最新微波成像算法

A. 微波成像与摄影、扫描成像有何本质的区别是什么

区别是：载体不一，微波成像与摄影为电磁波的回返打到荧光屏上，由浅到深形成阵列，那么一个实体性的“荧屏”是它的载体。扫描成像是通过光线照射将被扫描物体颜色，对比度以数字形式发送到处理器，在处理器中通过计算重新组合，处理器就是它的载体。

微波成像是以微波作为信息载体的一种成像手段，其原理是用微波照射被测物体，然后通过物体外部散射场的测量值来重构物体的形状或(复)介电常数分布。由于介电常数大小与生物组织含水量密切相关，故微波成像非常适合对生物组织成像。

当大的不连续性限制了超声波成像的效率，生物组织的低密度限制了X射线的使用时，微波却可以发挥独特的作用，获得其它成像手段无法获得的信息。微波成像具有安全、成本低、理论上可对温度成像等特点

成像是个逆散射的问题，其根据散射的回波信号反演提取目标特征信息。为人们所熟知的X光、激光、声波、微波、毫米波等多种成像技术，只是选择的信息载体与目标的相互作用不同而已，而微波成像是依赖电磁波与目标的相互作用，从散射回波信号中挖掘、提取目标信息，重构目标特征。

B. 微波成像原理

微波成像是指以微波作为信息载体的一种成像手段，实质属于电磁逆散射问题。由于它既用被成像目标散射的幅度信息，也用它的相位信息，因此也称为微波全息成像。其原理是用微波照射被测物体，然后通过物体外部散射场的测量值来重构物体的形状或（复）介电常数分布。

微波是频率在300MHz～300GHz，相应波长为1m～1mm的 电磁波。与 无线电波相比，微波具有频率高、频带宽、信息容量大、波长短、能穿透电离层和方向性好等特点，

微波成像是指以微波作为信息载体的一种成像手段，其原理是用微波照射被测物体，然后通过物体外部散射场的测量值来重构物体的形状或(复)介电常数分布。由于介电常数大小与生物组织含水量密切相关，故微波成像非常适合对生物组织成像，当大的不连续性限制了超声波成像的效率，生物组织的低密度限制了X射线的使用时，微波却可以发挥独特的作用，获得其它成像手段无法获得的信息。微波成像具有安全、成本低、理论上可对温度成像等特点

成像是个逆散射的问题，其根据散射的回波信号反演提取目标特征信息。为人们所熟知的X光、激光、声波、微波、毫米波等多种成像技术，只是选择的信息载体与目标的相互作用不同而已。而微波成像是依赖电磁波与目标的相互作用，从散射回波信号中挖掘、提取目标信息，重构目标特征。

其主要 困难在于微波波长与被测生物体尺寸接近，衍射作用明显，不能使用类似于X射线的投影成像方法，只能采用更加复杂的基于 逆散射的反演算法

C. 微波成像技术

一般是飞机使用相控阵雷达，对地面扫描，根据返波的成像技术
1.基础理论研究：
（1）以先进微波成像系统技术研究和样机研制为主的微波成像信息获取理论和方法研究；
（2）以面向精确微波成像处理和高效目标信息处理、信息提取算法和方法为主的微波成像信息处理和分析技术研究；
（3）开展对国际微波成像最新进展的持续跟踪和研究，研究和提出对我国微波成像技术发展可能有重大影响的微波成像新体制、新技术、新概念。
2.主要的科研工作及取得的成绩：
（1） 系统地开展了高分辨率SAR系统总体技术、运动补偿等关键技术研究、原理样机研制和飞行实验工作，“十五”期间研制成功我国分辨率最高的SAR系统；
（2） 研制完成我国第一部机载干涉SAR系统，使雷达对地观测技术从二维走向三维，填补了我国该领域的空白；
（3） 在国内率先开展了基于SAR弱信号和弱反差信号探测为核心的海洋微波遥感机理研究、海事试验、算法及初步应用，引领了相关学科的发展；
（4） 将地物散射、SAR信号建模、成像处理、参数反演等机理研究、算法研究和典型应用进行有机的结合，开展支持SAR应用潜力研究的成像仿真、算法研究与数据处理理论和方法研究，如回波和星地一体化仿真、高分辨率SAR成像、干涉SAR数据处理、极化/极化干涉SAR数据处理、海洋信息提取、动目标成像和检测、三维成像、图像理解等；
（5） 开展微波成像新概念和新体制研究，研究并提出了包括基于大面积区域定点观测、三维成像、多维度微波成像、稀疏微波成像等SAR新体制；
（6） 持续构建先进机载、地基实验平台，开展科学实验；
（7） 开展稀疏微波成像的理论、体制和方法研究。
（来源网络）

