基于地面激光的探地雷达图像地形校正方法

为消除地形起伏对探地雷达图像畸变和解译的影响,需进行地形校正处理。本文主要通过地面激光建立的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)来实现探地雷达图像的地形校正。首先,利用激光点云构建高精度DEM,借助靶球标记的雷达测线起始和结束位置实现雷达图像与DEM上提取出相应的二维地形剖面之间的匹配。然后,选择测线上最高点所在的水平面为参考基准面,根据时间移位原理并结合线性插值法对雷达图像上各道数据的双程传播时间进行校正;最后,选择实例数据并以差分GPS采集的地形数据为标准,着重分析了不同分辨率DEM下提取出的地形剖面对地形校正效果的影响。结果表明利用激光点云建立DEM实现探地雷达图像地形校正的有效性,当DEM分辨率与探地雷达数据采集道间距相一致时,从DEM上提取出的地形剖面实现探地雷达图像地形校正的效果最佳。     

基于Stolt偏移的探地雷达合成孔径成像研究

对探地雷达数据进行合成孔径处理可提高探地雷达图像的分辨力,有利于对地下目标的探测及精确定位.文中提出了一种新的stolt偏移插值实现方法,用于探地雷达合成孔径成像,它能克服传统方法中偏移能量不集中的缺点并保持处理速度快的优点,通过对实测数据进行处理,其结果表明该方法取得了很好的效果.     

基于F-K偏移及最小熵技术的探地雷达成像法

地下目标位置和形状的确定是探地雷达实际工程应用中需要解决的主要问题之一,地震信号处理技术中的偏移方法是比较有效的地下目标图像归位方法,介质中的波速度是影响目标图像归位精度的最主要因素。该文在利用图像最小熵方法对介质中波速度进行估计基础上,借助于频率-波数域偏移技术对探地雷达图像进行了处理。分别通过数值模拟图像和探地雷达系统实际探测图像验证了该文方法的有效性。     

基于随机滤波的探地雷达成像方法

探地雷达是一种超宽带雷达系统,若按传统的奈奎斯特采样,雷达回波信号需要大量空间存储。压缩感知可以实现利用少量的测量值对稀疏信号进行重构,其中最为关键的是测量矩阵和重构算法的选择。本文将压缩感知应用于探地雷达成像,并利用随机滤波的思想选择测量矩阵,可以有效减少测量矩阵中非零值的个数。利用正交匹配追踪算法对信号进行重构,算法简单,降低了数据的存储量和运算复杂度,该算法同样可以对时间和空间上同时压缩的数据进行成像。最后,本文给出基于时间连续信号的GPR接收机一种CS实现方案。仿真结果表明,本文提出的成像方法可以以少量数据精确地对信号进行重构,并且运算量少。      

基于多测量向量模型的极化探地雷达成像算法

针对极化探地雷达( GPR)工作过程中目标成像空间的联合稀疏性,提出了一种基于多测量向量模型的极化探地雷达成像算法。在建立极化探地雷达回波信号模型的基础上,利用各极化通道测量数据的联合稀疏性将各个极化通道的测量数据等效成多测量向量( MMV ),通过多任务贝叶斯压缩感知( MT-BCS)算法对各个极化通道的测量数据进行联合处理从而实现各个极化通道对应的探测场景反射率的重建。基于时域有限差分( FDTD)法的仿真数据处理结果表明所提成像算法在目标位置重建的准确性和背景杂波抑制能力上均优于单测量向量( SMV)模型的极化探地雷达成像算法。     

圆周探地雷达测量和成像方法的研究

为了减小传统探地雷达三维成像测量方法的工作量,本文提出了圆周探地雷达测量方法,并结合该测量方法的特点,采用角相关和数据融合技术对圆周探地雷达实验测量数据进行了处理,验证了圆周探地雷达测量方法的可行性和有效性.     

浅地层探地雷达波速估计和成像方法的研究

在分析探地雷达图像特点的基础上,将图像处理方法应用于雷达波速估计和合成孔径成像,提出了基于模板匹配的浅地层探地雷达波速估计方法和基于图像分割的快速合成孔径成像方法;实测数据的处理结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于数字地形的雷达图像仿真系统设计

基于数字地形的雷达图像仿真是目前雷达仿真领域的一个新的发展方向.以数字地形在雷达图像仿真中的应用特点为牵引,讨论了雷达图像仿真框架设计中各种工具的实现方法和相互间的作用关系.同时对系统实现中的地形数据转换、雷达散射特性库、纹理映射及雷达地物回波仿真框架等关键技术进行了详细的探讨.     

基于非恒Q衰减模型探地雷达的回波仿真

电磁波在地下介质层中的传播特性及回波仿真技术对于反演地下介质层结构具有十分重要的意义。文中研究了探地雷达信号在有耗介质层中传播的回波仿真问题,基于Debye色散模型定义介质层电磁参数,讨论电磁波在地下介质层中的非恒Q衰减特性和模拟回波信号,得到了探地雷达脉冲在层状介质中传播的回波信号模型和反射回波曲线。仿真结果与当前通用的探地雷达数据仿真软件GprMax进行对比,证明了该方法的有效性。     

基于波场互相关的探地雷达快速自聚焦成像

传统探地雷达偏移成像算法计算复杂度高、准确性低,且需要准确已知介质的电性参数。针对这些问题,本文提出了一种基于波场互相关的探地雷达快速自聚焦成像算法,利用水平分层介质频域格林函数的平移不变特性和快速傅里叶变换减小了对计算和存储资源的需求,并能够实时对地下目标进行高分辨成像;通过引入时间相位因子得到不同聚焦时刻的偏移图像,然后基于图像熵最小准则获取最优成像结果,解决了由于介质参数未知而导致的图像散焦问题。仿真结果验证了所提算法在介质参数未知情况下具有良好的自聚焦性能。      

一种改进的ICP激光点云精确配准方法

传统迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法在进行点云配准时,若点云初始位置相差较大时,容易陷入局部最优,同时,该算法无法解决部分重叠的点云的配准问题.鉴于此,提出了一种改进的ICP 激光点云精确配准方法.首先通过对两片点云的主成分分析并矫正主轴方向以完成初始配准,获得一个较好的初始位置...     

