电容层析三维成像算法代码

电容层析三维成像算法（Capacitance Tomography）是一种非侵入式的成像技术，可以用来对流体或颗粒物料进行成像。以下是一个简单的电容层析三维成像算法的代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

#define PI 3.14159265358979323846

// 定义网格的大小
#define NX 10
#define NY 10
#define NZ 10

// 定义电容层析成像算法函数
void CTalgorithm(double *data, double *image, int maxiter)
{
    int i, j, k, iter;
    double alpha = 0.1; // 步长
    double *grad = (double *)malloc(NX * NY * NZ * sizeof(double)); // 梯度向量

    // 初始化图像
    for (i = 0; i < NX * NY * NZ; i++)
    {
        image[i] = 1.0;
    }

    // 迭代更新图像
    for (iter = 0; iter < maxiter; iter++)
    {
        // 计算梯度向量
        for (i = 0; i < NX; i++)
        {
            for (j = 0; j < NY; j++)
            {
                for (k = 0; k < NZ; k++)
                {
                    // 计算梯度向量的值
                    grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] = 0.0;
                    if (i > 0)
                        grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] += image[(i - 1) * NY * NZ + j * NZ + k] - image[i * NY * NZ + j * NZ + k];
                    if (i < NX - 1)
                        grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] += image[(i + 1) * NY * NZ + j * NZ + k] - image[i * NY * NZ + j * NZ + k];
                    if (j > 0)
                        grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] += image[i * NY * NZ + (j - 1) * NZ + k] - image[i * NY * NZ + j * NZ + k];
                    if (j < NY - 1)
                        grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] += image[i * NY * NZ + (j + 1) * NZ + k] - image[i * NY * NZ + j * NZ + k];
                    if (k > 0)
                        grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] += image[i * NY * NZ + j * NZ + k - 1] - image[i * NY * NZ + j * NZ + k];
                    if (k < NZ - 1)
                        grad[i * NY * NZ + j * NZ + k] += image[i * NY * NZ + j * NZ + k + 1] - image[i * NY * NZ + j * NZ + k];
                }
            }
        }

        // 更新图像
        for (i = 0; i < NX * NY * NZ; i++)
        {
            image[i] += alpha * data[i] * grad[i];
        }
    }

    free(grad);
}

int main()
{
    int i, j, k;
    double *data = (double *)malloc(NX * NY * NZ * sizeof(double)); // 数据
    double *image = (double *)malloc(NX * NY * NZ * sizeof(double)); // 图像

    // 初始化数据
    for (i = 0; i < NX; i++)
    {
        for (j = 0; j < NY; j++)
        {
            for (k = 0; k < NZ; k++)
            {
                data[i * NY * NZ + j * NZ + k] = sin(2.0 * PI * i / NX) * sin(2.0 * PI * j / NY) * sin(2.0 * PI * k / NZ);
            }
        }
    }

    // 进行电容层析成像算法
    CTalgorithm(data, image, 100);

    // 输出图像
    for (i = 0; i < NX; i++)
    {
        for (j = 0; j < NY; j++)
        {
            for (k = 0; k < NZ; k++)
            {
                printf("%f ", image[i * NY * NZ + j * NZ + k]);
            }
            printf("\n");
        }
        printf("\n");
    }

    free(data);
    free(image);
    return 0;
}