[发明专利]基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法及系统。本发明首先获取探地雷达的回波图像数据，并去除该图像中的直达波图像，得到预处理后的探地雷达信号；然后对预处理后的探地雷达信号采用box样条小波进行分解，并对对分解结果进行边缘定位；拟合图像的边缘曲线，选取曲线导数为零的点作为雷达图像的顶点；最后建立地下目标曲线方程，在所述雷达图像顶点的两个分支上不对称的选择边缘上的两个点，利用三点拟合法拟合地下目标曲线，从而实现地下目标的定位。本发明的定位方法提升了目标定位的精度，对于金属管线和非金属管线都可能存在的浅层探测而言，不易产生虚警；且算法简单，运行时间短，提高了目标定位的效率。

主权项

1.基于box样条小波框架的探地雷达地下目标定位方法，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：1)获取探地雷达的回波图像数据，并去除该图像中的直达波图像，得到预处理后的探地雷达信号；2)对预处理后的探地雷达信号采用box样条小波进行分解；3)对分解结果进行边缘定位；4)拟合图像的边缘曲线，选取曲线导数为零的点作为雷达图像的顶点；5)以雷达图像顶点的水平坐标作为目标水平位置建立地下目标曲线方程，在所述雷达图像顶点的两个分支上不对称的选择边缘上的两个点，利用三点拟合法拟合地下目标曲线；所述步骤2)中的分解过程如下：A.构造基于box样条的小波尺度函数，并在该尺度函数下得到14个紧的小波框架；B.利用构造小波尺度函数对预处理后的探地雷达信号进行分解：原始雷达图像为：f其中是样条小波的尺度函数和小波框架系数，它们在不同尺度之间的关系为：根据p_k‑2m和q^l_k‑2m构造低通滤波器P和高通滤波器Q_l，图像f近似表示为X_j+1，图像下一层分解为低通滤波器P和高通滤波器Q_l与图像二维卷积的结果，即：P*X_j+1,Q_l*X_j+1,l＝1,...,14；所述步骤3)在进行边缘定位前，需对步骤2)分解后的图像进行去除噪声处理，去除噪声处理采用的是弱正交贪婪算法，其中f是图像，G_k(f)是k次近似的结果，R_k(f)是k次迭代的差值，假定Λ₀＝φ,R₀(f)＝f,G₀(f)＝0，选择迭代序列{t₁,t₂,…}，其中t_k∈(0,1]，算法的步骤如下：步骤1：对k≥1，选择步骤2：令Λ_k＝Λ_k‑1∪{i,|<R_k‑1(f),φ_i>|≥t_kM_k}；步骤3：是R_k‑1(f)在子空间内的最优逼近；步骤4：更新步骤5：如果小于设定值，终止迭代，否则的话令k＝k+1继续步骤1。