1.一种采用几何圆柱探测模型在探地雷达图谱中提取双曲线信号的方法,其特征在于:
探地雷达GPR地电模型数学几何化,将圆柱体的几何特征结合GPR的探测规律进行实验方案设计;得出图谱参数后,对比回波信号的双曲线方程推导渐近线方程,从而将圆柱体的几何特征映射为数学模型特征;最后计算出GPR图谱中圆柱体的几何直径与土壤深度;
圆柱体的半径为R,直径记为D;其中C(xc,yc,zc)为圆柱体的圆心的三维坐标,在B‑scan中,Zc的值取GPR步长单位值或者1;抛物线映射为双曲线,然后求渐近线;首先利用图像处理求出顶点坐标C,然后将坐标轴原点转换到世界坐标系,α的大小代表着物体在GPR回波信号中形成的双曲线倾斜程度;由于双曲线以及渐近线的几何对称性,提取双曲线信号的方法只研究一个关于SΔ面积的特征;通过GPR信号在圆柱体的双曲线几何模型中,知道SΔ的大小代表着双曲线的开口程度;在截距H一定的前提下,SΔ越大,渐近线越倾斜,曲线开口越大;相反,SΔ越小,曲线开口越小;当存在有多个样本的时候,渐近线为L1,L2…Li;这里有S1Δ=CPB1,S2Δ=CPB2…SiΔ=CPBi;通过不同深度的C值以及SiΔ的大小,将土壤中不同物体的GPR信号进行特征提取。
2.按照权利要求1所述的一种采用几何圆柱探测模型在探地雷达图谱中提取双曲线信号的方法,其特征在于:B‑scan中只讨论2维空间下的双曲线方程式fc(x),从下公式(1):可知双曲线的中心点坐标为p(xc,‑(2R)/v),焦点为F1以及F2;双曲线实轴为2a,虚轴为
2 2 2
2b, b=yc;焦点到双曲线中心距离为c,c=a+b,
3.按照权利要求2所述的一种采用几何圆柱探测模型在探地雷达图谱中提取双曲线信号的方法,其特征在于:对于三角形PBC推导出 α为BP与PC之间的夹角,tanα=BC/PC;β为BC与BP之间的夹角;Q点为曲线上任意一点;QN为垂直于L1的一条直线;QM为垂直于X轴的一条直线而且M点在直线L1上;假设H为渐进线在t轴上的截距并且有推导出L1方程 当|QN|的值不断趋近于0,双曲线就越接近于渐近线;
因为|QN|=|QM|cosβ,通过公式(4)和(5)求出电磁波在土壤中的传播速度v,
4.按照权利要求3所述的一种采用几何圆柱探测模型在探地雷达图谱中提取双曲线信号的方法,其特征在于:通过电磁波在土壤中的传播速度求出H,然后求出渐近线方程;三角形面积的大小代表着物体在GPR回波信号中形成的双曲线倾斜程度;由于双曲线以及渐近线的几何对称性,只需要研究一个关于S面积的特征;通过GPR信号在圆柱体的双曲线几何模型,知道SΔ的大小代表着双曲线的开口程度;在截距H一定的前提下,SΔ越大,渐近线越倾斜,曲线开口越大;相反,SΔ越小,曲线开口越小;通过不同深度的C值以及SiΔ的大小,将土壤中不同物体的GPR信号进行特征提取。