合成孔径聚焦技术

探讨相控阵检测技术及其应用

探讨相控阵检测技术及其应用发布时间：2022-07-16T01:08:17.213Z 来源：《当代电力文化》2022年3月第5期作者：关凯文[导读] 为了提升相控阵技术应用水平，提高检测质量。

本文结合实际，在分析相控阵检测技术原理的同时，对该技术的关键点进行了解分析关凯文国家电投集团青海黄河电力技术有限责任公司摘要：为了提升相控阵技术应用水平，提高检测质量。

本文结合实际，在分析相控阵检测技术原理的同时，对该技术的关键点进行了解分析。

最后以合成孔径聚焦技术为例，详细探讨该技术的应用情况。

希望通过分析后，可以给该领域的工作人员一些参考。

关键词：相控阵；检测技术；应用要点引言在检测领域中作为一种形象化表征与准确定位以及定量评估技术，相控阵检测技术由于具备操作方便、检测精确度高得到广泛的应用。

但是从我国现状分析，无论是从相控阵检测技术或是相关标准来说，还未构建出完全同一的技术标准，所以需要采取相关的标准给技术的实施作为支撑。

因而，对相控阵检测技术的原理与应用要点进行分析，总结归纳技术措施尤为重要。

1.超声相控阵检测原理及关键技术1.1超声相控阵检测原理超声相控阵检测技术的研发主要是根据惠更斯原理与亥姆霍兹声压积分定理而研发应用的，是先进技术类型。

在检测中，主要的部件就是超声相控阵列换能器，内部组成结构是多个独立性的一组压电晶片阵元组成，每个阵元都是独立性存在的，且独立完成超声波反射和使用。

根据系统设定的原则对于部门或者全部进行阵元激发，在该环节中，各个阵元内发射的各个波束是重叠的，这种重叠会组合成为波阵面的形式。

在信号接收环节，也需要按照不同的原则延迟对于信号的处理，从而形成超声影像。

1.2超声相控阵检测关键技术1.2.1相控声束聚焦相控声束聚焦是检测工作开展的基础，其主要是进行超声相控阵换能器两侧相应阵元的激励性处理，并且沿着换能器阵列中心方向设置，从而可以通过增加时间延迟以实现其他阵元的激励处理，保证其按照某个曲率中心的波阵面形成。

光学合成孔径成像技术简介

光学合成孔径成像技术简介机械电子工程 201028013919088 李鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]：1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。

对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率，则只能增大系统口径。

而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。

高分辨率成像需要长焦距、大口径光学系统，但其成本高、材料制备困难、制造技术难度大，这些因素制约着大口径光学系统的发展。

于上世纪70年代提出的多孔径成像技术为提高分辨率提供了新的方法。

如何用小口径系统来达到单个大望远镜的分辨本领，就是多孔径成像的目的。

与传统的光学系统相比，多孔径成像技术具有如下特征和优点[2]：①降低了光学元件的加工制造难度；②光学元件体积小，重量轻，系统可以设计成为折叠式，有利于减小发射体积和重量，节约发射费用；③系统设计和组装灵活多变，特别适用于各种空间光学系统。

为了提高成像系统的分辨率，光学多孔径成像技术从无到有，逐步发展壮大，可以肯定地说，随着技术的发展，多孔径成像技术将被应用到更多的成像领域。

二. 光学合成孔径成像原理1.光学成像原理分类[3]光学成像原理可分为三大类，一类是几何光学、像差理论成像原理，通常的光学系统设计按此理论基础进行的；一类是衍射成像原理，它以波动光学的衍射理论为基础，结合通信理论中线性系统的方法，把成像系统视为空不变的线性系统，成像系统的特性用相干传递函数(相干照明)或光学传递函数(非相干照明)来描述，衍射成像原理在像质定量评价和成像系统分辨率的研究以及实现高分辨率成像等方面起了重要的作用；另一类成像理论是干涉成像原理，它认为成像过程本质上是干涉过程，像面上任何一点的光扰动必然是出瞳上各点光扰动贡献的叠加，干涉成像原理以光场的部分相干性为基点。

这是实践中普遍存在的光场，部分相干性的成像特性有着不可忽视的影响。

科技前沿▏合成孔径成像的应用及发展

科技前沿▏合成孔径成像的应用及发展一、引言合成孔径成像自20世纪50年代提出，应用于雷达成像，历经70年的研发，已经日趋成熟，成功地用于环境资源监测、灾害监测、海事管理及军事等领域。

