[发明专利]平面地表环境中地下建筑的红外成像探测定位方法

说明书

技术领域

本发明属于地球物理学学科理论与遥感技术交叉的领域，更具体地，涉及一种平面地表环境中地下建筑的红外成像探测定位方法。

背景技术

目前，随着城市化的进程不断加快，越来越多的人口涌入城市，城市用地显得越来越紧张，这使得更多的建筑不得不选择修建在地下如：地下停车场，地下仓库，地下餐厅等；当然，也有很多设施是出于安全因素的考虑修建在地下，如：大型地下油库，军事设施等。这些都是地下建筑的典型例子，那么一旦这些地下建筑出现故障，就面临着勘察故障出现位置难度大的问题。当然不只是城市中的地下建筑存在勘察难的问题，考古、探矿、工程热物理、水坝探测等方面也面临着这样的问题。由此看来，对地下建筑的探测在民用上有着重要的意义。因此，有必要开展地下建筑探测识别的研究。

目前国内外主要是基于一种被动红外成像探测技术，其物理基础是大量的太阳光能量照射土壤被吸收产生热量，这些被加热的土壤发出红外辐射被热红外传感器探测。自然太阳能经过每日循环的加热和冷却对埋藏的物体和包围其周围的土地的影响是不同的，从而导致可探测的温差。地下建筑的存在可以产生地表水/热分布异常，可用于探测、发现、验证、确认地下建筑。

国内外使用红外成像技术探测地下建筑，但其均直接使用红外成像传感器进行成像，并对其得到的红外图像进行人工判读，这样就存在很大的局限性。其局限性在于：第一，地下建筑的热异常通过其埋入地层的传导调制，到达地表的热分布发生了与地下建筑有很大差异的变化，表现为热扩散严重，温差大大降低，热信号微弱。第二，通过地层的传导调制，地表热信号所反映的地下建筑的位置可能发生变化，难于发现与定位。第三，人工判读困难，不利于地下建筑的准确探测与定位。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种新的探测地下建筑的方法，通过对存在地下建筑的红外图像进行反调制处理，解决了地下建筑在红外图像中经地层传导调制后信号变弱，人工无法探测和定位的问题，从而对平面环境中地下建筑进行探测和定位。

本发明提供了一种平面地表环境中地下建筑的红外成像探测定位方法，所述方法根据地下建筑的能量扩散的高斯模型，对地下建筑经地层调制后所形成的原始红外图像进行反调制处理，得到地下建筑的目标图像，所述方法包括以下步骤：包括：

（1）获取地下建筑经地层调制后所形成的原始红外图像g₀，并确定地下建筑在原始红外图像g₀中的大体位置的局部红外图像g；

（2）设置迭代终止条件，并设定高斯热扩散函数的初始值h₀；

（3）以所述局部红外图像g作为初始目标图像f₀，根据所述高斯热扩散函数的初始值h₀，利用最大似然估计算法迭代求解热扩展函数h_n和目标图像f_n；

（4）判断是否满足迭代终止条件，如果满足，则本次迭代求解得到的目标图像f_n即为最终的目标图像f；若不满足，则返回步骤（3），继续迭代计算。

优选地，所述步骤（1）具体为：

（1.1）将原始红外图像g₀分成N个m×m像素大小的红外图像区域；

（1.2）计算得到N个红外图像区域的平均灰度值，其中第i幅红外图像区域的平均灰度值为g_ij为第i幅红外图像区域中的第j个像素的灰度值；

（1.3）分别计算出相邻红外图像区域的平均灰度差值ΔG＝G_i+1-G_i；

（1.4）将平均灰度值大且相邻平均灰度值差值ΔG小的区域作为需要反调制处理的局部红外图像g。

优选地，所述步骤（3）中迭代求解热扩展函数h_n和目标图像f_n具体根据下面两式迭代计算：