一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法，利用调整加伯滤波器参数获得不同尺度下不同目标的特征增强图像，将所述特征增强图像与病害图谱进行匹配从而识别探地雷达回波数据中的目标。本发明专利技术有效解决了现有探地雷达检测的回波解析技术对不同病害目标识别难度大、主观因素高的技术问题，通过调整不同带宽、不同幅型比、不同波长、不同方向等参数对雷达回波进行滤波，得到不同参数下的数据增强方法实现了不同特征目标的识别，有效提取了不同病害目标在不同尺度下的特征。特征。特征。

【技术实现步骤摘要】
一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号处理的
，尤其涉及一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法。

技术介绍

[0002]最近一二十年，随着我国经济社会快速发展，中国迎来了交通基础设施建设高峰，据报道，截止至2020年底，我国的公路总里程已经达到519万公里，诸如路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等公路构造物的竣工验收必须进行填筑质量检测。同时考虑公路构造物随着运营时间的增加，路面和路基常年承受着土地自重、行车荷载、雨水侵蚀以及其它外界刺激，会发生松散、裂缝、坑洞、塌陷等异常病害，成为公路交通安全的重大隐患。
[0003]目前对于公路路基隐藏病害目标的探测常用探地雷达技术，探地雷达具有高效、连续、快速、高分辨率、无损等特点，已广泛应用于高速公路、城镇道路、隧道等基础建设设施无损探伤检测中，同时也成为重要工程质量评价指标检测技术的发展方向。探地雷达探测技术主要是基于B
‑
Scan扫描，通常得到的扫描图像是基于同一场景的多方位多角度测量，并根据周围介电环境重构目标图像从而得到目标的相对位置，但是并不能通过信号幅值或双曲线峰值区分不同材质的目标。而对于道路面层下的各种隐蔽病害如脱空、疏松以及空洞等病害的识别与解释还存在一定的问题，还没有达到完全实用阶段。在实际应用中仅通过采集的B
‑
scan图像很难对目标进行精确的解析，识别难度大，主观因素高。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的局限和缺陷，本专利技术提供一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法，所述解析处理方法使用解析处理系统，所述解析处理系统包括地质雷达数据预处理平台、加伯变换多尺度处理平台、特征提取平台、输出平台；
[0005]所述地质雷达数据预处理平台包括回波数据零点矫正模块、回波数据去除直达波模块、剔除坏道数据模块，所述回波数据零点矫正模块用于将输入的地质雷达回波矫正地面对应的零点位置，以使后续处理的图像计算目标深度位置；将所述回波数据零点矫正模块处理后的回波数据输入到所述回波数据去除直达波模块，去除雷达电磁波从发射器直接到达接收器的直达波，以便后续数据处理；将所述回波数据去除直达波模块输出的去除直达波之后的数据输入到所述剔除坏道数据模块，剔除在采集过程中因抖动产生的坏道数据，以便后续数据处理；将剔除坏道数据之后的数据输入到所述加伯变换多尺度处理平台进行多尺度处理，将进行多尺度处理之后的数据输入到所述特征提取平台，所述特征提取平台将进行多尺度处理之后的数据与特征图谱进行匹配识别待检测回波数据的病害类型，所述输出平台显示输出匹配识别结果；
[0006]所述加伯变换多尺度处理平台包括设置带宽值模块、设置幅型比模块、设置波长模块、设置方向模块，所述加伯变换多尺度处理平台为剔除坏道数据之后的数据设置加伯滤波器的带宽值、幅型比、波长与方向参数，获取特征选择方向上的数据图像局部增强信
息；
[0007]所述特征提取平台包括管线特征匹配模块、脱空特征匹配模块、疏松特征匹配模块、富含水特征匹配模块，所述管线特征匹配模块、所述脱空特征匹配模块、所述疏松特征匹配模块、所述富含水特征匹配模块的特征图谱为预设的公路病害图谱，将待检测回波数据经过加伯变换多尺度滤波形成的特征与所述公路病害图谱进行匹配识别，根据匹配识别结果判断所述待检测回波数据的病害类型；
[0008]所述输出平台显示所述待检测回波数据的病害类型识别界面。
[0009]可选的，使用相位差的弱信号识别方法对所述待检测回波数据进行特征分割，使用特征中心点欧式距离匹配方法将特征分割后的数据分别与所述管线特征匹配模块的管线特征图谱、所述脱空特征匹配模块的脱空特征图谱、所述疏松特征匹配模块的疏松特征图谱、所述富含水特征匹配模块的富含水特征图谱进行相似匹配。
[0010]可选的，所述加伯变换多尺度处理平台进行多尺度处理的步骤包括：
[0011]根据预处理后的地质雷达回波图像估计待检测目标特征数目M；
[0012]设置所述加伯滤波器的带宽值、幅型比、波长与方向值，形成多尺度参数X1；
[0013]将预处理后的回波数据进行所述多尺度参数X1下的滤波处理，得到所述多尺度参数X1的增强回波数据；
[0014]设置所述加伯滤波器的带宽值、幅型比、波长与方向值，形成多尺度参数X2；
