成像光谱技术XI

一、傅里叶变换光谱仪 1．用于烟缕探测的移动式遥感傅里叶变换红外光谱仪（Winthrop Wadsworth等）     

基于FEKO的频率步进导引头回波仿真

频率步进雷达(SFR)导引头通过在频域进行带宽合成,距离分辨力显著提高,可以分辨出复杂目标的细节特征,从而进行抗干扰分析与目标识别。在进行SFR回波信号仿真时,要求回波模型能符合并反映目标的细节特征,目标不能等效为点目标,而散射中心提取法则意味着散射点的舍弃和合并,对目标的细节描述并不准确,为此提出基于FEKO的复杂目标回波信号产生方法。根据频率步进雷达信号时域特征,推导出直接利用FEKO的散射场数据进行时域回波计算的数学模型,并使用FEKO提取目标在各种入射角度下的散射场幅度和相位信息进行存储,在仿真时直接调用散射场数据进行时域回波计算,从而得到复杂目标的高拟真度回波信号模型,在空空导弹数字仿真、半实物仿真和抗干扰研究中具有实用意义。     

X射线傅里叶关联成像中的康普顿散射噪声研究（特邀）

傅里叶变换关联成像(FGI)是利用光场的高阶关联特性提取样品傅里叶信息的成像方法,对光源空间相干性要求较低,从而为小型化高分辨X射线显微提供了新的技术途径。然而在实际应用中往往要求有限光通量以减小样品辐射损伤,同时X射线与样品发生相互作用时康普顿散射的存在也会降低信噪比。针对以上问题,模拟研究了光通量有限条件下的X射线FGI,结果表明在探测面光通量0.1 phs/pixel条件下仍然能够获得样品的振幅和相位信息,并且利用Geant4蒙特卡洛程序模拟分析了金单质、硅单质和血红蛋白三种样品所产生的康普顿散射噪声对FGI成像结果的影响,结果显示相比于传统的X射线衍射成像,计入康普顿散射噪声后的FGI仍具有良好的抗噪性。     

基于FFT的信号谱分析

FFT作为时域和频域转换的基本运算,是谱分析的必要前提,广泛应用于信号的实时处理。本文介绍应用FFT对信号进行谱分析方法并进行MATLAB软件仿真。     

SAR并行成像处理的研究

该文对SAR并行成像处理进行了深入研究,在串行成像算法的基础上,提出了SAR并行成像处理的一种粗粒度并行算法和一种混合FFT算法,并在国产曙光系列并行机上进行了实现,实验结果证实了该算法是有效的.     

无成像镜全反射傅里叶变换成像结构光谱检测的机理研究

全反射傅里叶变换成像光谱仪在航空航天遥感等领域具有重要的应用。专门设置的柱面镜和准直系统,使得光路结构复杂,不仅增加了成像光谱议光学设计和安装调试、维护的难度,同时也增加了成像光谱议的重量和光能的损耗。提出了一种无成像镜实现成像光谱检测的结构,对其检测机理进行了研究。对波长632.8nm、940nm和3000nm进行光谱检测的仿真实验表明,其光谱测量误差小于1%。     

从红外成像仪器的多元探测器中获取数据的方法

美国专利US2003/0149532 (2003年8月7日公布) 在采用傅里叶变换红外光谱装置的红外成像仪中,来自傅里叶变换红外光谱装置的光源的入射光,通过干涉仪变成干涉图,然后再照射在样品上。透过样品的光经焦平面列阵探测器光电转换后形成一种模拟电信号。该模拟电信号再由A/D转换器转换成数字信     

一种新的高分辨SAR成像方法

提出了一种新的SAR成像方法，它利用匹配傅里叶变换实现距离向脉冲压缩；与经典的R-D方法相比较，其运算量将大大降低，对实时成像处理是非常重要的。文中首先给出SAR信号模型，然后给出距离向匹配傅里叶变换域的脉冲压缩理论和方法，最后通过仿真计算结果和机载SAR实测数据成像结果，验证了该方法是正确的和可行的。     

基于微偏振阵列的干涉型高光谱偏振成像方法

光谱和偏振辐射特性是实现精细目标识别的重要光学参量,融合光谱和偏振信息分量的光谱偏振成像探测技术有效利用两者的互补性,提高在复杂背景环境下的目标识别能力,在环境监测、军事侦察和大气分析等领域具有巨大的发展潜力。围绕目标的光谱和偏振信息探测问题,研究了一种基于微偏振阵列的干涉型高光谱偏振成像技术。在研究Sagnac干涉型高光谱成像技术的基础上,利用微偏振阵列调制原理引入Stokes偏振分量信息探测。通过分析系统的工作原理,设计了系统的干涉成像光路模型,并对光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法进行了讨论分析。搭建了实验装置,对实际场景目标进行了光谱偏振成像实验,得到了较好的实验结果。研究表明:该光谱偏振成像技术不仅具有高光通量、高光谱分辨率的优点,而且能够实现偏振信息的同步获取。     

无成像镜全反射傅里叶变换成像结构光谱检测的机理

全反射傅里叶变换成像光谱仪在航空航天遥感等领域具有重要的应用。专门设置的柱面镜和准直系统,使得光路结构复杂,不仅增加了成像光谱议光学设计和安装调试、维护的难度,同时也增加了成像光谱议的重量和光能的损耗。提出了一种无成像镜实现成像光谱检测的结构,对其检测机理进行了研究。对波长632.8 nm、940 nm和3000 nm进行光谱检测的仿真实验表明,其光谱测量误差小于1%。     

