平面地表環(huán)境中地下建筑的紅外成像探測(cè)定位方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種平面地表環(huán)境中地下建筑的紅外成像探測(cè)定位方法，包括：獲取地下建筑經(jīng)地層調(diào)制后所形成的原始紅外圖像g0，并確定地下建筑在原始紅外圖像g0中的大體位置的局部紅外圖像g；設(shè)置迭代終止條件，并設(shè)定高斯熱擴(kuò)散函數(shù)的初始值h0；以所述局部紅外圖像g作為初始目標(biāo)圖像f0，根據(jù)所述高斯熱擴(kuò)散函數(shù)的初始值h0，利用最大似然估計(jì)算法迭代求解熱擴(kuò)展函數(shù)hn和目標(biāo)圖像fn；判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則本次迭代求解得到的目標(biāo)圖像fn即為最終的目標(biāo)圖像f；若不滿足，則繼續(xù)迭代計(jì)算。本發(fā)明方法通過(guò)對(duì)地下建筑經(jīng)地層調(diào)制后所形成的紅外圖像進(jìn)行反調(diào)制處理，不僅使原來(lái)地下建筑的紅外圖像顯示更清晰，還可以反演地下建筑的真實(shí)結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】平面地表環(huán)境中地下建筑的紅外成像探測(cè)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理學(xué)學(xué)科理論與遙感技術(shù)交叉的領(lǐng)域，更具體地，涉及一種平面地表環(huán)境中地下建筑的紅外成像探測(cè)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著城市化的進(jìn)程不斷加快，越來(lái)越多的人口涌入城市，城市用地顯得越來(lái)越緊張，這使得更多的建筑不得不選擇修建在地下如:地下停車(chē)場(chǎng)，地下倉(cāng)庫(kù)，地下餐廳等；當(dāng)然，也有很多設(shè)施是出于安全因素的考慮修建在地下，如:大型地下油庫(kù)，軍事設(shè)施等。這些都是地下建筑的典型例子，那么一旦這些地下建筑出現(xiàn)故障，就面臨著勘察故障出現(xiàn)位置難度大的問(wèn)題。當(dāng)然不只是城市中的地下建筑存在勘察難的問(wèn)題，考古、探礦、工程熱物理、水壩探測(cè)等方面也面臨著這樣的問(wèn)題。由此看來(lái)，對(duì)地下建筑的探測(cè)在民用上有著重要的意義。因此，有必要開(kāi)展地下建筑探測(cè)識(shí)別的研究。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外主要是基于一種被動(dòng)紅外成像探測(cè)技術(shù)，其物理基礎(chǔ)是大量的太陽(yáng)光能量照射土壤被吸收產(chǎn)生熱量，這些被加熱的土壤發(fā)出紅外輻射被熱紅外傳感器探測(cè)。自然太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)每日循環(huán)的加熱和冷卻對(duì)埋藏的物體和包圍其周?chē)耐恋氐挠绊懯遣煌?，從而?dǎo)致可探測(cè)的溫差。地下建筑的存在可以產(chǎn)生地表水/熱分布異常，可用于探測(cè)、發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證、確認(rèn)地下建筑。
[0004]國(guó)內(nèi)外使用紅外成像技術(shù)探測(cè)地下建筑，但其均直接使用紅外成像傳感器進(jìn)行成像，并對(duì)其得到的紅外圖像進(jìn)行人工判讀，這樣就存在很大的局限性。其局限性在于:第一，地下建筑的熱異常通過(guò)其埋入地層的傳導(dǎo)調(diào)制，到達(dá)地表的熱分布發(fā)生了與地下建筑有很大差異的變化，表現(xiàn)為熱擴(kuò)散嚴(yán)重，溫差大大降低，熱信號(hào)微弱。第二，通過(guò)地層的傳導(dǎo)調(diào)制，地表熱信號(hào)所反映的地下建筑的位置可能發(fā)生變化，難于發(fā)現(xiàn)與定位。第三，人工判讀困難，不利于地下建筑的準(zhǔn)確探測(cè)與定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提出了一種新的探測(cè)地下建筑的方法，通過(guò)對(duì)存在地下建筑的紅外圖像進(jìn)行反調(diào)制處理，解決了地下建筑在紅外圖像中經(jīng)地層傳導(dǎo)調(diào)制后信號(hào)變?nèi)酰斯o(wú)法探測(cè)和定位的問(wèn)題，從而對(duì)平面環(huán)境中地下建筑進(jìn)行探測(cè)和定位。
