[发明专利]一种地质雷达B-scan数据处理方法

权利要求书

1.一种地质雷达B-scan数据处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S100、对B-scan剖面上的每一道数据，采用谱白化拓频方法进行处理，得到高时间分辨率的B-scan剖面；

S200、基于相位移偏移成像方法，对高时间分辨率B-scan数据进行二维偏移成像，得到B-scan成像剖面；

S300、基于形态成分分析方法，对步骤S200得到的B-scan成像剖面进行迭代稀疏分离；

S400、对经过迭代稀疏分离出的结果，分析其点状特性和层状结构；

其中，所述步骤S200中的相位移偏移成像方法包括：

S201、对高时间分辨率处理后的B-scan数据进行二维傅里叶变换，对应的关系式为：

式中，f(x,z,t)|_z＝0表示在检测目标表层接收到的B-scan数据，x表示空间坐标，z表示深度，t表示时间，为虚数单位；F(k_x,z,ω)|_z＝0为B-scan信号的二维傅里叶变换，k_x表示空间波数，ω为角频率；

S202、将相移算子作用于深度为z的波场F(k_x,z,ω)，得到深度为z+Δz处波场的傅里叶变换；

S203、基于二维傅里叶反变换，并令时间t＝0，得到B-scan的相位偏移成像结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果B-scan剖面的某一道数据的时间分辨率较高，则步骤S100省略。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S100中的拓频方法具体包括以下步骤：

S101、计算B-scan剖面上的每一道数据的一维傅里叶变换，得到所述每一道数据的振幅谱和相位谱；

S102、在所述每一道数据的有效频宽范围内，设定若干个带通滤波器，将振幅谱分为若干个子带；

S103、计算每个子带内的数据振幅谱加权系数；

S104、将每个子带内的振幅谱乘以对应的加权系数，相位谱不变，得到拓频后的频谱；

S105、基于拓频后的频谱，计算B-scan剖面上的每一道数据的一维傅里叶反变换，得到拓频后的B-scan剖面上的每一道数据。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S300中的迭代稀疏分离由以下关系式计算：

式中，f为偏移成像后的B-scan剖面，f₁表示其中的钢筋及其他点结构分量，f₂表示其中的水平或近似水平层状分量，为二维无下采样离散小波变换基，为f₁小波变换系数的L1范数，为二维曲波变换基，为f₂曲波变换系数的L1范数，为对应误差的误差项，λ为正则化参数，满足λ＞0。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S400中稀疏分离出的结果包括两个成分：一个是钢筋或其他点状特征的剖面；

另一个为平层结构，其中最浅的层为发射天线到接收天线的直达波以及发射天线在检测目标表层反射波成像得到的层，深部的层为衬砌与围岩或黏土及其他介质层的分界面。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S103具体为：对每个子带，计算其振幅均方根值，用一固定常数除以该均方根值，即得到对应子带内振幅谱的加权系数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S202中的计算公式为：

式中，为相移算子，Δz为延拓步长，υ为电磁波在介质内的传播速度的一半。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S202中B-scan的成像结果计算公式如下

然后根据深度z和传播时间t的换算关系将成像剖面换算为时间-空间剖面

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤S102中所述带通滤波器的数量为5-8个。