受物理环境制约，合成孔径在声呐成像中的研发与应用起步稍迟，滞后于雷达，近年来在民用及军事领域的研究与应用进展加速。

此外，近年来合成孔径成像在声学无损检测、医学超声成像等领域的研发也有长足进步，并扩展到其他领域如光学、微波成像等。

本文简要介绍了条带合成孔径成像的原理及其在雷达、声呐、无损检测及医学影像等方面的应用及发展。

二、合成孔径成像原理条带合成孔径成像利用小孔径基阵，在直线运动轨迹上均速移动，并在确定位置顺序发射，接收并存储回波信号。

根据空间位置和相位关系对不同位置的回波信号进行相干叠加处理，合成虚拟大孔径的基阵，从而获得沿运动方向的高分辨率。

在1985年的先驱奖故事中，合成孔径雷达(SAR)的发明者Wiley 谦逊地说：我有幸想到了一个基本想法，我称之为多普勒波束锐化(DBS)，而不是合成孔径雷达。

和所有信号处理一样，有一个双重理论：一个是频域解释，这是多普勒分析；在时域内分析系统，这就是合成孔径雷达。

在时间域对合成孔径成像的“合成阵列”的解释如图1所示。

图1 合成阵列原理其中，阵元或天线水平长度为L，水平波束开角为θ=＝λ/L。

工作频率时，波长为λ。

阵元行进轨迹为直线，点目标与行进轨迹的垂直距离为R。

阵元在位置1时，目标进入波束；阵元在位置N时，目标退出波束。

合成孔径阵元数为N，合成孔径长为D＝R×θ=＝R×λ/ L，合成孔径波束开角为θsyn＝λ/D＝λ/（R×(λ/L)）＝L/R。

采样结束，合成孔径波束形成后处理时，对不同位置的回波信号进行相干叠加，需要计算阵元发射信号至目标、目标反射信号返回阵元的往返声程2R。

因此，合成孔径波束开角实际应为θsyn＝λ/2D＝λ/(2R×(λ/L)) ＝L/2R。

超声相控阵检测教材第一章相控阵技术的发展史及优点

第一章超声相控阵检测技术发展史及优点1.1 超声相控阵检测技术的发展史20世纪20年代，苏联科学家S.J.Slkolov就已经开始了超声成像的研究。

其后由于技术上的种种原因，超声成像研究进展缓慢。

之后随着电子技术和计算机技术的迅速发展，大大推动了超声成像的研究和应用。

目前，在无损检测领域，已被发展或正在研究的超声检测成像方法主要有以下几种。

1、扫描超声成像：脉冲超声回波（实际上是超声回波通过超声换能器转换成电信号的波形）在显示屏上可以由不同的显示方式，包括A型、B型、C型、P型、F型扫描显示。

2、超声全息：基于波前重建原理，即通过物波和参考波干涉形成的图案（全息图），然后经过反衍射积分的重建过程，获得物体的图像。

早期的超声全息模仿光全息原理，使用液面成像方式。

目前研究比较活跃的声全息方法是扫描声全息，大致分为激光束扫描声全息和计算机重建声全息两类。

3、超声显微镜：利用声波对物体内部的声不连续性（如缺陷、力学特性或微观组织变化等）进行高分辨率成像检测的系统和技术。

其原理是用高频（工作频率可高达2GHz）超声波照射样品，形成样品的微观声学参数分布，能获得被测物体表面和近表面结构的高分辨率图像。

4、超声CT：计算机层析超声成像，它是借鉴X射线CT而发展的超声成像技术。

其用一束超声波依次沿不同方位角照射物体，并同时检测物体中目标的散射波（即投影），再由投影来计算反演重建目标的像。

目前超声CT主要有透射型和反射型两种，而图像重建也有两种理论，射线理论和衍射理论。

5、ALOK超声成像（amplituden and laufzeit orts kurven）技术，即幅度—传播时间—位置曲线技术。

利用幅度—传播时间—位置曲线，通过传播时间补偿和信号叠加的方法，从回拨信号中识别来自缺陷的回波信息而去除噪声信号，并可给出用B型显示的缺陷图像。

6、衍射传播时间技术（TOFD）：依靠超声波和缺陷端部相互作用发出的衍射波来检出缺陷并对其进行定量的检测技术，并可给出A型扫描显示及D扫描、B扫描灰度图像显示。

两种合成孔径成像算法介绍-RDA、CSA

距离多普勒算法1.简介距离多普勒算法（RDA）是在1976年至1978年为处理SEASAT SAR数据而提出的，至今仍在广泛使用，它通过距离和方位上的频域操作，达到了高效的模块化处理要求，同时又具有了一维操作的简便性。

