[发明专利]一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法

权利要求书

1.一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一.数据采集，使用gprMax对模型进行仿真，或者使用GPR进行实际数据采集，获得原始的GPR数据；

步骤二.对原始GPR数据预处理(静校正、增益、背景去除、F-K偏移)，获得预处理信号；

步骤三.对预处理信号进行连续小波变换(CWT)处理，然后构建重构能量谱。相比于原始B-Scan，重构的能量谱更能有效揭示不同病害区域的横向和纵向分布，并且能够判断不同区域的介质差异性；

步骤四.对能量谱进行降维，得到降维曲线，采用sym4小波基函数对降维曲线进行离散小波分解，去除背景噪声，提高曲线的平滑性；

步骤五.求取降维曲线的能量函数概率密度函数，利用该函数的期望值作为求取极值点及确认宽度的阈值设定条件；

步骤六.脱空宽度提取，利用步骤四、五中的期望值设定阈值，然后过滤掉因干扰产生的极值点，然后求取极大值点左右最近的两个极小值点来确定病害的边界宽度，将所有病害区域的宽度存储在向量L中；

步骤七.根据改进广义S变换谱的极大值原理求取深度，宽度向量中非零元素值，计算病害区域(非零元素对应的区域)中第i道A-Scan数据的改进S变换谱Gsⁱ(f，t)，对其谱Gsⁱ进行降维，得到(时间-能量)函数g_i(t)，函数g_i(t)是改进S变换的降维能量函数；求取函数g_i(t)中最大的n个值中索引最小的极值点m，即为深度信息；

g_i(t_n)＝max(Gsⁱ(f，t_n))，n＝1，2，…，N

g_i(t)＝[g_i(t₁)，…，g_i(t_N)]

式中，N是第i道A-Scan数据的总采样点数，g_i(t_n)是Gsⁱ在t_n时刻的最大值。

2.如权利要求1所述的一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，步骤二中原始GPR数据预处理主要包括抽取平均道，静校正，增益，背景去除，带通滤波，然后通过F-K偏移处理减弱孤立体的双曲线特征。

3.如权利要求1所述的一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，步骤四中对能量谱进行降维的方法是将能量谱投影到Trance Number-Magnitude平面上，使得能量谱中的峰值转变为平面图上的极值点。

4.如权利要求1所述的一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，步骤四中采用的sym小波基函数进行了4次离散小波分解，去除背景噪声，其中分解层数的原则是，降维之后的函数低于均值的极值点个数小于总极值点个数的一半时，层数选择3层，反之，降维层数选择4层。

5.如权利要求1所述的一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，步骤五中求取病害区域能量函数的概率密度函数的期望值E作为过滤两个相近病害信号产生干扰的条件。

6.如权利要求1所述的一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，步骤五中确认宽度的阈值K取值范围是期望值E的80％-90％。

7.如权利要求1所述的一种路面隐性病害区域的几何特征提取方法，其特征在于，步骤六中求取病害区域宽度时，先进行病害的点识别，然后通过求极大值点两侧的极小值点来确定病害宽度，而针对边界没有极小值点情况，需要将道数作为限制条件。