一种基于过渡区与相叠合的位场异常边缘增强方法

摘要

本发明提出一种基于过渡区与相叠合的位场异常边缘增强方法，该方法用于位场(重力场和磁场)异常确定地质体边缘位置的研究中。本方法通过改进的共生矩阵计算、过渡区异常范围确定、阈值化对比度的计算、相叠合信息的提取、阈值化对比度与相叠合信息的融合处理和重磁数据处理结果判断等步骤来实现了地下异常体的边缘位置的判断。本发明首次将阈值化对比度与相叠合信息融合；通过增强过渡区从而确保边缘位置，同时能利用相叠合信息对微弱异常的敏感性。本方法能凸显边缘异常，揭示细微差异，具有准确性高、分辨力强的优点。

主权项

一种基于过渡区与相叠合的位场异常边缘增强方法，其包括下面步骤：1)在工区利用重力仪或磁力仪在野外采集重力或磁力资料，即重磁数据资料；2)对野外采集的重磁数据资料进行各种常规校正及改正，得到网格重磁数据矩阵A；3)改进的共生矩阵计算：针对位场异常特征，对共生矩阵的计算进行了两个方面的改进：一是仅考虑计算窗口中心点与窗内其它点的共生对(A_o(x，y)，A_a(x，y))；二是根据共生对(A_o(x，y)，A_a(x，y))的间距值d对共生对(A_o(x，y)，A_a(x，y))进行加权处理，以突出最邻近点的共生概率；经过处理后的网格重磁数据矩阵A改进后的共生矩阵C(i，j，d，θ)由下式计算：其中：x，y分别是重磁资料的平面网格点坐标，m是网格重磁数据矩阵A的横向网格点个数，n是纵向网格点个数；i和j是异常值，异常值的数值范围介于最小异常值minA与最大异常值maxA之间；d是共生对(A_o(x，y)和A_a(x，y))的间距，即窗口中心点A₀与窗内其它点A_a之间的网格点数；θ是共生对的方向角度；h是权系数；4)过渡区异常范围确定：网格重磁数据矩阵所显示的过渡区异常特征，是异常体边缘位于具有1个或几个网格间距的宽度、“模糊”的区域之内，在共生矩阵空间里，过渡区是分布于矩阵对角线之外的区域，即对应的共生对A_o(x，y)和A_a(x，y)的差值|i‑j|≥thr；阈值其中C’(i，j)代表特殊化的共生矩阵，即对应于i≠j的C(i，j)；阈值thr分为全局阈值Gthr和局部阈值Lthr两种，针对网格重磁数据整体矩阵的阈值是全局阈值，对应于计算窗口的阈值是局部阈值；5)阈值化对比度的计算：根据步骤3)得到的共生矩阵和步骤4)确定的阈值，得到改进后的共生矩阵统计量——阈值化对比度Con，C(i，j)同上式中的C(i，j，d，θ)，是网格重磁数据矩阵A的改进共生矩阵；s是网格重磁数据矩阵A的最大异常值；阈值化对比度以沿重磁数据网格点逐一移动的窗口内计算，计算结果能突出异常梯度带、陡变带、异常分界线；6)相叠合信息的提取：利用从对数二维Gabor小波计算得出的二维相叠合信息PC，提高对弱异常或细微差异的探测能力；PC用下列公式计算：其中：o代表方位的编号，e代表小波尺度因子；W_o(x)是频率伸展的加权因子；G_eo(x)是某个给定小波尺度因子e的变换幅值；μ是数值很小的常数，其用途是避免上式中除数为零；T_o是估计的噪音影响因子；φ_eo(x)是相位角偏差，数值范围是[0，π/2]，是平均相位角；7)阈值化对比度与相叠合信息的融合处理：将阈值化对比度Con与相叠合信息PC做基于局部熵度的加权融合处理，得到处理后的数据矩阵R，以用于增强异常边缘；融合处理公式如下：R(x，y)＝w₁Con(x，y)+w₂PC(x，y)其中：w₁与w₂是权重值；8)重磁数据处理结果判断：网格重磁数据矩阵A经过步骤2)、3)、4)、5)、6)、7)的处理后，在结果数据矩阵R中的异常梯度带、线性特征、异常扭曲的特征凸显为高值且指示为边缘；除异常梯度带、线性特征、异常扭曲的特征之外的异常表现为中等值或低值，进而实现了边缘的增强显示；根据边缘的增强显示，结合研究区地质及其它地球物理资料，判别地下异常体的边缘位置。