D. 微波成像的原理

微波是频率在300MHz～300GHz，相应波长为1m～1mm的电磁波。与无线电波相比，微波具有频率高、频带宽、信息容量大、波长短、能穿透电离层和方向性好等特点，
微波成像是指以微波作为信息载体的一种成像手段 ，其原理是用微波照射被测物体，然后通过物体外部散射场的测量值来重构物体的形状或(复)介电常数分布。由于介电常数大小与生物组织含水量密切相关，故微波成像非常适合对生物组织成像，当大的不连续性限制了超声波成像的效率，生物组织的低密度限制了X射线的使用时，微波却可以发挥独特的作用，获得其它成像手段无法获得的信息。微波成像具有安全、成本低、理论上可对温度成像等特点
成像是个逆散射的问题，其根据散射的回波信号反演提取目标特征信息。为人们所熟知的X光、激光、声波、微波、毫米波等多种成像技术，只是选择的信息载体与目标的相互作用不同而已。而微波成像是依赖电磁波与目标的相互作用，从散射回波信号中挖掘、提取目标信息，重构目标特征。
其主要困难在于微波波长与被测生物体尺寸接近，衍射作用明显，不能使用类似于X射线的投影成像方法，只能采用更加复杂的基于逆散射的反算法

E. 微波成像的算法

微波成像的算法 很多，但由于散射场和散射体之间的非线性关系，以及电磁逆散射问题的解具有非唯一性和不稳定性的特征，人们很难得到电磁逆散射问题的解析解；绝大多数情况下只能通过数值方法求解，而且只能从诸多解中选择一个最优的解作为最终解。
微波成像的各种算法层出不穷，包括早期的X射线透射层析法，特征线法，波前追踪法，量子力学方法，散射层析法，伯恩迭代法等等。
上述算法主要集中在频域处理范围内，随着时域微波成像的不断完善、时域脉冲源技术的不断发展，时域成像技术发展迅速，成为热门的研究方向。
根据微波成像的固有特点：非唯一性、不稳定性、非线性关系，许多学者开始引入处理全域优化问题的最有力的数值方法——遗传算法，来处理微波成像问题。

