[发明专利]一种地下目标高精度成像探测方法

权利要求书

1.一种地下目标高精度成像探测方法，其特征在于，具体过程包括：针对某个探测的地下目标，对该目标实际测量电压值并利用反演法计算各电性参数的分布，构成初始图像；然后，用设定的阈值将初始图像分割成目标区域和背景区域；在目标区域内均匀设置与基函数一一对应的控制点，并给每个控制点分别对应一个表征系数；控制点是基函数的中心位置参数，两者维度一致；针对第i个控制点，f_i表示第i个控制点对应的基函数，ρ_i表示第i个控制点对应的表征系数；利用正演法和高斯牛顿法对各表征系数进行迭代优化；最后，利用优化后的表征系数，计算整个成像区域的电性参数的分布，重构地下目标的最终成像；

所述的对表征系数进行迭代优化的过程如下：

步骤401，初始化迭代次数k＝1和各控制点的表征系数ρ¹＝[1,1,1,..., 1,1,1]；

步骤402，针对第k次迭代，利用当前次迭代对应的表征系数，计算整个成像区域的电性参数的分布g^k；

电性参数分布计算为：

g^k表示第k次迭代下成像区域中所有电性参数的矩阵数组，n表示控制点或基函数的维度；表示第k次迭代下第i个控制点对应的表征系数；f_i表示第i个控制点对应的基函数；(x,y,z)表示初始的整个成像区域中每个电性参数的空间三维坐标；

步骤403、将第k次迭代的电性参数分布g^k带入正演方法中，计算测量值以及对应的雅可比矩阵J_k；

测量值计算公式为：

表示第k次迭代下计算的测量数据；F(·)表示正演计算函数；

雅可比矩阵J_k计算公式为：

步骤404、计算第k次迭代下的测量值与实际测量值之间的差值e；

m表示实际的测量数据；

步骤405、判断差值e是否小于设定的误差阈值，如果是，输出电性参数分布g^k并结束循环；否则进入步骤406；

步骤406、利用第k次迭代的雅可比矩阵和测量值计算当前次迭代下的迭代增量Δρ^k；

λ表示迭代步长，β表示正则化因子，I表示单位矩阵；

步骤407、利用迭代增量Δρ^k更新下一次迭代的表征系数；

ρ^k+1＝ρ^k+Δρ^k

ρ^k+1表示第k+1次迭代对应的表征系数；ρ^k表示第k次迭代对应的表征系数；

步骤408、将第k+1次迭代对应的表征系数作为当前迭代，返回步骤402。

2.如权利要求1所述的一种地下目标高精度成像探测方法，其特征在于，所述的电性参数为电导率，磁导率和介电常数。

3.如权利要求1所述的一种地下目标高精度成像探测方法，其特征在于，所述的初始图像重建计算公式为：

g₀＝T(m)

其中，g₀表示初始重建图像中所有电性参数的矩阵数组，T表示反演函数，m表示实际的测量数据。

4.如权利要求1所述的一种地下目标高精度成像探测方法，其特征在于，所述的分割后的目标区域Ω_t计算公式为：

Ω_t＝{(x,y,z)|g₀(x,y,z)≤g_t}

分割后的背景区域Ω_b计算公式为：

Ω_b＝{(x,y,z)|g₀(x,y,z)＞g_t}

g₀表示初始重建图像中所有电性参数的矩阵数组，(x,y,z)表示初始的整个成像区域中每个电性参数的空间三维坐标，g_t表示设定的分割阈值。

5.如权利要求1所述的一种地下目标高精度成像探测方法，其特征在于，所述的重构地下目标的最终成像，具体公式如下：