一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，包括以下步骤：S1、对二维探地雷达进行组装和调试；S2、对采集路线中的各条车道进行数据采集；S3、三维成像模型建立；S4、对三维成像模型进行外观优化和尺寸调整；S5、三维数据导出；S6、数据格式转换；S7、三维反射电压数据模拟；S8、对最大及最小值的颜色进行设定；S9、将三维数据导入三维成像模型，得到三维成像；S10、对异常位置进行切片化显示，直观地显示出道路深层病害。本发明专利技术通过三维模型的建立与优化，形成能够容纳三维雷达数据的成像模型，在将模拟的三维数据导入后，实现三维雷达成像，并具备图像切割功能，以便观察道路内部异常图像。

A 3D imaging method of 2D GPR based on MATLAB

【技术实现步骤摘要】
一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法
本专利技术涉及道路工程领域，尤其涉及一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法。
技术介绍
探地雷达三维成像技术应用于对浅地表的探测中时展示出了巨大的优势与潜力，它不仅可以提供清晰的浅层三维图像，更让地球物理学家们的相关研究有了更直观的参考依据。应用于道路工程对路面探测也是如此，探地雷达三维成像的概念最开始是是由Grasmueck等在2005年提出，其研究主要是针对当时一般的商用探地雷达系统所采用的天线共置测量方式，但其与SAR成像技术中所提的高分辨成像并不相同，探地雷达中的高分辨率是指无混叠的三维数据采集以保证路面复杂目标三维成像结果的真实性与可靠性。探地雷达三维成像最首要的一步就是获取三维数据，目前国外较主流的获取三维数据的方式为使用3D-GPR系统。该系统能够在移动中采集三维雷达数据并记录坐标，另外它也自带一套数据处理软件，能够对三维数据进行切片形式的可视化处理。而国内自行研发生产的三维雷达不多见，大多都引进国外的设备，比如山东公路局从3D-Radar公司引进的三维探地雷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1、准备工作：对二维探地雷达进行组装和调试，将其安装在雷达车上，确认进行数据采集的路段和采集时间，并制定数据采集计划；/nS2、数据采集：通过雷达车按照采集计划中的采集路线，对采集路线中的各条车道进行数据采集，为让雷达车按直线行驶，在采集左轮迹带时，将左轮轧在车道左标线上；在采集右轮迹带时，将右轮轧在车道右标线上；通过二维探地雷达配套数据处理软件Pavecheck对数据进行数据完整性检查；/nS3、三维成像模型建立：通过生成超立方体定义域中的数据点矩阵的方法，在MATLAB中建立用于存储三维数据的三维矩阵...

【技术特征摘要】
1.一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、准备工作：对二维探地雷达进行组装和调试，将其安装在雷达车上，确认进行数据采集的路段和采集时间，并制定数据采集计划；
S2、数据采集：通过雷达车按照采集计划中的采集路线，对采集路线中的各条车道进行数据采集，为让雷达车按直线行驶，在采集左轮迹带时，将左轮轧在车道左标线上；在采集右轮迹带时，将右轮轧在车道右标线上；通过二维探地雷达配套数据处理软件Pavecheck对数据进行数据完整性检查；
S3、三维成像模型建立：通过生成超立方体定义域中的数据点矩阵的方法，在MATLAB中建立用于存储三维数据的三维矩阵，作为三维成像模型；
S4、模型优化：对三维成像模型进行外观优化和尺寸调整，使其符合道路外形；
S5、三维数据导出：通过二维探地雷达配套数据处理软件Pavecheck对数据进行导出；
S6、数据格式转换：对导出的数据进行格式转换，转换为MATLAB中三维成像模型能够识别的Excel格式数据；
S7、三维反射电压数据模拟：目前采集到的单车道测线为3条，将两条测线间的数据进行线性扩充模拟，每两条测线间的数据扩充4组，提高其分辨率；
S8、颜色设定：对最大及最小值的颜色进行设定；
S9、数据导入：使用MATLAB的Excel数据导入功能，将三维数据导入三维成像模型，得到三维成像；
S10、异常显示：三维成像后，对异常位置进行切片化显示，直观地显示出道路深层病害。


2.根据权利要求1所述的基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：
i、确定行驶线路：确认雷达车行驶路线与速度，数据采集路线为每条车道在左、右轮迹带及道路中间各采集一次，即每条车道采集三次，其中，采集左、右轮迹带数据时，将雷达车的左、右轮轧在左、右两侧的车道分隔线上，将车速控制在15km/h；
ii、雷达设备组装：包括基座安装、天线梁安装、电脑桌安装、雷达安装、GPS和摄像头安装；
iii、检查线路：仔细检查一遍所有的电源线路后，打开三菱车蓄电池电源，检查摄像头、GPS和雷达是否通电；
iv、标定：探地雷达在数据收集前预热至少15分钟，并收集一个金属板的雷达反射波，在探地雷达数据收集结束后，探地雷达已经完全预热并且信号稳定；
v、数据采集：按照既定路线进行数据采集，让雷达车直线行驶，让雷达车在采集左轮迹带时，将左轮轧在车道左标线上；相反，在采集右轮迹带时，将右轮轧在车道右标线上，且雷达车行驶速度不得超过15km/h，数据文件标明路段与时间，确认后不能再作更改；
vi、数据检查：采集结束后使用Pavecheck软件尝试将6趟采集的数据全部打开，以确认所有文件无损可用。


3.根据权利要求1所述的基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗蓉，孙通，于晓贺，程博文，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42