Keyfi Şekilli Silindirlere Gömülü Dielektrik Cisimlerin Etkin Bir Mikrodalga Ters Saçılma Yaklaşımı ile Görüntülenmesi

Year 2020, , 113 - 121, 27.03.2020

Tolga Ulas Gurbuz

https://doi.org/10.24012/dumf.665562

Abstract

Bu çalışmada, elektriksel ve geometrik özellikleri bilinen keyfi şekilli silindirik cisimlere gömülü dielektrik saçıcıların görüntülenmesi için etkin bir mikrodalga ters saçılma yaklaşımı önerilmektedir. Bu yaklaşım, iteratif bir nonlineer inversiyon yöntemi olan Kontrast Kaynak (CSI) yönteminin kullanılmasına dayanmaktadır. Ancak, ele alınan problemde, CSI’yı farklı problemlerde yaygın olarak yapıldığı gibi arka planı boş uzay varsayarak uygulamak, silindirik yapının önceden bilinen özelliklerinin iteratif prosesin ilk tahmini olarak seçilmesi durumunda bile, çoğu kez tatmin edici olmayan sonuçlar vermektedir. Bu nedenle, elektriksel ve geometrik özellikleri bilinen silindirik yapı arka plan olarak tanımlanmış ve gömülü cisme ilişkin ters saçılma problemi CSI uygulanarak çözülmüştür. Böylesi bir yaklaşım CSI’nın performansını önemli oranda iyileştirse de, arka plan alanının, yani gömülü cismin bulunmadığı durumdaki toplam elektrik alanının, ve arka plana ilişkin Green fonksiyonunun sayısal olarak elde edilmesini gerektirmektedir. Ortaya çıkacak ilave hesaplama maliyetini azaltmak amacıyla, daha önce önerdiğimiz, elektrik alanın silindirik fonksiyonların serisi olarak ifade edilmesine ve yüzeylerdeki süreklilik ilişkilerine dayanan düz saçılma yaklaşımı mevcut probleme uyarlanmıştır. Ayrıca, homojen saçıcılar için, kontrast fonksiyonunun iki değer alan bir fonksiyon olarak ifade edildiği bir ikili görüntüleme yaklaşımı uyarlanarak CSI’nın ele alınan problemin çözümünde daha etkin bir biçimde kullanılması sağlanmıştır. Önerilen yaklaşım kullanılarak gerçekleştirilen sayısal simülasyonlarda tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir

Keywords

Elektromagnetik ters saçılma, Kontrast Kaynak Yöntemi, Bessel fonksiyonları

References

• [1] Tiberi, G., Ghavami, N., Edwards, D. J., Monorchio, A., (2011). Ultrawideband microwave imaging of cylindrical objects with inclusions, IET Microwaves, Antennas & Propagation, 5, 12, 1440-1446.
• [2] Abubakar, A., Hu, W., van den Berg, P. M., Habashy, T. M., (2011). A finite-difference contrast source inversion method, Inverse Problems, 24, 6, 065004.
• [3] Gilmore, C., Zakaria, A., Pistorius, S., LoVetri, J., (2013). Microwave Imaging of Human Forearms: Pilot Study and Image Enhancement, International Journal of Biomedical Imaging, 2013, 673027.
• [4] Lu, C., Zhong, X. G., (2003). Image reconstruction of two-dimensional objects inside dielectric walls, Microwave and Optical Technology Letters, 36, 2, 91-95
• [5] Meng, Q., Ye, D., Huangfu, J., Li, C., Ran, L., (2016). Experimental investigation on through-wall imaging based on non-linear inversions, Electronics Letters, 52, 23, 1933-1935.
• [6] Semenov, S. Y., Nulyshev, A. E., Abubakar, A., Posukh, V. G., Sizov, Y. E., Souvorov, A. E., van den Berg, P.M.,Williams, T. C., (2005). Microwave-Tomographic Imaging of the High Dielectric-Contrast Objects Using Different Image-Reconstruction Approaches, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 53, 7, 2284-2294.
• [7] Van den Berg, P. M., Kleinman, R. E., (1997). A contrast source inversion method, Inverse Problems, 13, 6, 1607–1620.
• [8] Van den Berg, P. M., van Broekhoven, A. L., Abubakar, A., (1999). Extended contrast source inversion, Inverse Problems, 15, 5, 1325–1344.
• [9] Colton, D., Kress, R., (2013). Inverse Acoustic and Electromagnetic Scattering Theory, Springer, New York.
• [10] Aslanyürek, B., Gürbüz, T. U., (2017). A continuity-based series solution for electromagnetic scattering by arbitrary shaped multilayer cylinders: TM case, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 65, 2, 812–819.
• [11] Souriau, L., Duchêne, B., Lesselier, D., Kleinman, R. E., (1996). Modified gradient approach to inverse scattering for binary objects in stratified media, Inverse Problems, 12, 4, 463-481.
• [12] Polyanin, A.D., Manzhirov, A.V., (2007). Handbook of Mathematics for Engineers and Scientists, Chapman & Hall/CRC., Boca Raton.
• [13] Gürbüz, T. U., (2018). Computation of Two Dimensional Green’s Function for Arbitrary Shaped Multilayer Cylinders. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 17, 12, 2241–2245.
• [14] Antoniou, A., Lu, W.-S., (2007). Practical Optimization: Algorithms and Engineering Applications, Springer, New York.