超聲衍射成像技術(shù)研究.pdf

1、基于超聲衍射的層析成像技術(shù)對(duì)水中目標(biāo)的探測(cè)、定位、識(shí)別，研究海底地形地貌，尋找海底沉船等問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和軍事應(yīng)用前景。本課題主要研究水下目標(biāo)在強(qiáng)散射條件下的超聲衍射層析成像技術(shù)，建立不需要基于Born近似或Rytov近似基礎(chǔ)上的目標(biāo)重建算法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 在強(qiáng)散射目標(biāo)成像的空間域算法研究中，運(yùn)用超聲散射場(chǎng)的精確描述--矩量法，把超聲場(chǎng)與描述物體內(nèi)部介質(zhì)聲學(xué)特性參數(shù)函數(shù)的相互關(guān)系式轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程組的形式，采用變形Bor

2、n迭代法的改進(jìn)算法對(duì)非線性方程求解，算法在每次迭代過(guò)程中修正格林函數(shù)，并在求未知函數(shù)改變量時(shí)運(yùn)用了一個(gè)成本函數(shù)，因此這一算法得到的重建結(jié)果更接近實(shí)際的物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在同樣實(shí)驗(yàn)條件下，利用本文提出的空域中的迭代算法得到的重建圖像比頻域中迭代算法效果好。 在對(duì)于方程的不適定性的研究中，采用了三種正則化方法：Tikhonov正則化方法、截?cái)嗥娈愔捣纸庹齽t化方法(TSVD)和截?cái)嗤耆钚《苏齽t化方法(TTLS)。

3、這三種正則化方法的參數(shù)均采用了新的選取方法，使得迭代過(guò)程不僅收斂，且收斂于問(wèn)題的真實(shí)解--物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，達(dá)到了較好的成像效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果看出，在不需任何先驗(yàn)信息的情況下，成功地應(yīng)用于較大對(duì)比度物體的成像問(wèn)題。 本文通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)幾種大對(duì)比度的物體的成像進(jìn)行對(duì)比，用Picard理論分析了成像目標(biāo)在不同的對(duì)比度時(shí)噪聲污染情況以及正則化方法適用范圍情況。通過(guò)分析研究目標(biāo)內(nèi)部聲學(xué)特性參數(shù)以及目標(biāo)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度對(duì)重構(gòu)圖像效果