[发明专利]一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法

说明书

一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，它属于探地雷达回波图后处理的边缘检测技术领域。本发明解决了现有方法不能准确追踪出层位峰值位置，导致层位信息判决误差大的问题。本发明利用Canny算子检测出探地雷达回波图的强弱边缘，Canny算子利用探地雷达回波图边缘处是灰度急剧变化的区域的特点来获得每道数据的种子点，通过每道数据的种子点准确追踪出面层和底层的峰值位置，将输出结果用于实现层位追踪，采用本发明的方法对探地雷达回波图的弱边缘进行检测可以有效的压制噪声，解决了现有方法的层位信息判决误差大的问题，与现有方法相比，本发明的方法可以将层位信息判决误差减小90％以上。本发明可以应用于探地雷达回波图的边缘检测技术领域。

技术领域

本发明属于探地雷达回波图后处理的边缘检测技术领域，具体涉及一种探地雷达自动层位追踪方法。

背景技术

探地雷达是一种用于浅层地表地球物理无损检测仪器。探地雷达利用地下物质电磁学属性的不同，这些属性的不同会体现在雷达的回波数据中，通过处理这些回波数据便可以了解地下情况。为了对回波数据和地下情况做更直观的了解，在实际操作中，多道回波数据会被连续的横向列出显示，探地雷达的B-Scan图也因此产生。

探地雷达的回波图是一个灰度矩阵，矩阵中的一个元素代表一个像素点，像素点的灰度的大小和多个像素点的灰度分布提供了地下情况的信息。由于探地雷达经常被用于路层检测，水深冰厚检测等任务，所以在检测施工中实时向操作人员显示直观的层位信息就显得十分重要。但是现有的探地雷达自动层位追踪方法由于受到人为操作的影响，不能够准确追踪出层位峰值位置，导致层位信息判决的误差较大。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的探地雷达自动层位追踪方法不能够准确追踪出层位峰值位置，导致层位信息判决的误差大的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、利用二维高斯函数的一阶导数对探地雷达回波图进行平滑处理，得到平滑处理后的探地雷达回波图；

步骤二、计算平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值和梯度方向；

步骤三、对平滑处理后的探地雷达回波图中各像素点的梯度幅值进行非极大值抑制，得到非极大值抑制后的探地雷达回波图；

步骤四、采用双阈值处理和连接分析来检测、并连接非极大值抑制后的探地雷达回波图的边缘，得到边缘检测图像；

步骤五、对边缘检测图像进行层位追踪，并输出层位追踪结果；

步骤六、根据步骤五输出的层位追踪结果来计算冰层的厚度。

本发明的有益效果是：本发明的一种基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法，本发明利用Canny算子检测出探地雷达回波图的强弱边缘，Canny算子利用探地雷达回波图边缘处是灰度急剧变化的区域的特点来获得每道数据的种子点，通过每道数据的种子点准确追踪出面层和底层的峰值位置，将输出结果用于实现层位追踪，采用本发明的方法可以对探地雷达回波图的弱边缘进行检测，且可以有效的压制噪声，解决了现有方法的层位信息判决误差大的问题，与现有方法相比，本发明的方法可以将层位信息判决误差减小90％以上。

附图说明

图1是本发明的基于Canny算子的探地雷达自动层位追踪方法的流程图；

图2为本发明进行非极大值抑制时的相邻像素点分组的示意图；

图3为利用本发明的方法进行冰层厚度检测的观测点的示意图；

图4为利用本发明的方法进行层位追踪的结果图。

具体实施方式