光学应用-数字处理技术重构被测介质截面图像
反向散射微波断层摄影
人们对微波图像的兴趣开始于早期使用雷达来鉴别埋在地下的
物体。为了得到更清晰的分析图像，使用更短的电磁辐射波长是很
必要的；所以就引发了人们使用频率从300MHz到300GHz的微波，这
一频率范围对应的波长在空气中分别为1mm～lm。所以，与它们的
名字相反，微波并不是指波长微小的波。对于民用工程的应用，这
些射线波长也是同样的大小顺序，大小不均匀的分布。所以，微波
不同于x射线，而和超声波类似，不能再含多项介质的直线中传播
；它们会发生衍射，也就是微波的范围会实际地分散于所有的方向
。衍射的数学描述是十分复杂的，直到较近，该工作在快速、可靠
的构建系统的模型上才取得了发展。
微波图像是能传递和发射的图像技术。材料表面包含的电的非
均质性，可用高频率的电磁波前来表示。入射场在非均质的内部产
生等效感应电流，它又会感应出分散磁场。用测量传递波前(传递
技术)或反射波前(反射技术)，或使用数字处理技术来修正材料内
部非均质的信息和重构被测介质截面的图像。
反向散射微波图像用于测定钢筋的存在和在结构中的位置。就
像迁移天线和接收天线一样，需要接触混凝土的表面，这一方法适
用于拍摄大而平直的结构。在反向散射微波图像中，从散射波前的
测量开始，使用衍射层析法构建数字处理技术，用来修复由入射电
磁波在钢筋上感应产生的表面电流信息和重构被测介质的截面图像
。基于随时改变入射磁场频率的多频反射图像处理技术，能够提高
重构图像的质量。
实验结果显示，这一技术有很多潜在的应用，如鉴别复杂结构
中钢筋的尺寸和位置。在水平和竖直位置有误的平均差分别为2．5
mm和2．0mm。当钢筋的直径大于10mm时，水平方向的重叠就可分辨
。但是完全的、竖直方向的重叠还不能分辨，是因为在正常入射下
移动天线会产生类似的平面波(在这种情况下，小尺寸的钢筋被完
全遮住，钢筋下没有表面电流产生)。仅在钢筋上可以进行分辨和
正确的估计。连续的下面第二条钢筋可用多频入射光来分辨。到目
前为止，较大的测试深度可以达到大约6cm。
近年来，微波技术的进步开启了低成本发展传感器组的道路。
压缩微波照相机可用多种频率操作，使用的x微波波段在7～13GHz
，已经发展到可以拍摄到不同尺寸钢筋的图像。该种相机的主要构
件是微波传感器、多路器、低频检测器和为收集数据、处理数据和
显示图样而设的电脑。这种技术使用的成像算法是衍射层析法，屏
幕上的图像显示出了钢筋的数量、侧向位置，混凝土保护层和每根
钢筋的直径大小。较近，硬件和软件发展使实时数据采集和处理成
为可能(每秒可以采集2～10个图像)，钢筋竖向重叠也可以通过多
向入射进行分辨
