[發明專利]一種利用復數域神經網絡快速求解非線性電磁逆散射問題的方法

在審

• 申請號: 201711022011.X
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107833180A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 王龍剛;鐘威;王敏;李廉林
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種利用復數域神經網絡快速求解非線性電磁逆散射問題的方法，其特征在于，所述預測方法包括以下步驟：

1)獲取訓練樣本：

電磁雷達系統包括T(T≥1的自然數)個發射機，M(M≥1的自然數)個接收機，發射機依次向目標區域發射信號，并由全部接收機接收目標區域的散射場；將獲取的散射場數據利用后向投影成像算法獲得后向投影成像結果；后向投影成像結果和對應目標的反射率形成一組樣本；多組樣本數據被隨機劃分為三部分：其中第一部分樣本稱為訓練樣本，用于訓練神經網絡參數；第二部分樣本稱為驗證樣本，用于驗證神經網絡的精度；

第三部分樣本稱為測試樣本，用于測試神經網絡的泛化能力；

2)構建復數域神經網絡：

以串聯模塊方式構建復數域神經網絡；構建的串聯的神經網絡結構中單個神經網絡模塊包含一層或一層以上的復數域神經網絡層；每一復數域神經網絡層包括實部-虛部兩部分神經網絡；神經網絡輸出的實部和虛部分別由輸入的實部與虛部和卷積核的實部與虛部交叉卷積得到；

3)訓練復數域神經網絡：

a)將步驟1)中獲取的訓練樣本中的后向投影成像結果作為神經網絡的輸入，將對應目標的反射率作為神經網絡的輸出，訓練神經網絡；

b)將步驟1)中獲取的驗證樣本中的后向投影成像結果作為神經網絡的輸入，將對應目標的反射率作為神經網絡的標準輸出，檢驗神經網絡，如果誤差在標準范圍內，則神經網絡訓練完成，進入步驟4)，如果誤差超過標準范圍，則返回步驟a)重新訓練網絡，直至誤差在標準范圍內，訓練網絡結束，進入步驟4)；

4)非線性電磁逆散射問題預測：

將測試樣本的電磁逆散射問題的后向投影成像結果作為步驟3)中神經網絡的輸入，則神經網絡的輸出結果即為預測的對應非線性電磁逆散射問題的目標區域的成像結果。

2.如權利要求1所述的利用復數域神經網絡快速求解非線性電磁逆散射問題的方法，其特征在于：在步驟2)中，神經網絡從實數域擴展到復數域表示為：

Y~=K*X=(KR+iKI)*(XR+iXI)=(KR*XR-KI*XI)+i(KR*XI+KI*XR)]]>

其中X表示輸入，K表示卷積核，表示網絡輸出；下標R和I分別表示實部和虛部；星號*表示卷積操作，i表示虛數單位；每一復數域神經網絡層包括實部-虛部兩部分神經網絡；神經網絡輸出的實部和虛部分別由輸入的實部與虛部和卷積核的實部與虛部交叉卷積獲得。