微波陣列天線成像處理中干擾抑制及快速成像方法的研究.pdf

1、微波陣列天線成像技術在國防安全、工業(yè)生產、醫(yī)學成像等諸多領域都有著廣泛而重要的應用。其在不同的應用領域既有一些共同的技術特點，也存在一些各自領域獨特的技術問題。本論文針對微波陣列天線在穿墻成像和醫(yī)學斷層成像應用中的干擾抑制等問題進行了研究，主要的工作及創(chuàng)新點如下：
　　 1．針對線性陣列天線BP算法成像結果中存在虛假目標圖像的問題，提出使用成像概率函數濾波的抑制方法。利用成像計算中目標單元信號是同相疊加，而非目標單元信號是異相疊

2、加的特點，以此來定義成像概率函數，通過選用適當的濾波門限可有效消除虛假目標圖像。應用中，由于部分像素單元的成像概率函數計算存在誤差，導致使用成像概率函數濾波后，仍然會殘留部分虛假目標圖像。針對這一問題，提出利用圖像位置信息反向求解濾波的方法，可進一步抑制殘留的虛假目標圖像。仿真成像處理的結果表明，所提出的抑制方法效果顯著，實現方便，不受墻體參數誤差的影響，可有效提高線性陣列天線穿墻成像的質量。
　　 2．針對射頻干擾對微波醫(yī)學成

3、像系統(tǒng)的影響，利用系統(tǒng)激勵源與干擾源的非相關性，提出對系統(tǒng)激勵信號初始相位按照均勻分布在[-π，π]的隨機相位序列編碼的方法，將射頻干擾轉變?yōu)榱憔档碾S機序列，進而再使用均值濾波的方法進行抑制。以乳腺腫瘤二維微波斷層成像系統(tǒng)的應用為例，給出了隨機相位編碼方法的實現過程，通過仿真成像實驗驗證了該方法的有效性。
　　 3．針對環(huán)形陣列天線信號測量中，傳統(tǒng)的直接測量模式數據存在動態(tài)范圍廣、參數靈敏度差異大和信噪比特性較差等不足，提出了

4、測量天線對信號差值的測量模式。以16天線的乳腺腫瘤環(huán)形陣列成像系統(tǒng)為例，通過數值分析和成像實驗的方法，對差值測量模式的數據特性進行了對比研究。結果表明，差值測量模式能有效改善直接測量模式的不足，具備更優(yōu)越的測量數據特性。
　　 4．分析了基于非線性迭代方法的微波斷層成像計算中，矩陣方程的階數與有限元網格密度的內在關系。分析表明，隨著計算網格密度的提高，求解方程的計算復雜度和計算時間，都呈指數級數增長。為便于微波斷層成像技術的普及

5、應用，針對乳腺腫瘤二維微波斷層成像在個人計算機上的實現，提出了一種二次成像的快速方法。其基本原理是對感興趣的圖像區(qū)域采用高密度網格計算以保證成像精度，對于不太感興趣的圖像區(qū)域采用較低密度網格計算以減少計算單元數量，提高成像效率。介紹了二次成像快速方法的實現過程。經理論分析和成像實驗的結果表明，在乳腺腫瘤二維微波斷層成像應用系統(tǒng)中，所提出的二次成像方法可以對常見的乳腺腫瘤目標進行成像檢測，與傳統(tǒng)的使用全局精細網一次成像方式相比，這種二次成

6、像方法可以節(jié)省成像時間80％左右，同時可以獲得相近似的目標成像質量。
　　 5．針對手指關節(jié)的微波斷層成像檢測應用，提出利用X射線成像結果來獲取微波斷層成像的先驗信息，通過優(yōu)化迭代計算的初值分布，來改善迭代成像的效果?；谒O計的手指關節(jié)簡化模型進行了仿真成像實驗。仿真成像結果表明，利用X射線圖像獲得的手指關節(jié)結構先驗信息來成像，可以對手指關節(jié)模型中2mm寬的關節(jié)區(qū)域進行成像檢測，模擬的病態(tài)關節(jié)參數變化特征可以在成像結果中檢測出