В.В. Разевиг1, А.И. Ивашов2, А.С. Бугаев3

1,2 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

3 Московский физико-технический институт (государственный университет) (Московская область, Россия)

Постановка проблемы. Один из методов интроскопии – радиовидение позволяет с помощью радиоволн визуально получать внутреннее строение объектов, непрозрачных в оптическом диапазоне длин волн. Результатом этого является радиоизображение внутренней структуры объекта, которое строится путем восстановления рассеянного объектом электромагнитного поля (называемого радиоголограммой), зарегистрированного с помощью некоторой радиолокационной системы на некоторой апертуре. Наряду с широко распространенной плоской апертурой, в досмотровых системах, в микроволновых сканерах для подбора одежды и медицинских установках часто используется цилиндрическая апертура, что требует специальных методом восстановления радиоизображений.

Цель. Рассмотреть адаптацию трех методов восстановления радиоголограмм под цилиндрическую геометрию и выявить  достоинства и недостатки каждого метода.

Результаты. Представлены результаты сравнения методов при восстановлении радиоголограмм, рассчитанных в соответствии с принципами физической оптики для точечных рассеивателей и с помощью программы электродинамического моделирования FEKO для сплошных объектов. Приведены формулы для программной реализации трех методов восстановления радиоголограмм, зарегистрированных на цилиндрической апертуре. Перечислены достоинства и недостатки каждого метода восстановления.

Практическая значимость. Определены критерии для оптимальной оцифровки радиолокационных данных. 

Разевиг В.В., Ивашов А.И., Бугаев А.С. Восстановление радиоголограмм, зарегистрированных на цилиндрической апертуре // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. T. 75. № 6. С. 5–18. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202106-01

1. Суханов Д.Я., Завьялова К.В. Восстановление трехмерных радиоизображений по результатам многочастотных голографических измерений // Журнал технической физики. 2012. Т. 82. Вып. 6. С. 85–89.
2. Sheen D.M., McMakin D.L., Hall T.E. Three-dimensional millimeter-wave imaging for concealed weapon detection // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001. V. 49. № 9. P. 1581–1592.
3. Разевиг В.В., Бугаев А.С., Ивашов С.И., Васильев И.А., Журавлев А.В. Влияние ширины полосы частот на качество восстановления подповерхностных радиоголограмм // Успехи современной радиоэлектроники. 2012. № 3. C. 3–13.
4. Amineh R.K., Ravan M., Wu H., Kasturi A. Three-dimensional holographic imaging using data collected over cylindrical apertures // Microw. Opt. Technol. Lett., Apr. 2019. V. 61. № 4. P. 907–911, 
5. Sheen D.M., McMakin D.L., Hall T.E. Cylindrical millimeter-wave imaging technique and applications // Proc. SPIE 6211, Passive Millimeter-Wave Imaging Technology IX, 62110A (5 May 2006). P. 62110A-1–62110A-10.
6. Cotellese J. Intellifit 3D Body Scanner. Режим доступа: https://www.joecotellese.com/intellifit-3d-body-scanner (дата обращения:  02.04.2021).
7. Chandra R., Zhou H., Balasingham I., Narayanan R.M. On the Opportunities and Challenges in Microwave Medical Sensing and Imaging // IEEE Transactions on Biomedical Engineering, July 2015. V. 62. № 7. P. 1667–1682.
8. Курикша А.А. Алгоритм обратной проекции в задачах восстановления пространственного распределения источников волн // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47. № 12. С. 1484–1489.
9. Sheen D.M., McMakin D.L., Hall T.E. Near-field three-dimensional radar imaging techniques and applications // Applied Optics, 2010. V. 49. № 19. P. E83–E93.
10. Soumekh M. Synthetic Aperture Radar Signal Processing with Matlab Algorithms, John Wiley & Son. 1999.
11. Tan W., Hong W., Wang Y., Wu Y. A novel spherical-wave three-dimensional imaging algorithm for microwave cylindrical scanning geometries // Progress In Electromagnetics Research. 2011. V. 111. P. 43–70.
12. Pahomov V., Semenchik V., Kurilo S. Reconstructing reflecting object images using Born approximation. Proceedings of 35th European Microwave Conference. CNIT la Defense, Paris, France. Oct. 2005. V. 46. P. 1375–1378.
13. Zaeytijd J., Franchois A., Eyraud C., Geffrin J. Full-Wave Three-Dimensional Microwave Imaging With a Regularized Gauss– Newton Method – Theory and Experiment // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007. V. 55. № 11. P. 3279–3292.
14. Kundu A.K., Bandyopadhyay B., Sanyal S. An Iterative Algorithm for Microwave Tomography Using Modified Gauss-Newton Method // 4th Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering. 2008. P. 511–514.
15. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 1979.
16. Born M. (1926). Quantenmechanik der Stossvorgänge. Zeitschrift für Physik. 38: 803.
17. Chew W.C. Waves and Fields in Inhomogeneous Media. Van Nostrand Reinhold, New York. 1990. Reprinted by IEEE Press. 1995.
18. Dubois F., Schockaert C., Callens N., Yourassowsky C. Focus plane detection criteria in digital holography microscopy by amplitude analysis // Optics Express. 2006. V. 14. № 13. P. 5895–5908.
19. Разевиг В.В., Ивашов А.И., Бугаев А.С., Журавлев А.В. Теоретическое и экспериментальное сравнение различных методов восстановления радиоголограмм в подповерхностной радиолокации // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 1(2). С. 62−72. DOI: 10.18127/j00338486-202001(02)-07.