基本介紹
- 中文名：電磁波與彈性波聯合逆散射成像方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李懋坤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
逆散射成像技術在油氣勘探，對地觀測，生物醫學成像，無損探傷等領域都有著廣泛的套用。利用逆散射成像技術，我們可以從測量數據中反演探測區域的物理性質，對探測區域進行分析。隨著感測器技術的進步和計算機性能的提高，聯合多種測量數據的逆散射成像方法的研究已經在學術界和工業界展開。利用多種測量數據包含互補信息的特性，這種方法可以提高反演參數的準確性和逆散射圖像的解析度。..在這項研究中，申請人計畫以對比源反演算法為基礎，開發電磁波與彈性波的聯合逆散射成像方法，從1.電磁波與彈性波的快速正演建模方法；2.電參數與彈性參數的耦合關係與統一成像映射空間的建立；3.先驗信息的有效數學描述；4.海量測量數據的有效信息挖掘與壓縮；5.非線性反演算法中大尺度反演模型的壓縮描述；6.逆散射圖像和參數的不確定性分析等方面進行探討。提高非線性聯合反演算法的穩定性、效率和精度，解決聯合逆散射成像方法中面臨的一些共性科學問題
結題摘要
逆散射成像技術在油氣勘探，對地觀測，生物醫學成像，無損探傷等領域都有著廣泛的套用。隨著感測器技術的進步和計算機性能的提高，利用逆散射成像技術，我們可從多物理場數據中反演探測區域的物理性質，利用多種測量數據信息互補，提高反演參數的準確性和解析度。 在這項研究中，課題組以對比源反演算法為基礎，開發電磁波與彈性波聯合逆散射成像方法，從建模，反演，聯合反演等多個角度開展研究，重要結果包括： 1.二維和三維聯合反演算法平台，以此為基礎，開發了電磁波和彈性波聯合反演算法，並套用於人體胸腔監測，實現了電磁波與彈性波對人體胸腔聯合反演成像，相關結果發表SCI論文2篇，另2篇在修。 2.基於深度學習的泊松方程快速求解器。通過合理設計網路結構，實現快速求解泊松方程。數值實驗表明，該方法比有限差分方法提速一至兩個數量級，精度可實現2位有效數字。相關研究獲得2018年國際計算電磁學會議最佳論文提名獎。 3.基於乘性正則化的電阻抗絕對成像算法。將乘性正則化方法套用於EIT重建，獲得了良好的邊緣保留特性和抗噪聲性能。利用離散外微分理論嚴格推導了非結構化格線上的梯度和散度算符，並用該算法對人體胸腔進行了絕對重建，取得較好效果。相關研究獲得2017年國際電磁研究進展會議的學生論文獎（遙感與反問題組第一名）。 4.基於監督下降法的反演算法。該方法通過線下學習包含先驗信息的訓練集計算目標函式的平均下降方向；線上上數據反演中，利用已獲得的梯度方向，結合正問題求解，反演模型參數。該方法可以提高反演算法的速度5倍以上，並提高重建模型精度。相關研究獲得2019年國際電磁研究進展會議的學生論文獎（遙感與反問題組第一名）。 通過這項研究，課題組搭建了多物理場反演算法平台，並突破了一些新的算法技術，同時將成果套用到了深地勘探和生物醫學領域，加深了對於多物理場反演的認識，學到了很多。在未來研究中，課題組會繼續努力，爭取在多物理場反演方面做出更好的研究成果。
