[發(fā)明專利]一種全息微波彈性成像系統(tǒng)及其成像方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811061290.5 | 申請日： | 2018-09-11 |
| 公開（公告）號： | CN109199381B | 公開（公告）日： | 2021-11-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王露露 | 申請（專利權(quán)）人： | 合肥工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | A61B5/0507 | 分類號： | A61B5/0507;A61B8/00;A61B8/08 |
| 代理公司： | 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129 | 代理人： | 何志欣;侯越玲 |
| 地址： | 230009 *** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 全息 微波 彈性 成像 系統(tǒng) 及其 方法 | ||
1.一種全息微波彈性成像系統(tǒng)，其特征在于，包括微波信號收發(fā)模塊(10)、超聲波信號收發(fā)模塊(20)和信號處理模塊(31)，所述微波信號收發(fā)模塊(10)包括至少一個微波發(fā)射天線(11)和布置在同一平面上的至少三個微波接收天線(12)，其中，所述微波信號收發(fā)模塊(10)不間斷地朝目標(biāo)區(qū)域發(fā)射單一頻率的微波信號作為入射電場，同時所述超聲波信號收發(fā)模塊(20)不間斷地朝目標(biāo)區(qū)域發(fā)射單一頻率的超聲波信號作為入射超聲波場；
所述微波信號穿透位于所述目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)物后至少部分微波信號被所述目標(biāo)物內(nèi)部的具有不同介電常數(shù)的若干部分反射而形成散射電場并由所述至少三個微波接收天線(12)對所述散射電場進行探測得到散射電場回波信號；
所述超聲波信號收發(fā)模塊(20)發(fā)射超聲波信號到所述目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)物從而對目標(biāo)物施加一個外力并接收目標(biāo)物反射的超聲波回波信號；
所述信號處理模塊(31)對超聲波回波信號和散射電場回波信號進行處理以構(gòu)建目標(biāo)物的二維圖像，所述信號處理模塊(31)對超聲波回波信號和散射電場回波信號進行處理以構(gòu)建目標(biāo)物的二維圖像的處理包括：
信號處理模塊(31)對所述至少三個微波接收天線(12)探測到的散射電場回波信號進行對比獲得的可見度函數(shù)結(jié)合超聲波信號收發(fā)模塊(20)接收到的超聲波回波信號通過信號處理方式用于構(gòu)建目標(biāo)物的二維圖像，所述信號處理模塊(31)對所述至少三個微波接收天線(12)探測到的散射電場回波信號進行對比獲得的可見度函數(shù)結(jié)合超聲波信號收發(fā)模塊(20)接收到的超聲波回波信號通過信號處理方式用于構(gòu)建目標(biāo)物的二維圖像的處理包括：
對所有微波接收天線(12)中任意兩個微波接收天線(12)探測到的散射電場信號進行對比得到可見度函數(shù)；
根據(jù)對比得到的可見度函數(shù)獲得能夠反映目標(biāo)物的電磁屬性分布信息；
對超聲傳感器(21)接收的施加外力前和施加外力后目標(biāo)物的超聲波回波信號進行對比得到形態(tài)變化信號；
根據(jù)對比得到的形態(tài)變化信號獲得目標(biāo)物內(nèi)部位移以及振動強度分布信息；
基于電磁屬性分布信息、內(nèi)部位移和振動強度分布信息通過傅里葉逆變換處理構(gòu)建目標(biāo)物的二維圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理模塊(31)對超聲波回波信號和散射電場回波信號進行處理以構(gòu)建目標(biāo)物的二維圖像的處理包括：
基于微波接收天線(12)的分布排列建立目標(biāo)物的電磁屬性和散射電場之間的非線性觀測模型；
至少部分地基于所述非線性觀測模型實現(xiàn)對散射回波信號進行兩兩對比。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，
所述非線性觀測模型包括內(nèi)部場效應(yīng)模型和外部場效應(yīng)模型；
其中，內(nèi)部場效應(yīng)模型描述為：
其中，表示入射電場，表示入射電場到目標(biāo)物的位置矢量，為場源點到目標(biāo)物內(nèi)一點的位置矢量，f1表示微波工作頻率，t表示時間，c1表示光速，為TE模式波振幅，AN和BB分別為微波發(fā)射天線(11)的窄孔徑尺寸和寬孔徑尺寸，表示天線輻射場，表示極化矢量；
外部場效應(yīng)模型描述為：
其中，表示散射電場，表示從場源點到場域內(nèi)任一點的位置矢量，k0表示自由空間的波數(shù)，εr表示目標(biāo)物的介電常數(shù)，εb表示背景和/或媒介質(zhì)的介電常數(shù)，表示總場強，G表示格林函數(shù)，dV表示體積分，V表示目標(biāo)物體積,I表示目標(biāo)物可見度強度；
結(jié)合內(nèi)部場效應(yīng)模型和外部場效應(yīng)模型得到用于定義目標(biāo)物的可見度強度的非線性觀測模型描述為：
上式中，表示單位矢量，k0表示自由空間的波數(shù)，εr表示目標(biāo)物的介電常數(shù)，εb表示背景和/或媒介質(zhì)的介電常數(shù)，表示總場強，*表示復(fù)數(shù)共軛。
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