该算法根据距离和方位上的大尺度时间差异，在两个一维操作之间使用距离徙动校正（RCMC)，对距离和方位进行了近似的分离处理。

由于RCMC是在距离时域-方位频域中实现的，所以也可以进行高效的模块化处理。

因为方位频率等同于多普勒频率，所以该处理域又称为“距离多普勒”域。

RCMC的“距离多普勒”域实现是RDA与其他算法的主要区别点，因而称其为距离多普勒算法。

距离相同而方位不同的点目标能量变换到方位频域后，其位置重合，因此频域中的单一目标轨迹校正等效于同一最近斜距处的一组目标轨迹的校正。

这是算法的关键，使RCMC能在距离多普勒域高效地实现。

2.算法概述图1示意了RDA的处理流程。

1.当数据处在方位时域时，可通过快速卷积进行距离压缩。

也就是说，距离FFT后随即进行距离向匹配滤波，再利用距离IFFT完成距离压缩。

图1（a）和图1（b）就是这种情况，图1（c）则不同。

2.通过方位FFT将数据变换至距离多普勒域，多普勒中心频率估计以及大部分后续操作都将在该域进行。

3.在距离多普勒域进行随距离时间及方位频率变化的RCMC，该域中同距离上的一组目标轨迹相互生命。

RCMC将距离徙动曲线拉直到与方位频率轴平等的方向。

4.通过每一距离门上的频域匹配滤波实现方位压缩。

5.最后通过方位IFFT将数据变换回时域，得到压缩后复图像。

如果需要，还进行幅度检测及多视叠加。

以下各节将依次讨论包括两种不同二次距离压缩（SRC）实现在内的所有步骤。

讨论基于机载C波段仿真数据，参数如表1所示。

表1距离信号和方位信号采样的差别图1 RDA 的三种实现框图3. 低斜视角下的RDA首先考察无需SRC 的简单低斜视角情况，处理步骤与图1中的基本RDA 相同。

合成孔径聚焦成像算法研究

龙源期刊网
合成孔径聚焦成像算法研究
作者：宋志明李金龙王黎高晓蓉王泽勇
来源：《现代电子技术》2010年第23期
摘要：合成孔径聚焦成像技术与传统的超声成像方法相比，可以通过较低的工作频率和较小的换能器孔径获得较好的分辨率，目前已在无损检测中获得广泛应用。

随着科技的进步，合成孔径聚焦算法也日益成熟。

对三种常用的合成孔径聚焦算法的原理进行了分析，总结了各自特点及优势。

在实际应用中，合理选择成像算法，能够有效提高成像质量。

关键词：无损检测；合成孔径聚焦技术；波包原子分解；匹配滤波；角度相关卷积。

医学超声合成孔径成像技术浅析

要用于检测心脏及血管内的血流动力学状态。Ｄ型超声诊断法又称差频示波型，在检Ｎ，ｂ脏及血管的血流动力学状态上得到＿Ｉ．泛应用。
研究方面取得显著的效果，证明了合成孔径成像拥有较高分
辨率和较好的成像品质。
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ技术应用
◆ 张志宏
摘要：文中主要讨论了医学超声成像技术的发展，详细阐述了该领域的背景意义、采用的主要现有成熟技术及其优缺点，并对一种新颖的医学超声合成孔径成像技术进行了探索和解析。目的在于引导研究人员快速地了解本领域的研究内容。在医学超声合成孔径技术成像的研究中，尽管研究人员已经做了大量的前期工作，但是波束形成和成像的实时性，都是有待解决的难点。关键词：超声；合成孔径成像；波束
波束形成的质量。在合成孔径成像中，超声传感器阵列被分成若干个发射或接收单元，以发射单元作为点源传感器在被测物理的表面上进行扫描，存接收到来自物体内部个点的散射声信号后，对其进行存储，然后根据成像区域内点的间
形成研究中有两个主要指标，即主瓣宽度和旁瓣幅度，它们理论Ｌ作为主要标准来判断所形成的波束质量高低。主瓣的宽度越窄，那么成像的横向分辨率越高；旁瓣的幅度越小，那么成像的对比度就越大，并且伪影噪声越少。在现代超声延时叠加波束形成中，常使用动态聚焦和幅度变迹来控制旁

