超寬頻通訊系統應用於埋藏於三層介質中複雜物體影像重建

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Title:	超寬頻通訊系統應用於埋藏於三層介質中複雜物體影像重建
Other Titles:	Imaging Reconstruction of Embedded Complex Objects Using Ultra Wide-Band System
Authors:	丘建青
Contributors:	淡江大學電機工程學系
Keywords:	電磁成像;非均勻介電質物體;複雜物體;三層空間;基因法則;梯度法;時域逆散射;超寬頻通訊技術
Date:	2008-08
Issue Date:	2009-03-16 16:45:44 (UTC+8)
Abstract:	本計劃擬模擬研究埋藏於三層介質中的複雜物體之影像重建問題。我們將探討各種的不同逆散射方法，如無關聯照射法與超寬頻通訊技術，重建埋藏三層結構的二維、三維非均勻介質物體與複雜物體的影像進行探討。第一年擬於時域中使用超寬頻通訊技術模擬研究二維掩埋複雜物體的電磁影像重建問題。假設有一空間分成三個空間，一個未知的不均勻介質物體掩埋在第二個空間，並且此柱體內部嵌著一金屬柱體，吾人第一個空間與第三個空間適當安排於不同位置發射脈衝波(TM波)照射物體並量測在此之散射場，經由適當的處理以反求埋藏於另一空間中複雜物體的位置、大小與內部特性。吾人將利用接收到的散射場及適當的邊界條件，導出一組非線性微分方程式，利用基因法則與梯度搜尋法將複雜物體之超寬頻影像重建問題轉化成一最佳化問題。藉以埋藏於三層介質中的複雜物體之位置、形狀和介電常數分佈。第二年擬模擬研究掩埋三層結構中複雜柱體的電磁成像。吾人第一個空間與第三個空間適當安排一組具有不同入射的無關聯波照射物體並量測在此之散射場，經由適當的處理以反求介質物體的內部特性。理論方面，吾人適當的安排入射場的入射，配合相對於每次入射所量到的散射場，可推導出數個積分方程式組，然後利用動差法及無關連照射法解之。數值模擬方面，對已知的掩埋之複雜物體，以動差法計算其散射場，再根據電磁成像法則，重建出複雜物體內部的介電分佈。最後將電磁成像所得結果與原先假設者比較，藉以驗證並改進電磁成像理論。第三年模擬研究三維非均勻介電物質的電磁影像重建問題。吾人應用超寬頻通訊系統技術於電磁逆散射問題上。吾人於非均勻介電物質周圍適當安排不同位置的天線發射極短脈衝波照射並分別量測非均勻介電物質周圍之時域散射場，經由適當的處理以反求埋藏於三層介質中非均勻介電物質的內部特性。吾人將利用接收到的散射場及適當的邊界條件，導出一組非線性微分方程式，將電磁成像問題化為一求極小值的最佳化問題，然後引入梯度法將逆散射問題轉化為求解最佳化的問題。藉以重建埋藏於三層介質中非均勻介電物質的位置、形狀和介電常數分佈。最後將電磁成像所得結果與原先假設者比較，藉以驗證並改進電磁成像理論。
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