[發明專利]一種基于定向平滑約束反演的場地污染物刻畫方法及系統

有效

• 申請號: 202110299494.8
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113034638B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 毛德強;馬新民;夏騰;馬敏;趙瑞玨;孟健;劉正達;王亞洵
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/00;G06F17/16;G06F30/367;G06K9/62;G06Q50/26;G06V10/74
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

1.一種基于定向平滑約束反演的場地污染物刻畫方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：根據污染場地的鉆孔數據和地質測量數據，獲得污染場地結構邊界上的電阻率差異界面信息；所述地質測量數據包括地質雷達測量數據或者地震測量數據；所述電阻率差異界面信息包括電阻率差異界面和電阻率差異界面的電阻率差值；

S2：根據所述電阻率差異界面信息構建灰度圖；

S3：利用圖像識別技術將所述灰度圖量化為多個局部灰度圖；

S4：計算多個所述局部灰度圖的結構張量，并根據所述結構張量計算擴散張量和相似度；

S5：根據所述相似度對所述電阻率差異界面進行篩選，獲得最終電阻率差異界面；

S6：根據所述擴散張量計算所述最終電阻率差異界面在四個方向的平滑權重系數；

S7：根據四個方向的平滑權重系數構建四方向加權平滑矩陣；

S8：將所述四方向加權平滑矩陣代入反演算法，獲得反演電阻率預測模型；

S9：根據所述反演電阻率預測模型確定場地污染物分布范圍；

所述計算多個所述局部灰度圖的結構張量的公式為：

其中，T[c]表示結構張量，t_xx表示局部灰度圖在水平方向像素梯度與自身的點積，t_zx表示局部灰度圖在豎直方向像素梯度與水平方向像素梯度的點積，t_xz表示局部灰度圖在水平方向像素梯度與豎直方向像素梯度的點積，t_zz表示以局部灰度圖在豎直方向像素梯度與自身的點積，p表示結構張量的主特征向量，m表示結構張量的次要特征向量，λ_p表示結構張量的主特征向量的特征值，λ_m表示結構張量的次要特征向量的特征值；

所述根據所述結構張量計算擴散張量的公式為：

其中，D表示擴散張量，0＜n＜1，p_l表示擴散張量的次要特征向量，m_l表示擴散張量的主特征向量，表示擴散張量的次要特征向量的特征值，λ_p表示結構張量的主特征向量的特征值，λ_m表示結構張量的次要特征向量的特征值；

擴散張量是對灰度圖中的電阻率差異界面方向進行定位，其主方向為電阻率差異界面延伸方向，并通過次要特征向量的特征值對電阻率差異界面處的差異程度進行量化，為了量化電阻率差異界面處的差異程度，從而更好的對邊界處進行定量化平滑處理，此處n取值為0.5；

所述結構張量的主特征向量和擴散張量的次要特征向量的方向在一條直線上，長度均為單位長度；結構張量的次要特征向量和擴散張量的主特征向量的方向在一條直線上，長度均為單位長度的向量；

所述根據所述結構張量計算相似度的公式為：

其中，S表示相似度，f表示所述局部灰度圖，＜f＞_v表示所述局部灰度圖在v方向上的平滑處理，v表示m或者p，當v為m時，m方向為所述局部灰度圖的結構張量的次要特征向量的方向，當v為p時，p方向為所述局部灰度圖的結構張量的主特征向量的方向；

所述根據所述擴散張量計算所述最終電阻率差異界面在四個方向的平滑權重系數，公式為：

其中，r_x表示擴散張量橢圓在水平方向上的半軸長，r_z表示擴散張量橢圓在豎直方向上的半軸長，r_d1表示擴散張量橢圓在局部灰度圖中心像素單元的第一對角線方向上的半軸長，r_d2表示擴散張量橢圓在局部灰度圖中心像素單元的第二對角線方向上的半軸長；w_x表示最終電阻率差異界面在水平方向的平滑權重系數，w_z表示最終電阻率差異界面在豎直方向的平滑權重系數，w_d1和w_d2表示最終電阻率差異界面在局部灰度圖中心像素單元的兩對角線方向的平滑權重系數；根據擴散張量確定擴散張量橢圓；根據結構張量確定結構張量橢圓；

所述根據四個方向的平滑權重系數構建四方向加權平滑矩陣，公式為：

其中，S_x、S_z、S_d1和S_d2分別表示水平方向、豎直方向以及局部灰度圖中心像素單元的兩對角線方向上的平滑矩陣，S_m表示所述四方向加權平滑矩陣，w_x表示電阻率差異界面在水平方向的平滑權重系數，w_z表示電阻率差異界面在豎直方向的平滑權重系數，w_d1和w_d2表示電阻率差異界面在局部灰度圖中心像素單元的兩對角線方向的平滑權重系數。