摘要：针对基于金属腔体的微波断层成像系统，提出了一种最优分层非均一背景的设计方法。该方法使用一种新的微波断层成像积分算子评价方法和模拟退火法等最优化方法。首先，介绍了一种基于有限元法的微波断层成像积分算子计算方法。然后，提出一种新的微波断层成像积分算子度量，该度量可以综合评价整个积分算子奇异值谱，并通过一组仿真研究证明该度量与反演结果的误差具有相关性；该度量用一个数值综合评价一个积分算子，可以方便地应用于最优化算法中；利用模拟退火法选择圆形金属腔体中分层非均一背景的每一层介质的相对介电常数，从而获得一个最优分层非均一背景。最后，对尺寸小于半波长的圆柱目标和“凹”字形复杂目标进行仿真研究，仿真结果证明该最优分层非均一背景可以提高微波断层成像算法的收敛速度，提高反演结果的准确性。

关键词：逆散射 微波断层成像 非均一背景 最优化 

单位：国防科学技术大学电子科学与工程学院 长沙410073 Department of Electrical and Computer Engineering University of Manitoba Winnipeg MB R3T 5V Canada