微波圖像

微波圖像是以微波輻射計接收物體發射的微波能量而形成的圖像。成像微波輻射計能接收地物發射波長為1～3厘米的微波輻射能形成的圖像。

基本介紹

• 中文名：微波圖像
• 外文名：microwave image
• 釋義：微波輻射計接收微波能量而成圖像
• 性能：反映地理的溫度特徵
• 套用：微波CT等
• 相關領域：測繪

簡介

微波圖像是利用微波輻射的反射波來進行成像。微波輻射反映地物的溫度特徵，解析度較低。解譯時除要套用一般圖像解譯的一些要素外，還要了解有關地物(來自天空和大氣的)的反射率和地物的發射率和散射率。此外了解微波輻射的極化、時間、波譜的變化也有助於地物的解譯。

微波圖像

由於水體是微波輻射十分理想的反射體，在微波圖像上表現為淺色調，廣泛套用於探測海上冰層、洋流和陸地上的水體、冰雪、土壤含水性、城市環境研究、繪製土地利用圖等。

發展簡史

微波圖像的發展總是宇微波圖像傳輸系統的發展緊密相連。

第一代遠程微波圖像傳輸系統，誕生於90年代初期的模擬調頻FM體制，這類產品的工作頻率在L波段。這是最早的模擬微波圖像傳輸系統。 隨著技術的發展 後來進一步出現了工作於KU波段的圖像傳輸系統。

第二代微波圖像傳輸系統，可以實現點對點和點對多點的數位化無線圖像傳輸網路。 結合數位化 、 網路化和智慧型化的綜合管理軟體含有遙控PT存儲瀏覽監看網路化傳輸等功能且基於S結構的分散式平台構成了一整套的無線智慧型化數字圖像監控傳輸系統而且可以輕易地 與有線數字系統集成在一個平台、進一步構建一個有線 無線相統一的綜合性監控系統

第三代微波圖像傳輸系統，從理論上解決了多徑反射和高速移動情況下的都卜勒頻移造成的符號串擾使得設備具備了高速移動下的非視距傳輸功能，使得監控中心在監控固定點圖像的同時可以實現對於移動指揮車或者巡邏車的流動監控。

特點

1. 在一定程度上徹底解決了電磁波多徑效應對於數字信道造成的誤碼，從而保證了傳輸信道的頻寬，確保傳輸高質量圖像所需要的數據通道頻寬。

2. 採用特殊技術處理，消除了物體運動過程中的都卜勒效應，使設備實現了動中通的實際效果。

3. 採用 MPEG-2 的編解碼方式，使得圖像本身具備連續和清晰的特點，在圖像質量上有了質的飛越。

4. 數位化的調製信道，使得接收靈敏度大大提高，對於實際套用來說，傳輸距離得以大幅度延長，使得技術完全可以進入實際套用。

5.數位化的編碼，有利於加密的實現，這一點對於軍警套用尤其重要。

6. 投資少，相對於衛星圖像傳輸系統投資成本要低很多。
7. 使用靈活方便，不需提前2小時進行信道申請。

套用

微波CT

該技術的微波成像原理是:將成像區域內的每一個分辨單元視為一個輻射點,首先得到某輻射點在各角度下的輻射功率,將這些功率相加即可得到該輻射點的總輻射強度。求出該目標成像區域內所有輻射點的輻射功率強度,對這些功率歸一化後逐個描點,即可得到成像區域的灰度圖。

從發射出來的微波作用到生物體，將有(1)直射穿過生物組織的波，又稱為透射波；(2)經生物體衍射和反射從斜偏方向入射來的波；(3)投射到生物體內部的微波激勵生物組織，發出屬於微波範圍的電磁波。以上三種方式的電磁波都將在接收天線上反映出來， 並被信號檢測裝置檢測出來，用以構成不同形式的微波CT。基於(1)工作原理的微波CT[8]稱為透射型CT，基於(2)工作原理的微波CT稱為衍射型CT，以上兩種又統稱為主動型CT。基於(3)工作原理的CT稱為被動型CT。

微波CT的硬體系統所發射出的微波作用到生物體之後，使生物體的電學參數如介電常數和電導率發生了變化，數據採集部件把這些表示電學參數變化的電信號進行捕捉、放大、數位化後存入計算機，此後的工作就是計算機採用一定的算法，建立相應的數學模型對這些數據進行分析、處理，進而進行圖像重建，顯示生物體內的圖像。建立怎樣的數學模型，採取什麼樣的算法才能更好地重建圖像，是從事微波CT 研究的一個焦點問題。

微波CT與X射線CT、核磁共振CT、超聲CT相比有著以下的優點: (1)由於微波的吸收主要取決於組織的電導率，為此，同X線CT相比，微波CT對軟組織中的肌肉、脂肪之類電導率明顯不同的組織更具識別能力; (2)由於癌組織與正常組織的微波衰減常數之差遠遠大於X射線吸收係數之差，微波CT與X射線CT相比更容易分辨出癌組織; (3)與超聲CT相比，因為超音波在空氣多的組織中衰減很大，一般不能獲得肺內部圖像，而微波在空氣中的衰減很小，容易獲得肺內部圖像; (4)微波成像其技術源於通訊技術，採用低功率探測輻射，屬於非電離輻射，不像X射線那樣具有較強的損傷性，屬於無損成像，具有較高的安全性; (5)與核磁共振相比，除具有無損成像的安全性之外，它的造價低廉，容易推廣

SAR技術

該技術的核心在於微波圖像的獲得。其成像的一般原理是利用寬頻信號技術來獲得目標散射中心在距離上的高解析度,然後利用運動目標的都卜勒信息,獲得散射中心在橫向距離上的高解析度。兩者相結合就可以獲得對目標的二維或三維解析度,從而使目標的多維高解析度成像得以實現。

微波圖像的獲得主要是通過空間微波成像雷達。空間微波成像雷達有真實孔徑成像雷達與合成孔徑成像雷達之分,二者均為側視雷達。真實孔徑的空間解析度較低(約為1km～2km 量級) ,但是比較簡單和經濟,對於一些大規模自然現象的觀測(例如冰山定位,海冰分布和海面風場測量,熱帶氣旋和水下地震引起的海嘯探測等)也是有效的。合成孔徑成像雷達則有高得多的空間解析度(可達數米以下) ,是一種全天候、全天時的高解析度微波遙感成像雷達。SAR是運動的雷達對固定的目標和地表成像，ISAR通常是指地面雷達對空中運動的目標成像。

注意事項

微波圖像套用設備在使用中有一些注意事項需要遵守。

1.產品選型首先要考慮國家的相關法律法規。對於無線設備尤其是固定點監控使用的無線微波設備必須具備國家無委會頒發的《無線電發射設備型號核准證》。

2.工程套用過程中，一定要注意室外防雨和防雷。

3.電源鋪設過程中，一定要注意弱電和強電分開走線，確保系統的穩定性。

4.天線的安裝和架設，一定要牢固可靠，至少具有防6級風的能力。