基于GPR的机场跑道钢筋回波检测与抑制

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1、第27卷第l0期信号处理VoI．27．No．102011年10月SIGNALPROCESSINGOct．20l1基于GPR的机场跑道钢筋回波检测与抑制钟羽中吴仁彪刘家学(中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津，3~30)摘要：钢筋强反射回波及其多次波严重影响探地雷达在机场跑道灾害目标检测与识别的应用。本文研究机场跑道钢筋回波检测及抑制的方法。首先利用Hyp．curvelet变换将GPR时空二维回波信号投影到尺度空间，目标回波的能量将聚集且与其他目标分离，进而基于尺度空间中的局部峰值进行目标检测。然

2、后结合目标回波的初始相位及时频特征，在尺度空间中消除钢筋回波分量。最后将数据反变换回时空域，得到只含有灾害目标回波的数据。仿真实验表明，本文所提算法在低信噪比的情况下对钢筋回波检测与抑制能取得很好的效果，重构的结果中灾害目标回波保存完整且钢筋回波罕有残余。关键词：Hyp—curvelet变换；双曲线Radon变换；钢筋回波抑制；目标检测中图分类号：TN959．71文献标识码：A文章编号：1003—0530(2011)10—1509—06RebarEchoDetectionandSuppressioninRunw

3、ayUsingGPRZHONGYu-·zhongWURen·-biaoLIUJia-·xue(TianjinKeyLaboratoryforAdvancedSignalProcessing，CivilAviationUniversityofChina，Tiin3030，China)Abstract：StrongrebarechoanditsmultipleswillaffecttheperformanceofGPR(Groundpenetratingradar)indiseasetargetdetectiona

4、nddiscriminationbadly，SOtheymustbeeliminatedasmuchaspossible．Amethodforrebarechodetectionandsuppressionisproposedinthispaper．Firstofall，GPRobserveddataareprojectedintoHyp—curveletspacebytheHyp-curvelettransform，andech-oesfromdiferenttargetsaleconcentratedbut

5、separatedwitheachother．TargetCanbedetectedbysearchingthepeakvaluesinHyp—eurveletspace．RebarCanbediscriminatedfromdiseasetargetwithinitialphaseofechoandfeaturesdistributionintime·frequencydo-main，andthenitsechoCanbeeliminatedinHyp-curveletspace．Intheend，dataa

6、rereconstructedbackintotime-spacedomainwith-outcontainingrebarecho．Simulationresultsshowthattheproposedmethodhasgoodperformanceinrebarechodetectionandsuppres。sionundertheconditionoflowSNR，anddiseasesechoesarepreservedwellandrebarechoisrarelyleftoverinthereco

7、nstructeddata．Keywords：Hyp-curvelettransform；HyperbolaRadontransform；rebarechoelimination；targetdetection距离不够远时，其回波在t—域上会发生混叠，因而不l引言能直接从t—域上消除钢筋回波。钢筋的干扰问题可近年来，探地雷达(Groundpenetratingradar，简称借鉴勘探地震学中多次波消除的方法来解决，即首先GPR)已广泛运用于高速公路、桥梁隧道和机场跑道通过某种变换将B．scan数据投影到一个新域

8、，在这个等的质量检测中，为其使用及养护提供依据，其中脱空域中各目标的回波彼此分离且各自聚集成团，在新域与裂缝等隐性灾害是探地雷达探测的主要目标⋯。在中滤除钢筋的分量后再将数据反变换回t—域，可得跑道建设或养护过程中一些区域会铺设钢筋，钢筋的到只含有灾害目标回波的数据，具体流程见图1。双曲强反射回波及其多次波与灾害目标回波相互混叠，甚线Radon变换就是这样一种投影变换，它能将t—至湮没