ウェーブレット変換を用いた地中埋設物探査法の開発

本研究の最終目的は,電磁波の波動場としての解析性を積極的に利用し,地中に埋設された物体の位置,寸法,物体内部の屈折率分布等を精度よく推定するアルゴリズムを構築することにある.この目的に対する本年度の研究実施計画は次のとおりであった。1.均質媒質中におかれた誘電体円柱によるパルス波応答の計算機シミュレーションによる解析,2.探査アルゴリズムの構築,3.研究成果の公表,計画1については,まず,2次元物体の一例として2層からなる軸対称誘電体円柱を考え,これに平面パルス波を照射したときの前方および後法散乱応答の両方を,FDTD(時間領域差分)法により測定した.次に,得られたパルス波列の各応答時刻と幾何光学的応答時刻とを比較し,物体によるパルス波の散乱過程を同定した.この結果,物体内部の構造および媒質定数の違いをパルス波列の違いとして鋭敏に捉え得ることを明らかにした.なお,この成果については,計画3のとおり,国際会議および専門研究会等において既に公表済みである.計画2については,現在,得られた散乱応答のウェーブレット変換を用いて物体内部の情報を推定する手法の定式化を完成しつつある.即ち,時間領域と周波数領域の両方において定義される誤差汎関数を最小化し,最適モデルで物体を近似的に表現する手法である.定式化と並行して,計算機シミュレーションにより本手法の有効性を確認するためのプログラミング作業を進めており,成果が得られ次第,国際会議や専門研究会等で順次公表する予定である.以上のように,当初の目標はほぼ達成された.しかし,本研究で開発した手法では多大な計算時間を必要とするため,今後は計算時間を短縮し,リアルタイム処理が可能なアルゴリズムへの改良を行っていく予定である.

本研究の最終目的は,電磁波の波動場としての解析性を積極的に利用し,地中に埋設された物体の位置,寸法,物体内部の屈折率分布等を精度よく推定するアルゴリズムを構築することにある.この目的に対する本年度の研究実施計画は次のとおりであった。1.均質媒質中におかれた誘電体円柱によるパルス波応答の計算機シミュレーションによる解析,2.探査アルゴリズムの構築,3.研究成果の公表,計画1については,まず,2次元物体の一例として2層からなる軸対称誘電体円柱を考え,これに平面パルス波を照射したときの前方および後法散乱応答の両方を,FDTD(時間領域差分)法により測定した.次に,得られたパルス波列の各応答時刻と幾何光学的応答時刻とを比較し,物体によるパルス波の散乱過程を同定した.この結果,物体内部の構造および媒質定数の違いをパルス波列の違いとして鋭敏に捉え得ることを明らかにした.なお,この成果については,計画3のとおり,国際会議および専門研究会等において既に公表済みである.計画2については,現在,得られた散乱応答のウェーブレット変換を用いて物体内部の情報を推定する手法の定式化を完成しつつある.即ち,時間領域と周波数領域の両方において定義される誤差汎関数を最小化し,最適モデルで物体を近似的に表現する手法である.定式化と並行して,計算機シミュレーションにより本手法の有効性を確認するためのプログラミング作業を進めており,成果が得られ次第,国際会議や専門研究会等で順次公表する予定である.以上のように,当初の目標はほぼ達成された.しかし,本研究で開発した手法では多大な計算時間を必要とするため,今後は計算時間を短縮し,リアルタイム処理が可能なアルゴリズムへの改良を行っていく予定である.