[发明专利]一种地下目标高精度成像探测方法

说明书

本发明公开了一种地下目标高精度成像探测方法，属于地下目标探测领域；具体过程是：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；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；本发明通过目标区域估计和稀疏表征极大降低待求未知参数的维度，改善了反演问题的欠定性和病态性，提升了三维重建图像的质量。

技术领域

本发明属于地下目标探测领域，具体涉及一种地下目标高精度成像探测方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，开发地下空间成为缓解土地资源紧缺、提升土地空间利用率的有效途径之一；其中，对地下异常目标的探测成为安全利用地下空间的重要研究课题。

目前，地下空间探测技术主要包括高密度电法、探地雷达、浅层地震、浅层瞬变电磁、重力和微动等地球物理方法。虽然不同的探测方法在基本原理和适用范围等方面存在差异，但其对应的反演问题都可归结为：对被测区域内物性参数分布的图像重建，如电导率、磁导率、密度和弹性等，最终利用重建图像确定异常目标的位置和尺寸等信息。

由于待求未知参数的维度远高于独立测量数据的维度，反演问题是一种典型的高度欠定且病态问题，进而导致三维重建图像质量较差，虽然不同类型的正则化方法已被用于克服上述问题，但改善效果有限。

发明内容

基于上述问题，本发明基于区域估计和稀疏表征，提出了一种地下目标高精度成像探测方法，提高了三维图像重建的质量，能够清晰确定探测目标的三维轮廓，对地下空间的综合开发和有效利用具有重要意义。

所述的地下目标高精度成像探测方法，具体包括：

首先，初步重建估计探测目标的大致区域；然后，利用基函数对目标的大致区域进行稀疏表征；并建立优化函数求解优化的表征系数；最后，利用优化后的表征系数实现三维图像重建。

本发明的优点在于：

1、一种地下目标高精度成像探测方法，通过目标区域估计和稀疏表征极大降低待求未知参数的维度，改善了反演问题的欠定性和病态性，提升了三维重建图像的质量。

2、一种地下目标高精度成像探测方法，通过初步估计大致区域简化了后续稀疏表征的范围，与直接利用稀疏表征相比，减少了表征系数的维度，节省了计算资源和时间，提升了重建速度。

附图说明

图1为本发明一种地下目标高精度成像探测方法的原理图；

图2为本发明一种地下目标高精度成像探测方法的流程图；

图3为本发明利用正演方法和高斯牛顿法对表征系数进行迭代优化的流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图对本发明作进一步的详细和深入描述。

本发明提供了一种地下目标高精度成像探测方法，如图1所示，首先，通过传统方法对被测区域进行三维图像重建，通过阈值处理在成像区域中初步估计探测目标的大致区域，在目标区域内均匀设置控制点，利用基函数对目标区域进行稀疏表征，最后通过优化控制点的表征系数还原参数分布，实现对探测目标轮廓的三维图像重建。

如图2所示，具体分为以下步骤：

步骤一、针对某个探测的地下目标，将对该目标实际测量的电压值利用反演方法计算各电性参数的分布，并构建图像；

反演方法具体包括最小二乘法或Tikhonov正则化方法等；