一种基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法
专利汇可以提供一种基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于概率矩阵溯源的 中子 背散射塑性地雷成像方法。具体步骤如下：获得系统直射中子对 位置 灵敏慢 热中子 探测器的影响因子；测量本底背散射中子对位置灵敏慢热 中子探测器 的影响因子；对目标区域进行测量，获得目标区域灵敏慢热中子探测器响应分布；修正目标区域直射中子的影响；修正目标区域本底背散射中子的影响；对修正后的数据使用概率矩阵反演成像，获得塑性地雷埋设分布。与传统计数异常判定方法相比，本发明的方法提供了 土壤 地雷埋设的分布信息，减小探雷工作量的同时提升了探雷的准确度。，下面是一种基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法专利的具体信息内容。
1.一种基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.固定布局，获得系统直射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子；
b.固定测量参数，测量本底背散射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子；
c.保持步骤b中的测量参数，对目标区域进行测量，获得目标区域灵敏慢热中子探测器响应分布；
d.数据处理Ⅰ，修正目标区域直射中子的影响；
e.数据处理Ⅱ，修正目标区域本底背散射中子的影响；
f.对修正后的数据进行反演成像。
2.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，步骤a中获得系统直射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子的具体步骤如下：
a1.固定各模块的布局，模块包括中子发生器模块、位置灵敏慢热中子探测器模块和中子产额监测模块，结构包括慢化屏蔽结构、机械固定结构和移动平台结构，模块和结构均保持相对位置固定，且模块和结构悬空，模块和结构的下方不产生背散射中子；
a2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t1，位置灵敏慢热中子探测器每个像素的计数响应，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Nd_i，i=1,
2,…,t1；
a3.根据位置灵敏慢热中子探测器的位置分辨能力、测量范围、像素大小与位置，将位置灵敏慢热中子探测器的像素划分为m行n列，定义位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Md：
；
其中，Mdij表示位置灵敏慢热中子探测器第i行第j列像素的计数；
a4.系统直射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子使用系统直射中子归一化修正因子用mnd表示，表达式如下：
mnd的物理意义为中子产额监测模块一个中子计数时位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵。
3.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，步骤b中测量本底背散射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子的具体步骤如下：
b1.保持步骤a测量时各模块的布局不变，选择与目标区域一致的土壤作为本底区域，移动平台至本底区域，固定平台与本底测量参数；
b2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t2，位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Mb，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Nb_i，i=1,2,…,t2；
b3.本底背散射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子使用系统本底背散射中子归一化修正因子mnb表示，表达式如下
mnb的物理意义为中子产额监测模块一个中子计数时本底区域背散射中子在位置灵敏慢热中子探测器的响应矩阵。
4.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，步骤c中获得目标区域灵敏慢热中子探测器响应分布的具体步骤如下：
c1.平移平台至目标区域，保证平台与目标区域的土壤的相对位置与步骤b中的相对位置相同；
c2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t3，位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Ms，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Ns_i，i=1,2,…,t3。
5.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，步骤d的修正目标区域直射中子的影响具体公式如下：
获得中间矩阵M1。
6.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，步骤e的修正目标区域本底背散射中子的影响的具体公式如下：
获得氢异常导致的响应矩阵MH。
7.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于，步骤f对修正后的数据进行反演成像的具体步骤如下：
f1.基于可移动平台、位置灵敏慢热中子探测器与本底区域的土壤的结构、材料以及布局位置，建立模拟模型；
f2.基于中子输运规律，使用蒙特卡洛方法模拟获得单能单向中子经过土壤散射后在位置灵敏慢热中子探测器中的响应强度，定义该响应强度分布为中子背散射点扩散函数，中子垂直入射目标物平面(x’,y’)处，在投影平面z的背散射点扩散函数记为g(x’,y’,x,y,z)；
f3.入射中子在目标物平面入射强度分布为n(x’,y’)，与g(x’,y’,x,y,z)的卷积即为背散射中子在投影平面的完全强度分布f(x,y,z)，具体公式如下：
f4.位置( )的像素响应来自目标平面( )处的概率表示为
f5.将目标区域进行网格划分，对划分后的一个命名为网格G内的所有点积分如下：
获得位置( )的像素响应来自网格G的概率；
f6.重复步骤f5获得位置( )的像素响应来自网格G之外的所有划分网格的概率，定义概率矩阵Mp( )为反映位置( )的像素响应时来自划分网格的概
率构成的矩阵；
f7.对氢异常导致的响应矩阵MH中的每个元素应用概率矩阵进行反演，将所有反演结果叠加获得土壤中氢异常区域成像图像。
8.根据权利要求1所述的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法，其特征在于：在步骤a2、步骤b2与步骤c2中的中子产额监测系统的位置不变。
一种基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法
技术领域
背景技术
2012，46(10)：1274 1280.]，这种方法受土壤均匀性及其中的有机杂质影响较大，因而通~
常存在较高的虚警率。
发明内容
b.固定测量参数，测量本底背散射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子；
