[发明专利]一种探地雷达数据配准方法

说明书

本专利涉及一种探地雷达数据配准方法，主要解决因采样率、采样时窗、采样点数等参数的差异引起的不同频率雷达数据空间坐标信息不一致导致的数据难以融合问题。方法包括：1.数据预处理，包括去噪处理和零线设定，使待配准探地雷达数据在同一空间坐标系具有相同的时间零点；2.进行水平方向配准，使待配准探地雷达数据具有相同的采样道数；3.进行垂直方向配准，使得高低频探地雷达数据具有相同的采样率，然后根据低频探地雷达数据的采样点数对高频探地雷达数据进行补零处理，使得高低频探地雷达数据具有相同的采样点数；4.进行归一化处理。从而实现了不同频率探地雷达数据在同一坐标系下具有相同的空间坐标信息。

技术领域

本发明属于探地雷达探测应用技术领域，目的是为了解决不同频率探地雷达数据融合时，因采样率、采样时窗、采样点数等参数的差异引起的不同频率雷达数据空间坐标信息不一致导致的数据难以融合问题。

背景技术

探地雷达(GPR)又称透地雷达，地质雷达，是用频率介于10^6-10^9Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种无损探测方法，是一种快速、高效、无损探测的物探方法。探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。

当前，探地雷达探测中一般采用单一频率来提取异常体信息，单一频率探测，尤其复杂环境下，因受到周围环境干扰，异常体深部有效信号被干扰信号所掩盖。再加上信号衰减的影响，尺寸较小异常体目标的回波信息难以在雷达图像上面得以识别，从而带来结果漏判问题。

为了提高图像的成像质量，可以通过数据融合的方法来综合利用不同频率雷达数据的数据信息，利用它们的互补性和冗余性，提高探测深度的同时提高图像分辨率。因采样率、采样时窗、采样点数等参数的差异，不同频率探地雷达数据的空间坐标信息不一致，难以进行数据融合。

因此，如何解决现有技术中，不同频率探地雷达的数据配准问题，是本领域技术人员亟待解决的。

发明内容

本发明的目的是为了解决不同频率探地雷达数据融合时，因采样率、采样时窗、采样点数等参数的差异引起的不同频率雷达数据空间坐标信息不一致导致的数据难以融合问题。本发明提出了一种探地雷达数据配准方法用于解决上述问题。为了达到上述目的，本发明采取的步骤如下：

1、对接收到的不同频率探地雷达数据进行预处理；

2、对预处理后的数据进行水平方向配准；

3、对水平方向配准后的数据进行垂直方向配准；

4、将配准后数据进行归一化后输出最终结果。

在上述技术方案中，步骤1、所述预处理是对不同频率探地雷达数据进行去噪和扫描道零点设定处理。其中去噪的目的是为了去除干扰噪声来提高信号的信噪比，扫描道零点归一化是为了使配准探地雷达数据在同一空间坐标系具有相同的时间零点。一般以多个雷达数据中最小时间t₀为基准零点，假设某一个频率数据D(h，v)的时间零点为t，采样率为S，则数据D(h，v)中将D所对应的数据删除即可。零点校正后的数据可表示为：

步骤2、通过特征道的选取找到待配准探地雷达数据相对应的特征点，特征点的提取是水平方向配准技术的关键步骤，寻求具有良好不变性和准确性的特征提取方法，对于匹配精度至关重要。针对探地雷达图像特征，一般可以选在典型或已知目标体回波图像的边缘或者拐点位置，如双曲线的顶点等。在此阶段，配准主要采用插值的处理方法，选取不同频率探地雷达数据中的共有特征点，根据特征点所在道数进行插值处理，使待配准探地雷达数据具有相同的采样道数。所用公式为(2)：