[发明专利]一种钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法

说明书

本发明公开了一种钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法。该方法首先利用Fhyp‑curvelet变换将雷达接收信号投影到多个尺度空间，所有尺度空间中各目标回波的能量彼此分离且各自聚集，然后在多尺度空间中滤除钢筋分量后反变换到空时域，得到只含有灾害目标回波的数据，再次将重构后的数据变换到波数域，在该域下考虑了多层地下介质中电磁波波速变化的特点，最后再反变换到空时域进行灾害目标成像。本发明方法均采用快速处理算法，有效降低了运算复杂度，且适用于多层地下介质中钢筋回波干扰下的灾害目标成像。

技术领域

本发明属于探地雷达信号处理技术领域，特别是涉及一种钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法。

背景技术

探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)是一种通过利用地下介质的不连续性来探测地下目标的有效工具，其是由置于地表或地上的发射天线向地下发射一超宽带的电磁波，电磁波在地下传播过程中遇到不同电性介质界面时会发生反射和折射，反射回来的电磁波由接收天线接收。根据接收的雷达回波波形、振幅和双程时延等参数便可以推断出地下目标体的空间位置、结构、电磁特性及几何形态，从而达到探测地下结构的目的。由于探地雷达具有探测速度快、探测过程连续、操作方便灵活、分辨率高、不损坏被探测目标等特点，因此使其在国防、公路、铁路、机场建设、探矿、考古等方面得到了广泛应用。

在不影响道路正常运行并且不破坏道面原有结构的基础上，采用高科技的无损检测技术是必然趋势。开展道面无损检测技术研究，将在控制道面施工质量、深入认识道面长期使用性能、改善道面设计、优化道面改建和扩建方案及提高道面养护水平等方面具有重要的意义。用探地雷达进行道面检测操作简单,结果直观精确，且能适应规模大、无破损、速度快、精度高的工程质量检测要求。

在道面中加入钢筋，可以提高道面的耐久性，降低维护费用，与无筋混凝土道面相比具有较好的经济性；由于钢筋的存在，减少了裂缝的数量，并使裂缝不能张开，从而可以增大板的长度和相应地减少接缝的数量，改善了道面的使用品质。

道面初期常见的隐形灾害主要有脱空和裂缝。钢筋的强反射回波会严重影响甚至淹没脱空和裂缝的反射回波，并且钢筋与道面下各层介面的多次反射回波也会严重影响灾害目标的检测，所以有效地抑制钢筋的强反射回波是十分关键的。

探地雷达成像是最直接和最有效的探地雷达目标检测与识别技术，它可以更直观地向非技术人员显示地下目标的相关信息。常用的成像算法是通过对散射场数据进行聚焦成像，其可以得到地下目标的位置及形状信息。

钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法既要考虑如何对钢筋回波进行抑制，保留有效的灾害目标回波，又要考虑地下多层介质的特点，研究适用范围广的钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种直观、处理步骤简单且处理速度快及运算量小的钢筋回波干扰下的灾害目标成像方法。

为了达到上述目的，本发明提供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；