合成孔径成像

合成孔径成像
把多个信号源集中在一个地方，使其成为一个强大的信号源，这就是所谓的合成孔径成像。

当把多个信号源结合在一起，那么就会形成一个能够抓取信号的局部，而这个局部又会由其他信号源组成，这样一种强大的信号源就形成了。

合成孔径成像的主要目的是提高信号捕捉的效率，以及能够捕捉到单个信号源所不能捕捉到的信息。

它的基本原理是把多个信号源排列成一个矩形，然后用一个聚焦点来缩小这个区域，从而获得一个更加清晰的信号图像。

通常，合成孔径成像系统由一个成像阵列、一个信号源、一个聚焦机和一个目标构成。

首先，合成孔径成像系统使用一个成像阵列来收集信号，成像阵列由一个栅格组成，每个格子上装有一个接收天线。

接下来，它会接收信号源发出的信号，信号源是一个位置不确定的天线，一般是跨越整个成像阵列，这意味着每个接收天线都可以接收到信号源发出的信号，从而形成一个完整的信号图像。

接着，合成孔径成像系统会使用聚焦机来把信号源的信号进行聚焦，即把多个信号源的信号结合在一起，形成一个强大的信号源。

最后，目标会将这个强大的信号提取出来，从而获得比传统的方法更加准确的信号图像。

合成孔径成像在航空摄影、数字地形图、卫星跟踪定位等领域有着广泛的应用，它具有能够清晰地成像单个信号源以及多个信号源如何结合在一起的能力，使得它在各种研究领域都有广泛的应用。

随着科技的发展，合成孔径成像将会发挥更大的作用，被用于更多的领域，它的实际应用将会带来更多的好处和改变，为人类带来更多的便利。

综合孔径成像原理与应用

综合孔径成像原理与应用综合孔径成像（Synthetic Aperture Imaging）是一种通过利用合成孔径技术来提高图像分辨率的方法。

它是一种基于信号处理的成像技术，通过合成大孔径，可以获得高分辨率的图像。

综合孔径成像的原理是利用探测器与目标之间的相对运动来实现高分辨率成像。

在传统成像中，成像系统的分辨率受到孔径大小的限制。

而综合孔径成像通过在时间或空间上对多次测量进行合成，实现有效孔径的增大，从而提高分辨率。

综合孔径成像的应用十分广泛。

在地球观测领域，它可以用于卫星遥感图像的处理，实现对地表特征的高分辨率观测。

例如，利用合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）技术，可以实现对地表的三维重建，识别地表物体并获取其形状和结构信息。

这对于地质勘探、资源调查和环境监测等领域具有重要意义。

在医学影像领域，综合孔径成像也得到了广泛应用。

例如，在超声成像中，综合孔径成像可以提高图像的空间分辨率，从而更准确地观察人体内部器官和组织的细微结构，帮助医生进行疾病诊断和治疗。

此外，综合孔径成像还可以用于光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT）和磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）等医学成像技术中，提高图像的清晰度和分辨率。

在无人机和机器人领域，综合孔径成像也具有重要应用价值。

通过在机器人或无人机上安装相应的传感器，并结合导航和定位系统，可以实现对目标区域的高分辨率图像采集和处理。

这对于地理勘测、目标检测和导航等任务具有重要意义。

总的来说，综合孔径成像作为一种有效的图像处理技术，具有广泛的应用前景。

它在地球观测、医学影像、机器人和无人机等领域都有重要的应用价值。

随着技术的不断发展和创新，相信综合孔径成像将在更多领域发挥出更大的作用，为人类带来更多的便利和利益。

超声合成孔径原理

超声合成孔径原理,合成孔径聚焦的基本原理可描述如下：传感器以一定步长沿线性孔径轨迹移动，在轨迹上的孔径位置向成像区域发射脉冲信号，并接收和储存检测信号，然后下一孔径位置进行相同的发射、接收和储存，直达扫描完成；接着按照重建点对相应孔径检测号的回波做时延调整、信号叠加和平均等处理，实现逐点聚焦，最终重建整个成像区域的信号反射图。

