[发明专利]基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法及系统

权利要求书

1.基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：

1)获取探地雷达的回波图像数据，并去除该图像中的直达波图像，得到预处理后的探地雷达信号；

2)对预处理后的探地雷达信号采用box样条小波进行分解；

3)对分解结果进行边缘定位；

4)拟合图像的边缘曲线，选取曲线导数为零的点作为雷达图像的顶点；

5)以雷达图像顶点的水平坐标作为目标水平位置建立地下目标曲线方程，在所述雷达图像顶点的两个分支上不对称的选择边缘上的两个点，利用三点拟合法拟合地下目标曲线；

所述步骤2)中的分解过程如下：

A.构造基于box样条的小波尺度函数，并在该尺度函数下得到14个紧的小波框架；

B.利用构造小波尺度函数对预处理后的探地雷达信号进行分解：

原始雷达图像为：f

其中

是样条小波的尺度函数和小波框架系数，它们在不同尺度之间的关系为：

根据p_k-2m和q^l_k-2m构造低通滤波器P和高通滤波器Q_l，图像f近似表示为X_j+1，图像下一层分解为低通滤波器P和高通滤波器Q_l与图像二维卷积的结果，即：

P*X_j+1,Q_l*X_j+1,l＝1,...,14；

所述步骤3)在进行边缘定位前，需对步骤2)分解后的图像进行去除噪声处理，去除噪声处理采用的是弱正交贪婪算法，其中f是图像，G_k(f)是k次近似的结果，R_k(f)是k次迭代的差值，假定Λ₀＝φ,R₀(f)＝f,G₀(f)＝0，选择迭代序列{t₁,t₂,…}，其中t_k∈(0,1]，算法的步骤如下：

步骤1：对k≥1，选择

步骤2：令Λ_k＝Λ_k-1∪{i,|<R_k-1(f),φ_i>|≥t_kM_k}；

步骤3：是R_k-1(f)在子空间内的最优逼近；

步骤4：更新

步骤5：如果小于设定值，终止迭代，否则的话令k＝k+1继续步骤1。

2.根据权利要求1所述的基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法，其特征在于，所述步骤1)是采用SVD主成份分析法对探地雷达的回波图像数据进行分析，以得到雷达数据的至少两个成分，去掉包含有直达波图像的第一个成分，得到即为预处理后的探地雷达信号。

3.根据权利要求1所述的基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法，其特征在于，所述的边缘定位是将分解信号的低频置为0，保留50％的高频系数，重构信号，采用K-means算法去除孤立的边缘。

4.根据权利要求1所述的基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法，其特征在于，在拟合图像的边缘曲线前统计边缘定位后图像连通区域的面积，去掉面积小于设定数值的区域，以排除噪声干扰。