具有不配合的电磁反演的单一数据集校准和成像制造技术

在一个实施例中，一种方法，包括：接收容器的测量数据，容器内存储有内容物；对测量数据执行无相参数反演以提供背景模型；基于测量数据和背景模型确定用于多个通道中的每个通道的校准系数；以及基于背景模型和校准系数确定经校准的散射场测量

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不配合的电磁反演的单一数据集校准和成像
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年3月
22
日提交的美国临时申请
No.63/163,958
的权益，该申请通过引用整体并入本文
。


[0003]本公开一般而言涉及容器的电磁成像，并且更具体而言，涉及用于电磁反演成像系统的校准系统和方法
。

技术介绍

[0004]对容器内的内容物进行成像是一种强大的工具，尤其是当容器的内部难以接近时
。
电磁反演成像
(EMI)
技术估计目标的介电常数并使用电磁信号生成目标的介电常数图像图
。
这种
EMI
技术已适用于监视谷物存储粮仓
。
当存储谷物时，应当控制谷物的水分，因为水分含量高的谷物容易变质
。
介电常数与水分密切相关
。
一般而言，成像系统通过
EMI
算法获得谷物的介电常数，并且据此，系统可以确定谷物中的水分含量并提示和
/
或实现适当的动作
(
例如，如果系统检测到粮仓中的高水分，那么系统激活风扇以降低湿度
)。
[0005]将
EMI
技术应用于粮仓监视的一个缺点是需要对未加工的数据进行校准
。
被接收和发送的信号经由向量网络分析仪
(VNA)、
交换机和电缆在天线和主系统之间传送r/>。
反演方法使用一般不考虑测量系统并假设某个点的场测量，而不是
VNA
测得的
S
参数
(
电压比
)
的计算模型
。
为了实用，当粮仓中的谷物的状态未知时，谷物粮仓成像系统应当产生有意义的目标重构
。
但是，与基于实验室的系统不同，用已知目标校准谷物粮仓是不切实际的，而且系统在装满谷物后也无法重新校准
。
此类成像系统有时被称为不配合的
。
附图说明
[0006]参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面
。
附图中的组件不一定按比例绘制，而是强调清楚地说明本公开的原理
。
而且，在附图中，相像的附图标记在几个视图中表示对应的部分
。
[0007]图1是图示其中可以实现示例一次性校准系统的实施例的示例环境的示意图
。
[0008]图2是图示示例一次性校准方法的实施例的逻辑流程图
。
[0009]图3是图示示例一次性校准系统的示例计算设备的实施例的框图
。
[0010]图4是图示示例一次性校准方法的实施例的流程图
。
具体实施方式
[0011]概述
[0012]在一个实施例中，一种方法，包括：接收容器的测量数据，容器内存储内容物；对测量数据进行无相参数反演以提供背景模型；基于测量数据和背景模型确定多个通道中的每个通道的校准系数；以及基于背景模型和校准系数确定经校准的散射场测量
。
[0013]详细描述
[0014]公开了为不配合的电磁反演成像
(EMI)
系统提供单数据集校准的一次性校准系统和方法的某些实施例
。
术语“不配合”意味着内容物的参数或状态
(
例如，规格，包括内容物沿着容器壁的高度
、
锥角
、
水分含量
、
温度等
)
未知的情况
。
在一次性校准方法的某些实施例中，经由单个测量集合来实现校准，该校准进而被用于最终对同一测量集合执行完整的三维
(3D)
反演
。
[0015]简单说一下，谷物粮仓
EMI
系统的工业部署的一项挑战是未加工数据的校准：用向量网络分析仪
(VNA)
进行电磁测量，信号通过开关，沿着长电缆传输，并最终到达粮仓内部的天线
。
这意味着测量会因测量系统的存在而失真
。
反演方法使用一般不考虑测量系统并且假设某个点的场测量，而不是
VNA
测得的
S
参数
(
电压比
)
的计算模型
。
为了实用，当粮仓中的谷物的状态未知
(
不配合
)
时，谷物粮仓成像系统应当产生有意义的目标重构
。
但如上面所表达的，场系统与实验室系统不同
。
[0016]进一步讨论校准的主题，典型
EMI
图像是由差分信号制成的
。
所有成对的发送器
x
和接收器
y
的
S
参数测量在成像室内存在已知状态
(
例如，谷物是均匀的并且可以推断谷物表面
)
的时间
t1处收集
。
第二测量是在谷物发生改变
(
例如，水分开始增加
)
的时间
t2处进行的
。
标准校准要求在已知状态下运行正向电磁模型，从而产生场估计
(
例如，以安培
/
米为单位的磁场，诸如切向表面磁场
)。
这种已知状态也称为先验背景模型，并且通常由谷物高度
、
锥角和体介电常数组成
。
使用已知模型，经校准的散射场数据
(
用作反演算法的输入
)
计算如下：
[0017][0018]这种两次扫描校准过程提供了一种补偿模拟模型与实际系统之间的差异的方法，包括
S
参数到场的转换
、
测量系统误差以及现实世界与计算模型之间的一些差异
。
但是，这种现有方法的缺点包括需要在不同时间进行两次测量
。
换句话说，只能对谷物随时间的改变进行成像
。
相比之下，一次性校准系统的某些实施例使用单个测量集合来校准图像
(
例如，没有
)
，从而消除了确定经校准的散射场数据时的计算时间并因此消除了实现
3D
完全反演成像所需的时间和计算资源
。
[0019]已经总结了本公开的一次性校准系统的某些特征和
/
或益处，现在将详细参考如图所示的一次性校准系统的描述
。
虽然将结合这些附图描述一次性校准系统，但无意将其限于本文公开的一个或多个实施例
。
例如，在下面的描述中，重点之一是谷物粮仓监视
。
但是，一次性校准系统的某些实施例可以被用于确定容器的其它内容物，包括其它材料或固体
、
流体或气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种系统，包括：一个或多个处理器；以及包括指令的存储器，其中所述一个或多个处理器被指令配置为：接收容器的测量数据，容器内存储有内容物；对测量数据执行无相参数反演以提供背景模型；基于测量数据和背景模型确定用于多个通道中的每个通道的校准系数；以及基于背景模型和校准系数确定经校准的散射场测量
。2.
如权利要求1所述的系统，其中测量数据包括
S
测量的集合，其中
S
测量的同一集合用于内容物的校准和成像
。3.
如权利要求1所述的系统，其中背景模型包括容器的壁处的内容物高度
、
由内容物形成的锥角以及内容物的体平均介电常数
。4.
如权利要求3所述的系统，其中容器包括谷物存储粮仓，并且内容物是谷物
。5.
如权利要求1所述的系统，其中校准系数与通道损耗和相移对应
。6.
如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器被指令配置为通过用测量数据和背景模型执行最小化来确定校准系数
。7.
如权利要求6所述的系统，其中最小化包括
L2
范数最小化
。8.
如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个处理器还被指令配置为基于经校准的散射场测量和测量数据来执行完全反演，以及执行基于完全反演激活影响水分的设备或提供内容物的图像图中的一个或多个
。9.
如权利要求8所述的系统，其中图像图包括
3D
介电常数图
。10.
一种方法，包括：接收容器的测量数据，容器内存储有内容物；对测量数据执行无相参数反演以提供背景模型；基于测量数据和背景模型确定用于多个通道中的每个通道的校准系数；以及基于背景模型和校准系数确定经校准的散射场测量
。11.
如权利要求
10
所述的方法，其中测量数据包括
S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：GSI，
类型：发明
国别省市：