一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法及系统。该方法包括：获取N个时刻的磁共振响应信号数据；分别取前N‑1个时刻和后N‑1个时刻的磁共振响应信号数据组成两个观测向量；将两个观测向量进行合并，形成观测矩阵；结合总体最小二乘法和旋转不变参数法对观测矩阵进行运算，得到旋转算子；旋转算子为平均衰减时间的函数；由旋转算子计算得到平均衰减时间；利用平均衰减时间，将实测磁共振响应信号数据转换成正弦信号加噪声的形式；对正弦信号进行快速傅氏变换得到初始振幅。本发明专利技术公开的方法及系统，提高了参数的提取精度。

【技术实现步骤摘要】
一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法及系统
本专利技术涉及磁共振响应信号领域，特别是涉及一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法及系统。
技术介绍
水资源缺乏是全世界范围内的一个重大问题。在2015年的全球第45届达沃斯世界经济论坛上发布的《2015年全球风险报告》指出，人们对洪水、干旱、水污染和供水不足的担忧已经超过了对核武器或全球性疾病的担忧，水危机已经是全球第一大风险因素。核磁共振地下水探测技术，是一种直接找水的无损探测技术。与传统的勘探地下水的地球物理方法相比，核磁共振地下水探测技术具有高分辨率、高效率、信息量丰富和解唯一性等优点。1996年，诞生了世界上第一个核磁共振地下水探测技术的商业化版本即法国地质调查局研制的核磁感应系统(NUMIS，Nuclearmagneticinductionsystem)。我国有关单位利用购入的法国的NUMIS和NUMISplus(NUMISplus为1999年法国推出的NUMIS升级版)在内蒙古等多个缺水省份和地区进行了相关实验，其中NUMIS探测最大深度为100米、NUMISplus为150米，并成功找到了地下水，促进了我国核磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法，其特征在于，包括：获取N个时刻的实测磁共振响应信号数据；在所述实测磁共振响应信号数据中，取前N‑1个时刻的实测磁共振响应信号数据组成第一观测向量，取后N‑1个时刻的实测磁共振响应信号数据组成第二观测向量；所述第一观测向量张成的信号子空间与所述第二观测向量张成的信号子空间的维数相同；将所述第一观测向量和所述第二观测向量进行合并，形成观测矩阵；结合总体最小二乘法和旋转不变参数法对所述观测矩阵进行运算，得到旋转算子；所述旋转算子为所述第二观测向量张成的信号子空间相对所述第一观测向量张成的信号子空间的空间角度，所述旋转算子为平均衰减时间的函数；由所述旋转算...

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法，其特征在于，包括：获取N个时刻的实测磁共振响应信号数据；在所述实测磁共振响应信号数据中，取前N-1个时刻的实测磁共振响应信号数据组成第一观测向量，取后N-1个时刻的实测磁共振响应信号数据组成第二观测向量；所述第一观测向量张成的信号子空间与所述第二观测向量张成的信号子空间的维数相同；将所述第一观测向量和所述第二观测向量进行合并，形成观测矩阵；结合总体最小二乘法和旋转不变参数法对所述观测矩阵进行运算，得到旋转算子；所述旋转算子为所述第二观测向量张成的信号子空间相对所述第一观测向量张成的信号子空间的空间角度，所述旋转算子为平均衰减时间的函数；由所述旋转算子计算得到所述平均衰减时间；所述平均衰减时间用于反映地下含水层平均孔隙度的信息；利用所述平均衰减时间，将所述实测磁共振响应信号数据转换成正弦信号加噪声的形式；对所述正弦信号进行快速傅氏变换得到初始振幅，所述初始振幅包含地下含水量信息。2.根据权利要求1所述的一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法，其特征在于，所述结合总体最小二乘法和旋转不变参数法对所述观测矩阵进行运算，得到旋转算子，具体包括：对所述观测矩阵进行自相关运算，得到所述观测矩阵的自相关矩阵；对所述观测矩阵的自相关矩阵进行特征值分解，得到两个特征值；确定所述两个特征值中的较大特征值所对应的特征矢量为信号子空间特征向量；所述信号子空间特征向量包括第一部分和第二部分；所述第一部分与所述第一观测向量相对应，所述第二部分与所述第二观测向量相对应；根据所述第一部分和第二部分计算因数矩阵ψ；所述因数矩阵ψ为保证使所述第二部分乘以所述因数矩阵ψ的结果等于所述第一部分的矩阵；对所述因数矩阵ψ进行特征值分解，得到所述旋转算子。3.根据权利要求2所述的一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法，其特征在于，所述根据所述第一部分和第二部分计算因数矩阵ψ，具体包括：由所述第一部分和第二部分构造自相关矩阵并进行奇异值分解，得到左奇异矩阵；利用所述左奇异矩阵的子矩阵计算因数矩阵ψ。4.根据权利要求3所述的一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法，其特征在于，所述由所述第一部分和第二部分构造自相关矩阵并进行奇异值分解，得到左奇异矩阵，具体包括：将所述第一部分和所述第二部分构造自相关矩阵，得到信号子空间自相关矩阵；对所述信号子空间自相关矩阵进行奇异值分解，得到左奇异矩阵和右奇异矩阵；所述左奇异矩阵和所述右奇异矩阵均为2×2维矩阵。5.根据权利要求3所述的一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取方法，其特征在于，所述利用所述左奇异矩阵的子矩阵计算因数矩阵ψ，具体包括：将所述左奇异矩阵U分解为四个1×1维小矩阵，分别为第一行一列小矩阵U11、第一行二列小矩阵U12、第二行一列小矩阵U21和第二行二列小矩阵U22根据所述第一行二列小矩阵U12和所述第二行二列小矩阵U22计算所述因数矩阵ψΨ＝-U12U22-1。6.一种核磁共振找水仪磁共振响应信号参数提取系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取N个时刻的实测磁共振响应信号数据；...

【专利技术属性】
技术研发人员：于晓辉，张鹏，李新波，孙晓东，石屹然，张志成，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22