c.保持步骤b中的测量参数，对目标区域进行测量，获得目标区域灵敏慢热中子探测器响应分布；
d.数据处理Ⅰ，修正目标区域直射中子的影响；
e.数据处理Ⅱ，修正目标区域本底背散射中子的影响；
f.对修正后的数据进行反演成像。
a2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t1，位置灵敏慢热中子探测器每个像素的计数响应，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Nd_i，i=1,
2,…,t1；
a3.根据位置灵敏慢热中子探测器的位置分辨能力、测量范围、像素大小与位置，将位置灵敏慢热中子探测器的像素划分为m行n列，定义位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Md：
；
其中，Mdij表示位置灵敏慢热中子探测器第i行第j列像素的计数；
a4.系统直射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子使用系统直射中子归一化修正因子用mnd表示，表达式如下：
mnd的物理意义为中子产额监测模块一个中子计数时位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵。
b2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t2，位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Mb，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Nb_i，i=1,2,…,t2；
b3.本底背散射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子使用系统本底背散射中子归一化修正因子mnb表示，表达式如下
mnb的物理意义为中子产额监测模块一个中子计数时本底区域背散射中子在位置灵敏慢热中子探测器的响应矩阵。
c2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t3，位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Ms，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Ns_i，i=1,2,…,t3。
f2.基于中子输运规律，使用蒙特卡洛方法模拟获得单能单向中子经过土壤散射后在位置灵敏慢热中子探测器中的响应强度，定义该响应强度分布为中子背散射点扩散函数，中子垂直入射目标物平面(x’,y’)处，在投影平面z的背散射点扩散函数记为g(x’,y’,x,y,z)；
f3.入射中子在目标物平面入射强度分布为n(x’,y’)，与g(x’,y’,x,y,z)的卷积即为背散射中子在投影平面的完全强度分布f(x,y,z)，具体公式如下：
f4.位置( )的像素响应来自目标平面( )处的概率表示为
f5.将目标区域进行网格划分，对划分后的一个命名为网格G内的所有点积分如下：
获得位置( )的像素响应来自网格G的概率；
f6.重复步骤f5获得位置( )的像素响应来自网格G之外的所有划分网格的概率，定义概率矩阵Mp( )为反映位置( )的像素响应时来自划分网格的概
率构成的矩阵；
f7.对氢异常导致的响应矩阵MH中的每个元素应用概率矩阵进行反演，将所有反演结果叠加获得土壤中氢异常区域成像图像。
图3为本发明的基于概率矩阵溯源的中子背散射塑性地雷成像方法中使用的反投影概率矩阵强度示意图。
具体实施方式
步骤a中获得系统直射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子的具体步骤如下：
a1.固定各模块的布局，模块包括中子发生器模块、位置灵敏慢热中子探测器模块和中子产额监测模块，结构包括慢化屏蔽结构、机械固定结构和移动平台结构，模块和结构均保持相对位置固定，且模块和结构悬空，模块和结构的下方不产生背散射中子；
a2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t1，位置灵敏慢热中子探测器每个像素的计数响应，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Nd_i，i=1,
2,…,t1；
a3.根据位置灵敏慢热中子探测器的位置分辨能力、测量范围、像素大小与位置，将位置灵敏慢热中子探测器的像素划分为m行n列，定义位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Md：
；
其中，Mdij表示位置灵敏慢热中子探测器第i行第j列像素的计数；
a4.系统直射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子使用系统直射中子归一化修正因子用mnd表示，表达式如下：
mnd的物理意义为中子产额监测模块一个中子计数时位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵。
b1.保持步骤a测量时各模块的布局不变，选择与目标区域一致的土壤作为本底区域，移动平台至本底区域，固定平台与本底测量参数；
b2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t2，位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Mb，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Nb_i，i=1,2,…,t2；
b3.本底背散射中子对位置灵敏慢热中子探测器的影响因子使用系统本底背散射中子归一化修正因子mnb表示，表达式如下
mnb的物理意义为中子产额监测模块一个中子计数时本底区域背散射中子在位置灵敏慢热中子探测器的响应矩阵。
c1.平移平台至目标区域，保证平台与目标区域的土壤的相对位置与步骤b中的相对位置相同；
c2.控制各模块正常工作，开始测量，获得测量数据包括测量时间t3，位置灵敏慢热中子探测器响应矩阵Ms，测量过程中中子产额监测系统每秒钟的计数序列Ns_i，i=1,2,…,t3。
获得中间矩阵M1。
获得氢异常导致的响应矩阵MH。
f1.基于可移动平台、位置灵敏慢热中子探测器与本底区域的土壤的结构、材料以及布局位置，建立模拟模型；
f2.基于中子输运规律，使用蒙特卡洛方法模拟获得单能单向中子经过土壤散射后在位置灵敏慢热中子探测器中的响应强度，定义该响应强度分布为中子背散射点扩散函数，中子垂直入射目标物平面(x’,y’)处，在投影平面z的背散射点扩散函数记为g(x’,y’,x,y,z)；
f3.入射中子在目标物平面入射强度分布为n(x’,y’)，与g(x’,y’,x,y,z)的卷积即为背散射中子在投影平面的完全强度分布f(x,y,z)，具体公式如下：
f4.位置( )的像素响应来自目标平面( )处的概率表示为
f5.将目标区域进行网格划分，对划分后的一个命名为网格G内的所有点积分如下：
获得位置( )的像素响应来自网格G的概率；
f6.重复步骤f5获得位置( )的像素响应来自网格G之外的所有划分网格的概率，定义概率矩阵Mp( )为反映位置( )的像素响应时来自划分网格的概
率构成的矩阵；
一个典型的概率矩阵如图3所示，将溯源区域划分为9×9的网格，概率矩阵的特征为：
中心网格对应响应像素正下方，概率最大，向周围方向递减；全部网格概率之和为1；
f7.对氢异常导致的响应矩阵MH中的每个元素应用概率矩阵进行反演，将所有反演结果叠加获得土壤中氢异常区域成像图像。
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