【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地球探测技术，尤其涉及联合密度成像反演方法、系统、存储介质、设备。
技术介绍
1、缪子是一种具有高穿透性的粒子，由于这种特性缪子探测技术已经在多个领域应用，而缪子成像技术是其中主要技术，可用于探测地球物理结构的内部密度分布，该方法是通过缪子经过物体损失的能量对其密度进行计算。对于成像用的探测器，由于塑料闪烁体探测器具有机械加工容易、结构设计灵活、性能稳定，能够适应不同测量和应用场合，且成本较低的特点，因此目前用于地球物理探测的缪子探测器主要是塑料闪烁体探测器。
2、与传统地球物理探测方式相比，缪子探测具有成像精度高、应用场景更加广泛、可以对物体进行无损成像、探测范围广、可长时间持续探测等优点。然而，对于大尺度物体，缪子探测的探测周期较长，且需要多点同时进行探测才能得到物体三维密度结构。传统的重力探测是通过测量组成地壳的各种岩矿体的密度差异引起的重力变化而进行地质勘探，对重力异常进行分析和反演推断出物体密度，重力探测能提供整个区域的密度分布信息。但是对于大尺寸物体，重力探测测量点通常比较稀疏，不适合建立高分辨的密度结构模型，且重力反演问题具有很强的非唯一性，严重影响密度计算的准确性。
技术实现思路
1、针对上述两种方法之间存在的共性和问题，本专利技术提出一种缪子-重力联合计算密度反演方法，包括以下步骤：
2、s1、利用缪子探测器在地下目标区域进行单点探测，并同时利用重力仪在目标区域周围地表进行多点探测，得到重力和缪子的探测数据；
3、
4、s3、引入联合密度模型的先验参数，利用反演的方法，计算联合密度模型的密度误差校正值，并利用平滑约束对先验参数进行调整，对模型参数不断迭代得出最优密度解。
5、进一步地，步骤s2具体为：
6、s21、将待测物体划分成若干体积相等的体素，每个体素对应一个对象列表，储存缪子穿过该体素的径迹信息和重力探测时该体素引起的重力异常；
7、s22、将缪子探测得到的不透明度图像拆分为若干独立不透明度区域，每个不透明度区域都包含了缪子穿过该物体内部的体素存储的径迹信息和缪子入射探测器的角度；
8、s23、将缪子的探测数据中的不透明度值表示为穿过体素的径迹长度与其密度的乘积，将重力的探测数据中的异常垂直分量表示为重力观测点对体素的重力与其密度的乘积，构建重力和缪子的探测数据的联合密度模型。
9、进一步地，步骤s23中，将缪子的探测数据中的不透明度值mi表示为穿过体素的径迹长度与其密度的乘积用数学式表达为：
10、
11、其中，mi表示探测数据中第i个缪子的不透明度值，lij为第i个缪子经过第j个体素的径迹长度，ρμj表示缪子探测得到的第j个体素的密度，n为体素总数；
12、将重力的探测数据中的异常垂直分量表示为重力观测点对体素的重力与其密度的乘积用数学式表达为：
13、
14、其中，gi表示第i个观测点的重力异常垂直分量，gij表示为第j个体素对第i个重力观测点的重力贡献，ρgj表示重力探测得到的第j个体素的密度；
15、重力和缪子的探测数据的联合密度模型表示为：
16、f＝bρ
17、其中，f为集成数据向量，m表示体素的不透明度矩阵，g表示重力异常垂直分量矩阵，b为集成矩阵，l为缪子经过体素的径迹长度矩阵，g表示体素对重力观测点的重力贡献矩阵，ρ为物体密度矩阵，ρμ表示缪子探测得到的体素的密度矩阵，ρg表示重力探测得到的密度矩阵。
18、进一步地，步骤s3具体为：
19、s31、引入联合密度模型的先验参数：初始密度ρ0＝(a1,a2,...,an)t和初始密度的协方差矩阵cρ，用高斯概率密度函数描述这两个先验参数；
20、s32、对集成数据向量f用高斯概率密度函数、观测值、联合缪子重力的协方差矩阵cf描述，并利用联合密度模型的先验参数，利用反演的方法，计算联合密度模型的密度误差校正值：
21、
22、其中，ρ′为密度校正值，cρ为初始密度的协方差矩阵，cf为联合缪子重力的协方差矩阵，fobs为实际观测值；
23、后验协方差矩阵c′ρ：
24、
25、
26、其中，和分别表示由缪子探测和重力探测得到的单象协方差对角矩阵，其矩阵元素由二者的计算密度误差σμ和σg组成，σμ和σg分别表示为：
27、
28、
29、其中，nobs表示每个不透明度区域中的缪子数量，表示f对每个不透明度区域中观测到的缪子数量n求偏导的绝对值，σread表示读数误差，σcor表示漂移和潮汐校正误差、σlev表示水准误差，σdem表示地形校正误差；
30、s33、通过指数协方差函数在模型参数上引入平滑约束：
31、
32、其中，cρ(p,q)表示引入的平滑约束函数，σρ是密度计算的不确定性大小，l是体素距离和密度相关性的参数，f(p,q)是第p个体素和第q个体素之间的距离；
33、s34、根据步骤s32和s33对模型参数不断迭代得出最优密度解。
34、本专利技术还提出一种缪子-重力联合密度成像反演系统，包括：
35、数据获取单元，利用缪子探测器在地下目标区域进行单点探测，并同时利用重力仪在目标区域周围地表进行多点探测，得到重力和缪子的探测数据；
36、模型建立单元，用于根据重力的探测数据和密度的关系、缪子的探测数据和密度的关系，建立重力和缪子的探测数据的联合密度模型；
37、模型反演计算单元，通过引入联合密度模型的先验参数，利用反演的方法，计算联合密度模型的密度误差校正值，并利用平滑约束对先验参数进行调整，对模型参数不断迭代得出最优密度解。
38、本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的联合密度成像反演方法的步骤。
39、本专利技术还提出一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括计算机可读指令，所述处理器被配置用于调用所述计算机可读指令，执行上述的联合密度成像反演方法。
40、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：
41、本专利技术利用缪子探测器在地下目标区域进行单点探测，并同时利用重力仪在目标区域周围地表进行多点探测，得到重力和缪子的探测数据，根据重力的探测数据和密度的关系、缪子的探测数据和密度的关系，建立重力和缪子的探测数据的联合密度模型，引入联合密度模型的先验参数，利用反演的方法，计算联合密度模型的密度误差校正值，并利用平滑约束对先验参数进行调整，对模型参数不断迭代得出最优密度解。本专利技术将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，步骤S2具体为：
3.根据权利要求2所述的一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，步骤S23中，将缪子的探测数据中的不透明度值表示为穿过体素的径迹长度与其密度的乘积用数学式表达为：
4.根据权利要求3所述的一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，步骤S3具体为：
5.一种缪子-重力联合密度成像反演系统，其特征在于，包括
6.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一所述方法的步骤。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括计算机可读指令，所述处理器被配置用于调用所述计算机可读指令，执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，步骤s2具体为：
3.根据权利要求2所述的一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，步骤s23中，将缪子的探测数据中的不透明度值表示为穿过体素的径迹长度与其密度的乘积用数学式表达为：
4.根据权利要求3所述的一种缪子-重力联合计算密度反演方法，其特征在于，步骤s3具体为：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛健，凡思梦，胡祥云，董浩斌，杨志锐，殷乐，黄劲文，彭磊，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。