电磁逆散射成像方法及压缩感知理论在成像中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 张文吉 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-06-02 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 李芳 |
| 关键词 | 电磁逆散射 无相位检测 相位复原 无相位变形Rytov迭代方法 逆源 穿墙成像 压缩感知 衍射成像 随机媒质 |
| 其他题名 | Electromagnetic Inverse Scattering Method and Application of Compressive Sensing |
| 中文摘要 | 电磁逆散射以电磁波在各种复杂媒质中的传播和散射的研究为基础，从目标外部区域测量的散射场重建目标的几何形状，空间位置，电磁特性等参数。电磁逆散射可实现对目标的无损探测，能同时对目标进行几何成像和物理成像，且具有较高分辨率，在医疗成像、目标识别、矿藏勘探、穿墙雷达及应用光学等军民用领域有着广泛的应用。无相位检测电磁逆散射成像，快速、有效的电磁逆散射成像方法，新理论、新技术在电磁逆散射中的应用是当前电磁逆散射领域的研究热点，本文围绕这三个方面开展了深入的研究工作。 论文主要创新性成果如下： 1.提出一种新的无相位检测电磁逆散射成像两步法，该方法主要包括两个步骤：相位复原和目标重建。首先利用最优化泛函的方法由总场的幅度复原散射场幅度和相位，再从复原的散射场幅度和相位重建目标的对比度函数。本文相位复原方法计算时间远小于逆散射的计算时间，不增加逆散射的计算成本。用逆源方法重建目标对比度函数时引入等效电流源降低了逆问题的非线性度，通过重建等效电流源的非辐射分量提高了对目标重建的性能。首次用实验结果验证了无相位检测电磁逆散射方法的有效性。 2. 提出了基于全息数据的变形Rytov迭代方法及基于仅幅度检测数据的无相位变形Rytov迭代方法，在此基础上提出两种多频无相位变形Rytov迭代方法，通过数值仿真及实验结果验证了本文方法的有效性、稳定性及较强的抗噪声能力。 3. 基于线测试结构推导出辐射电流源解析表达式，计算速度较数值方法大大提高，可用于地下目标实时成像；在此基础之上得到成像分辨率的解析公式可方便地分析影响成像分辨率的因素。 4. 基于Born近似，分层媒质谱域格林函数及爆炸源模型提出一种新型实时穿墙成像算法，避开大型病态矩阵的求逆运算，节省大量计算时间。基于时间反转思想提出一种新型自聚焦方法，在不需精确估计墙的参数条件下实现自聚焦穿墙成像。 5. 研究了压缩感知在频率步进穿墙雷达成像中的应用。研究结果表明，压缩感知可有效降低雷达的数据采样率，使用压缩感知重建的信号不会造成成像质量的下降。 6. 基于压缩感知理论提出了一种新的衍射成像方法(压缩衍射成像)，通过引入随机媒质增加测量数据的自由度，降低测量矩阵的相关性，实现了“压缩”测量的功能。研究结果表明：所构造的测量矩阵具有压缩感知理论中理想测量矩阵的两大优点，即，需要较少的测量数据和普适性。相对于传统的衍射成像方法，该方法对入射波及测试结构不附加任何约束，仅利用有限视角范围内的测量数据可实现对目标的超分辨率成像。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 176 |
| 源URL | [http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/8915]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张文吉. 电磁逆散射成像方法及压缩感知理论在成像中的应用[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：电子学研究所
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