[发明专利]基于微波成像的砂石骨料无损检测方法

权利要求书

1.基于微波成像的砂石骨料无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.将砂石骨料放置于工作台式流水线(3)上，通过采用侧剖面呈现“ㄇ”型的有限口径下的探测设备(1)对经过其中的砂石骨料进行探测，得到散射场数据；

步骤2.利用得到的散射场数据，基于SOM方法实现三维电磁逆散射成像来重构砂石骨料形状和介电常数值；

所述步骤1的具体内容包括：

步骤1.1.将砂石骨料放置在工作台式流水线(3)上，依次通过探测设备(1)，所述探测设备(1)设有侧剖面呈现“ㄇ”型的三个平面，所述三个平面的每个面对砂石骨料的照射角度不大于180^°，平面上均设有发射和接收电场的探测天线(2)；

步骤1.2.通过三维笛卡尔坐标系，用1,2,3来分别表示三个方位的单位向量和空间中某点的坐标用x＝(x₁,x₂,x₃)来表示，当有N_i个发射天线和N_r个位于点x′_n＝(x′_1；n,x′_2；n,x′_3；n),n＝1,2,…,N_r处的接收天线，对于每次入射，接收天线接收来自三个方位的电场，总共测得3N_rN_i个散射场数据；

所述步骤2的具体内容包括：

步骤2.1.选择空间中某一矩形域作为感兴趣域并划分成M个小矩形域，小矩形域的中心点坐标为x_m＝(x_1；m,x_2；m,x_3；m),m＝1,2,…,M；

步骤2.2.基于SOM方法对三维电磁逆散射成像进行求解得到介电常数值，所述三维电磁逆散射成像由三维场景中的数据方程和源方程组成，对于每次入射，数据方程为其中散射场对应于里面的每一个分量感应电流相应的分量其中是一个维度为3N_r×3M的映射矩阵，即：其中的每一个分量分别表示感应电流v方向分量到测量区域上散射场u方

向分量的映射，通过离散的Lippmann-Schwinger积分方程得到源方程为其中感兴趣域内的入射场对应的分量分别为和具有相同的结构，它表示感应电流到感兴趣域内散射场的映射，其维度大小为3M×3M，表示关联入射场和感应电流的散射强度张量，表示为

其中n,m＝1,2,…,3M，当m≠M,2M,3M时，q＝mod(m,M)，否则q＝M，V_q表示一个小矩形域的体积大小，∈₀表示自由空间背景的介电常数值，∈_r；q表示第q个小矩形域对应的介电常数值。

2.如权利要求1所述的基于微波成像的砂石骨料无损检测方法，其特征在于，所述SOM方法为：将感应电流划分为确定性电流和模糊性电流，分别位于相互正交的信号子空间和噪声子空间，通过对进行奇异值分解，确定性电流对应于奇异值s_m,m≤L的空间，即前L个较大的奇异值对应的右奇异向量所映射的信号子空间；而模糊性电流则是由剩余的M-L个向量所映射的噪声子空间，通过计算得到确定性电流为：

其中表示第m个左奇异向量的共轭转置，*表示共轭转置，其中通过优化系数获得模糊性电流为：

构造用于通过共轭梯度(CG)方法优化的目标函数如下：

其中其中对于组成分量的计算分别如下：

其中当u＝v时，δ(u-v)＝1，否则等于0，k₀表示自由空间中的波数，μ₀表示背景的磁导率，R_n,m＝|x_n^′-x_m|,n＝1,2,…,N_r,m＝1,2,…,M，g(R_n,m)＝exp(ik₀R_n,m)/4πR_n,m，与组成分量的计算方式一样，只是n＝1,2,…,M，且当m＝n时，