A Fast Physics-Driven Fourier-Spectral Solver for Highly Nonlinear Inverse Scattering Problems

2026

Полный текст Открытый доступ: Green Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1109/lawp.2026.3697794
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Physics-driven neural solvers can reconstruct strongly nonlinear inverse scattering scenes without supervised training, but their per-instance optimization over pixel-wise unknowns is computationally expensive. This letter presents a fast physics-driven Fourier-spectral solver for two-dimensional transverse-magnetic inverse scattering. The induced current is parameterized in a truncated Fourier basis, so that the reconstruction is carried out in a compact spectral space rather than on dense spatial grids. To improve robustness in high-contrast regimes, a contraction integral equation is incorporated into the physics-consistency model. In addition, a contrast-compensated operator is introduced to alleviate boundary attenuation caused by spectral truncation, and a bridge-suppressing loss is designed to reduce false connections between adjacent scatterers. A lightweight fully connected network, initialized from a back-propagation-based estimate, optimizes the spectral coefficients for each measurement instance. Numerical examples and Fresnel experimental data show that the proposed method preserves the main target topology and quantitative contrast with sub-second reconstruction time. Compared with representative spatial-domain physics-driven solvers, it achieves nearly two orders of magnitude acceleration while maintaining competitive reconstruction quality, which is promising for fast microwave imaging applications.