超声合成孔径技术主要应用于阵列换能器，通过合成阵列中各个换能器接收到的回波以得到高分辨率与信噪比的图像。

目前超声合成孔径成像中应用最为广泛的是时延叠加算法。

1 孔径尺寸与分辨率的关系超声波传播是随距离发散的，因此合成孔径技术要实现侧向分辨率的提高，需采用聚焦的方法。

与传统的声透镜聚焦和采用凹面换能器聚焦不同，合成孔径聚焦是采用电子聚焦的方法，即通过变换各个换能器通道的相位（或改变时间）来实现聚焦。

设聚焦半径为R，则焦点处的波束宽度，即侧向分辨率可表示为：其中，D 为换能器的发射孔径（上式的结果为理想结果，没有考虑换能器的波束指向性）。

因此，在聚焦距离和换能器频率固定的条件下，提高侧向分辨率的方法是增大换能器发射孔径。

2 时延-叠加算法为了提高超声成像的侧向分辨率，超声成像系统采用规模较大的换能器阵以得到较大的孔径，如图2-5 所示，图中以5 个换能器阵列作为示例。

在成像过程中，孔径阵列将在组织体内产生一个聚焦点。

由于超声波的扩散性，来自聚焦点位置以外的、其它目标的散射回波也会叠加到聚焦点产生的回波中，进而对处于聚焦位置的目标的分辨率和信噪比产生影响。

但由于换能器为扫描成像，扫描过程中处于空间的不同位置，使得同一目标反射的脉冲回波在接收时发生延迟。

根据以上特点，由焦点所处的位置，对各个换能器通道设定不同的延迟形式，在叠加时使焦点处产生的回波同相叠加，从而使焦点处信号幅度得到放大。

而组织体中其它位置产生的回波是非同相叠加，信号幅度放大有限甚至被降低，从而达到放大目标回波、抑制其它信号的作用，提高了成像的分辨率和信噪比，此即时延叠加法（Delay and Sum）[88]。

合成孔径聚焦超声成像技术研究共3篇

合成孔径聚焦超声成像技术研究共3篇合成孔径聚焦超声成像技术研究1合成孔径聚焦超声成像技术研究超声成像技术在医学诊断、工业缺陷检测、海洋探测等领域具有广泛的应用。

其中，合成孔径聚焦超声成像技术是超声成像中重要的一个分支。

本文将重点讨论该技术的研究进展和应用现状。

合成孔径聚焦超声成像技术简介合成孔径聚焦超声成像技术是一种基于多个宽带发射器与接收器阵列，根据超声传播定律通过数字信号处理实现聚焦补偿的全息成像技术。

相比于传统的超声成像技术，合成孔径聚焦超声成像技术在图像分辨率和信噪比方面有明显的提升。

合成孔径聚焦超声成像技术的关键技术1. 片上可编程发射器和接收器阵列合成孔径聚焦超声成像技术中，发射器和接收器阵列是实现多角度发射和接收的重要组成部分。

基于现代半导体技术，片上可编程发射器和接收器阵列的设计和制造已经成为了可能。

其优点是具有很高的延迟精度，并且可以在不同环境下实现不同的声束形状。

2. 多波束成像合成孔径聚焦超声成像技术采用多波束技术，可以利用多个方向的声源和传感器，加强和聚焦声信号，从而提高分辨率和灵敏度。

同时，多波束成像也可以降低图像噪声和伪影。

3. 重建算法合成孔径聚焦超声成像技术中的重建算法是实现成像的核心。

其中，延迟和相位控制是主要的调制方式。

这些控制参数被优化以实现最佳图像质量。

合成孔径聚焦超声成像技术在医学应用中的前景在医学应用中，合成孔径聚焦超声成像技术已经得到广泛的研究和应用。

它能够提供良好的分辨率和成像速度，可以用于生物组织结构检测以及疾病诊断和治疗监测等方面。

结论合成孔径聚焦超声成像技术是一种有效的超声成像方法，已成为超声技术中的前沿研究方向。

随着芯片制造和计算机技术的不断发展，合成孔径聚焦超声成像技术将应用广泛，并且在检测和医学应用上具有广阔的前景综上所述，合成孔径聚焦超声成像技术是一种有效的超声成像方法，具有高分辨率、高成像速度和良好的灵敏度等特点，已经在医学应用中得到广泛的研究和应用。

