[发明专利]基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法

权利要求书

1.基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.基于子空间优化算法的三维成像算法：基于SOM方法来实现有限口径下的三维电磁逆散射成像，先将感应电流划分为确定性部分与模糊性部分，然后通过将数据方程和状态方程的残差项进行线性组合来构造目标函数，并用共轭梯度方法来优化该目标函数，获得使数据模型与仿真模型之间最匹配的介电常数分布情况；

S2.有限口径的探测设置：分别在x＝-λ，x＝+λ，z＝+λ三个面上设置发射器与接收器来探测散射场数据，其中，λ为波长；

S3.对目标进行探测与分类：将需要被探测的多目标物体置于有限口径三维成像系统的探测区域，通过微波超分辨成像与技术对目标区域进行反演成像，从而获取关于目标的特征，最后根据获取的特征对多目标进行分类处理。

2.如权利要求1所述的基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：步骤

S1具体包括以下步骤：

S11.采用三维的立体笛卡尔坐标系，选择一个矩形域作为感兴趣域，并将其划分成M个小的矩形区域，假设这些小区域的中心点坐标为x_m＝(x_1；m,x_2；m,x_3；m),m＝1,2，…，M，利用测量得到的散射场数据来重构这M个介电常数的值；

在三维空间的电流/电场积分方程如下所示：

其中，表示未知目标的相对介电常数，将定义为感应电流表示均匀背景下的并矢格林函数算子；

S12.采用耦合偶极子方法将上述的电流/电场积分方程离散成紧凑的离散矩阵方程，离散后的数据方程和状态方程分别为：

其中表示感应电流到测量区域上散射场的映射算子，而表示感应电流到感兴趣域内散射场的映射算子，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表示一个小区域的体积大小，∈₀表示自由空间背景的介电常数值，∈_r；q表示第q个小区域对应的介电常数值；

S13.将感应电流划分为两部分，即确定性电流部分和模糊性部分通过对格林函数算子进行奇异值分解，即将奇异值按照从大到小的顺序排列，取前L个奇异值对应的右奇异向量组成矩阵由这些向量生成的空间对应于信号子空间，剩下的右奇异向量组成矩阵生成的空间为噪声子空间；

通过频谱分析获得感应电流的确定性电流部分

其中表示表示第m个左奇异向量的共轭转置，*表示共轭转置；其中

感应电流模糊性部分表示为：

S14.利用数据方程和状态方程来构造用于优化的目标函数如下：

其中

3.如权利要求1所述的基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：步骤S2中，每个面上设置16个天线，排列成4行4列，且每个天线间的间隔为λ/3。

4.如权利要求1所述的基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：步骤S2中，对于x＝-λ和x＝+λ面，设置波的极化方向分别为y和z方向，对于z＝+λ面，设置波的极化方向为x方向。

5.如权利要求1所述的基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：步骤S3中，获取的特征包括形状与介电常数。

6.如权利要求5所述的基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：步骤S3中，对目标进行分类处理的原则是介电常数的优先级高于形状大小。

7.如权利要求6所述的基于有限口径下的微波多目标成像与分类方法，其特征在于：步骤S3中，相同范围介电常数定义为一类物体，而不同范围介电常数，相同范围大小尺寸的目标也定义为一类物体。