材料对象中的线性和非线性传播和散射参数的估计和成像，其中波传播和散射的材料参数对波场幅值具有非线性依赖性。所述方法包括沿着至少一个低频(LF)和高频(HF)发射波束轴发射由共同传播的高频(HF)和低频(LF)脉冲组成的至少两个脉冲复合体，其中所述HF脉冲沿至少一个HF发射波束在LF脉冲的波峰或波谷附近传播，并且LF脉冲的幅值和极性中的一个在至少两个发射脉冲复合体之间变化。至少一个HF接收波束以大于20度的角度与HF发射波束交叉，以提供来自至少两个具有不同LF脉冲的发射脉冲复合体的至少两个HF交叉波束接收信号。处理HF交叉波束接收信号以估计所述交叉波束观察单元的发射HF脉冲的i)非线性传播延迟(NPD)和ii)非线性脉冲波形失真(PFD)中的一项或两项。