Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nowa metoda tunelowego wyznaczania macierzy wrażliwości dla potrzeb procesu rekonstrukcji obrazów dla trójwymiarowej tomografii pojemnościowej

Wajman R., Banasiak R.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2013

|

nr 3

32--37

PL

Macierz wrażliwości jest głównym czynnikiem wpływającym na finalną jakość wyników procesu rekonstrukcji obrazów dla trójwymiarowej elektrycznej tomografii pojemnościowej 3D ECT. Dotychczasowe metody ich wyznaczania dają w większości przypadków dobre wyniki rekonstrukcji i umożliwiają dodatkowo wykonanie procesu iteracyjnej aktualizacji map wrażliwości, dostosowując ich naturę do zmieniającego się wraz z procesem rekonstrukcji symulowanego rozkładu pola elektrycznego. W ramach niniejszego artykułu autorzy przedstawią własną istotną modyfikację procesu wyznaczania map wrażliwości poprzez uwzględnienie w tym procesie szczegółowego rozkładu pola we wnętrzu czujnika. Opracowany nowy tunelowy algorytm wyznaczania macierzy wrażliwości konstruuje mapy wrażliwości w oparciu o śledzenie powierzchni budowanych wzdłuż linii sił pola elektrycznego. W artykule zostaną przedstawione wyniki procesu rekonstrukcji obrazów, które wykażą większą skuteczność nowej metody.

EN

The sensitivity matrix is main part of the image reconstruction process for 3D ECT imaging and strictly decides about the its final quality. Common sensitivity determination methods mostly provide acceptable results and additionally allow to perform the recalculation of the sensitivities according to the changing permittivity distribution. In this paper authors introduce the crucial modification of the sensitivity determination process based on the electric field distribution analysis. The designed new tunnel based algorithm follows the surfaces constructed along the electric field lines. In the paper the results of the image reconstruction experiments will be shown and the better accuracy of the new method will be proved.

2

Analysis of application of distributed multi-node, multi-GPU heterogeneous system for acceleration of image reconstruction in Electrical Capacitance Tomography

Majchrowicz M., Kapusta P., Jackowska-Strumiłło L.

Image Processing & Communications

|

2013

|

Vol. 18, no. 2-3

109--117

EN

3D ECT provides a lot of challenging computational issues that have been reported in the past by many researchers. Image reconstruction using deterministic methods requires execution of many basic operations of linear algebra, such as matrix transposition, multiplication, addition and subtraction. In order to reach real-time reconstruction a 3D ECT computational subsystem has to be able to transform capacitance data into image in fractions of seconds. By assuming, that many of the computations can be performed in parallel using modern, fast graphics processor and by altering the algorithms time to achieve high quality image reconstruction will be shortened significantly. The research conducted while analysing ECT algorithms has also shown that, although dynamic development of GPU computational capabilities and its recent application for image reconstruction in ECT has significantly improved calculations time, in modern systems a single GPU is not enough to perform many tasks. Distributed Multi-GPU solutions can reduce reconstruction time to only a fraction of what was possible on pure CPU systems. Nevertheless performed tests clearly illustrate the need for developing a new distributed platform, which would be able to fully utilize the potential of the hardware. It has to take into account specific nature of computations in Multi-GPU systems.

3

Application of GPU Parallel Computing for Acceleration of Finite Element Method Based 3D Reconstruction Algorithms in Electrical Capacitance Tomography

Kapusta P., Majchrowicz M., Sankowski D., Banasiak R.

Image Processing & Communications

|

2012

|

Vol. 17, no. 4

339--346

EN

With the increasing complexity and scale of industrial processes their visualization is becoming increasingly important. Especially popular are non-invasive methods, which do not interfere directly with the process. One of them is the 3D Electrical Capacitance Tomography. It possesses however a serious flaw - in order to obtain a fast and accurate visualization requires application of computationally intensive algorithms. Especially non-linear reconstruction using Finite Element Method is a multistage, complex numerical task, requiring many linear algebra transformations on very large data sets. Such process, using traditional CPUs can take, depending on the used meshes, up to several hours. Consequently it is necessary to develop new solutions utilizing GPGPU (General Purpose Computations on Graphics Processing Units) techniques to accelerate the reconstruction algorithm. With the developed hybrid parallel computing architecture, based on sparse matrices, it is possible to perform tomographic calculations much faster using GPU and CPU simultaneously, both with Nvidia CUDA and OpenCL.

