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作者简介：孟玉旺（#&’’(），女（满族），辽宁鞍山人，硕士，研究方向为图像处理及计算机测量与控制。
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过程层析成像传感器配置的仿真研究
孟玉旺，双
凯
（石油大学机电工程学院，北京#"!!+&）
摘要：对过程层析成像传感器配置进行了模拟研究，分析了传感器尺寸、阵列间距和传感器扫描步进角度对重建图像质量的影响。根据滤波反投影法重建了图像，并给出了相应的成像结果，绘出了空间图像误差曲线，分析了传感器配置各因素对重建图像质量的影响。
关键词：过程层析成像；传感器配置；图像重建；空间图像；误差中图分类号：,-%&#
文献标识码：.
引言
过程层析成像（-,）是一种以两相流或多相流
为主要对象的过程参数（二维或三维）分布状况的在线实时检测技术。它对所观察的物体进行层析成像。由于-,技术检测对象往往是动态的，且被测物场具有较强的非均匀性，物场和获取物场信息用的敏感场之间存在非线性，在多相流动的情况下图像重建很不理想。笔者从传感器配置方面对影响重建图像质量的因素进行仿真研究。
!过程层析成像基本原理
过程层析成像技术的基本原理与医学工程中的
计算机层析成像诊断（/,）技术是相同的，其数学基
础是01234变换与01234逆变换［#］
。过程层析成
像采用特殊设计的传感器空间阵列，以非接触或非侵入方式阵列在两相流或多相流管道外壁，任意两个传感器组成一对，对应着不同测量敏感区，其值由数据采集系统测量。在所有不同传感器对上获得的测量数据反映出了两相流或多相流整个管道截面上介电常数的分布情况。这些信息在计算机中通过某种图像重建算法，重建被测两相流或多相流介质分布的断层图像；通过对重建图像信息的分析以及不同时刻重建图像信息的比较，获得被测两相流或多相流截面的分布状态及其运动变化特征（如两相管流的流动状态）。
通常采用静态模型评价层析成像系统重建图像
的保真度，并将重建图像与原始图像差异的客观标准定义为空间图像误差（567）
，其表达式为!5678
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式中，#和%分别为像素的行和列；&’（#，%）和&)（#，
%）分别表示模型和重建图像中第#行、%列的像素灰度，图像的像素为"+"个。
!567反映重建图像与模型间的差异，它包括重建图像在形状、面积以及位置等方面的误差信息，是重建图像保真度的一个良好的评价指标，可以真实地反映成像系统的质量。因此，选用!567作为传感器配置各因素变化对成像质量影响的目标函数。
"试验方法
利用传感器的不同配置对原始模型进行扫描，
得到投影值，对这些投影值采用滤波反投影算法重建图像，然后由目标函数来评定成像质量。
这种算法是01234反变换重建图像中常用的算法。在实际中投影数据是离散采集的，故投影数据表
示成序列形式为
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则重建后图像像素值表示为
!""%年第!’卷
石油大学学报（自然科学版）
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万方数据