[發明專利]一種基于矩陣束和深度神經網絡的地下管道識別方法

有效

• 申請號: 202110646373.6
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113468804B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 馬春光;楊坤;周靜晗;聶凱;季玉斌;孫浩然;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/23;G06F18/213;G06F18/214;G06N3/0464;G06N3/08;G06F113/14
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發明公開了一種基于矩陣束與深度神經網絡的地下管道識別方法，屬于基于深度神經網絡的識別技術領域。本發明針對現有技術中對城市地下管道現識別處理的不足，本發明提供了一種基于矩陣束與深度神經網絡的地下管道識別方法，本發明采用一種高效的回波信號數據處理方法，將傳統基于深度學習地下目標識別方法中的圖像樣本轉移到頻率域和衰減域樣本中去，進而基于所設置深度卷積神經網絡模型實現管道目標的高效、高準確度識別。

技術領域

本發明屬于基于深度神經網絡的識別技術領域，具體涉及一種基于矩陣束與深度神經網絡的地下管道識別方法。

背景技術

城市的地下管道在物質輸送和信息傳遞中發揮著重大作用，為城市生活提供了便利和保障。地下管道的數量、種類繁多，常見的地下管道有：供水管道、污水管道、燃氣管道和綜合電力管道等。但是，隨著我國城市建設的發展，管線建設存在著許多問題，主要表現為四個方面：1)、缺乏科學、長遠規劃。由于歷史等因素，我國城市建設存在“重地上、輕地下”的問題，城市管道建設過程中科學、長遠的規劃意識極為淡薄，使得我國在管線探測手段和儀器等方面長期落后于西方發達國家。2)、缺乏基礎性資料。我國城市地下管線建設基礎性資料極為缺乏，據有關資料表明，全國約有70％的城市地下管線沒有基礎性城建檔案資料，地下管線家底不清的現狀普遍存在。3)、管理混亂、監管力度差。由于管線權屬有多個部門，各部門管道標準不同，管線信息難以共享，導致現有管線資料信息缺乏或不準確，不僅無法為城市規劃、建設以及管理提供有效的地下空間信息保障，也給城市地下管線的監管帶來了一定的難度。4)、日常養護不足。隨著地下管線敷設年代增加，管線老化、腐蝕、生銹、堵塞、損壞等現象普遍存在，但由于多方面原因，導致無法進行有效的地下管道維護，給人民生活帶來了極大的安全隱患。據有關部門估計我國的燃氣和熱力管道的腐蝕率達30％。在城市后續建設過程中，地下管線往往面臨著泄露、改道、錯誤挖掘等問題，給城市建設帶來了諸多安全隱患。如何快速準確查明地下管線的類別、位置及形態結構以減少城市建設過程中對環境的破壞，成為現今城市地下管道探測技術亟需解決的熱點問題。

探地雷達作為一種無損探測技術，其工作原理是發射天線向地下發射超寬帶電磁波，超寬帶電磁波在地下介質傳播過程中因電學參數(介電常數、電導率和磁導率)差異而產生反射，由接收天線接收到的雷達波信號經預處理后生成A掃波形或B掃剖面圖像，可根據回波信號的振幅、相位、波形等特征實現對地下目標特性的分析和判斷。因此，如何更高效的利用探地雷達A掃或B掃數據中回波信號的振幅、相位、頻率、衰減等信息，是進行地下管道目標識別的關鍵。其中，A掃數據(A-scan)是一維時間域波形掃描圖，它表示了探地雷達天線在地面某一具體位置接收到的單脈沖回波波形數據；B掃數據(B-scan)是由一組在某一具體位置沿水平方向掃描的A-scan數據堆積形成的二維數據。