散射断层成像装置以及散射断层成像方法制造方法及图纸

散射断层成像装置(100)具备：发送天线元件(101)，从物体的外部向物体的内部发送电波；接收天线元件(102)，在物体的外部接收被发送到物体的内部的电波的散射波；信息处理电路(103)，利用示出由接收天线元件(102)接收的散射波的测量数据，生成示出物体的内部的图像，信息处理电路(103)利用测量数据，导出满足以散射场函数为解的方程式的关系式，利用关系式，导出图像函数，利用图像函数来生成图像，所述图像函数是反应了按照德拜弛豫来示出电波的频率变化与物体的介电常数变化的对应关系的参数的函数。的参数的函数。的参数的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】散射断层成像装置以及散射断层成像方法


[0001]本公开涉及利用电波的散射波，来生成示出物体的内部的图像的散射断层成像装置等。

技术介绍

[0002]作为与利用电波的散射波来生成示出物体的内部的图像的散射断层成像装置等有关的技术，有专利文献1、专利文献2以及专利文献3中记载的技术。
[0003]例如，在专利文献1记载的技术中，从微波发射器射出的波束入射到检查对象，由微波检测器来检测散射的波束的振幅以及相位。于是，根据微波检测器的输出信号来计算介电常数的分布，来进行检查对象的断层显像。
[0004](现有技术文献)
[0005](专利文献)
[0006]专利文献1日本特开昭62
‑
66145号公报
[0007]专利文献2国际公开第2014/125815号
[0008]专利文献3国际公开第2015/136936号
[0009]然而，利用微波等电波的散射波，高精度地生成示出物体的内部的图像并非是容易的事情。
[0010]具体而言，在物体的内部的状态是已知的情况下，针对入射到物体的电波，求出作为散射波而测量的数据即测量数据被称为正演问题，正演问题是容易的。然而，在测量数据是已知的情况下，求出物体的内部的状态被称为反演问题，反演问题是不容易的。
[0011]并且，入射到物体的电波中可以包括众多的频率分量。当电波的频率不同时，物体中的介电常数就会不同，电波的传播速度也会不同。即，电波具有与多个频率分量对应的多个传播速度。测量数据由于会受到这种影响，因此，根据测量数据来求物体的内部的状态是比较困难的。

