[发明专利]一种基于改进后向投影的三维探地雷达量化成像方法

说明书

本发明公开了一种基于改进后向投影的三维探地雷达量化成像方法，涉及探地雷达成像技术领域。该方法包括以下步骤：获取测线区域内的三维探地雷达的回波信号数据；对所述回波信号数据进行预处理，得到三维数据矩阵，所述预处理包括去直达波和增益控制；分割所述三维数据矩阵为二维剖面数据，通过改进后向投影成像对所述二维剖面数据进行可视化成像；提取异常区域的单道波A‑scan数据，对应所述单道波A‑scan数据的幅值突变处，量化地下埋藏目标体的几何尺寸、水平位置及埋地深度。本发明有效地改善了工程实际中直接判读目标回波数据的误判问题，实现了地下目标的可视化，使辨别地下目标变得较为简单，为后续相关工作人员的决策提供技术支持。

技术领域

本发明涉及探地雷达成像技术领域，特别涉及一种基于改进后向投影的三维探地雷达量化成像方法。

背景技术

探地雷达是一种重要的电磁无损探测技术，可以准确快速对浅层地表成像，获取埋地物体的空间与几何信息，在管线普查、公路隐蔽病害检测等物探应用中扮演着重要角色。但由于在进行探地雷达信息解释时，目标体处在地下复杂未知的环境中，存在各种噪声源的不利影响。由于地下介质的复杂性，对探地雷达探测采集的目标回波数据直接观察非常困难，且容易出现误判，需数据预处理之后上传至上位机经成像处理进行可视化显示。

GPR回波信号中对地下目标的探测多呈现双曲线形状，这是由于GPR记录的回波信号是以收发天线所在测线位置和电磁波从发射到接受的双程走时共同决定的，而真实的目标位于双曲线的顶点位置，当地下目标变得复杂且数量较多时，单纯的从B-scan数据灰度图中辨别地下目标较为困难和繁琐。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于改进后向投影的三维探地雷达量化成像方法，以解决当地下目标变得复杂且数量较多时，单纯的从B-scan数据灰度图中辨别地下目标较为困难和繁琐的问题。

本发明提供了一种基于改进后向投影的三维探地雷达量化成像方法，包括以下步骤：

(1)获取测线区域内的三维探地雷达的回波信号数据；

(2)对所述回波信号数据进行预处理，得到三维数据矩阵，所述预处理包括去直达波和增益控制；

(3)分割所述三维数据矩阵为二维剖面数据，通过改进后向投影成像对所述二维剖面数据进行可视化成像；

(4)提取异常区域的单道波A-scan数据，对应所述单道波A-scan数据的幅值突变处，量化地下埋藏目标体的几何尺寸、水平位置及埋地深度；

所述步骤(3)中，分割所述三维数据矩阵为二维剖面数据，通过改进后向投影成像对所述二维剖面数据进行可视化成像，包括：

对应所述三维探地雷达的多个通道，分割三维数据矩阵为二维剖面数据，分别对每一个二维剖面数据进行改进后向投影成像；

通过埋地目标反射信号传播到各天线合成孔径处的双程走时进行查找，遍历整个探测区域，不断重复算法的时延-求和运算；将每个成像点所生成的数据矩阵中的每个通道的数据分别与其他各通道的数据作互相关处理，得到互相关系数均值，将互相关系数均值作为权值与矩阵数据的通道平均数据相乘，最后将相乘的结果进行相加，以实现对所有数据的还原归位；

将根据互相关系数均值改进后向投影实现的二维剖面成像，按照原始采样数据的相对位置进行拼接合并，得到三维可视化成像结果。

可选的，所述回波信号数据为十六进制数据，对所述回波信号数据进行预处理包括：

提取所述回波信号数据，对所述回波信号数据执行删除空格和分割字符的操作，将所述回波信号数据重新排列，转换为十进制数据；

采用均值法去直达波，对转换为十进制数据后的回波信号的行数据求平均值，用转换为十进制数据后的回波信号的行数据减去所述平均值；