[发明专利]一种钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法

权利要求书

1.一种钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法，其特征在于：所述的钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)对探地雷达接收的回波信号进行预处理，提取出有效的钢筋及灾害目标反射回波信号；

(2)将上述预处理后的回波信号进行Fhyp-curvelet分解，使探地雷达接收的回波信号投影到多个尺度空间，得到每个尺度下的回波信号；

(3)将步骤(2)得到的回波信号中的钢筋回波信号分量进行滤除；

(4)将步骤(3)得到的滤除钢筋回波信号分量的回波信号进行Fhyp-curvelet重构，由此将该回波信号变换到时空域，获得时空域回波信号；

(5)将步骤(4)得到的时空域回波信号进行频域—波数域的二维快速傅里叶变换而得到频域—波数域的数据；

(6)在步骤(5)得到的频域—波数域的数据基础上，考虑多层介质波速变化，得到波数域下探地雷达的回波信号；

(7)将步骤(6)得到的波数域下的回波信号在波数域下进行二维快速逆傅里叶变换，最终得到探地雷达成像结果；

在步骤(2)中，所述将上述预处理后的回波信号进行Fhyp-curvelet分解的方法是：

由于探地雷达接收的灾害目标和钢筋的回波信号在时空域呈现近似双曲线特征，这里给出双曲线Radon变换的定义：

式中f(t,x)为GPR接收的回波信号，τ为时间截距，q为双曲线曲率参数；双曲线Radon变换的实质是将GPR接收的回波信号沿着双曲线进行积分，并将沿双曲线分布的能量在Radon域中聚集成一个点；

Fhyp-curvelet分解实质上是双曲线Radon变换切片上的一维小波变换，Fhyp-curvelet分解是利用快速傅里叶变换将探地雷达接收的回波信号投影到多个尺度空间，那么尺度a下的Fhyp-curvelet分解可以表示为：

其中w_a(b_t,b_x)为分解系数，ψ_a(t,x)为Hyp-curvelet小波，Φ_a(u,v)为Hyp-curvelet小波ψ_a(t,x)的二维离散傅里叶变换，IF(u,v)为GPR接收的回波信号f(t,x)的二维逆离散傅里叶变换，a_t和b_t分别为时间上的尺度参数及位移参数，a_x和b_x分别为空间上的尺度参数及位移参数；

在步骤(4)中，所述将步骤(3)得到的滤除钢筋回波信号分量的回波信号进行Fhyp-curvelet重构的方法是：

根据框架理论，Fhyp-curvelet利用快速傅里叶变换对尺度a下的信号进行重构，可以表示为：

其中为的二维离散傅里叶变换，W_a(u,v)为分解系数w_a(b_t,b_x)的二维离散傅里叶变换；的二维离散逆傅里叶变换。

2.根据权利要求1所述的钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的对探地雷达接收的回波信号进行预处理，提取出有效的钢筋及灾害目标反射回波信号的方法是：利用非一致性检测选取不含有目标的背景回波，将探地雷达接收的回波信号减去背景回波，即可提取出有效的钢筋及灾害目标反射回波信号。

3.根据权利要求1所述的钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的将上述预处理后的回波信号进行Fhyp-curvelet分解，使探地雷达接收的回波信号投影到多个尺度空间，得到每个尺度下的回波信号的方法是：综合考虑探地雷达发射信号波形及衰减特性和时空特征后，建立Fhyp-curvelet分解的小波函数，利用二维快速傅里叶变换进行双曲线积分，将沿双曲线分布的能量在多个尺度空间下聚集成点。

4.根据权利要求1所述的钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的将步骤(2)得到的回波信号中的钢筋回波信号分量进行滤除的方法是：根据钢筋与灾害目标的密度不同且与道面地下媒质的密度也有差异的特点，在多个尺度空间下将钢筋回波分量滤除，保留灾害目标回波分量。