F. 微波成像的应用

微波成像是一种不可或缺的遥感技术，它在农林监测、海洋监测、测绘制图、军事侦察 等领域有着广泛的应用。 微波成像过程中广泛使用最初是应用于医学上CT图像重建的一种方法,时域紧缩场微波成像算法与此类似,其原理是:将成像区域内的每一个分辨单元视为一个辐射点,首先得到某辐射点在各角度下的辐射功率,将这些功率相加即可得到该辐射点的总辐射强度。求出该目标成像区域内所有辐射点的辐射功率强度,对这些功率归一化后逐个描点,即可得到成像区域的灰度图。
从发射出来的微波作用到生物体，将有(1)直射穿过生物组织的波，又称为透射波；(2)经生物体衍射和反射从斜偏方向入射来的波；(3)投射到生物体内部的微波激励生物组织，发出属于微波范围的电磁波。以上三种方式的电磁波都将在接收天线上反映出来， 并被信号检测装置检测出来，用以构成不同形式的微波CT。基于(1)工作原理的微波CT 称为透射型CT，基于(2)工作原理的微波CT称为衍射型CT，以上两种又统称为主动型CT。基于(3)工作原理的CT称为被动型CT。
微波CT的硬件系统所发射出的微波作用到生物体之后，使生物体的电学参数如介电常数和电导率发生了变化，数据采集部件把这些表示电学参数变化的电信号进行捕捉、放大、数字化后存入计算机，此后的工作就是计算机采用一定的算法，建立相应的数学模型对这些数据进行分析、处理，进而进行图像重建，显示生物体内的图像。建立怎样的数学模型，采取什么样的算法才能更好地重建图像，是从事微波CT 研究的一个焦点问题。
微波CT与X射线CT、核磁共振CT、超声CT相比有着以下的优点: (1)由于微波的吸收主要取决于组织的电导率，为此，同X线CT相比，微波CT对软组织中的肌肉、脂肪之类电导率明显不同的组织更具识别能力; (2)由于癌组织与正常组织的微波衰减常数之差远远大于X射线吸收系数之差，微波CT与X射线CT相比更容易分辨出癌组织; (3)与超声CT相比，因为超声波在空气多的组织中衰减很大，一般不能获得肺内部图像，而微波在空气中的衰减很小，容易获得肺内部图像; (4)微波成像其技术源于通讯技术，采用低功率探测辐射，属于非电离辐射，不像X射线那样具有较强的损伤性，属于无损成像，具有较高的安全性; (5)与核磁共振相比，除具有无损成像的安全性之外，它的造价低廉，容易推广 微波成像侦察主要手段是合成孔径雷达SAR，它是自五十年代后期发展起来的一种微波成像雷达 。
雷达成像的一般原理是利用宽带信号技术来获得目标散射中心在距离上的高分辨率,然后利用运动目标的多普勒信息,获得散射中心在横向距离上的高分辨率。两者相结合就可以获得对目标的二维或三维分辨率,从而使目标的多维高分辨率成像得以实现。
空间微波成像雷达有真实孔径成像雷达与合成孔径成像雷达之分,二者均为侧视雷达。真实孔径的空间分辨率较低(约为1km～2km 量级) ,但是比较简单和经济,对于一些大规模自然现象的观测(例如冰山定位,海冰分布和海面风场测量,热带气旋和水下地震引起的海啸探测等)也是有效的。合成孔径成像雷达则有高得多的空间分辨率(可达数米以下) ,是一种全天候、全天时的高分辨率微波遥感成像雷达。SAR是运动的雷达对固定的目标和地表成像，ISAR通常是指地面雷达对空中运动的目标成像。

G. 微波成像与摄影、扫描成像有何本质的区别

微波成像具体实现的方法很多，不过微波段是特指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波。可能较为准确的叫雷达成像，雷达成像现在比较成熟的有，相控阵成像，sar成像，insar成像，其中这里面分为二维像和三维像。简单的说通过对无线电回波进行处理，达到对时间空间的区分即实现高的空间分辨率，达到成像的效果，不知道这样说明白不.
微波成像一般没有色彩的2D或3D成像。而摄影、扫描成像是感光元件对不同的色光有不同的反应，所以是有色彩的，但一般只是2D彩色成像。

H. 微波成像和摄影扫描成像有何本质区别

微波成像即微波遥感方式，摄影、扫描成像即可见光遥感
可见光遥感属于光学遥感，可见光遥感使用光学技术，微波遥感则是采用无线电技术。
1.探测波段：可见光遥感探测波段范围0.38-0.76um；微波遥感探测波段范围通常大于1mm，但其中的激光雷达波段范围在可见光与红外波段。
2.可见光遥感只能够采集地表信息，而微波却具有穿透性，能够探测地表以下一定深度范围内的信息。
3.可见光遥感对大气状况有要求，天气因素影响大；微波遥感则能够实现全天时、全天候探测，具有穿透云雾的能力。