技术实现思路

[0012]于是，本公开提供一种能够利用电波的散射波，来高精度地生成示出物体的内部的图像的散射断层成像装置等。
[0013]本公开的一个形态所涉及的散射断层成像装置具备：发送天线元件，从物体的外部向所述物体的内部发送电波；接收天线元件，在所述物体的外部接收被发送到所述物体的内部的所述电波的散射波；以及信息处理电路，利用示出由所述接收天线元件接收的所述散射波的测量数据，生成示出所述物体的内部的图像，所述信息处理电路，利用所述测量数据，导出满足以散射场函数为解的方程式的关系式，在所述散射场函数被输入所述电波的发送位置以及所述散射波的接收位置，且被输出所述接收位置中的所述散射波的量，利用所述关系式，导出用于生成所述图像的图像函数，并且该图像函数是，反应了按照德拜弛豫来示出所述电波的频率变化与所述物体的介电常数变化的对应关系的参数的函数，利用
所述图像函数，生成所述图像。
[0014]另外，这些概括的或具体的形态可以由系统、装置、方法、集成电路、计算机程序、或计算机可读取的CD
‑
ROM等非暂时性的记录介质来实现，也可以由系统、装置、方法、集成电路、计算机程序、以及记录介质的任意组合来实现。
[0015]通过本公开的一个形态，能够利用电波的散射波，来高精度地生成示出物体的内部的图像。
附图说明
[0016]图1是示出实施方式中的30℃的水的介电常数对频率的依赖性的曲线图。图2A是示出针对实施方式中的各频率的乳房的脂肪组织的相对介电常数的曲线图。
[0017]图2B是示出针对实施方式中的各频率的乳房的脂肪组织的有效电导率的曲线图。
[0018]图3是示出用于测量实施方式中的切除试样的介电常数的测量装置的概略图。
[0019]图4是示出实施方式中的阵列天线在曲面上扫描并测量散射数据的例子的图。
[0020]图5是示出实施方式中的发送天线元件的位置、接收天线元件的位置、以及物质的位置的关系的模式图。
[0021]图6是示出实施方式中的单站(monostatic)天线在曲面上扫描并测量散射数据的例子的图。
[0022]图7是示出实施方式中的收发的位置与物质的位置的关系的模式图。
[0023]图8是示出实施方式中的多站(multistatic)阵列雷达的系统整体构成的图。
[0024]图9是示出实施方式中的在直线上或曲线上被配置成一列的阵列天线的图。
[0025]图10示出了由实施方式中的阵列天线进行的扫描方法。
[0026]图11示出了由实施方式中的阵列天线进行的扫描方法中的测量点。
[0027]图12是示出针对实施方式中的两个极化方向都能够测量电波的单站(monostatic)天线的实现例的图。
[0028]图13是示出介电色散大的情况下的相对介电常数与频率的关系的图。
[0029]图14A示出了t＝0纳秒的电波的模拟结果。
[0030]图14B示出了t＝0.2纳秒的电波的模拟结果。
[0031]图14C示出了t＝0.4纳秒的电波的模拟结果。
[0032]图14D示出了t＝0.6纳秒的电波的模拟结果。
[0033]图14E示出了t＝0.8纳秒的电波的模拟结果。
[0034]图15示出了重建的模拟的计算模型。
[0035]图16A是示出第一例的模拟的结果的XY平面图。
[0036]图16B是示出第一例的模拟的结果的透视图。
[0037]图17A是示出第二例的模拟的结果的XY平面图。
[0038]图17B是示出第二例的模拟的结果的透视图。
[0039]图18A是示出第三例的模拟的结果的XY平面图。
[0040]图18B是示出第三例的模拟的结果的透视图。
[0041]图19是示出实施方式中的散射断层成像装置的基本构成的方框图。
[0042]图20是示出实施方式中的散射断层成像装置的基本工作的流程图。
具体实施方式
[0043]本公开的一个形态所涉及的散射断层成像装置具备：发送天线元件，从物体的外部向所述物体的内部发送电波；接收天线元件，在所述物体的外部接收被发送到所述物体的内部的所述电波的散射波；以及信息处理电路，利用示出由所述接收天线元件接收的所述散射波的测量数据，生成示出所述物体的内部的图像，所述信息处理电路，利用所述测量数据，导出满足以散射场函数为解的方程式的关系式，在所述散射场函数被输入所述电波的发送位置以及所述散射波的接收位置，且被输出所述接收位置中的所述散射波的量，利用所述关系式，导出用于生成所述图像的图像函数，并且该图像函数是，反应了按照德拜弛豫来示出所述电波的频率变化与所述物体的介电常数变化的对应关系的参数的函数，利用所述图像函数，生成所述图像。
[0044]据此，散射断层成像装置能够根据基于发送位置以及接收位置来示出散射波的量的散射场函数、以及由接收天线元件接收的散射波的测量数据，导出用于推到出图像函数的关系式。并且，图像函数中反应了示出电波的频率变化与物体的介电常数变化的对应关系的参数。因此，散射断层成像装置在生成示出物体的内部的图像时，能够反应频率变化与介电常数变化的对应关系。
[0045]即，散射断层成像装置能够利用电波的散射波，来高精度地生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种散射断层成像装置，所述散射断层成像装置具备：发送天线元件，从物体的外部向所述物体的内部发送电波；接收天线元件，在所述物体的外部接收被发送到所述物体的内部的所述电波的散射波；以及信息处理电路，利用示出由所述接收天线元件接收的所述散射波的测量数据，生成示出所述物体的内部的图像，所述信息处理电路，利用所述测量数据，导出满足以散射场函数为解的方程式的关系式，在所述散射场函数中所述电波的发送位置以及所述散射波的接收位置被输入，且所述接收位置中的所述散射波的量被输出，利用所述关系式，导出用于生成所述图像的图像函数，并且该图像函数是，反应了按照德拜弛豫来示出所述电波的频率变化与所述物体的介电常数变化的对应关系的参数的函数，利用所述图像函数，生成所述图像。2.如权利要求1所述的散射断层成像装置，在以X坐标、Y坐标以及Z坐标构成的三维空间中，所述发送天线元件的配置位置的X坐标与所述接收天线元件的配置位置的X坐标相同，所述散射场函数由[数学式1]决定，[数学式1]学式1]学式1]x表示所述发送位置以及所述接收位置的X坐标，y1表示所述发送位置的Y坐标，y2表示所述接收位置的Y坐标，z1表示所述发送位置的Z坐标，z2表示所述接收位置的Z坐标，ω表示所述电波的角频率，D表示包括通过反射所述电波而使所述散射波发生的物质的区域，ξ表示所述区域内的位置的X坐标，η表示所述区域内的位置的Y坐标，ζ表示所述区域内的位置的Z坐标，ε(ξ，η，ζ)表示反射率，i表示虚数单位，k表示所述电波的波数。3.如权利要求2所述的散射断层成像装置，所述方程式由[数学式2]决定，[数学式2][数学式2]4.如权利要求3所述的散射断层成像装置，
所述关系式由[数学式3]决定，[数学式3]k
x
表示关于所述散射场函数的x的波数，k
y1
表示关于所述散射场函数的y1的波数，k
y2
表示关于所述散射场函数的y2的波数，a(k
x
，k
y1
，k
y2
，k)由[数学式4]决定，[数学式4]I表示所述发送天线元件所在的所述发送位置的索引，J表示所述接收天线元件所在的所述接收位置的索引，y
I
表示所述发送天线元件所在的所述发送位置的Y坐标，y
J
表示所述接收天线元件所在的所述接收位置的Y坐标，a
I，J
(k
x
，k
y1
，k
y2
，k)表示以k
x
、k
y1
、k
y2
以及k中的所述测量数据决定的系数，Φ(k
x
，y
I
，y
J
，k)表示k
x
、y
I
、y
J
以及k中的所述测量数据。5.如权利要求4所述的散射断层成像装置，所述图像函数由[数学式5]决定，[数学式5]所述图像函数的x表示所述图像的X坐标，所述图像函数的y表示所述图像的Y坐标，所述图像函数的z表示所述图像的Z坐标，所述图像函数的被积分函数中包括的变量由[数学式6]决定，[数学式6]学式6]学式6]学式6]
c0表示真空中的所述电波的传播速度，a、b以及α表示所述参数。6.如权利要求1至5的任一项所述的散射断层成像装置，所述信息处理电路将在所述发送天线元件的配置位置以及所述接收天线元件的配置位置得到的所述测量数据，也作为通过将所述发送天线元件的配置位置与所述接收天线元件的配置位置进行交替而得到的数据来利用，以生成所述图像。7.如权利要求1至6的任一项所述的散射断层成像装置，所述散射断层成像装置具备多个所述接收天线元件，所述信息处理电路利用示出由所述散射断层成像装置所具备的多个所述接收天线元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村建次郎，木村宪明，
申请(专利权)人：积分几何科学公司，
类型：发明
国别省市：