[發(fā)明專利]一種多分類ERT流型識別方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110970027.3
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113657526A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王湃;苗月盈;喬詳;加波;郭春勇;劉浪;王美;秦學(xué)斌;郇超;張超;趙玉嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F30/20;G06N3/04;G06N3/08;G06F16/55;G06F17/14
• 代理公司: 西安眾星藍圖知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61234
• 代理人: 張倩

本發(fā)明公開了一種多分類ERT流型識別方法，包括步驟：一、構(gòu)建多分類ERT流型仿真模型；二、獲取測量電壓；三、測量電壓的數(shù)據(jù)處理；四、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫；五、CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練及測試；六、多分類ERT流型識別。本發(fā)明利用電極系統(tǒng)采集測量電壓，將一維電壓數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)槎S點陣信息，在此基礎(chǔ)上進行時域到頻域轉(zhuǎn)換，保證原始數(shù)據(jù)完整性的同時增強數(shù)據(jù)特征，采用時域和頻域雙通道樣本，提高算法識別不同尺度樣本的魯棒性，構(gòu)建多流型分類ERT電壓圖像數(shù)據(jù)庫，增加多組易混淆流型類別，完成較高難度識別任務(wù)，選用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行ERT流型識別方，在識別易混淆流型時具有優(yōu)越性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多分類ERT流型識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多分類ERT流型識別方法。

背景技術(shù)

電阻層析成像技術(shù)(Electrical Resistance Tomography)作為現(xiàn)代工業(yè)檢測的前沿技術(shù)，具有低成本、無放射性、可視化和非入侵的特點，廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力及冶金等行業(yè)中的兩相流測量。流型是兩相流的重要指標(biāo)，其它參數(shù)的測量往往依賴于對流型的準(zhǔn)確辨別。然而，由于ERT的“軟場”特性、成像區(qū)域刨分單元數(shù)量、噪聲、傳輸以及成像算法等因素的影響，現(xiàn)有ERT流型識別方法存在諸多問題：

第一，現(xiàn)有流型識別方法大多直接使用未經(jīng)預(yù)處理的測量電壓作為樣本，或是選用不合適的預(yù)處理方法，造成數(shù)據(jù)特征丟失，進而難以準(zhǔn)確表征不同流型；

第二，ERT流型重建算法存在成像不清晰、成像質(zhì)量差等問題，根據(jù)重建圖像難以準(zhǔn)確識別流型類別；

第三，現(xiàn)有的流型識別類別主要分為芯流、泡狀流、環(huán)流以及層流等大類，并未針對不同流型特點進行更細致分類；

第四，現(xiàn)有流型識別算法的準(zhǔn)確率尚不理想，尤其是在識別某些易混淆流型時容易出現(xiàn)誤判。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種多分類ERT流型識別方法，利用電極系統(tǒng)采集測量電壓，將一維電壓數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)槎S點陣信息，在此基礎(chǔ)上進行時域到頻域轉(zhuǎn)換，保證原始數(shù)據(jù)完整性的同時增強數(shù)據(jù)特征，采用時域和頻域雙通道樣本，提高算法識別不同尺度樣本的魯棒性，構(gòu)建多流型分類ERT電壓圖像數(shù)據(jù)庫，增加多組易混淆流型類別，完成較高難度識別任務(wù)，選用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行ERT流型識別方，在識別易混淆流型時具有優(yōu)越性，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多分類ERT流型識別方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、構(gòu)建多分類ERT流型仿真模型：利用ERT仿真軟件構(gòu)建多分類ERT流型仿真模型，多分類ERT流型仿真模型包括仿真管道和均勻分布在管道外壁的16電極仿真系統(tǒng)，仿真管道內(nèi)根據(jù)多分類ERT設(shè)定流型充填連續(xù)相介質(zhì)和離散相介質(zhì)；

以仿真管道橫截面中心為圓心，建立直角坐標(biāo)系，將多分類ERT設(shè)定流型分為核心流、第一單泡泡狀流、第二單泡泡狀流、第三單泡泡狀流、第四單泡泡狀流、第一雙泡泡狀流、第二雙泡泡狀流、第三雙泡泡狀流、第四雙泡泡狀流、第五雙泡泡狀流、第六雙泡泡狀流、第七雙泡泡狀流、第八雙泡泡狀流、第九雙泡泡狀流、第十雙泡泡狀流、第一三泡泡狀流、第二三泡泡狀流、第三三泡泡狀流、第四三泡泡狀流、四泡泡狀流、五泡泡狀流、小環(huán)流、中環(huán)流、大環(huán)流、低位層流、中位層流和高位層流；

其中，核心流中連續(xù)相介質(zhì)的數(shù)量為一個且位于直角坐標(biāo)系中心；

第一單泡泡狀流中連續(xù)相介質(zhì)的數(shù)量為一個且位于第一象限；

第二單泡泡狀流中連續(xù)相介質(zhì)的數(shù)量為一個且位于第二象限；

第三單泡泡狀流中連續(xù)相介質(zhì)的數(shù)量為一個且位于第三象限；

第四單泡泡狀流中連續(xù)相介質(zhì)的數(shù)量為一個且位于第四象限；

第一雙泡泡狀流中連續(xù)相介質(zhì)的數(shù)量為兩個且均位于第一象限；