4

Trójwymiarowy czujnik pojemnościowy dla systemu pomiarowego tomografii elektrycznej z elektrodami wewnętrznymi

Wajman R., Fidos H., Jaworski T., Banasiak R.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2011

|

T. 15, z. 3

571-581

PL

W artykule opisano nową trójwymiarową tomograficzną technikę pomiarową dedykowaną do diagnozowania dwufazowych przepływów typu gaz-ciecz. Zaproponowana została nowatorska koncepcja budowy trójwymiarowego czujnika pojemnościowego z elektrodami wewnętrznymi. Czujnik charakteryzuje się zwiększoną zdolnością do rozróżniania faz w medium o dużej różnicy wartości względnej przenikalności elektrycznej np. powietrze-woda, co w przypadku klasycznych rozwiązań z elektrodami umieszczanymi na zewnątrz było niemożliwe. W artykule przedstawione zostały wyniki badań przeprowadzonych z użyciem dwóch czujników: klasycznego z elektrodami zewnętrznymi oraz nowego z elektrodami wewnętrznymi. Przeprowadzona została szczegółowa analiza wrażliwościowa obu czujników.

EN

In the paper the novel three-dimensional capacitance tomographic measurement system dedicated for monitoring the two-phase flows is presented. The authors described the new design of the sensor with the electrodes placed inside the volume. The sensor has an ability to detect two phases in the medium with the high gradient of relative permittivity value like air and water in contrast to the classical sensor with the electrodes placed outside the pipeline. In the next chapters of the paper the authors present their results of the experiments carried out using both sensors comparing the reconstructed 3D images. In addition, the detailed sensitivity analysis of both sensors was introduced.

5

Walidacja modelu numerycznego czujnika pojemnościowego 3D

Banasiak R.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 13, z. 3/2

1245-1256

PL

Rekonstrukcja obrazu trójwymiarowego w tomografii pojemnościowej jest złożonym zagadnieniem numerycznym. W trakcie tego wieloetapowego, najczęściej iteracyjnego procesu obliczeniowego wyznaczane są parametry rekonstrukcji niezbędne do prawidłowej optymalizacji trójwymiarowego obrazu tomograficznego. Jednym z kluczowych etapów iteracyjnego procesu rekonstrukcji jest zagadnienie proste polegające na wyznaczanie symulowanego wektora pojemności w oparciu o zadany rozkład przenikalności dielektrycznej. Dokładność wyznaczenia rozwiązania zagadnienia prostego ma istotny wpływ na jakość oraz szybkość rekonstrukcji obrazu i zależy od przyjętej metody jego wyznaczania. Przy zastosowaniu nieliniowej rekonstrukcji obrazu wektor pojemności wyznaczany jest numerycznie przy zastosowaniu metody elementów skończonych w oparciu o numeryczny model czujnika pojemnościowego. W niniejszym artykule przedstawiono koncepcję kompletnego modelu trójwymiarowego czujnika pojemnościowego oraz dokonano jego wstępnej walidacji w oparciu o dane eksperymentalne. Zastosowanie kompletnego modelu czujnika pojemnościowego, uwzględniającego system ekranowania oraz innych elementów wynikający z konstrukcji czujnika umożliwia poprawę dokładności wyznaczania symulowanego wektora pojemności i uzyskanie lepszej zbieżności obliczeń numerycznych z danymi eksperymentalnymi.

EN

The 3D image reconstruction is a complicated and time consuming computational job. There are few important problems solved during this multistage, iterative process which can significantly influence on the effectiveness of the image reconstruction. One of the most crucial parts of image reconstruction process is a computation of forward model which is simulation of capacitance data and an accuracy of this process depends on the method we are using for that. Typically finite elements method and numerical 3D ECT model is used for maximizing the accuracy of the forward problem. In this paper a new idea of complete numerical model of 3D ECT sensor has been presented with its preliminary validation based on experimental data. The complete model of 3D ECT sensor with full screening arrangement and other constructional details is able to improve forward problem solution accuracy and also improves matching between simulated and experimental capacitance data.

6

Graphical user interface for building the spatial definition of the electrodes in 3D electrical capacitance tomography

Jaworski T., Wajman R.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 13, z. 3/2

1297-1310

EN

The following work presents the software, which has been designed as a CAD-like application for building spatial distribution of the electrodes on 3D meshes. The main features of it is to allow the development of the new spatial definitions of the electrodes in the simulated ECT sensor's geometry and the development of the sensors' layouts based on generated geometries or mask images for physical sensor implementations. The software ensures the high conformity of the built sensor with its computer model. Furthermore, this work contains description selected algorithms and transformations used for processing the layout and finite element mesh.

PL

W pracy została zaprezentowana aplikacja o charakterze CAD umożliwiająca generowania przestrzennych rozkładów elektrod dla potrzeb trójwymiarowej tomografii pojemnościowej. Najważniejszymi cechami oprogramowania jest możliwość generowania przestrzennych rozkładów elektrod dla potrzeb budowania modeli komputerowych czujników przeznaczonych do realizacji skomplikowanych procesów symulacji oraz możliwość projektowania przestrzennych czujników ECT dla potrzeb ich późniejszej fizycznej realizacji. Aplikacja zapewnia wysoką zgodność wytworzonego czujnika z jego modelem komputerowym.