最新微波成像演算法

A. 微波成像與攝影、掃描成像有何本質的區別是什麼

區別是：載體不一，微波成像與攝影為電磁波的回返打到熒光屏上，由淺到深形成陣列，那麼一個實體性的「熒屏」是它的載體。掃描成像是通過光線照射將被掃描物體顏色，對比度以數字形式發送到處理器，在處理器中通過計算重新組合，處理器就是它的載體。

微波成像是以微波作為信息載體的一種成像手段，其原理是用微波照射被測物體，然後通過物體外部散射場的測量值來重構物體的形狀或(復)介電常數分布。由於介電常數大小與生物組織含水量密切相關，故微波成像非常適合對生物組織成像。

當大的不連續性限制了超聲波成像的效率，生物組織的低密度限制了X射線的使用時，微波卻可以發揮獨特的作用，獲得其它成像手段無法獲得的信息。微波成像具有安全、成本低、理論上可對溫度成像等特點

成像是個逆散射的問題，其根據散射的回波信號反演提取目標特徵信息。為人們所熟知的X光、激光、聲波、微波、毫米波等多種成像技術，只是選擇的信息載體與目標的相互作用不同而已，而微波成像是依賴電磁波與目標的相互作用，從散射回波信號中挖掘、提取目標信息，重構目標特徵。

B. 微波成像原理

微波成像是指以微波作為信息載體的一種成像手段，實質屬於電磁逆散射問題。由於它既用被成像目標散射的幅度信息，也用它的相位信息，因此也稱為微波全息成像。其原理是用微波照射被測物體，然後通過物體外部散射場的測量值來重構物體的形狀或（復）介電常數分布。

微波是頻率在300MHz～300GHz，相應波長為1m～1mm的 電磁波。與 無線電波相比，微波具有頻率高、頻帶寬、信息容量大、波長短、能穿透電離層和方向性好等特點，

微波成像是指以微波作為信息載體的一種成像手段，其原理是用微波照射被測物體，然後通過物體外部散射場的測量值來重構物體的形狀或(復)介電常數分布。由於介電常數大小與生物組織含水量密切相關，故微波成像非常適合對生物組織成像，當大的不連續性限制了超聲波成像的效率，生物組織的低密度限制了X射線的使用時，微波卻可以發揮獨特的作用，獲得其它成像手段無法獲得的信息。微波成像具有安全、成本低、理論上可對溫度成像等特點

成像是個逆散射的問題，其根據散射的回波信號反演提取目標特徵信息。為人們所熟知的X光、激光、聲波、微波、毫米波等多種成像技術，只是選擇的信息載體與目標的相互作用不同而已。而微波成像是依賴電磁波與目標的相互作用，從散射回波信號中挖掘、提取目標信息，重構目標特徵。

其主要 困難在於微波波長與被測生物體尺寸接近，衍射作用明顯，不能使用類似於X射線的投影成像方法，只能採用更加復雜的基於 逆散射的反演演算法

C. 微波成像技術

一般是飛機使用相控陣雷達，對地面掃描，根據返波的成像技術
1.基礎理論研究：
（1）以先進微波成像系統技術研究和樣機研製為主的微波成像信息獲取理論和方法研究；
（2）以面向精確微波成像處理和高效目標信息處理、信息提取演算法和方法為主的微波成像信息處理和分析技術研究；
（3）開展對國際微波成像最新進展的持續跟蹤和研究，研究和提出對我國微波成像技術發展可能有重大影響的微波成像新體制、新技術、新概念。
2.主要的科研工作及取得的成績：
（1） 系統地開展了高解析度SAR系統總體技術、運動補償等關鍵技術研究、原理樣機研製和飛行實驗工作，「十五」期間研製成功我國解析度最高的SAR系統；
（2） 研製完成我國第一部機載干涉SAR系統，使雷達對地觀測技術從二維走向三維，填補了我國該領域的空白；
（3） 在國內率先開展了基於SAR弱信號和弱反差信號探測為核心的海洋微波遙感機理研究、海事試驗、演算法及初步應用，引領了相關學科的發展；
（4） 將地物散射、SAR信號建模、成像處理、參數反演等機理研究、演算法研究和典型應用進行有機的結合，開展支持SAR應用潛力研究的成像模擬、演算法研究與數據處理理論和方法研究，如回波和星地一體化模擬、高解析度SAR成像、干涉SAR數據處理、極化/極化干涉SAR數據處理、海洋信息提取、動目標成像和檢測、三維成像、圖像理解等；
（5） 開展微波成像新概念和新體制研究，研究並提出了包括基於大面積區域定點觀測、三維成像、多維度微波成像、稀疏微波成像等SAR新體制；
（6） 持續構建先進機載、地基實驗平台，開展科學實驗；
（7） 開展稀疏微波成像的理論、體制和方法研究。
（來源網路）

