[发明专利]一种煤层平行电磁波束探测的多尺度图像重建方法

权利要求书

1.一种煤层平行电磁波束探测的多尺度图像重建方法，其特征在于如下所述的具体步骤：

Step1、确定煤矿所在地区煤岩地质背景资料，根据矿山中无线电波透视仪发射电磁波穿透矿层的电磁波不同角度探测前后的差异值得到用电磁波探测煤矿的射入值与接收值，并求出探测频域ω、探测角度θ；

Step2、在平行电磁波束下的傅里叶变换式基础上，求出加入频域的反投影所得的探测数据，运用牛顿插值公式得出衰减系数B；根据频域与角度的转换，运用中心切片定理以及卷积变换得出一个角度下的特定截面；

Step3、通过改变平行电磁波束的投影方向，进行连续探测，得到各个方向下的傅里叶变换的特定截面，最后对各个方向的截面方程运用傅里叶逆变换重建出整个二维平面的图像；

所述Step2包括：

Step2.1、在平行电磁波束下的傅里叶变换式基础上，求出加入频波的多尺度反投影所得的探测数据；

根据煤岩地质条件，可以确定平行电磁波束进行探测的角度范围，即探测角度边界限制，其次在平行束中FBP滤波反投影算法是通过参数变换和重新确定积分限来实现的，即最后得到的反投影滤波算法公式为：

其中，ω为探测频域，θ为探测角度；

Step2.2、运用牛顿插值公式得出衰减系数B；

Step2.3、根据频域与角度的转换，运用中心切片定理以及卷积变换得出一个角度下的特定截面；

所述Step2.2中运用牛顿插值公式得出衰减系数B，首先，若使用牛顿插值法，知道公式如下：

由此知，式子里面的为一差商，则通过差商的相关知识得到牛顿插值多项式如下：

x₀,x₁为是第一个探测点和第二个探测点的坐标值，根据上述步骤根据频域与角度反解出函数f(x)，令衰减系数B₁,B₂,…,B_Q与探测的点(H_i,j,P_i,j)相邻，再将探测点H_i,j与发射点P_i,j代入上述牛顿插值公式，得到下式：

x_i与x_j分别表示不同探测点H_i,j对应的坐标值，运用i,j对所测得的坐标值进行区分；由此计算出数据向量Q表示衰减系数B的个数，n表示探测点设置的个数，此处的L为投影矩阵，L_i表示在不同的探测角度下的投影矩阵；

对于Step2.3中的根据频域与角度的转换，运用中心切片定理以及卷积变换得出一个角度下的特定截面，如下公式为反投影滤波算法由中心切片定理S_θ(ω)＝F(ωcosθ,ωsinθ)或者S(ω,θ)＝F(ω,θ)得到：

在反投影过程中，针对图像重建之后存在的伪影问题，可以采用卷积变换来解决，以此实现提高图像质量的效果，在投影过程中，会出现多个特定截面，所以为保持图像质量，需要在每次中心切片定理完成后进行一次卷积变换，此过程称为滤波；根据定义以及傅里叶变换理论，频域乘积等价于时域卷积，设滤波后的数据为q_θ(s)，则由可得：

对投影进行卷积滤波q_θ(s)＝P_θ(s)*h(s)得反投影后为：

根据勘探现场的探测数据以及上述公式，可对特定角度下的平行束探测得到特定截面；

所述Step3中包括：

通过平行电磁波束下的各个方向的截面方程运用傅里叶变换求逆，使得每个角度下的特定截面能通过逆变换得到重建的图像，逆变换公式为：

这里的双变量与上述单个角度中的变量所代表含义相同，即将式子运用到此逆变换公式中。

2.根据权利要求1的一种煤层平行电磁波束探测的多尺度图像重建方法，其特征在于所述Step1包括：

针对煤矿中的隐伏地质结构，采用从空间维进行多尺度探测，具体实现方法为，在利用平行电磁波束探测的过程中，对多角度、宽度以及煤矿不同区域的衰减系数进行多尺度探测，旨在获取更全面的煤岩结构数据信息，既有全局的整体信息，又有局部的详细信息；

对于平行电磁波束探测，对不同角度进行平行电磁波束下的连续探测，根据发射点和接收点的差异值得到探测频域ω，根据探测场景得到探测角度θ，设探测处有m个探测点，探测点之间的距离为a，发射点与接收点之间的距离为l，则探测角度θ为而连续探测的次数为设有探测点的个数即m。