[0006]本發(fā)明提供了一種平面地表環(huán)境中地下建筑的紅外成像探測(cè)定位方法，所述方法根據(jù)地下建筑的能量擴(kuò)散的高斯模型，對(duì)地下建筑經(jīng)地層調(diào)制后所形成的原始紅外圖像進(jìn)行反調(diào)制處理，得到地下建筑的目標(biāo)圖像，所述方法包括以下步驟:包括:
[0007](I)獲取地下建筑經(jīng)地層調(diào)制后所形成的原始紅外圖像g(1，并確定地下建筑在原始紅外圖像g(1中的大體位置的局部紅外圖像g ;
[0008](2)設(shè)置迭代終止條件，并設(shè)定高斯熱擴(kuò)散函數(shù)的初始值hQ ；
[0009](3)以所述局部紅外圖像g作為初始目標(biāo)圖像fQ，根據(jù)所述高斯熱擴(kuò)散函數(shù)的初始值Iv利用最大似然估計(jì)算法迭代求解熱擴(kuò)展函數(shù)hn和目標(biāo)圖像fn ；
[0010](4)判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則本次迭代求解得到的目標(biāo)圖像fn即為最終的目標(biāo)圖像f ;若不滿足，則返回步驟(3)，繼續(xù)迭代計(jì)算。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述步驟(1)具體為:
[0012](1.1)將原始紅外圖像g(l分成N個(gè)mXm像素大小的紅外圖像區(qū)域；
[0013](1.2)計(jì)算得到N個(gè)紅外圖像區(qū)域的平均灰度值，其中第i幅紅外圖像區(qū)域的平
均灰度值
【權(quán)利要求】
1.一種平面地表環(huán)境中地下建筑的紅外成像探測(cè)定位方法，其特征在于，所述方法根據(jù)地下建筑的能量擴(kuò)散的高斯模型，對(duì)地下建筑經(jīng)地層調(diào)制后所形成的原始紅外圖像進(jìn)行反調(diào)制處理，得到地下建筑的目標(biāo)圖像，所述方法包括以下步驟: (1)獲取地下建筑經(jīng)地層調(diào)制后所形成的原始紅外圖像g(l，并確定地下建筑在原始紅外圖像go中的大體位置的局部紅外圖像g ; (2)設(shè)置迭代終止條件，并設(shè)定高斯熱擴(kuò)散函數(shù)的初始值&； (3)以所述局部紅外圖像g作為初始目標(biāo)圖像&，根據(jù)所述高斯熱擴(kuò)散函數(shù)的初始值h0,利用最大似然估計(jì)算法迭代求解熱擴(kuò)展函數(shù)hn和目標(biāo)圖像fn ； (4)判斷是否滿足迭代終止條件，如果滿足，則本次迭代求解得到的目標(biāo)圖像fn即為最終的目標(biāo)圖像f ;若不滿足，則返回步驟(3)，繼續(xù)迭代計(jì)算。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為: (1.1)將原始紅外圖像g(l分成N個(gè)mXm像素大小的紅外圖像區(qū)域； (1.2)計(jì)算得到N個(gè)紅外圖像區(qū)域的平均灰度值，其中第i幅紅外圖像區(qū)域的平均灰度值
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中迭代求解熱擴(kuò)展函數(shù)匕和目標(biāo)圖像fn具體根據(jù)下面兩式迭代計(jì)算:
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的迭代終止條件為迭代終止次數(shù)η > Ntl或誤差ε，所述步驟(4)中判斷是否滿足迭代條件具體為: 判斷是否滿足|g_hn+1*fn+1| < ε或者η > Ntl，如果二者中任一個(gè)滿足，則滿足迭代終止條件，否則不滿足。
【文檔編號(hào)】G01J5/00GK103884431SQ201310754286
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張?zhí)煨? 郝龍偉, 魯岑, 馬文絢, 王岳環(huán), 桑農(nóng), 楊衛(wèi)東 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)