[0015]将预处理后的回波数据进行所述多尺度参数X2下的滤波处理，得到所述多尺度参数X2的增强回波数据；
[0016]继续设置所述加伯滤波器的带宽值、幅型比、波长与方向值，形成多尺度参数X
n
，将预处理后的回波数据进行所述多尺度参数X
n
下的滤波处理，得到所述多尺度参数X
n
的增强回波数据，直到n＝M结束。
[0017]可选的，所述相位差的弱信号识别方法包括：
[0018]将预处理后的回波数据转换为相位图像数据；
[0019]对所述相位图像数据进行横向差分，形成横向相位差，以突出弱目标信号；
[0020]根据突出的弱目标信号对预处理后的回波数据进行分割。
[0021]可选的，所述特征中心点欧式距离匹配方法包括：
[0022]计算特征分割后的数据之中特征的中心位置；
[0023]分别计算所述管线特征图谱、所述脱空特征图谱、所述疏松特征图谱、所述富含水特征图谱的数据特征中心位置；
[0024]以特征分割后的数据之中特征的中心位置与所述管线特征图谱、所述脱空特征图谱、所述疏松特征图谱、所述富含水特征图谱的数据特征中心位置为重合点，分别计算分割数据与图谱数据的欧式距离；
[0025]遍历所述分割数据与所有图谱数据计算平均欧式距离，进行归一化处理得到平均归一化欧式距离值；
[0026]若所述平均归一化欧式距离值大于0.8，确认所述分割数据与所述图谱数据的特征相似；若所述平均归一化欧式距离值小于或等于0.8，确认所述分割数据与所述图谱数据的特征不相似。
[0027]本专利技术具有下述有益效果：
[0028]本专利技术提供一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法，所述解析处理方法使用解析处理系统，所述解析处理系统包括地质雷达数据预处理平台、加伯变换多尺度处理平台、特征提取平台及输出平台。地质雷达数据预处理平台由回波数据零点矫正模块、回波数据去除直达波模块、剔除“坏道”数据模块组成，通过将采集的地质雷达回波数据经过各模块处理形成有效的采集数据；加伯变换多尺度处理平台由设置带宽值模块、设置幅型比模块、设置波长模块、设置方向模块组成，将有效采集数据经过多尺度设置与处理形成不同目标增强的雷达数据；特征提取平台由管线特征匹配模块、脱空特征匹配模块、疏松特征匹配模块、富含水特征匹配模块组成，在特征提取平台中输入预制管线特征、脱空特征、疏松特征、富含水特征的典型雷达回波形成特征数据库，将经过加伯变换多尺度处理的雷达回波数据与特征数据库中的不同特征进行匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法，其特征在于，所述解析处理方法使用解析处理系统，所述解析处理系统包括地质雷达数据预处理平台、加伯变换多尺度处理平台、特征提取平台、输出平台；所述地质雷达数据预处理平台包括回波数据零点矫正模块、回波数据去除直达波模块、剔除坏道数据模块，所述回波数据零点矫正模块用于将输入的地质雷达回波矫正地面对应的零点位置，以使后续处理的图像计算目标深度位置；将所述回波数据零点矫正模块处理后的回波数据输入到所述回波数据去除直达波模块，去除雷达电磁波从发射器直接到达接收器的直达波，以便后续数据处理；将所述回波数据去除直达波模块输出的去除直达波之后的数据输入到所述剔除坏道数据模块，剔除在采集过程中因抖动产生的坏道数据，以便后续数据处理；将剔除坏道数据之后的数据输入到所述加伯变换多尺度处理平台进行多尺度处理，将进行多尺度处理之后的数据输入到所述特征提取平台，所述特征提取平台将进行多尺度处理之后的数据与特征图谱进行匹配识别待检测回波数据的病害类型，所述输出平台显示输出匹配识别结果；所述加伯变换多尺度处理平台包括设置带宽值模块、设置幅型比模块、设置波长模块、设置方向模块，所述加伯变换多尺度处理平台为剔除坏道数据之后的数据设置加伯滤波器的带宽值、幅型比、波长与方向参数，获取特征选择方向上的数据图像局部增强信息；所述特征提取平台包括管线特征匹配模块、脱空特征匹配模块、疏松特征匹配模块、富含水特征匹配模块，所述管线特征匹配模块、所述脱空特征匹配模块、所述疏松特征匹配模块、所述富含水特征匹配模块的特征图谱为预设的公路病害图谱，将待检测回波数据经过加伯变换多尺度滤波形成的特征与所述公路病害图谱进行匹配识别，根据匹配识别结果判断所述待检测回波数据的病害类型；所述输出平台显示所述待检测回波数据的病害类型识别界面。2.根据权利要求1所述的基于加伯变换的地质雷达回波多尺度解析处理方法，其特征在于，使用相位差的弱信号识别方法对所述待检测回波数据进行特征分割，使用特征中心点欧式距离匹配方法将特征分割后的数据分别与所述管线特征匹配模块的管线特征图谱、所述脱空特征匹配模块的脱空特征图谱、所述疏松特征匹配模块的疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽军，周晓旭，刘博，孙贝，段英杰，吴宏涛，薛春明，柴辉照，谢昊良，孟颖，岳鹏程，牛秉青，
申请(专利权)人：山西省智慧交通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：