[发明专利]一种基于行方差的自动定位GPR信号病害位置方法

说明书

本发明提供公开了一种基于行方差的自动定位GPR信号病害位置方法，其特征是，包括如下步骤：1)采集探地雷达数据，对所采集的数据进行重叠分割；2)对分割后的数据进行归一化处理；3)对处理后的数据计算行方差，并构成列向量；4)设置行方差的阈值，并对列向量的每个数据与阈值比较，进行判定是否该行有病害；若有病害的行段总行数小于最小行数，判定该图无病害；若有病害的行段总行数大于最小行数，判定该图有病害，并输出最大行数对应的行段；所述最小行数为判定是否有病害的阈值。本发明所达到的有益效果：根据GPR信号公路路基图像有无病害的行方差分布的区别，结合阈值法区分出图像有无病害，并提取病害位置，节省了大量时间和人力。

技术领域

本发明涉及一种基于行方差的自动定位GPR(Ground-penetrating radar，探地雷达) 信号病害位置方法，属于病害提取监控技术领域。

背景技术

在GPR信号高速公路路基图像解释上，国内外目前使用最多的方法是人工解译图像。但是人工解译图像极大地依赖解译员的经验，主观性强，尤其当病害区域占整个数据一小部分时，人工解译显得费时又费力。如何自动提取出病害位置，节省解译时间，成为GPR信号公路路基图像解释迫切的需要之一。而现有的其他专利如专利号 CN104268839A基于阈值分割的道路病害定位方法，采用卡尔曼滤波和均值滤波对原始数据进行预处理并去除干扰信号，然后利用阈值获取病害位置信息。阈值法提前对数据进行预处理，计算量大，耗费计算资源。同样专利号为CN106446919A是利用自适应 cannny边缘检测和图像处理技术提取双曲线边缘点曲线，对于其他形态的病害难以提取。另如专利号CN105844585A利用道间配准算法和道内配准算法比对不同时间采集到的雷达数据，找出差异区域进而检测路基病害发生的位置，容易受到比对样本的影响，降低检测准确率。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于行方差的自动定位GPR信号病害位置方法，针对GPR信号高速公路路基的不同数据，根据无病害图像和有病害图像在行方差上的分布差异，通过设置阈值自动区分有病害图像并提取病害位置，节省定位时间。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于行方差的自动定位GPR信号病害位置方法，包括如下步骤：

步骤1：采集GPR图像，对所采集的GPR图像按水平长度进行重叠分割，形成n 个GPR子图像，每个GPR子图像均包含矩阵尺寸为M*N的子数据块，M是每道scan 的采样数，N为探地雷达在一个所述水平长度内的采样道数；

步骤2：对所述n个子数据块分别进行归一化处理；

步骤3：分别计算归一化后的n个子数据块的行方差，行方差构成n个尺寸为M*1 的列向量；

步骤4：绘制行方差直方图，所述行方差直方图的横坐标为行方差，纵坐标为行方差的概率，以所述行方差直方图拟合正态分布曲线，该正态分布的拐点为T；

步骤5：提取所述列向量中行方差大于拐点T的行方差的行段，以及各个行段包含的行数；

步骤6：计算步骤5所得行数的总和，若总和小于阈值则判定该GPR子图像无病害，否则判定为有病害，步骤5中提取出的行段中行数最大者为该GPR子图像的病害位置。

优选的，步骤1中所述水平长度为40m。

优选的，步骤1中所述采样道数N不超过400。

优选的，步骤6中，所述阈值的计算公式为：

其中，f是天线频率，dt是每道scan的采样间隔。