[发明专利]一种基于SAR的GPR多层钢筋网参数检测方法

说明书

本发明提出一种基于SAR的GPR多层钢筋网参数检测方法，包括步骤：(1)GPR扫描图像进行预处理，消除扫描图像数据中的噪声和直达波；(2)对经过预处理后的GPR扫描图像通过孔径合成技术得到偏移图像；(3)从偏移图像中自顶层向下逐层提取钢筋网的参数，获取每一层钢筋网的钢筋水平方向间隔和钢筋深度。本发明利用偏移成像技术有效提高了GPR图像分辨率以及可识别度。并且计算过程中只使用了GPR探测系统可以轻易得到的先验知识，最终达到了对钢筋网的自动参数提取，大大提高了探测效率。

技术领域

本发明涉及钢筋网质量检测领域，尤其是一种基于SAR的GPR多层钢筋网参数检测方法。

背景技术

探地雷达(GPR)最早起源于1904年德国人hulsmeyer用电磁波信号探测地下的金属物体。1910年，Letmbach和Lowy在其专利中提出了利用电磁波对地下掩埋物体的探测。到了1926年Hulsenbech第一次使用脉冲波技术探测埋藏介质的结构，并发现了介电常数不同的介质交界面会产生电磁波反射，成为了探地雷达研究的基本理论依据。1929年Stern将探地雷达应用到实际中，用于测量冰川的厚度。此后，探地雷达主要应用于深层探测。随着现代数字信号处理技术的发展和应用，70年代后，探地雷达从冰层、盐矿等弱耗介质应用扩展到土层、煤层、岩层等有耗介质，出现了用于探测地下坑道的宽带雷达，此后这种雷达快速发展，在中浅层目标探测中得到了广泛的应用。随着探地雷达技术的高速发展和广泛应用，高分辨率数据处理和目标成像技术成为了探地雷达技术发展的关键。近十多年来合成孔径成像技术在探地雷达中逐步得到了应用，同时由于雷达波和地震波在传播过程中存在相似性，探地雷达数据处理和成像可采用地震学中的波动偏移成像技术。

在钢筋网结构越来越普及的今天，钢筋网自身的质量问题引起的病害层出不穷。由于钢筋本身具有易腐蚀的缺点，导致建筑中经常出现钢筋损坏、断裂的病害；又由于在建筑的不同部位对钢筋强度及规格的要求也不同，错误的使用钢筋将导致严重的质量问题以及安全隐患。传统的钢筋检测方法为电流法(给钢筋通电并通过检测电流的大小判断钢筋的腐蚀程度等属性)，但这种方法检测速度极为缓慢而且无法大面积使用。探地雷达在国内外都被广泛应用于地质勘探、工程检测等诸多领域，并且已经被证明是一种行之有效的无损探测方法。相对于传统方法，雷达探测的成像效果以及探测精度都有明显进步，但是目前对钢筋网的探测也仅仅局限于单层、结构较为简单的钢筋网中，对于目前普遍采用的多层钢筋网结构的探测，由于其结构的复杂性，图像往往由于干扰较多而只能手动进行感兴趣区域的抓取和病害判断。由于钢筋网在实际应用中往往铺设面积巨大，例如，高铁所采用的无砟轨道大量使用钢筋混凝土结构，而高铁轨道动辄上千公里，探测数据可达几百GB，在这雷达数据量往往十分庞大的客观条件下，人工数据操作很难在实际应用中进行。随着钢筋网结构的大范围使用，对于多层钢筋网的无损检测和自动处理的技术需求越来越迫切。在此方面，目前许多学者做了大量的研究，例如，利用曲线拟合技术进行特定图像特征的识别，这种方法运算量十分巨大；运用HOG(梯度直方图)进行图像特征的提取并用SVM(支持向量机)等分类器进行特征分类，或对图像进行小波变换后用分类器进行分类。这些算法集中在特征提取并使用分类器分类的模式，这种方法的最大缺点在于必须事先知道各种物体或病害的图像模式，而这种固定的模式在一些复杂情况下并不存在，并且需要大量实测并确认正确的数据进行模型训练，这些条件都极难实现。

发明内容

发明目的：为克服现有探测技术需要人工参数计算而速度极为缓慢的问题，实现参数自动提取，本发明提出一种基于SAR的GPR多层钢筋网参数检测方法。

技术方案：本发明提出的技术方案为：

一种基于SAR的GPR多层钢筋网参数检测方法，包括步骤：

(1)获取多层钢筋网的GPR扫描图像，对GPR扫描图像进行预处理，并采用空间域中值滤波法抑制扫描图像数据中的椒盐噪声；

(2)对经过预处理后的GPR扫描图像进行频率波数偏移成像，得到偏移图像；