[发明专利]一种基于矩阵束和深度神经网络的地下管道识别方法

说明书

本发明公开了一种基于矩阵束与深度神经网络的地下管道识别方法，属于基于深度神经网络的识别技术领域。本发明针对现有技术中对城市地下管道现识别处理的不足，本发明提供了一种基于矩阵束与深度神经网络的地下管道识别方法，本发明采用一种高效的回波信号数据处理方法，将传统基于深度学习地下目标识别方法中的图像样本转移到频率域和衰减域样本中去，进而基于所设置深度卷积神经网络模型实现管道目标的高效、高准确度识别。

技术领域

本发明属于基于深度神经网络的识别技术领域，具体涉及一种基于矩阵束与深度神经网络的地下管道识别方法。

背景技术

城市的地下管道在物质输送和信息传递中发挥着重大作用，为城市生活提供了便利和保障。地下管道的数量、种类繁多，常见的地下管道有：供水管道、污水管道、燃气管道和综合电力管道等。但是，随着我国城市建设的发展，管线建设存在着许多问题，主要表现为四个方面：1)、缺乏科学、长远规划。由于历史等因素，我国城市建设存在“重地上、轻地下”的问题，城市管道建设过程中科学、长远的规划意识极为淡薄，使得我国在管线探测手段和仪器等方面长期落后于西方发达国家。2)、缺乏基础性资料。我国城市地下管线建设基础性资料极为缺乏，据有关资料表明，全国约有70％的城市地下管线没有基础性城建档案资料，地下管线家底不清的现状普遍存在。3)、管理混乱、监管力度差。由于管线权属有多个部门，各部门管道标准不同，管线信息难以共享，导致现有管线资料信息缺乏或不准确，不仅无法为城市规划、建设以及管理提供有效的地下空间信息保障，也给城市地下管线的监管带来了一定的难度。4)、日常养护不足。随着地下管线敷设年代增加，管线老化、腐蚀、生锈、堵塞、损坏等现象普遍存在，但由于多方面原因，导致无法进行有效的地下管道维护，给人民生活带来了极大的安全隐患。据有关部门估计我国的燃气和热力管道的腐蚀率达30％。在城市后续建设过程中，地下管线往往面临着泄露、改道、错误挖掘等问题，给城市建设带来了诸多安全隐患。如何快速准确查明地下管线的类别、位置及形态结构以减少城市建设过程中对环境的破坏，成为现今城市地下管道探测技术亟需解决的热点问题。

探地雷达作为一种无损探测技术，其工作原理是发射天线向地下发射超宽带电磁波，超宽带电磁波在地下介质传播过程中因电学参数(介电常数、电导率和磁导率)差异而产生反射，由接收天线接收到的雷达波信号经预处理后生成A扫波形或B扫剖面图像，可根据回波信号的振幅、相位、波形等特征实现对地下目标特性的分析和判断。因此，如何更高效的利用探地雷达A扫或B扫数据中回波信号的振幅、相位、频率、衰减等信息，是进行地下管道目标识别的关键。其中，A扫数据(A-scan)是一维时间域波形扫描图，它表示了探地雷达天线在地面某一具体位置接收到的单脉冲回波波形数据；B扫数据(B-scan)是由一组在某一具体位置沿水平方向扫描的A-scan数据堆积形成的二维数据。