目前,美国和其它发达国家针对日益剧增的突发性脑卒中诊断,竞相开展与脑成像相关的应用基础研究,其研究重点之一是如何对颅内深层亚波长(相对于经颅微波束透射窗口波长)尺度异质区域进行快速成像诊断。颅内异质微波探测技术独有而出色的便携性、安全性以及对现场诊断响应的及时性(相比X射线、CT、MRI或PET成像)和对颅骨的良好透射性(相比超声成像),已使其成为近年来生物电磁学、影像医学领域特别是微波脑成像领域的研究热点。物理上,颅内异质区域散射弱,且与颅内组织杂散耦合严重,使得高性能微波成像(高精度、高对比度和低伪像率)与低复杂度设计之间的矛盾日益突出,使其成为该技术进一步发展和应用的主要障碍。为此,本文针对上述技术障碍,主要从颅内异质微波散射特性建模及其信号分离方法、颅内异质图像处理方法、以及经颅涡旋微波束超分辨成像技术三个方面开展研究工作。提出和优化了四种颅内异质散射信号分离算法;优化了以雷达成像为基础的共焦成像算法;发现了经颅涡旋微波束的强散射效应,接着率先提出了接收经颅涡旋微波束的非共面阵列结构,并利用经颅涡旋微波束多模态实现了颅内多目标近场成像。并在此基础上,采用了自行研制的微波探测装置对所述工作进行了初步实验探索和验证。上述工作和成果,为本领域的后续深入研究打下了良好基础。