合成孔径聚焦技术
合成孔径聚焦技术（Synthetic Aperture Focusing Technique）是一种用于超声成像的高分辨率数字处理技术。

该技术通过将超声探测器阵列沿扫描轴移动来创建一个合成孔径，从而生成经过聚焦的高分辨率图像。

合成孔径聚焦技术已经广泛应用于医学、石油勘探和海洋勘探等领域。

合成孔径聚焦技术的运作原理基于两个基本概念：孔径和信号处理。

一、合成孔径
在超声成像中，声波在人体或其他物质中传播时会受到衰减，这会导致信号失去强度和清晰度。

孔径对应于一组超声探测器的总尺寸，这意味着使用大的孔径将增加信号的强度和清晰度。

然而，大孔径也有缺点，因为它们无法提供良好的分辨率。

为了克服这个问题，开发了合成孔径聚焦技术。

该技术将超声探测器阵列沿扫描轴移动，并叠加每个孔径的信号。

通过这种方式，可以获得更大的孔径，从而提高信号清晰度和强度。

二、信号处理
合成孔径聚焦技术还涉及数字信号处理。

它使用一组算法来整合每个孔径的信号，并将它们聚焦在一个点上，从而获得高分辨率的图像。

这些算法包括频谱域带通滤波、时间域卷积、相位控制和图像平滑等。

总而言之，合成孔径聚焦技术的运作原理是通过移动超声探测器阵列并整合孔径信号来创建一个合成孔径。

然后，数字信号处理算法被应用于信号，以便聚焦在一个点上并获得高分辨率的图像。

这个技术已经广泛应用于医学、石油和海洋勘探，它在提高信号清晰度和分辨率方面已经成为无可替代的技术之一。

合成孔径成像方式

合成孔径成像方式
合成孔径成像是一种常用的雷达成像技术，它通过将多个接收到的信号进行合成，以获得更高分辨率的图像。

在合成孔径成像中，雷达发射信号并接收目标反射回来的信号。

这些信号被记录和处理，以形成一幅高分辨率的图像。

合成孔径成像有两种主要方式：线性合成孔径和相位合成孔径。

线性合成孔径（Linear Synthetic Aperture）是通过将多个接收到的信号进行叠加，以增加孔径长度，从而提高分辨率。

这种方法简单有效，但需要较长的数据处理时间。

相位合成孔径（Phase Synthetic Aperture）是通过将接收到的信号进行相位补偿，以消除多径干扰和噪声。

这种方法可以获得更高的分辨率，但需要精确的相位补偿和数据处理技术。

在实际应用中，可以根据需要选择合适的合成孔径成像方式。

合成孔径

发射信号的线性相位
1 t
与距离有关的常数相位
2
飞机运动产生的二次相位
4 R0

2
3
2 ( X 0 X p )
R0
如果令Xo=V*to，Xp=V*t，则有
3
2 V (t t0 )
2
2
R0
4 R0 2 V (t t0 )
2 2
将相位对时间求导数，再除以360度，即得回波信号的瞬时频率：
从目标散射回来的回波脉冲数N与三个因素有关： • 天线的发射脉冲的周期Tr
• 雷达的运动速度Va
• 波束在目标P点处的直线长度Ls
Ls R
Ts N Ts Tr Ls Va Ls Va .Tr 1 Ls x 1
1
图阵列天线的概念
如果从目标P散射回来的N个脉冲回波的相位关系与实际小天线元所接收到的信号的相位关系完全一样，必须注意它是往返的双程差，则合成天线的波束角应为：
合成孔径雷达原理

回波信号的特性

合成孔径的匹配滤波
合成孔径的相关处理
图合成孔径雷达空间几何关系
飞机以Va的速度沿X方向作匀速直线飞行，飞行高度为 H，机载雷达天线以规定的高低角向航线正侧方向地面发射无线电波。设其垂直波束，方位波束角，测绘带宽，最大合成孔径长度(远距点)，最小合成孔径长度(近距点)。
f Dc
2
( s sc )
fr
4
( s sc )
2
距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，距离迁移为
R R( s) R0
虽然距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，但它的大小随系统参数不同而变化，并不总需要补偿。通常认为，如果最大距离迁移值不大于四分之一个距离分辨单元，则距离迁移不需要补偿，即：

合成孔径聚焦超声成像方法研究

1引言对于一个传统的阵列换能器超声成像系统来说，系统的方位分辨率是由换能器的长度和工作波长决定的，要提高系统的方位分辨率，通常只有两种途径：采用大孔径换能器或应用高的工作频率。

但是在很多介质中，随着频率的升高，声波的传播损耗越来越大，其穿透深度越来越小，因此高方位分辨率和大的探测范围就构成了一对矛盾[1]。

从合成孔径雷达技术发展过来的合成孔径聚集成像方法突破了以上超声成像系统方位分辨率的经典概念。

根据理论分析，合成孔径超声成像系统的方位分辨率是换能器基元尺寸的一半，基元换能器孔径d 越小，方位分辨率越高。

由此可见，采用合成孔径技术能带来的好处是可以用小孔径的实际基元换能器和较低的工作频率，对位于远处的目标物作具有高方位分辨率的探测、观察。

该技术突破了经典概念的限制，解决了直接成像技术中对系统设计参数的一些互相矛盾的要求。

本文对合成孔径聚集技术（SAFT ）进行了研究，根据换能器阵列的声场辐射理论对成像进行了建模，并利用MAT －LAB 对模型进行了数值仿真，分析了影响成像质量的参数，最后利用超声成像实验系统对标准试块进行了成像实验，实验结果表明，采用合成孔径成像方法能够有效地提高成像的方位分辨率。

