一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法技术

一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，它属于探地雷达回波图后处理的边缘检测技术领域。本发明专利技术解决了现有方法不能准确追踪出层位峰值位置，导致层位信息判决误差大的问题。本发明专利技术利用Canny算子检测出探地雷达回波图的强弱边缘，Canny算子利用探地雷达回波图边缘处是灰度急剧变化的区域的特点来获得每道数据的种子点，通过每道数据的种子点准确追踪出面层和底层的峰值位置，将输出结果用于实现层位追踪，采用本发明专利技术的方法对探地雷达回波图的弱边缘进行检测可以有效的压制噪声，解决了现有方法的层位信息判决误差大的问题，与现有方法相比，本发明专利技术的方法可以将层位信息判决误差减小90％以上。本发明专利技术可以应用于探地雷达回波图的边缘检测技术领域。

An Automatic Layer Tracking Method for Ground Penetrating Radar Based on Canny Operator

An automatic horizon tracking method for Ground Penetrating Radar Based on Canny operator belongs to the field of edge detection after processing of ground penetrating radar echo map. The invention solves the problem that the existing method can not accurately track the peak position of the horizon, resulting in large error in horizon information judgment. The method uses Canny operator to detect the strong and weak edges of ground penetrating radar echo map. The Canny operator uses the feature that the edge of ground penetrating radar echo map is a region with rapidly changing gray levels to obtain seed points of each data. The peak positions of surface layer and bottom layer can be accurately traced by seed points of each data, and the output results can be used to realize layer tracking. The detection of weak edge of radar echo image can effectively suppress noise, and solve the problem of large error in horizon information judgment of existing methods. Compared with existing methods, the method of the present invention can reduce horizon information judgment error by more than 90%. The invention can be applied to the technical field of edge detection of ground penetrating radar echo map.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法
本专利技术属于探地雷达回波图后处理的边缘检测
，具体涉及一种探地雷达自动层位追踪方法。
技术介绍
探地雷达是一种用于浅层地表地球物理无损检测仪器。探地雷达利用地下物质电磁学属性的不同，这些属性的不同会体现在雷达的回波数据中，通过处理这些回波数据便可以了解地下情况。为了对回波数据和地下情况做更直观的了解，在实际操作中，多道回波数据会被连续的横向列出显示，探地雷达的B-Scan图也因此产生。探地雷达的回波图是一个灰度矩阵，矩阵中的一个元素代表一个像素点，像素点的灰度的大小和多个像素点的灰度分布提供了地下情况的信息。由于探地雷达经常被用于路层检测，水深冰厚检测等任务，所以在检测施工中实时向操作人员显示直观的层位信息就显得十分重要。但是现有的探地雷达自动层位追踪方法由于受到人为操作的影响，不能够准确追踪出层位峰值位置，导致层位信息判决的误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有的探地雷达自动层位追踪方法不能够准确追踪出层位峰值位置，导致层位信息判决的误差大的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于Canny算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、利用二维高斯函数的一阶导数对探地雷达回波图进行平滑处理，得到平滑处理后的探地雷达回波图；步骤二、计算平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值和梯度方向；步骤三、对平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值进行非极大值抑制，得到非极大值抑制后的探地雷达回波图；步骤四、采用双阈值处理和连接分析来检测并连接非极大值抑制后的探地雷达回波图的边缘，得到边缘检测图像；步骤五、对边缘检测图像进行层位追踪，并输出层位追踪结果；步骤六、根据步骤五输出的层位追踪结果来计算冰层的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、利用二维高斯函数的一阶导数对探地雷达回波图进行平滑处理，得到平滑处理后的探地雷达回波图；步骤二、计算平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值和梯度方向；步骤三、对平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值进行非极大值抑制，得到非极大值抑制后的探地雷达回波图；步骤四、采用双阈值处理和连接分析来检测并连接非极大值抑制后的探地雷达回波图的边缘，得到边缘检测图像；步骤五、对边缘检测图像进行层位追踪，并输出层位追踪结果；步骤六、根据步骤五输出的层位追踪结果来计算冰层的厚度。2.根据权利要求1所述的一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，其特征在于，所述步骤二中计算平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值，其具体过程为：平滑处理后的探地雷达回波图沿x和y方向的偏导数分别是：Px(i,j)＝[I(i,j+1)-I(i,j)+I(i+1,j+1)-I(i+1,j)]/2Py(i,j)＝[I(i,j)-I(i+1,j)+I(i,j+1)-I(i+1,j+1)]/2其中：Px(i,j)和Py(i,j)分别为平滑处理后的探地雷达回波图沿x和y方向的偏导数，(i,j)为平滑处理后的探地雷达回波图中像素点的坐标，I(i,j)代表像素点(i,...

【专利技术属性】
技术研发人员：白旭，张延家，魏守明，高玉龙，庄戌堃，姜建禹，安维乐，崔海涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，大连中睿科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23