Mikrodalga Duvar İçi Görüntüleme Algoritması Oluşturulması Ve Uygulaması

Abstract

Bu tezde engel arkasındaki cisimlerin tespit edilmesi ve iki boyutlu olarak görüntülenmesi için yeni bir mikrodalga görüntüleme yöntemi ve görüntüleme algoritması önerilmekte, literatürde yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmaktadır. Mikrodalga görüntülemedeki temel amaç engele zarar vermeden ve engeli ortadan kaldırmadan engelin arkasında veya içinde bulunan farklı malzemedeki cisimlerin tespit edilmesidir. Mikrodalga görüntüleme ile cisimlerin tespit edilebilmesi için taranacak alan elektromanyetik dalga ile aydınlatılarak geri yansıyan sinyaller işlenir. Bu yöntem ile duvar içinde bulunan farklı cisimlerin konumlarının ve şekillerinin tespit edilmesi ve iki boyutlu olarak görüntülenmesi hedeflenmiştir. Mikrodalga görüntüleme sisteminin deneysel ve benzetim çalışmaları yapılarak bu çalışmaların sonuçları karşılaştırılmaktadır. Bu tezde işlenen görüntüleme yöntemi benzetimi için CST Microwave Studio ® elektromanyetik benzetim programı kullanılarak taranacak alanların modelleri hazırlanmıştır. Görüntüleme algoritmaları ve gerekli olan yazılımlar MATLAB ® yazılımında hazırlanarak sonuçlar gösterilmiştir. Duvar içindeki farklı cisimlerin görüntülenebilmesindeki temel prensip farklı malzemelerin farklı dielektrik katsayısına sahip olmasıdır. Bu tezde anlatılan yöntem ile taranan alanda S11 parametre ölçümleri alınarak duvar içindeki taranan noktalardaki değişimler ölçülmektedir. Görüntülemedeki temel yöntem, ölçülen alandaki dielektrik katsayısındaki değişimlerin görüntü işleme algoritmaları ile görüntüye dönüştürülmesi ve cisimlerin tespit edilmesidir. Duvar içindeki cisimlerin daha başarılı şekilde tespit edilebilmesi için yeni bir görüntü algoritması geliştirilmiştir. Bu algoritma ile duvar içindeki cisimlerin arka plan görüntüsünden ayırt edilerek tespit edilme olasılığı arttırılmıştır. Ayrıca modüler sistemler ile duvar içi görüntüleme sisteminin donanımı oluşturulmuş ve cisimlerin konumlarının ve şekillerinin başarılı olarak tespit edildiği sonuçlarda gösterilmiştir.

In this thesis, a new 2D microwave imaging method and imaging algorithm for detection buried object in the wall, is suggested and compared with other microwave imaging methods. Ultra wide band microwave imaging is non-destructive imaging technique to detect objects behind or in the obstacle. It is aimed to determine the location and shape of the object with 2D imaging method. Microwave imaging method uses microwave scattering measurements in the frequency range of a few hundred megahertz up to a few gigahertz to quantitatively reconstruct the bulk electrical properties, the permittivity and effective conductivity of the object being imaged. Suggested microwave imaging method is simulated with CST Microwave Studio simulation program and the experimental study is performed to compare the results. The image and signal processing algorithms are written and simulated with MATLAB and the results are shown. Microwave imaging aims on the reconstruction of the material properties of an object by measuring the scattering of an electromagnetic signal it is illuminated with. The main reason of imaging the different materials is their own characteristic permittivity parameter. Microwave scattering parameters are measured with S11 parameter measurement methods. The microwave scattering measurements data saved and then processed with signal and image processing algorithms to reconstruct the hidden objects. The microwave scattering data are converted to images via inversion algorithms. A new image processing method is applied to increase the probability of detection. This new method reconstructs the hidden objects by removing the background image and enhancing objects according to background image. In addition, the hardware system for the microwave imaging is set up with modular products. The hardware system’s imaging results and the simulation imaging results are shown and compared. The hidden objects’ location and shape are detected successfully with hardware microwave imaging system and the simulation results.