[发明专利]一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法

说明书

本发明公开了一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，包括以下步骤：S1、对二维探地雷达进行组装和调试；S2、对采集路线中的各条车道进行数据采集；S3、三维成像模型建立；S4、对三维成像模型进行外观优化和尺寸调整；S5、三维数据导出；S6、数据格式转换；S7、三维反射电压数据模拟；S8、对最大及最小值的颜色进行设定；S9、将三维数据导入三维成像模型，得到三维成像；S10、对异常位置进行切片化显示，直观地显示出道路深层病害。本发明通过三维模型的建立与优化，形成能够容纳三维雷达数据的成像模型，在将模拟的三维数据导入后，实现三维雷达成像，并具备图像切割功能，以便观察道路内部异常图像。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，尤其涉及一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法。

背景技术

探地雷达三维成像技术应用于对浅地表的探测中时展示出了巨大的优势与潜力，它不仅可以提供清晰的浅层三维图像，更让地球物理学家们的相关研究有了更直观的参考依据。应用于道路工程对路面探测也是如此，探地雷达三维成像的概念最开始是是由Grasmueck等在2005年提出，其研究主要是针对当时一般的商用探地雷达系统所采用的天线共置测量方式，但其与SAR成像技术中所提的高分辨成像并不相同，探地雷达中的高分辨率是指无混叠的三维数据采集以保证路面复杂目标三维成像结果的真实性与可靠性。

探地雷达三维成像最首要的一步就是获取三维数据，目前国外较主流的获取三维数据的方式为使用3D-GPR系统。该系统能够在移动中采集三维雷达数据并记录坐标，另外它也自带一套数据处理软件，能够对三维数据进行切片形式的可视化处理。

而国内自行研发生产的三维雷达不多见，大多都引进国外的设备，比如山东公路局从3D-Radar公司引进的三维探地雷达，以及中国煤炭地质局引进的 16道阵列天线的三维探地雷达等。国内自行研制最新的三维探地雷达是国防科学技术大学在国家“863”计划项目的资助下，研发的一套名为RadarEye的冲激脉冲体制三维探地雷达系统。

综上，三维雷达相关研究发展较快的是日本、英国、美国等最早开始研究探地雷达的国家，国内相关研究较少，我国鲜有三维雷达数据采集的设备，且在这些设备中绝大多数依靠的是进口，因此大多数正在服役的探地雷达均为二维，但道路本身是一个三维立体结构，那么其病害的存在形式也必然是三维的，二维雷达无法检测到病害全貌，而引进三维雷达所耗费的资金庞大，因此使用二维雷达获取三维数据成像将能很好地解决这一问题。另外，一个通用的三维数据成像方法，将能满足各种可导出数据的二维雷达实现三维检测功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于 MATLAB的二维探地雷达三维成像方法。能实现使用二维雷达进行三维检测的功能。而对于其他型号的探地雷达包括三维探地雷达，只需获悉其数据存储格式，获取数据后修改模型大小，即可利用此模型进行三维成像，代码简单，可根据需要进行切片化显示，使三维图像内部可见。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于MATLAB的二维探地雷达三维成像方法，该方法包括以下步骤：

S1、准备工作：对二维探地雷达进行组装和调试，将其安装在雷达车上，确认进行数据采集的路段和采集时间，并制定数据采集计划；

S2、数据采集：通过雷达车按照采集计划中的采集路线，对采集路线中的各条车道进行数据采集，为让雷达车按直线行驶，在采集左轮迹带时，将左轮轧在车道左标线上；在采集右轮迹带时，将右轮轧在车道右标线上；通过二维探地雷达配套数据处理软件Pavecheck对数据进行数据完整性检查；

S3、三维成像模型建立：通过生成超立方体定义域中的数据点矩阵的方法，在MATLAB中建立用于存储三维数据的三维矩阵，作为三维成像模型；

S4、模型优化：对三维成像模型进行外观优化和尺寸调整，使其符合道路外形；