D. 微波成像的原理

微波是頻率在300MHz～300GHz，相應波長為1m～1mm的電磁波。與無線電波相比，微波具有頻率高、頻帶寬、信息容量大、波長短、能穿透電離層和方向性好等特點，
微波成像是指以微波作為信息載體的一種成像手段 ，其原理是用微波照射被測物體，然後通過物體外部散射場的測量值來重構物體的形狀或(復)介電常數分布。由於介電常數大小與生物組織含水量密切相關，故微波成像非常適合對生物組織成像，當大的不連續性限制了超聲波成像的效率，生物組織的低密度限制了X射線的使用時，微波卻可以發揮獨特的作用，獲得其它成像手段無法獲得的信息。微波成像具有安全、成本低、理論上可對溫度成像等特點
成像是個逆散射的問題，其根據散射的回波信號反演提取目標特徵信息。為人們所熟知的X光、激光、聲波、微波、毫米波等多種成像技術，只是選擇的信息載體與目標的相互作用不同而已。而微波成像是依賴電磁波與目標的相互作用，從散射回波信號中挖掘、提取目標信息，重構目標特徵。
其主要困難在於微波波長與被測生物體尺寸接近，衍射作用明顯，不能使用類似於X射線的投影成像方法，只能採用更加復雜的基於逆散射的反演演算法

E. 微波成像的演算法

微波成像的演算法 很多，但由於散射場和散射體之間的非線性關系，以及電磁逆散射問題的解具有非唯一性和不穩定性的特徵，人們很難得到電磁逆散射問題的解析解；絕大多數情況下只能通過數值方法求解，而且只能從諸多解中選擇一個最優的解作為最終解。
微波成像的各種演算法層出不窮，包括早期的X射線透射層析法，特徵線法，波前追蹤法，量子力學方法，散射層析法，伯恩迭代法等等。
上述演算法主要集中在頻域處理范圍內，隨著時域微波成像的不斷完善、時域脈沖源技術的不斷發展，時域成像技術發展迅速，成為熱門的研究方向。
根據微波成像的固有特點：非唯一性、不穩定性、非線性關系，許多學者開始引入處理全域優化問題的最有力的數值方法——遺傳演算法，來處理微波成像問題。

