[发明专利]基于探地雷达三维图像能量密度属性的管道漏损检测方法及装置

说明书

本发明公开了基于探地雷达三维图像能量密度属性的管道漏损检测方法及装置，该方法包括：获取若干同向的供水管道二维雷达原始图像；将获取的供水管道二维雷达原始图像进行拟合成三维雷达图像；沿所述三维雷达图像的时间轴方向获取各个时刻的探地雷达切面图；利用能量密度属性分析方法计算所有探地雷达切面图的能量密度值分布情况；通过观察探地雷达切面图中能量密度值分布来定位管道和漏损区域位置。本发明改变了传统的探地雷达图像分析方式，从构建的探地雷达切面图上能够直观反映供水管道和漏损区域的分布位置，并通过能量密度属性给出了切面图中供水管道和漏损信号的定量判断依据，从而提高探地雷达在供水管道漏损检测中的效率和准确率。

技术领域

本发明属于市政工程城市供水管道漏损的无损检测领域，尤其涉及一种基于探地雷达三维图像能量密度属性的管道漏损检测方法及装置。

背景技术

探地雷达作为一种无损检测方法，因其高效、图像直观且不易受外界干扰等优势，在考古、地下空洞探测、地质预报等领域有较好的应用，但在市政供水管道漏损检测方面的应用和研究还很少。图1为探地雷达成像原理，探地雷达是以电磁波传播理论为基础，以介质电性(电导率、介电常数)差异为前提，利用高频脉冲电磁波的反射探测目标物体。表1为常见物质材料的相对介电常数，由表可见，水的介电常数为81，一般土体的介电常数为16，相差巨大，理论上当电磁波到达干燥土壤和湿润土壤界面时，雷达天线能够接收到其反射回来的电磁波，因此在雷达图像上会出现因供水管道发生漏损而产生的信号。由此可知，理论上，探地雷达在供水管道漏损检测方面具有优势。但是实际工程中因为地下介质的复杂性和探地雷达剖面视角的局限性，导致雷达图像上的漏损信号与其他干扰介质类似而难以准确识别，使得探地雷达在管道漏损检测方面的应用效果较差。例如，在探地雷达剖面图中石块和漏损区域均呈现为双曲线信号特征，难以准确区分。现有图像中漏损信号的识别主要问题是：

(1)剖面图的成像特征单一，即图像中存在许多大量相似信号；

(2)图像数据利用不充分，即检测人员通常仅利用雷达波形图进行分析；

(3)图像信号的解释主观性强，即雷达信号的解释无定量判断依据。

因此，如何从探地雷达图像中准确识别出图中的漏损信号，已成为应用探地雷达进行管道漏损检测的关键问题。解决以上问题，不仅能更加高效、准确地检测出管道是否发生漏损及漏损情况，更有利于探地雷达在管道漏损检测方面的推广。

表1常见物质的相对介电常数

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于探地雷达三维图像能量密度属性的管道漏损检测方法及装置，以解决现有技术无法从探地雷达图像中准确识别出图中的漏损信号从而无法准确进行管道漏损检测的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种基于探地雷达三维图像能量密度属性的管道漏损检测方法，该方法包括：

获取若干同向的供水管道二维雷达原始图像；

将获取的供水管道二维雷达原始图像进行拟合成三维雷达图像；

沿所述三维雷达图像的时间轴方向获取各个时刻的探地雷达切面图；

利用能量密度属性分析方法计算所有探地雷达切面图的能量密度值分布情况；

通过观察探地雷达切面图中能量密度值分布来定位管道和漏损区域位置。

进一步地，获取若干同向的供水管道雷达原始图像，具体包括：

根据已知管道的埋深和管径大小，选用中心频率相匹配的雷达天线；