【摘 要】
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利用探地雷达(GPR)进行地下管线的探测,已得到了工程领域的广泛认可。在GPR剖面解释及地下管线目标识别方面,传统的手段存在诸多问题及改进之处,比如过分依赖解释人员的经验
【出 处】
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同济大学海洋与地球科学学院 同济大学
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利用探地雷达(GPR)进行地下管线的探测,已得到了工程领域的广泛认可。在GPR剖面解释及地下管线目标识别方面,传统的手段存在诸多问题及改进之处,比如过分依赖解释人员的经验、精度低、效率低等。
结合国家自然科学基金项目“复杂浅表结构下雷达波扩散方程的基准面延拓成像研究”以及国家863计划项目“重、磁、地震联合反演技术”课题,本文尝试考虑应用感兴趣区域(Region of interesting,ROI)提取以及Hough变换,开展GPR图像管线目标体的提取与识别研究。
在分析数字图像识别方法基础上,考虑GPR图像特征以及其子波频谱特性,本文提出了一种基于梯度幅度图的ROI区域提取方法,并通过改进Hough变换,实现管线目标体的属性判别。
首先,由GPR子波波长,优化差分步长求取GPR图像的梯度幅度图;采用直方图分析模式,确定二值化阈值准则,并对梯度幅度图做二值化处理,以突出双曲型回波区域;扩充二值图使双曲型回波区域连通,再由快速连通区域检测划分方法,提取地下管线双曲型回波区域。
其次,依据地下管线在GPR图像中所呈现的双曲线型回波特征,对曲线Hough变换算法进行改进,改变了Hough变换的参数域;通过对已提取的ROI区域内的奇点进行整体Hough变换,实现了管线目标属性特征的识别,如管线的空间位置、管径等信息。
在Visual Basic环境下,编制完成了GPR图像管线目标自动识别模块GPRAR,包括全自动以及分步交互式识别两种操作模式;通过对不同噪声水平的FDTD正演数据以及测线斜交管线走向、上下交叠等特殊分布情况的正演数据的测试,自动识别模块GPRAR均取得了理想的识别效果。
模型正演及实测数据的识别结果均表明,本文所提出的识别算法具有运算速度快、较好地容差性、抗噪性等优点,对提高成果解释的可靠度、减少人为误差因素、提高工作效率至关重要,能够满足实际工程的实时检测要求。
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