F. 微波成像的應用

微波成像是一種不可或缺的遙感技術，它在農林監測、海洋監測、測繪制圖、軍事偵察 等領域有著廣泛的應用。 微波成像過程中廣泛使用最初是應用於醫學上CT圖像重建的一種方法,時域緊縮場微波成像演算法與此類似,其原理是:將成像區域內的每一個分辨單元視為一個輻射點,首先得到某輻射點在各角度下的輻射功率,將這些功率相加即可得到該輻射點的總輻射強度。求出該目標成像區域內所有輻射點的輻射功率強度,對這些功率歸一化後逐個描點,即可得到成像區域的灰度圖。
從發射出來的微波作用到生物體，將有(1)直射穿過生物組織的波，又稱為透射波；(2)經生物體衍射和反射從斜偏方向入射來的波；(3)投射到生物體內部的微波激勵生物組織，發出屬於微波范圍的電磁波。以上三種方式的電磁波都將在接收天線上反映出來， 並被信號檢測裝置檢測出來，用以構成不同形式的微波CT。基於(1)工作原理的微波CT 稱為透射型CT，基於(2)工作原理的微波CT稱為衍射型CT，以上兩種又統稱為主動型CT。基於(3)工作原理的CT稱為被動型CT。
微波CT的硬體系統所發射出的微波作用到生物體之後，使生物體的電學參數如介電常數和電導率發生了變化，數據採集部件把這些表示電學參數變化的電信號進行捕捉、放大、數字化後存入計算機，此後的工作就是計算機採用一定的演算法，建立相應的數學模型對這些數據進行分析、處理，進而進行圖像重建，顯示生物體內的圖像。建立怎樣的數學模型，採取什麼樣的演算法才能更好地重建圖像，是從事微波CT 研究的一個焦點問題。
微波CT與X射線CT、核磁共振CT、超聲CT相比有著以下的優點: (1)由於微波的吸收主要取決於組織的電導率，為此，同X線CT相比，微波CT對軟組織中的肌肉、脂肪之類電導率明顯不同的組織更具識別能力; (2)由於癌組織與正常組織的微波衰減常數之差遠遠大於X射線吸收系數之差，微波CT與X射線CT相比更容易分辨出癌組織; (3)與超聲CT相比，因為超聲波在空氣多的組織中衰減很大，一般不能獲得肺內部圖像，而微波在空氣中的衰減很小，容易獲得肺內部圖像; (4)微波成像其技術源於通訊技術，採用低功率探測輻射，屬於非電離輻射，不像X射線那樣具有較強的損傷性，屬於無損成像，具有較高的安全性; (5)與核磁共振相比，除具有無損成像的安全性之外，它的造價低廉，容易推廣 微波成像偵察主要手段是合成孔徑雷達SAR，它是自五十年代後期發展起來的一種微波成像雷達 。
雷達成像的一般原理是利用寬頻信號技術來獲得目標散射中心在距離上的高解析度,然後利用運動目標的多普勒信息,獲得散射中心在橫向距離上的高解析度。兩者相結合就可以獲得對目標的二維或三維解析度,從而使目標的多維高解析度成像得以實現。
空間微波成像雷達有真實孔徑成像雷達與合成孔徑成像雷達之分,二者均為側視雷達。真實孔徑的空間解析度較低(約為1km～2km 量級) ,但是比較簡單和經濟,對於一些大規模自然現象的觀測(例如冰山定位,海冰分布和海面風場測量,熱帶氣旋和水下地震引起的海嘯探測等)也是有效的。合成孔徑成像雷達則有高得多的空間解析度(可達數米以下) ,是一種全天候、全天時的高解析度微波遙感成像雷達。SAR是運動的雷達對固定的目標和地表成像，ISAR通常是指地面雷達對空中運動的目標成像。

G. 微波成像與攝影、掃描成像有何本質的區別

微波成像具體實現的方法很多，不過微波段是特指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波。可能較為准確的叫雷達成像，雷達成像現在比較成熟的有，相控陣成像，sar成像，insar成像，其中這裡面分為二維像和三維像。簡單的說通過對無線電回波進行處理，達到對時間空間的區分即實現高的空間解析度，達到成像的效果，不知道這樣說明白不.
微波成像一般沒有色彩的2D或3D成像。而攝影、掃描成像是感光元件對不同的色光有不同的反應，所以是有色彩的，但一般只是2D彩色成像。

H. 微波成像和攝影掃描成像有何本質區別

微波成像即微波遙感方式，攝影、掃描成像即可見光遙感
可見光遙感屬於光學遙感，可見光遙感使用光學技術，微波遙感則是採用無線電技術。
1.探測波段：可見光遙感探測波段范圍0.38-0.76um；微波遙感探測波段范圍通常大於1mm，但其中的激光雷達波段范圍在可見光與紅外波段。
2.可見光遙感只能夠採集地表信息，而微波卻具有穿透性，能夠探測地表以下一定深度范圍內的信息。
3.可見光遙感對大氣狀況有要求，天氣因素影響大；微波遙感則能夠實現全天時、全天候探測，具有穿透雲霧的能力。