隨著成像理論的發(fā)展,創(chuàng)新性的計算成像概念成為廣泛關(guān)注的研究熱點(diǎn)。由于完全以間接的形式對目標(biāo)進(jìn)行探測,因此其將成像的負(fù)擔(dān)從系統(tǒng)硬件轉(zhuǎn)移到了探測形式及重構(gòu)算法的設(shè)計與優(yōu)化。將計算成像的概念應(yīng)用于微波成像,即誕生了具有很大的探測形式自由度的微波計算成像體制。微波計算成像的提出有效地降低了系統(tǒng)硬件的負(fù)擔(dān),同時其更一般化的電磁成像模型也為以更高的理論層面來探究微波成像的本質(zhì)提供了理論基礎(chǔ)。作為一種全新的微波成像體制,微波計算成像在面臨著經(jīng)典的目標(biāo)非線性和反演病態(tài)性問題的同時,也亟需完善其成像性能的理論分析和對作為探測手段的輻射場的優(yōu)化研究。以此為方向,本文依次開展了四項(xiàng)研究工作,分別對應(yīng)了理論模型、相關(guān)性分析、目標(biāo)非線性以及極化多樣性優(yōu)化的相關(guān)內(nèi)容。在第一項(xiàng)研究工作中,本文利用Green函數(shù)構(gòu)建了微波計算成像的電磁模型,并結(jié)合數(shù)值仿真初步探究了微波計算成像模型的基本特征,確定了以測量互相關(guān)性最小化為優(yōu)化目標(biāo)。借助強(qiáng)迫正交化思想,本文提出了基于帶算子內(nèi)積的輻射源強(qiáng)迫正交化的優(yōu)化方法。在第二項(xiàng)研究工作中,本文以Fourier變換為工具,得到了天線的等效輻射源與測量的互相關(guān)性之間的關(guān)系,探究了成像場景... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－３微波計算成像系統(tǒng)的工作流程示意圖Ｍ??由于輻射場如圖中一樣具有類似散斑的形式，部分學(xué)者將微波計算成像稱為微??波散斑成像

?第１章緒?論???⑷⑶?ｚ?（ｃ）＾ｒ１３??１??圖１－４從“直接測量”到“間接測量”的探測形式的演化Ｗ??１．１．３微波計算成像的優(yōu)勢??作為一種全新的成像體制，微波計算成像對目標(biāo)的間接測量形式將成像的??負(fù)擔(dān)從硬件條件轉(zhuǎn)移到了輻射場／轄射源的設(shè)計與重構(gòu)算法上。這給微波成像系??統(tǒng)形式帶來了更大的靈活度，擺脫了對機(jī)械運(yùn)動以及密集的復(fù)雜電子器件組成??的陣列夭線的依賴，從而降低了系統(tǒng)的硬件負(fù)擔(dān)。對目標(biāo)探測形式的多樣化使??得微波計算成像大幅提高了目標(biāo)空間采樣效率。相比于傳統(tǒng)微波成像的信號傳??播模型，微波計算成像所使用的電磁模型對電磁輻射空間信息的利用也會更加??充分。值得一提的是，由于探測形式靈活度的提高，發(fā)射信號帶寬也不再是微??波成像的必要條件，這給單頻點(diǎn)成像帶來了可能＾３４］。??近些年來，電磁超材料因其具有的前所未有的電磁波控制能力而得到了廣??泛的關(guān)注［３５＿３９］。借助于超材料，天線可以更靈活地控制福射，產(chǎn)生以往使用傳??統(tǒng)材料難以生成的輻射常微波計算成像框架恰好可以充分利用超材料對電磁??輻射極大的控制靈活性，以產(chǎn)生符合計算成像需求的特殊輻射場＾５１。因此，微??波計算成像在電磁超材料的協(xié)助下具有非常好的應(yīng)用前景［３５，４１，４２］。??最后，在理論研宄層面，微波計算成像作為一種更廣義的微波成像體制，??其包括了傳統(tǒng)理論的同時，也從更高的層次解釋了成像的基本原理。作為通用??理論框架，微波計算成像為新成像體制的發(fā)展和研究提供了一個便捷的平臺。??１．?１．４微波計算成像面臨的主要問題??微波計算成像求解一個第一類非線性Ｆｒｅｄｈｏｌｍ積分方程，屬于一類典型的??逆問題。與其他此類逆

ｎ函數(shù)的?＿接于交間Ｆｏｕｒｉｅｒ?極化多樣件Ｍ??矢量模型?變換的相關(guān)性分枳?測ｔ相關(guān)性的關(guān)系??＿成像模型的?＿基于線性正則變換?？?＿極化多樣性的??￣駐本特性分析?￣的相關(guān)性分析?—基本特性分析??產(chǎn)．．．：５一?．．?５?二」；，ｎ．￣ｆ?■．１．?＇￣￣?．．．—?＇??Ｕ分?jǐn)?shù)階變換與變換?＿＿基－】：？離散偶極子近?微波暗室女驗(yàn)的??＇?域采樣的特殊形式?似的金波仿萁驗(yàn)ｉｉＨ?驗(yàn)證??ｖ?Ｍ?難?ｓｉ??圖１－５本論文主要研宄內(nèi)容的框架結(jié)構(gòu)圖??第一個研宄內(nèi)容中，首先將構(gòu)建微波計算成像的電磁模型。作為電流或磁??流矢量到電場矢量的映射函數(shù)，并矢Ｇｒｅｅｎ函數(shù)是微波成像模型構(gòu)建過程中簡??單而有效的工具。本文首先給出了利用并矢Ｇｒｅｅｎ函數(shù)構(gòu)建矢量成像模型的過??程。作為對比，隨后也給出了利用標(biāo)量Ｇｒｅｅｎ函數(shù)構(gòu)建矢量模型的過程。二者??殊途同歸，最后具有相同的形式，證明了電磁互易性是微波計算成像電磁模型??的基矗此部分的研究內(nèi)容還利用利用理想偶極子陣列構(gòu)成的數(shù)值仿真初步探??討了微波計算成像模型的基本特性，驗(yàn)證了作為測量手段的輻射場的特性與微??波計算成像系統(tǒng)成像性能之間的關(guān)系。最后，針對前面對于模型基本特性和基??本問題的分析，提出了基于帶算子內(nèi)積［９１］的強(qiáng)迫正交化的輻射源優(yōu)化設(shè)計。此??優(yōu)化過程可以將微波計算成像系統(tǒng)的測量互相關(guān)性最小化，從而實(shí)現(xiàn)了成像性??１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3249429