光學應用-數字處理技術重構被測介質截面圖像
反向散射微波斷層攝影
人們對微波圖像的興趣開始于早期使用雷達來鑒別埋在地下的
物體。為了得到更清晰的分析圖像，使用更短的電磁輻射波長是很
必要的；所以就引發了人們使用頻率從300MHz到300GHz的微波，這
一頻率范圍對應的波長在空氣中分別為1mm～lm。所以，與它們的
名字相反，微波并不是指波長微小的波。對于民用工程的應用，這
些射線波長也是同樣的大小順序，大小不均勻的分布。所以，微波
不同于x射線，而和超聲波類似，不能再含多項介質的直線中傳播
；它們會發生衍射，也就是微波的范圍會實際地分散于所有的方向
。衍射的數學描述是十分復雜的，直到較近，該工作在快速、可靠
的構建系統的模型上才取得了發展。
微波圖像是能傳遞和發射的圖像技術。材料表面包含的電的非
均質性，可用高頻率的電磁波前來表示。入射場在非均質的內部產
生等效感應電流，它又會感應出分散磁場。用測量傳遞波前(傳遞
技術)或反射波前(反射技術)，或使用數字處理技術來修正材料內
部非均質的信息和重構被測介質截面的圖像。
反向散射微波圖像用于測定鋼筋的存在和在結構中的位置。就
像遷移天線和接收天線一樣，需要接觸混凝土的表面，這一方法適
用于拍攝大而平直的結構。在反向散射微波圖像中，從散射波前的
測量開始，使用衍射層析法構建數字處理技術，用來修復由入射電
磁波在鋼筋上感應產生的表面電流信息和重構被測介質的截面圖像
�；陔S時改變入射磁場頻率的多頻反射圖像處理技術，能夠提高
重構圖像的質量。
實驗結果顯示，這一技術有很多潛在的應用，如鑒別復雜結構
中鋼筋的尺寸和位置。在水平和豎直位置有誤的平均差分別為2．5
mm和2．0mm。當鋼筋的直徑大于10mm時，水平方向的重疊就可分辨
。但是完全的、豎直方向的重疊還不能分辨，是因為在正常入射下
移動天線會產生類似的平面波(在這種情況下，小尺寸的鋼筋被完
全遮住，鋼筋下沒有表面電流產生)。僅在鋼筋上可以進行分辨和
正確的估計。連續的下面第二條鋼筋可用多頻入射光來分辨。到目
前為止，較大的測試深度可以達到大約6cm。
近年來，微波技術的進步開啟了低成本發展傳感器組的道路。
壓縮微波照相機可用多種頻率操作，使用的x微波波段在7～13GHz
，已經發展到可以拍攝到不同尺寸鋼筋的圖像。該種相機的主要構
件是微波傳感器、多路器、低頻檢測器和為收集數據、處理數據和
顯示圖樣而設的電腦。這種技術使用的成像算法是衍射層析法，屏
幕上的圖像顯示出了鋼筋的數量、側向位置，混凝土保護層和每根
鋼筋的直徑大小。較近，硬件和軟件發展使實時數據采集和處理成
為可能(每秒可以采集2～10個圖像)，鋼筋豎向重疊也可以通過多
向入射進行分辨
