[发明专利]一种基于门控循环单元的探地雷达地下空洞目标自动识别方法

说明书

本发明提供一种基于门控循环单元的探地雷达地下空洞目标自动识别方法。所述门控循环神经网络的GRU有两个门：重置门和更新门；重置门主要决定了到底有多少过去的信息需要遗忘，根据输入x_t，当前重置门的输出r_t和上一时间步隐藏状态h_t‑1得到候选隐藏状态如果重置门近似0，上一个隐藏状态将被丢弃；而更新门帮助模型决定到底要将多少信息传递到未来，或到底前一时间步和当前时间步的信息有多少是需要继续传递的，更新门z_t根据上一时间步的隐藏状态h_t‑1和当前时间步的候选隐藏状态得到当前的隐藏状态h_t；重置门和更新门的激活函数σ是sigmoid函数。本发明解决现有方法难以检测识别地下空洞目标的问题。

技术领域

本发明属于探地雷达回波图后处理的目标检测领域；具体涉及一种基于门控循环单元网络模型的探地雷达地下空洞目标自动识别方法。

背景技术

探地雷达是一种用于在浅层地下环境进行无损探测的探测仪器。探地雷达利用地下介质中电磁介电常数的差异，将这些差异作为参数的不同在雷达回波数据中进行体现，通过对回波数据进行处理即可实现高效探测并直观地认识地下环境的分布。为了直观呈现回波数据从而进行人工分析，常用的方法是横向列出多通道回波数据，在探地雷达分析中常用的数据形式B-Scan图像正基于此。

探地雷达作为一种速度快、分辨率高且无损的重要地球物理方法，在地下空洞隐患探测研究与工程实践中具有重要的意义与价值。探地雷达技术能够适用于各种路况，且不会对路面产生不可逆破坏，其检测结果具有实时性好和精度高的特点，满足公路病害检测对于应用范围广、无损以及高效准确的要求，贴合道路地下空洞的探测任务。探地雷达系统可由单一或复数对发射和接收天线组成，每对发射机、接收机可以通过扫描候选区域来采集单张B-Scan图像，通过对B-Scan图像的分析与验证即可获知地下环境分布情况。目前实际工程中采集到的B-Scan图像需要人工进行判读和解译，这种方法效率低下且漏检或虚检的问题屡见不鲜。利用目前主流的部分深度学习方法对地下空洞目标进行检测与识别也存在问题。经过确认、验证、定位以获得地下空洞的相关模式信息，在工程上是困难的，且地下空洞在B-Scan图像中的模式与形状并非固定，获取大量地下空洞样本也是要求较高的工程任务。

发明内容

本发明提供一种基于门控循环单元的探地雷达地下空洞目标自动识别方法，用以解决现有方法难以检测识别地下空洞目标的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于门控循环单元的探地雷达地下空洞目标自动识别方法，所述自动识别方法包括以下步骤：

步骤1：对已获取的探地雷达地下空洞目标的回波图像进行预处理，得到横向波纹受到抑制的处理后探地雷达回波图像；

步骤2：对步骤1生成的探地雷达回波图像进行预筛选，明确标记空洞目标像素位置；

步骤3：利用步骤2中已标记的数据进行图像增广处理，得到增广后的具有相似特征的探地雷达回波图像；

步骤4：利用步骤3的增广图像数据集，使用边缘直方图描述符、方向梯度直方图或Log-Gabor滤波器进行特征提取，进行标准化，得到特征向量数据集；