[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

说明书

本发明提供煤层平行电磁波束地质探测的多尺度反投影滤波及可视化解释图像重建算法，先对煤岩无线电波探测射入与接收数据进行预处理，再对平行束下多尺度反投影滤波重建算法影响因素做处理，即首先对煤岩不同角度平行束下电磁波探测射入与接收数据进行预处理；之后根据探测数据得到探测频域，并根据探测点位置，利用三角函数公式算出角度的界定范围；再利用中心切片定理计算出平行电磁波束下的多尺度反投影探测算法公式；之后当探测方向与发射边呈垂直角度时，利用探测算法公式得出平行电磁波束探测下的特定截面；最后改变投影方向，可得到各个方向上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。

技术领域

本发明涉及煤层平行电磁波束地质探测的多尺度反投影滤波及可视化解释图像重建算法，尤其涉及到运用平行束发射电磁波时无法得知异构体的形状时需要运用间接的多尺度反投影滤波方法进行重建，属于矿井工程物探技术领域。

背景技术

本文依托于平行电磁波束下多尺度的无线电波透视的方法对煤岩进行断层研究，电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩石、电性参数不同，它们对电磁波能量的吸收有一定的差异，考虑到在电磁波无线透视中异构体对电磁波强度的损耗，即衰减量，或是电磁波的能量被完全屏蔽，透视出现异常，需要了解探测过程中的场景问题。

对于之前的图像重建相关算法，大多数学者都是基于整个360°的角度对异构体进行探测；而受到煤矿有限空间限制，无线电波探测的角度是有限制的，无法对整个矿山环境进行360°探测，此时就需要对探测角度做出限制，本发明中考虑角度影响，此外，在重建完成后，会出现图像有伪影的情况，此时应考虑运用数字图像处理手段对特定截面校正，本发明将运用滤波算法进行修正，以最大程度达到最优，实现对岩层的勘探实测目的。

发明内容

本发明提供了一种煤层平行电磁波束地质探测的多尺度反投影滤波及可视化解释图像重建算法，很大程度上改进平行束重建算法中对探测角度的开放性，以此解决在矿井无线电波透视中图像重建的问题，做到对矿山结构更加清晰了解，有效加强矿山的安全问题。

本发明的技术方案是：一种煤层平行电磁波束地质探测的多尺度反投影滤波及可视化解释图像重建算法，此方法的具体步骤如下：

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，并给出图像重建反投影滤波算法现有技术思想以及矿山实况；

首先，假设煤岩地质干扰因素少且结构简单，且存在椭圆形异构体，为了煤岩工矿的安全，需要采取一定的措施判定异构体位置，此时运用无线电波透视法对煤岩进行网格化探测，可以得到一个发射值与接收值的矩阵，运用数据矩阵以及勘探场景的数据，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，图1为进风巷与回风巷切面展示图。

在某一个角度下利用中心切片定理形成一个截面，通过多角度可得到有效成像f(x,y)的傅里叶变换，对f(x,y)运用傅里叶逆变换得到重建图像。之后对角度进行限制，改变角度范围，把变换角度的情况用虚线展示出来。此处的a表示每个探测点之间的距离，且探测点与接收点之间的距离为l，设有m个探测点，则此平行束图像重建方法在煤矿中的运用角度θ的变动范围为

在地下有各种各样的隐伏地质结构，常常给煤矿的生产建设带来许多问题，甚至可能会造成工程上的失误和重大灾害，所以就出现了矿井物探技术。本文针对隐伏地质结构，采用从空间维进行多尺度探测，具体实现方法主要为在利用平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。