[發(fā)明專利]一種用于三維探地雷達的數(shù)據(jù)解譯和識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011049464.3
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112232392B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 項芒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳安德空間技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764;G06K9/62;G01S13/88;G06N3/04;G06N3/08
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本發(fā)明涉及探地雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種用于三維探地雷達的數(shù)據(jù)解譯和識別方法。該方法采用基于深度學(xué)習(xí)的人工智能對三維探地雷達數(shù)據(jù)進行解譯和識別，其包括讀取三維探地雷達各個通道的數(shù)據(jù)，并對其進行預(yù)處理；對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)采取B?scan和C?scan的方式進行掃描，組合掃描圖像生成樣本圖片，并對樣本圖片集進行分類標(biāo)注；按照特定的比例將樣本圖片集劃分為訓(xùn)練集、驗證集和測試集，使用InceptionV3深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行遷移訓(xùn)練；讀取三維探地雷達采集的數(shù)據(jù)，對其進行預(yù)處理并生成組合掃描圖，輸入深度卷積模型hdf5格式文件，輸出置信度，并根據(jù)置信度分類識別目標(biāo)對象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及探地雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于三維探地雷達的數(shù)據(jù)解譯和識別方法。

背景技術(shù)

探地雷達(Ground Penetrating Radar)又稱地質(zhì)雷達，通過發(fā)射高頻脈沖電磁波(頻率介于1MHz-1GHz)對地下介質(zhì)進行探測，確定地下介質(zhì)分布，具有操作簡單、探測精度高、無損傷、采集速度快等特點，是目前工程檢測和勘察最為活躍的探測技術(shù)，在城市道路地下病害探測中的應(yīng)用日趨廣泛。與傳統(tǒng)二維雷達只有一條縱向垂直剖面波形圖相比，三維雷達通過實時快速采樣，無縫拼接雷達數(shù)據(jù)和位置信息，采集不同深度的水平剖面數(shù)據(jù)，以及縱向、橫向、斜向任意角度的垂直剖面數(shù)據(jù)，使用三維數(shù)據(jù)處理軟件進行解譯，可以精確反映異常點類型及深度信息，有效探明地下隱患。目前針對三維探地雷達數(shù)據(jù)處理和圖像解譯主要靠人工進行，執(zhí)行效率低，無法連續(xù)工作。不同處理人員的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一導(dǎo)致處理結(jié)果產(chǎn)生偏差。有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于三維探地雷達的數(shù)據(jù)解譯和識別方法，運行效率高、標(biāo)準(zhǔn)一致，處理速度遠高于人工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于三維探地雷達的數(shù)據(jù)解譯和識別方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

提供一種用于三維探地雷達的數(shù)據(jù)解譯和識別方法，其包括：

S1、讀取三維探地雷達各個通道的數(shù)據(jù)，并對其進行預(yù)處理；

S2、對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)采取B-scan和C-scan的方式進行掃描，組合掃描圖像生成樣本圖片，并對樣本圖片集進行分類標(biāo)注；

S3、按照特定的比例將樣本圖片集劃分為訓(xùn)練集、驗證集和測試集，使用InceptionV3深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行遷移訓(xùn)練；

S4、讀取三維探地雷達采集的數(shù)據(jù)，對其進行預(yù)處理并生成組合掃描圖，輸入深度卷積模型，輸出置信度，并根據(jù)置信度分類識別目標(biāo)對象。

進一步地，所述步驟S1進一步包括：

A1、讀取所有測線中全部16個通道的雷達原始數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換到圖像域，轉(zhuǎn)換公式為：

其中，x_i為原始的第i個回波值，f(x_i)為濾波函數(shù)，y_i為轉(zhuǎn)換到灰度值值域為[0,b]的圖像域中的對應(yīng)值。

A2、對原始數(shù)據(jù)進行增益、濾波預(yù)處理，具體方式包括：

靜校正切除：

與常規(guī)的單通道二維雷達相比，三維陣列雷達最大區(qū)別是時間零點設(shè)置。因為無法保證所有通道的電路和電纜具有完全相同的傳導(dǎo)時間，需要設(shè)置時間零點以便能安全調(diào)整好所有通道的直達波。按照搜索“時間零點最短”的原則來選擇通道數(shù)并進行零點搜索與去除，確保所有通道的時間零點都在時窗范圍內(nèi)出現(xiàn)。

全局背景消除：

該濾波通過從各道中減去計算的平均值來去除水平和近似水平的圖像，平均道通過整個剖面或剖面的指定部分來獲得。

反向能量衰減增益：