多頻譜聲學成像機理與實驗研究

《多頻譜聲學成像機理與實驗研究》是依託武漢理工大學，由郭新華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多頻譜聲學成像機理與實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：郭新華
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

聲學成像具有重要的套用價值，成為學者們不斷創新研究的熱點問題。然而，大多數學者在常規聲學成像的研究中都是基於單一頻率或者有限的頻率數，不能充分地描述和解釋物體特性，如物體的表面輪廓、內部結構和材料屬性等。這些物體特性表現出頻率依存性，寬頻域聲波下的頻率回響可體現出單一頻率或者有限頻率下無法呈現的物體特性。本項目在聲學領域模擬多頻譜光學成像，以寬頻域聲波與物體特性相互作用為基礎，對物體在寬頻域聲波照射下的成像（簡稱多頻譜聲學成像）進行基礎科學研究。具體研究內容包括：建立寬頻域聲波與物體特性相互作用的數學模型；理論計算物體特性在寬頻域聲波激勵下的特徵頻率，並進行特徵頻率實驗測量；研究多頻譜聲學數據信息提取與處理技術，實現物體頻率特徵的可視化。本研究旨在通過多頻譜成像確立物體特性與多頻譜聲學數據的定量關係，以便更精確地描述和解釋物體特性，為識別和分類物體提供一種新的理論與方法。

結題摘要

聲學成像具有重要的套用價值，成為學者們不斷創新研究的熱點問題。然而，大多數學者在常規聲學成像的研究中都是基於單一頻率或者有限的頻率數，不能充分地描述和解釋物體特性，如物體的表面輪廓、內部結構和材料屬性等。這些物體特性表現出頻率依存性，寬頻域聲波下的頻率回響可體現出單一頻率或者有限頻率下無法呈現的物體特性。在基金資助下，針對多頻譜聲學成像開展了相關研究。通過對典型物體結構與寬頻域聲波的相互作用，建立物體的頻率回響數學模型，並進行了仿真分析和理論計算；搭建了實驗平台，在寬頻域聲波激勵下，以單一傳聲器掃描方式獲得了所需的聲學數據；在獲取實驗數據後，採用無監督學習算法實現了物體頻率特性顯示和3D圖像重構，物體圖像的頻率特性顯示結果與理論計算結果基本一致；為了獲得更好的寬頻域聲波，開展了新型感測器陣列設計工作。在套用前景方面進行了人體成像與識別的試探性研究。本項目對多頻譜聲學成像研究，可以實現更精確地描述和解釋物體特性，為物體立體成像、識別和分類提供一種新的理論與方法。