[发明专利]基于离散余弦变换和代数重建算法改进矿井无线电波透视成像重建方法

权利要求书

1.基于离散余弦变换和代数重建算法改进矿井无线电波透视成像重建方法，其特征在于：首先对煤岩电磁波探测射入与接收数据进行预处理；其次处理算法影响因素，即迭代初值的选取与电磁波角度的变换；再次基于麦克斯韦方程解出磁场强度；之后基于ART重建算法，解出基于DCT变换的代数迭代图像重建算法D-ART；最后运用D-ART算法对煤岩作重建处理，得到重建图像；

所述方法的具体步骤如下：

Step1、对煤岩电磁波探测射入与接收数据进行预处理，确定矿山所在地区的煤岩情况，根据矿山中无线电波穿透矿层的电磁波前后的差异值得到重建算法所需数据并给出图像代数重建算法ART现有技术思想以及矿山实况；

Step2、首先在迭代重建算法中给出ART算法的公式，根据麦克斯韦方程解出电磁波场强；

Step3、根据ART算法的迭代思想，首先选取初值，对系数矩阵的处理，控制ART收敛的因素，对图像进行校正，将ART算法与DCT变换结合，减小迭代误差；

所述Step3中包括具体如下：

Step3.1、根据ART算法的迭代思想，找到控制ART算法收敛的因素，包括有初值的选取、ART迭代公式的设计、系数矩阵的设计以及运算和迭代收敛准则的设计；

将ART算法的初值进行新的选取，以及选用radon函数对系数矩阵进行随机选取，对于收敛准则，这里采用强制收敛；

Step3.2、DCT变换；

DCT变换又叫做离散余弦变换，用于信号和图像数据压缩处理，经过DCT变换之后的数据相对集中，能减小ART算法的误差大的问题；

Step3.3、基于代数迭代的DCT变换算法：根据傅里叶变换变形得到DCT变换，之后将DCT变换用于ART算法中；

将DCT与ART算法进行融合，实现基于代数迭代的DCT变换所得到的层析重建算法；因此考虑利用DCT变换来与ART算法结合；

Step3.4、考虑到在矿山的图像重建过程中，电磁波对矿山的穿透需要考虑到角度的影响，进行Hough变换进行研究，电磁波在重建的过程中所形成的角度与DCT离散余弦变换进行结合对无线电波透视成像；对图像重建之后，对图像进行网格化处理，进而将重建的图像中有安全隐患的区域进行标记。

2.根据权利要求1的基于离散余弦变换和代数重建算法改进矿井无线电波透视成像重建方法，其特征在于：所述Step1中：ART现有技术思想就是给重建区域一个初值，再将所得投影的值残差一个个沿着射线方向均匀的反投影回去，对图像进行校正，直到满足迭代要求，方可结束迭代。

3.根据权利要求1所述的基于离散余弦变换和代数重建算法改进矿井无线电波透视成像重建方法，特征在于：所述Step2中包括的ART算法公式以及电磁波场强如下：

基于矿井无线电波透视CT图像重建中的ART算法，给出下述算法公式：

此处k为迭代次数，1≤i≤N,λ为松弛因子，0＜λ＜2；

由算法公式可知，每一个方程均对x_j的值进行一次修正，能简洁的理解为，运用第i条射线对各个x_j值进行修正结束之后再运用第i+1条射线对每个x_j值进行修正，直到所有的射线全部做完，第一轮迭代完成；

具体的操作步骤：

给未知量x_j赋初值计算第i个投影的估计值

之后计算误差

计算第j个未知量的修正值

对x_j的值进行修正：

之后运用k＝k+1,对该过程进行重复，直到完成整个的投影过程；

观测距离发射机各观测点的场强值，之后检测电磁波的衰减量。