一种光学等离子体边界位形的重建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光学等离子体边界位形的重建方法及系统，属于等离子体物理技术领域，包括采集光学等离子体图像，将采集的光学等离子体图像输入训练好的U

【技术实现步骤摘要】
一种光学等离子体边界位形的重建方法及系统


[0001]本专利技术涉及等离子体物理
，更具体的说是涉及一种光学等离子体边界位形的重建方法及系统。

技术介绍

[0002]实时重建托卡马克装置等离子体位形对于优化运行参数，控制真空室壁和偏滤器靶板上的热负荷和粒子沉积，以及减少对真空室部件的损伤，具有重大意义。现代托卡马克装置通常采用磁测量方式，托卡马克装置(EAST)等离子体位形上主要用等离子体平衡和反演控制算法(EFIT)来估计等离子体的位置和形状。由于磁体的扰动对等离子体的影响，会使磁力线随机扰乱，以及该测量存在的积分漂移现象，使得该测量方法不适用于未来托卡马克装置长时间的运行。
[0003]因此为适应未来托卡马克装置长时间运行的需求，发展新的等离子体位形重建方法十分必要。从EAST上可见光相机拍摄的图像中，我们可以清晰的看到等离子体边界。从图像中提取等离子体边界并进行位形重建，能够避免磁测量遇到的问题。
[0004]Hao LUO等人提出了一种不需要相机标定的边界重建方法，其算法目的为使光学重建结果与EFIT数据距离最小化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学等离子体边界位形的重建方法，其特征在于，包括以下步骤：采集光学等离子体图像，并建立样本数据集；构建并训练U
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Net网络模型，获得训练好的U
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Net网络模型；将采集的光学等离子体图像输入训练好的U
‑
Net网络模型，进行光学等离子体边界识别，获取光学等离子体的多个边界点，并记录所述边界点的像素坐标；构建所述光学等离子体图像坐标与极向面坐标的映射函数；利用XGBoost模型训练对映射函数进行拟合，利用拟合后的映射函数将所述等离子图像下边界点的像素坐标转换为极向面下边界点的像素坐标，实现所述光学等离子体位形的重建。2.根据权利要求1所述的一种光学等离子体边界位形的重建方法，其特征在于，获得训练好的U
‑
Net网络模型的具体步骤包括：将样本数据集划分为训练集和测试集；对所述训练集中的光学等离子体图像进行标记；对所述训练集和所述测试集中的光学等离子体图像进行预处理；构建U
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Net网络模型，利用预处理后的训练集对构建的U
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Net网络模型进行训练；采用预处理后的测试集对训练好的U
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Net网络模型进行验证，选取最优U
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Net网络模型。3.根据权利要求1所述的一种光学等离子体边界位形的重建方法，其特征在于，所述U
‑
Net网络模型的结构包括：编码模块和解码模块。4.根据权利要求1所述的一种光学等离子体边界位形的重建方法，其特征在于，所述U
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Net网络模型的损失函数采用交叉熵损失，公式如下：其中，M表示类别数；p
c
为预测值，表示该样本属于类别c的概率；y
c
表示样本的真实分布，其属于类别c的真实概率，通常为0或1。5.根据权利要求1所述的一种光学等离子体边界位形的重建方法，其特征在于，所述构建所述光学等离子体图像坐标与极向面坐标的映射函数的具体步骤为像素坐标的标签值选取过程，所述标签值的选取过程为：利用Unet网络模型获得的光学等离子体的多个边界点的像素坐标(u，v)；将像素坐标(u，v)进行缩放平移变换得到极向面下的像素坐标(u
’
,v
’
)，将所述极向面下的像素坐标(u
’
，v
’
)与EFIT数据于同一坐标系中，并使得所述光学等离子体边界的几何中心与所述EFIT数据图形的几何中心重合；连接所述几何中心与像素坐标(u
’
，v
’
)，并延长所述几何中心与像素坐标(u
’
，v
’
)的连接线与EFIT拟合曲线相交，获得交点坐标(r，z)，所述交点坐标(r，z)作为为像素坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩效锋，严海龙，杨建华，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：