探地雷达图像处理及其在探测地下空洞中的应用

发布时间：2017-10-12 10:52

  本文关键词：探地雷达图像处理及其在探测地下空洞中的应用

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【摘要】：地下空洞是最严重的道路病害之一,近年来由其导致路面塌陷的现象在我国多个大城市频繁发生,严重威胁着通行人员的生命和财产安全。准确探测地下空洞并及时采取补救措施具有重大意义。为了能准确、实时识别地下空洞,本文利用探地雷达图像处理方法对其进行探测。本文主要围绕图像杂波处理,图像目标定位和不同材质目标信号的分类识别等关键问题展开研究。针对探地雷达图像杂波去除问题,提出了主成分分析结合图像梯度幅度方法。仿真与实验结果表明,与均值滤波、基于主成分分析滤波和基于图像梯度幅度滤波等常用杂波处理方法相比,本方法处理后图像的信杂比较高。针对B-scan图像的目标定位问题,提出了一种自动目标定位方法。采用对称度曲线法计算B-scan图像中双曲线顶点的水平坐标,用极值法计算垂直坐标,利用一维Hough变换估计介质的等效波速,并根据垂直坐标及介质的等效波速计算出目标的实际埋深。仿真与实验结果表明,与能量统计法相比,该方法的定位精度更高。针对已定位目标体地下空洞识别问题,提出了一种小波变换-分数阶傅里叶变换(DWT-FRFT)特征提取方法,并结合支持向量机(SVM)对不同材质目标的A-scan信号进行自动分类。仿真与实验结果表明,与统计特征、频域特征和支持向量机相结合的分类方法相比,本方法的分类正确率较高。
【关键词】：探地雷达图像处理 杂波处理 目标定位 目标材质识别
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 地下空洞探测技术研究现状9-12
• 1.2.2 探地雷达图像处理的国内外研究现状12-14
• 1.3 本文研究内容与工作安排14-17
• 1.3.1 本文的研究内容14-15
• 1.3.2 论文的工作安排15-17
• 第2章 探地雷达基本原理17-27
• 2.1 探地雷达系统组成17
• 2.2 探地雷达电磁波传播理论17-21
• 2.2.1 麦克斯韦方程17-18
• 2.2.2 电磁波的传播特点18-19
• 2.2.3 平面波在道路中的传播特性19-21
• 2.3 探地雷达数据形式及二维回波特性21-22
• 2.4 探地雷达数字图像处理基本原理22-25
• 2.4.1 数字图像的基本类型22-23
• 2.4.2 几种探地雷达图像处理技术23-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 探地雷达图像杂波处理27-41
• 3.1 B-scan图像的几种常用杂波处理方法27-30
• 3.1.1 均值滤波法去除背景杂波27
• 3.1.2 基于主成分分析滤波算法27-29
• 3.1.3 基于图像梯度幅度滤波算法29-30
• 3.2 主成分分析结合图像梯度幅度方法30-39
• 3.2.1 算法描述30-31
• 3.2.2 实验结果与分析31-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第4章 探地雷达图像目标定位41-53
• 4.1 基本原理41-44
• 4.1.1 对称度曲线法的基本原理41
• 4.1.2 Hough变换的基本原理41-44
• 4.2 自动目标定位44-51
• 4.2.1 极值法提取双曲线顶点垂直坐标44-45
• 4.2.2 一维Hough变换估计介质的等效波速45
• 4.2.3 实验结果与分析45-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第5章 不同材质目标信号的分类识别53-71
• 5.1 支持向量机的基本原理53-58
• 5.1.1 最优分类超平面54-57
• 5.1.2 高维特征空间与核函数57-58
• 5.2 不同材质目标信号的分类识别算法58-70
• 5.2.1 DWT-FRFT的特征提取59-61
• 5.2.2 实验结果与分析61-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第6章 结论和展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-80
• 缩略语词汇表80-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间的研究成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张军华;藏胜涛;周振晓;王静;单联瑜;徐辉;傅金荣;于海铖;步长城;;地震资料信噪比定量计算及方法比较[J];石油地球物理勘探;2009年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 黎春林;探地雷达检测路面含水量和压实度的应用研究[D];郑州大学;2003年

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本文编号：1018306