[发明专利]一种基于定向平滑约束反演的场地污染物刻画方法及系统

权利要求书

1.一种基于定向平滑约束反演的场地污染物刻画方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：根据污染场地的钻孔数据和地质测量数据，获得污染场地结构边界上的电阻率差异界面信息；所述地质测量数据包括地质雷达测量数据或者地震测量数据；所述电阻率差异界面信息包括电阻率差异界面和电阻率差异界面的电阻率差值；

S2：根据所述电阻率差异界面信息构建灰度图；

S3：利用图像识别技术将所述灰度图量化为多个局部灰度图；

S4：计算多个所述局部灰度图的结构张量，并根据所述结构张量计算扩散张量和相似度；

S5：根据所述相似度对所述电阻率差异界面进行筛选，获得最终电阻率差异界面；

S6：根据所述扩散张量计算所述最终电阻率差异界面在四个方向的平滑权重系数；

S7：根据四个方向的平滑权重系数构建四方向加权平滑矩阵；

S8：将所述四方向加权平滑矩阵代入反演算法，获得反演电阻率预测模型；

S9：根据所述反演电阻率预测模型确定场地污染物分布范围；

所述计算多个所述局部灰度图的结构张量的公式为：

其中，T[c]表示结构张量，t_xx表示局部灰度图在水平方向像素梯度与自身的点积，t_zx表示局部灰度图在竖直方向像素梯度与水平方向像素梯度的点积，t_xz表示局部灰度图在水平方向像素梯度与竖直方向像素梯度的点积，t_zz表示以局部灰度图在竖直方向像素梯度与自身的点积，p表示结构张量的主特征向量，m表示结构张量的次要特征向量，λ_p表示结构张量的主特征向量的特征值，λ_m表示结构张量的次要特征向量的特征值；

所述根据所述结构张量计算扩散张量的公式为：

其中，D表示扩散张量，0＜n＜1，p_l表示扩散张量的次要特征向量，m_l表示扩散张量的主特征向量，表示扩散张量的次要特征向量的特征值，λ_p表示结构张量的主特征向量的特征值，λ_m表示结构张量的次要特征向量的特征值；

扩散张量是对灰度图中的电阻率差异界面方向进行定位，其主方向为电阻率差异界面延伸方向，并通过次要特征向量的特征值对电阻率差异界面处的差异程度进行量化，为了量化电阻率差异界面处的差异程度，从而更好的对边界处进行定量化平滑处理，此处n取值为0.5；

所述结构张量的主特征向量和扩散张量的次要特征向量的方向在一条直线上，长度均为单位长度；结构张量的次要特征向量和扩散张量的主特征向量的方向在一条直线上，长度均为单位长度的向量；

所述根据所述结构张量计算相似度的公式为：

其中，S表示相似度，f表示所述局部灰度图，＜f＞_v表示所述局部灰度图在v方向上的平滑处理，v表示m或者p，当v为m时，m方向为所述局部灰度图的结构张量的次要特征向量的方向，当v为p时，p方向为所述局部灰度图的结构张量的主特征向量的方向；

所述根据所述扩散张量计算所述最终电阻率差异界面在四个方向的平滑权重系数，公式为：

其中，r_x表示扩散张量椭圆在水平方向上的半轴长，r_z表示扩散张量椭圆在竖直方向上的半轴长，r_d1表示扩散张量椭圆在局部灰度图中心像素单元的第一对角线方向上的半轴长，r_d2表示扩散张量椭圆在局部灰度图中心像素单元的第二对角线方向上的半轴长；w_x表示最终电阻率差异界面在水平方向的平滑权重系数，w_z表示最终电阻率差异界面在竖直方向的平滑权重系数，w_d1和w_d2表示最终电阻率差异界面在局部灰度图中心像素单元的两对角线方向的平滑权重系数；根据扩散张量确定扩散张量椭圆；根据结构张量确定结构张量椭圆；

所述根据四个方向的平滑权重系数构建四方向加权平滑矩阵，公式为：

其中，S_x、S_z、S_d1和S_d2分别表示水平方向、竖直方向以及局部灰度图中心像素单元的两对角线方向上的平滑矩阵，S_m表示所述四方向加权平滑矩阵，w_x表示电阻率差异界面在水平方向的平滑权重系数，w_z表示电阻率差异界面在竖直方向的平滑权重系数，w_d1和w_d2表示电阻率差异界面在局部灰度图中心像素单元的两对角线方向的平滑权重系数。