ウェーブレット変換を用いた地中埋設物探査法の開発

利用小波变换的地下物体探测方法的发展

• 批准号: 08750550
• 负责人: 工藤 孝人
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750550/
• 关键词: 地中埋設物探査; 電磁波散乱問題; 再構成; 時間領域差分法; ウェーブレット

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.

The ultimate goal of this study is to construct accurate estimates of the position, size and refractive index distribution of buried objects in the ground by actively utilizing the analytical properties of the electromagnetic wave ratio field. This year's research implementation plan is aimed at improving the quality of research. 1. 2. Investigation of the structure of the scattering system; 3. Presentation of the research results. Project 1: An example of a two-dimensional object with two layers of axis-symmetric dielectric columns; 2. The analysis of the computer system of the scattering system of the planar scattering system; 3. FDTD(Time Domain Difference) method is used to measure the time domain difference. In the second place, the response time of each wave train is compared with that of geometric optics, and the scattering process of the wave train is determined uniformly. As a result, the structure of the interior of the object is determined by the number of violations in the medium, and the number of violations in the wave train is determined by the sharp sensitivity. For example, the results of this project are planned for 3 years, international conferences and research conferences, etc. Plan 2: Now, we can complete the formalization of the method of estimating the information inside the object by changing the method. That is, the time domain and the frequency domain are defined in terms of the minimum error vector, and the optimal approximation of the object is represented in terms of the method. The effectiveness of the method is confirmed by the computer system, and the results are listed in the order of international conferences, door research conferences, etc. The above is the original goal achieved. This study has developed a new method to shorten the calculation time and improve the processing of the computer.

项目成果

平岡 孝啓,古奥 利幸,田中 充,工藤 孝人: "3次元埋設物体の誘電率分布の再構成" 電子情報通信学会アンテナ・伝播研究会資料 (資料番号A・P96-120). 9-14 (1997)

Takahiro Hiraoka、Toshiyuki Furoku、Mitsuru Tanaka、Takato Kudo：“三维埋藏物体的介电常数分布的重建”IEICE 天线和传播研究组材料（文档号 A/P96-120（1997））。

Takato KUDOU and Hideyuki ASOH: "Analysis of a Pulsed Plane Wave Scattered from a Two-Layered Dielectric Cylinder Using FD-TD Method" Proc.of 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. 477-480 (1996)

Takato KUDOU 和 Hideyuki ASOH：“使用 FD-TD 方法分析两层电介质圆柱体散射的脉冲平面波”Proc.of 1996 国际天线与传播研讨会。

Takato KUDOU and Hideyuki ASOH: "Analysis of the Scattering of a Pulsed Wave by a Two-Layered Cylinder Using the FD-TD Method" 電気学会電磁界理論研究会シンポジウム資料 (資料番号 EMT-96-105). 21-28 (1996)

Takato KUDOU 和 Hideyuki ASOH：“使用 FD-TD 方法分析两层圆柱体的脉冲波散射”IEEJ 电磁场理论研究小组研讨会资料（文件编号 EMT-96-105）。 (1996)

工藤 孝人,田中 充: "誘電体円柱による電磁波散乱問題へのウェーブレット展開の適用" 1997年電子情報通信学会総合大会講演論文集 (平成9年3月25日発表予定). C-1. 17-17 (1997)

Takato Kudo、Mitsuru Tanaka：“小波展开在介电圆柱体电磁波散射问题中的应用”1997 年 IEICE 大会记录（计划于 1997 年 3 月 25 日发表）17 C-1（1997 年）。

工藤 孝人,浅生 秀幸: "FD-TD法を用いた2層円柱によるパルス波後方散乱の解析" 平成8年度(第49回)電気関係学会九州支部連合大会講演論文集. 648-648 (1996)

Takato Kudo、Hideyuki Asao：“使用 FD-TD 方法分析两层圆柱体的脉冲波反向散射”第 49 届日本电气工程师九州分会会议记录 648-648（1996）。