2合成孔径聚焦成像原理合成孔径聚焦成像的扫描方式如图1所示，换能器阵列中的基元换能器依次向成像区域发送脉冲信号，并接收和储存检测信号，直到扫描完成[2]。

图1合成孔径成像扫描方式图1中换能器阵元数为N ，阵元间距为d ，发射孔径距孔径中心的间距为x n ，成像点与扫面线垂直的平面偏转角为θ，成像点距孔径中心距离为r ，距发射孔径为r n 。

N 阵元的合成孔径延时叠加的表示式为：式中：c 为波速；τn 可以近似表示为。

假设发射信号采用高斯信号，表达式如下式所示：式中：A 为发射系数，f 0为换能器基频。

接收信号的表达式如下所示：式中：τn 为接收延迟；K 为接收系数，按照高斯分布来确定，τn 的计算按前述。

大口径光学合成孔径成像技术发展现状

镜面拼接技术是用多片子镜片紧密拼接合成大口径镜面，是光学合成孔径技术中发展较快、技术成熟的方式，目前在地基系统中已被广泛应用，天基系统也有美国ＮＡＳＡ计划发射的詹姆斯韦伯太空望远镜（ＪＳＷＴ）。
在地基系统中，美国的ＫｅｃｋＩ和ＫｅｃｋＩＩ望远镜的主镜采用了镜面拼接技术如图３所示，该望远镜系统已于１９９３年和１９９６年分别投入使用。Ｋｅｃｋ望远系统的主镜镜面是由３６块对角距离为１８ｍ的六边形镜面拼接而成，等效口径为１０ｍ。其成像原理既可以用单个望远镜等光程成像，也可以两个望远镜同时使用组成基线１４０ｍ的望远镜阵列干涉成像。Ｋｅｃｋ望远系统主镜采用了轻量化技术和自适应光学技术［６７］。
５国内外发展现状
合成孔径按其技术实现方式可以分为镜面拼接（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄｍｉｒｒｏｒ）、稀疏孔径（ｓｐａｒｓｅａｐｅｒｔｕｒｅ）和位相阵列系统（ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ）。从光路的结构
图１单孔径、合成孔径直接成像与间接成像示意图Ｆｉｇ．１Ｉｍａｇｉｎｇｄｉａｇｒａｍｏｆｓｉｎｇｌｅａｐｅｒｔｕｒｅａｎｄｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
Ｒｅｖｉｅｗｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
ＺＨＯＵＣｈｅｎｇｈａｏ１，ＷＡＮＧＺｈｉｌｅ１，ＺＨＵＦｅｎｇ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；
各类系统的结构都可以看作是镜面拼接，稀疏孔径再到位相阵列望远镜其实质就是主镜和次镜由空间连续变化为空间离散的过程，在变化的过程中，为了方便空间结构设计和光学系统像差校正，再对本来位于同一面型上的主次镜进行面型变化和主次镜之间结构变化。光学系统成像要求采样得到的点光源发出的球面波波面必须保证在同一个等相面上，也就是同相位条件（等光程条件）。实际光学系统，能引起波像差的因素可以分为４类：光学系统设计像差（系统波相差），镜面加工误差（如镜面粗糙度误差，折射率误差等），装调误差（活塞误差，倾斜误差等）和使用环境的影响（重力，温度和震动等）。（１）迈克尔逊型和斐索型结构相比各有优劣：迈克尔逊型结构可以充分利用现有的望远镜系统设计，并且可实现较大视场，但如果主镜为非球面或更复杂的高次曲面，加工若干个离轴子镜相对困难且成本较高，目前美国的Ｉｔｅｋ公司和ＰｅｒｋｉｎｓＥｌｍｅｒ公司的数控抛光机可以实现其加工，并且可保证其高精