基于stolt插值的微波近场成像方法研究

提出了一种毫米波成像方法,并对该成像算法做了详细的推导。同时,对该算法进行了计算机仿真,并通过改变仿真参数着重分析了天线扫描范围、目标之间的间隔以及天线与目标之间的距离对成像空间分辨率的影响。仿真结果表明：利用该算法不但可以准确重建目标的二维像,而且具有良好的分辨率。     

基于双频融合的微波全息成像算法研究

针对单频微波全息成像算法在目标距离向分辨率的局限性,提出一种基于双频融合的微波全息成像算法。该算法通过将对目标的照射频率从单频扩展至双频,以获取目标高斯相位信息,并利用此相位信息增加对目标距离向的分辨能力,抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。利用Matlab对基于双频融合的微波全息成像算法进行性能仿真,并通过在仿真中增加空间采样位置抖动作为非理想因素来检验该算法的实际应用鲁棒性,最终利用实验平台验证该算法在目标探测应用中的有效性。实验结果表明,基于双频融合的成像算法可减少相近目标距离向之间的干扰,有效抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。     

基于信息超材料的高性能微波计算成像系统

该文深入阐述基于信息超材料的高性能微波计算成像系统架构设计、工作原理与建模分析。首先,利用信息超材料对电磁波优异的调节能力,结合压缩采样理论,重点讨论信息超材料多样杂散波束产生及高性能辐射设计方法。再进一步构建针对高辐射性能信息超材料微波计算成像系统的数值模型,并提出一种高性能色散信息超材料单元,该单元带阻频率捷变特性...     

微波近场成像检测乳腺癌及其微波热疗

介绍了微波热疗机理及人体乳房组织的电磁特性，指出微波近场成像检查乳腺癌的优势及其发展历程，并提出微波诊断和微波热疗在乳腺癌检测和治疗中应用的可能发展方向。     

基于体等效原理的二维介质柱微波成像研究

探讨二维介质椎柱微波成像的计算机模拟。其基本思想是从体等效原理出发，得到积分方程并由此积分方程出发，利用矩量法，得到矩阵方程形式的反演方程。为了消除方程的病态，文中采用了基于最小二乘原理的正则化方法。     

基于FEKO的金属腔体屏蔽效能研究

武器系统的电磁泄漏已成为泄露军事战略意图,暴露重要军事目标的一个主要途径。金属腔体可作为飞机或导弹架构辐射泄漏的屏蔽体,研究其屏蔽效能可为预估飞弹或飞机在此屏蔽架构下的泄漏参考。在此利用FEKO电磁仿真软件建立了金属空腔的模型,并在其内部设置低频Dipole天线作为辐射泄漏信号,仿真和分析了不同形状的金属空腔在频率10～70MHz情况下对于泄漏信号的屏蔽效能。分析的结果表明：铝制金属腔体对于电磁泄漏信号在10～40MHz时具有好的屏蔽效果。     

直升机载弧形阵列MIMO微波成像技术研究

该文提出了一种新的基于弧形阵列直升机载MIMO微波成像模式,利用平台下方水平布置的弧形阵列天线,通过MIMO信号收发机制快速实现弧形孔径合成,获取平台周围观测区域的高时间高空间分辨率2维图像。文章详细介绍了弧形阵列微波成像的工作原理,建立了相应的成像信号模型,研究了基于共焦投影技术的弧形阵列微波成像算法,分析了该成像模式的成像性能;最后,通过计算机仿真验证了该成像模式的可行性和有效性。      

基于RIPless 理论的稀疏微波成像波形分析方法

稀疏微波成像回波数据可以建模为Toeplitz 矩阵与地面场景的乘积,Toeplitz 矩阵中的行向量为发射信号的时延。由于难于验证Toeplitz 矩阵是否符合经典的稀疏信号处理中RIP 等重建条件,因而分析稀疏微波成像采样数与发射波形的关系十分困难。近年提出的RIPless 理论表明如果矩阵的行向量是对一个概率分布的随机抽取,并且该概率分布满足一定的条件,那么可以从少量的采样数据中恢复稀疏信号。Toeplitz 矩阵适用于RIPless 理论。该文首先介绍稀疏微波成像中观测矩阵的构造,然后利用稀疏信号处理中的RIPless 理论分析波形中信号脉宽、带宽和信号形式与稀疏微波成像采样数的关系,进而比较不同波形对稀疏微波成像中的性能,最后通过仿真验证了该方法的有效性。      

基于稀疏贝叶斯学习的超材料孔径计算微波成像系统离网格成像方法

基于超材料孔径的计算微波成像可以看作微波压缩感知成像。这种成像方式的成像效果受网格失配误差的严重影响。该文针对超材料孔径计算微波成像系统对2维场景的重构过程进行分析,构建了一种基于Sinc插值函数的2维离网格(Off-grid)观测模型,并在此基础上提出一种基于稀疏贝叶斯学习的Sinc插值离网格成像方法(OGSISBL)。在期望最大化算法的框架下,恢复散射体回波的幅值和位置,同时校准网格失配误差。通过对超材料孔径计算微波成像系统的仿真数据进行成像处理验证所提算法的性能,结果表明所提算法具有很强的鲁棒性。     

汽车电磁问题的FEKO仿真

介绍了FEKO软件分析车载天线的方法和过程,车载GPS天线模拟表明,仿真结果与测试结果吻合很好。通过实例说明了FEKO软件风窗天线分析方法的先进性。最后,结合整车电磁环境分析,更全面地体现了FEKO软件在系统环境电磁兼容分析方面的能力。