[发明专利]一种基于模糊聚类与Hough变换的探地雷达地下管线探测方法

摘要

本发明提供一种地下管线反演方法，属于计算机数字图像处理领域。其特点在于综合采用双曲线渐近线和模糊C均值聚类以及聚类Hough变换反演地下管线位置及半径等参数。本发明基于共偏置模式探地雷达，通过B扫描得到雷达数据，再通过目标追踪获取供反演的一系列坐标。利用这一系列坐标所蕴含的变量特征，提取出雷达波速。结合模糊C均值聚类方法，达到获取准确雷达波波速的目的。在获取雷达波波速以后，再通过三角形相似得到一系列管线边缘坐标值，利用聚类Hough变换圆检测，进一步准确地反演出管线的主要参数。本发明具有预测准确、鲁棒性强的特点。

主权项

一种基于模糊聚类与Hough变换的探地雷达地下管线探测方法，该方法建立在雷达数据对地下管线检测成像的理论基础上，其特征在于，与理论推导的双曲线图形相对照，采用渐近线斜率作为雷达波速的计算依据，利用矫正参数和模糊C均值聚类算法获取准确的雷达波速，在计算雷达波速过程中，依次含有以下步骤：步骤(A1)：雷达数据对地下管线检测成像具有双曲线特征，该双曲线仅有半支且开口向下，双曲线上共有n个元素，其横坐标为水平位置xi，i＝1,2,……,n，纵坐标为信号往返时间ti，i＝1,2,……,n，为减少误差数据影响，去除该双曲线顶点(x0,t0)附近的数据，余下m个数据；步骤(A2)：求这m个数据构成的斜率，利用双曲线上元素连线的斜率逐渐接近渐近线的特点，将该双曲线上隔c个点连线的斜率作为渐近线的估计斜率kj，j＝1,2,……,m‑c；步骤(A3)：对于一系列渐近线的估计斜率kj，j＝1,2,……,m‑c，我们可以借助公式得到一系列波速的估计值，其中为波速的估计值，λ为矫正系数；步骤(A4)：利用模糊C均值聚类算法对m‑c个波速估计值进行聚类，通过合理选取初始聚类数量s和矫正系数λ，将元素最多的类别中心作为实际波速的结果