光场合成孔径成像

光场合成孔径成像光场合成孔径成像是一种先进的图像获取和处理技术，它通过利用光的传播特性和计算机图像处理算法，实现对三维场景的高质量成像。

光场合成孔径成像技术的出现，为我们提供了一种全新的图像获取方式，具有重要的应用价值。

在传统的成像技术中，我们通常使用透镜将光线聚焦到感光元件上，从而形成图像。

然而，传统的成像方式存在着一些局限性，例如景深受限、分辨率低等。

光场合成孔径成像技术的出现，有效地解决了这些问题。

光场合成孔径成像技术利用了光的传播特性，通过在感光元件前放置一个微透镜阵列，实现对光场的多角度采集。

通过对这些采集到的光场数据进行计算，可以重建出包含更多深度信息的图像。

这种技术不仅可以实现大景深成像，还可以实现后期的焦点调整、景深合成等功能，大大提高了图像的质量和灵活性。

光场合成孔径成像技术的应用领域非常广泛。

在医学领域，它可以用于微创手术中的导航和定位，提高手术的精准度和安全性；在工业检测中，它可以用于三维重建和缺陷检测，提高产品质量和生产效率；在虚拟现实和增强现实中，它可以用于生成真实感的虚拟场景，提供更好的用户体验。

光场合成孔径成像技术虽然具有许多优势，但是也面临一些挑战。

首先，光场合成孔径成像的原理比较复杂，需要进行大量的计算和算法优化。

其次，由于需要采集多个角度的光场数据，传感器的速度和容量要求较高。

此外，光场合成孔径成像技术在处理动态场景时会遇到一些问题，例如运动模糊和伪影等。

为了克服这些挑战，研究者们正在不断努力改进光场合成孔径成像技术。

他们通过优化算法，提高计算效率和图像质量；通过改进传感器设计，提高采集速度和容量；通过引入新的光学元件，减少运动模糊和伪影等问题。

这些努力将进一步推动光场合成孔径成像技术的发展和应用。

光场合成孔径成像技术是一种非常有潜力的图像获取和处理技术。

它通过利用光的传播特性和计算机图像处理算法，实现对三维场景的高质量成像。

虽然该技术面临一些挑战，但研究者们正在不断努力改进和完善。

雷达成像技术保铮版方位高分辨和合成孔径

第三章方位高辨别和合成孔径要得到场景旳二维平面图像, 同步需要距离和方位二维高辨别, 这一章重要讨论方位高辨别。

雷达本质上是一种基于距离测量旳探测系统, 轻易获得高旳距离辨别率, 方位辨别率是比较差旳。

方位辨别率决定于雷达天线旳波束宽度, 一般地基雷达旳波束宽度为零点几度到几度, 以窄某些旳波束为例, 设天线波束宽度等于0.01弧度（即约0.57°）为例, 它在距离为50公里处旳横向辨别约为500米, 显然远远不能满足场景成像旳规定。

需要大大提高方位辨别率, 即将波束宽度作大旳压缩。

天线波束宽度与其孔径长度成反比, 假如要将上述横向辨别单元缩短到5米, 则天线横向孔径应加长100倍, 即几百米长。

这样长旳天线, 尤其要装在运动载体（如飞机）上是不现实旳, 实际上对固定旳场景可以用合成孔径来实现。

3.1合成阵列旳概念3.1.1合成阵列与实际阵列旳异同现代天线阵列常用许多阵元排列构成, 图3.1示用许多阵元构成旳线性阵列, 阵列旳孔径可以比阵元孔径长得多。

图3.1旳阵列可以是实际旳, 也可以是“合成”旳。

所谓合成是指不是同步具有所有旳阵元, 而一般只有一种阵元, 先在第一种阵元位置发射和接受, 然后移到第二个阵元位置同样工作, 如此逐渐右移, 直到最终一种阵元位置, 假如原阵列发射天线旳方向图与单个阵元相似, 则用一种阵元逐渐移动得到旳一系列远场固定目旳（场景）信号与原阵列各个阵元旳在形式上基本相似（其不一样点将在下面讨论）, 条件是发射载波频率必须十分稳定。

下面通过度析证明上述结论。

设发射载波信号为（是起始相位, 是我们故意加上去, 阐明初相旳影响）, 运用2.2节中三种时间（即全时间 , 慢时间和快时间）旳概念, 设在时刻在第个阵元发射包络为旳信号, 则发射信号为02()(,)()c j f t t m s t t p t e πϕ+=（3.1）式中快时间m t t t =-。

光学合成孔径成像技术简介(最全)word资料

光学合成孔径成像技术简介(最全)word资料光学合成孔径成像技术简介机械电子工程 2020 28013919088 李鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]：1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。