[發(fā)明專利]多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法及裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310583118.0
• 申請日: 2023-05-22
• 公開（公告）號: CN116626681A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任強(qiáng);王成浩;馮溫雅;王民江;程星;雷文太;王義為
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所）;中南大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

1.一種多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法，其特征是，所述多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法包括：

根據(jù)探測區(qū)域設(shè)定成像區(qū)域并進(jìn)行離散化獲得三維成像矩陣，根據(jù)探測區(qū)域介質(zhì)分布，將所述三維成像矩陣劃分為與探測區(qū)域介質(zhì)層數(shù)相等的多個(gè)子成像矩陣，一個(gè)子成像矩陣對應(yīng)一層介質(zhì)；

根據(jù)探測區(qū)域介質(zhì)層數(shù)創(chuàng)建線程池，所述線程池的核心線程數(shù)與最大線程數(shù)與探測區(qū)域介質(zhì)層數(shù)相等；

通過所述線程池中各線程根據(jù)探地雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)并發(fā)對對應(yīng)的子成像矩陣進(jìn)行后向投影成像運(yùn)算，獲取各所述子成像矩陣中各成像單元的成像值；

對所述三維成像矩陣進(jìn)行歸一化并成像，獲得并發(fā)后向投影成像結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法，其特征是，所述通過所述線程池中各線程根據(jù)探地雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)并發(fā)對對應(yīng)的子成像矩陣進(jìn)行后向投影成像運(yùn)算，獲取各所述子成像矩陣中各成像單元的成像值，包括：針對任一線程，

對任一孔徑點(diǎn)，創(chuàng)建成像單元隊(duì)列，并將所述子成像矩陣中任一成像單元作為初始成像單元放入所述成像單元隊(duì)列中；

依次取出所述成像單元隊(duì)列中的成像單元，求出所述孔徑點(diǎn)與所述成像單元之間的電磁波傳播估計(jì)路徑；

根據(jù)所述電磁波傳播估計(jì)路徑和電磁波波速公式求出所述孔徑點(diǎn)與各成像單元之間的電磁波雙程傳播時(shí)延；

根據(jù)所述電磁波雙程傳播時(shí)延提取所述孔徑點(diǎn)對應(yīng)的A-scan回波數(shù)據(jù)的信號幅值，累加到對應(yīng)的所述成像單元的成像值；

將與所述成像單元相鄰的未進(jìn)行迭代運(yùn)算的成像單元加入所述成像單元隊(duì)列中，重復(fù)迭代計(jì)算各成像單元的成像值直至所述成像單元隊(duì)列為空；

遍歷各孔徑點(diǎn)，獲取對應(yīng)的所述子成像矩陣中各成像單元的最終成像值。

3.如權(quán)利要求2所述的多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法，其特征是，所述求出所述孔徑點(diǎn)與所述成像單元之間的電磁波傳播估計(jì)路徑，包括：

根據(jù)所述孔徑點(diǎn)與所述成像單元設(shè)定電磁波傳播剖面并建立二維直角坐標(biāo)系；

通過初始化方法獲得電磁波傳播估計(jì)路徑與各層介質(zhì)分界面交點(diǎn)序列初始值；

根據(jù)貪心思想進(jìn)行迭代優(yōu)化求解，獲取所述孔徑點(diǎn)與對應(yīng)的所述子成像矩陣中各成像單元之間的電磁波傳播估計(jì)路徑。

4.如權(quán)利要求3所述的多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法，其特征是，所述通過初始化方法獲得電磁波傳播估計(jì)路徑與各層介質(zhì)分界面交點(diǎn)序列初始值，包括：

遍歷所述成像單元上、下、左、右、前、后各方向的相鄰成像單元；

如果存在任一所述相鄰成像單元已與所述孔徑點(diǎn)完成電磁波傳播估計(jì)路徑求解，則取已求解的任一所述相鄰成像單元的計(jì)算結(jié)果作為電磁波傳播估計(jì)路徑與各層介質(zhì)分界面的交點(diǎn)序列的初始值；

否則，將電磁波傳播估計(jì)路徑與各介質(zhì)分界面的交點(diǎn)初始化為所述孔徑點(diǎn)到所述成像單元的連線與各介質(zhì)分界面的交點(diǎn)，得到所述交點(diǎn)序列的初始值。

5.如權(quán)利要求3所述的多層介質(zhì)的探地雷達(dá)并發(fā)后向投影成像方法，其特征是，所述根據(jù)貪心思想進(jìn)行迭代優(yōu)化求解，獲取所述孔徑點(diǎn)與對應(yīng)的所述子成像矩陣中各成像單元之間的電磁波傳播估計(jì)路徑，包括：

根據(jù)電磁波傳播估計(jì)交點(diǎn)偏離度評估公式計(jì)算交點(diǎn)序列中各交點(diǎn)的偏離度和所述交點(diǎn)序列的總偏離度；

根據(jù)所述交點(diǎn)序列中各交點(diǎn)以及各交點(diǎn)的偏離度設(shè)定估計(jì)區(qū)間；

將所述交點(diǎn)序列中偏離度絕對值最大的交點(diǎn)迭代更新為所述估計(jì)區(qū)間的中點(diǎn)，更新所述交點(diǎn)序列，并計(jì)算更新的交點(diǎn)序列的總偏離度；

如果更新的總偏離度大于更新前的總偏離度，則修改估計(jì)區(qū)間上下限中不等于偏離度絕對值最大的交點(diǎn)更新為所述中點(diǎn)，直至更新的總偏離度小于更新前的總偏離度；

將偏離度絕對值最大的交點(diǎn)更新為所述中點(diǎn)，重復(fù)迭代，所述交點(diǎn)序列的總偏離度小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)停止迭代。