[發明專利]基于墨西哥帽檢測的探地雷達異常數據去除方法

在審

• 申請號: 202011533484.8
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112559955A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 余世杰;黃敏;李鵬程;楊輝;費越;桂仲成
• 申請（專利權）人: 安徽圭目機器人有限公司
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 成都佳劃信知識產權代理有限公司 51266
• 代理人: 幸偉山

本發明公開了一種基于墨西哥帽檢測的探地雷達異常數據去除方法，包括：獲取單個雷達波形ascan的雷達信號數據；對所述雷達波形ascan進行統計并求得均值，雷達波形ascan的任一采樣點減去均值，以去除雷達波形ascan中的直流分量；對去除直流分量后的雷達波形ascan進行多尺度小波變換，形成N的復數數據，并進行取模得到矩陣；對所述矩陣進行歸一化至0～255，得到顯示圖像；將所述顯示圖像轉換成二值圖；求得二值圖的連通域；若連通域的數量為1，則表示檢測到一個墨西哥帽波形；否則，該雷達波形ascan的雷達信號數據為異常數據，并進行去除。通過上述方案，本發明具有邏輯簡單、去除可靠等優點，在雷達信號處理技術領域具有很高的實用價值和推廣價值。

技術領域

本發明涉及雷達信號處理技術領域，尤其是基于墨西哥帽檢測的探地雷達異常數據去除方法。

背景技術

在探地雷達技術中，理想情況下，淺層探地雷達設備工作時候是緊貼地面，采集到的雷達波數據從地面開始。但是，實際情況下，為了防止在雷達設備的磨損，雷達設備會涉及離地面一定距離。理想狀態時，探地雷達機器人收到的探地雷達波數據的前端有部分數據為空氣直達波，然后電磁波信號從空氣介質進入地面介質，由于介電常數發生變化，雷達反射波的振幅發生變化，在整個雷達波上形成一個“墨西哥帽”。

在實際工作中，探地雷達處于一個高頻的工作狀態，并且探地雷達機器人是一個多方協作的系統，其他任何部件都可能影響雷達傳感器，以及其收到的數據，所以各種復雜的原因，造成收到的雷達數據中，有部分數據為異常數據。異常數據對成像和分析都有一定影響，在進行探地雷達數據分析之前，應該將探地雷達數據中的異常數據去掉。現有技術的去除雷達異常數據，通常情況是：計算每個ascan的分段能量，統計出所有ascan每一段的能量均值，設置閾值，濾除能量不在預期范圍內ascan數據，該方法適用于檢測對象比較平穩時。但當檢測的地面存在有目標時，其不同于其他區域的介電常數時，若依然采用常規的算法就會導致包含了目標信息的ascan被錯誤地去除掉。

另外，專利申請號為“201210134203.0”、名稱為“一種地下水分布的確定方法”的中國發明專利，其首先對采集到的地質雷達數據進行去除干擾信號處理；再對除了干擾信號的地質雷達數據，計算低頻信號能量占有率，獲得含水屬性數據；最后對含水屬性數據進行剖面成像處理，顯示地下水分布情況。但是，該技術存在以下問題：

第一，僅能完成對地下水的探測和異常數據去除，而無法適應大部分場景；第二，其采用的小波變換中沒有使用多尺度進行處理，導致會對異常數據產生漏判；第三，該技術采用固定頻率的低切濾波導致無法適應多種頻率的探地雷達。

因此，急需要提出一種邏輯簡單、去除可靠的基于墨西哥帽檢測的探地雷達異常數據去除方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種基于墨西哥帽檢測的探地雷達異常數據去除方法，本發明采用的技術方案如下：

基于墨西哥帽檢測的探地雷達異常數據去除方法，包括以下步驟：

獲取單個雷達波形ascan的雷達信號數據；

對所述雷達波形ascan進行統計并求得均值，雷達波形ascan的任一采樣點減去均值，以去除雷達波形ascan中的直流分量，其表達式為：

其中，a′_i表示去除直流分量后的第i采樣點的雷達信號數據，a_i表示第i采樣點的雷達信號數據，N表示采樣點的數量；

對去除直流分量后的雷達波形ascan進行多尺度小波變換，形成個長度為N的復數數據，并進行取模得到矩陣，所述取模滿足以下公式：