频谱校正技术在频率步进探地雷达中的应用研究

频率步进方法是探地雷达的工作体制之一。由于地下介质在各个频点对电磁波的衰减程度不同,导致频率步进探地雷达中回波信号频谱已经严重变形。文中基于恒Q模型推导了当考虑地下介质衰减特性时回波频谱的表达式,提出采用频谱校正技术对回波谱白化后进行匹配滤波。仿真结果表明,该技术大大提高了距离像的主旁瓣抑制比和分辨率,提高了地下目标检测能力。     

Topographic correction of ETM images based on smoothed terrain

A new empirical topographic correction method is proposed in this paper. The main idea of the new method is smoothing the slope angle of terrain in the first place and then performing the cosine correction based on the smoothed terrain. A comparison is conducted among the new method and several other common methods using Landsat-7 ETM+ data. Visual analysis and statistical analysis are adopted to assess the performance of these methods from two aspects: overcorrection, homogeneity within a land cover class. Comparison results indicate that the new method is superior to the cosine correction, Gamma correction, Sun-Canopy-Sensor correction, and Minnaert correction. Compared with common methods, the proposed one can eliminate overcorrection better and is an effective topographic correction method.     

云杂波背景图像序列中小目标检测算法研究

云杂波背景图像序列中运动小目标的实时检测算法,是红外精确制导系统中的关键算法之一。首先对云杂波背景图像像素进行分类分析,研究了两种最大顺序滤波器和利用序列图像中像素时域剖面检测小目标的自适应方差滤波器算法,继而提出了一种适合云杂波背景的小目标检测算法。使用此算法对两组真实图像序列中运动小目标进行检测,根据对检测结果的分析,指出此算法可有效地完成检测任务,并且具有运算简单、存储量小、可并行实现、实时性好等特点。最后提出了后续工作的方向。     

星载微脉冲光子计数激光雷达的探测性能仿真分析

星载微脉冲光子计数激光雷达能够实现对地面目标的高重频、多波束探测,有效提高了激光雷达在轨测量的采样密度和覆盖宽度,满足全球高效高精度测绘的需求。依据微脉冲光子计数激光雷达的工作原理,建立了基于多像元光电倍增管（PMT）的星载微脉冲光子计数激光雷达的探测仿真分析模型,并对典型探测过程进行了仿真分析。结果表明,多像元PMT像元数的增加能够明显降低激光雷达的首光子效应,提高测距精度;激光雷达的测距标准差随地形坡度增大而明显增大;对于复杂地形,增加像元数和回波光子数,光子计数点云能够更准确描述地形轮廓的分布特征。同时,机载飞行试验验证了在复杂地形条件下,多像元PMT能够显著增加有效回波光子计数点,准确有效地反映了被测地形的轮廓特征,实现复杂地形下的高精度光子计数测距,验证了仿真分析结果的正确性。     

基于Kirchhoff的MIMO探地雷达成像方法

随着对地下探测场景的不断扩大,传统探地雷达系统收发一体、逐点采集的数据获取方式已无法满足实时性需求.近年来,MIMO雷达实时性的优势不断凸显,因此研究基于MIMO的探地雷达数据处理和成像方法很有必要.本文在传统探地雷达偏移成像方法的基础上,针对MIMO探地雷达的空耦合成像问题,提出了一种基于Kirchhoff的MIMO...     

恐龙谷南缘山区DIM点云的PTD滤波改进试验研究

无人机DIM点云滤波处理是地物分类、地物单体化提取和地形特征分析的关键步骤,为解决高原山区因地形复杂而导致DIM点云滤波处理难度大和精度低等问题。选择以滇中高原恐龙谷南缘山区为试验区,首先利用DJI Phantom 4 RTK采集影像数据,解算密集影像获取DIM点云;其次,考虑山体点与地面点有较大高程差,选择经典PTD滤波算法对实验区密集匹配点云进行滤波处理;最后,综合考虑实验区山顶和山脚存在较大高程差且山体两侧沟壑丛生,山体两侧地面点易被识别为非地面点,提出以脊-谷交汇地形特征点为PTD滤波算法的种子点,在山体两侧精细化构建不规则三角网的改进PTD滤波算法。结果表明：1)PTD滤波算法得到地面点较为完整保留整个实验区,但明显的地物如山体两侧低矮植被和山脚蔬菜大棚基本未被剔除,且山体部分的地面点易被识别为非地面点而在出现山体K1、K2、K3区域的空洞现象。2)针对恐龙谷南缘山区复杂地形,提出以脊-谷交汇地形特征点为PTD滤波算法的种子点,在山体两侧精细化构网,山体低矮植被部分清除,相对于PTD滤波算法蔬菜大棚大面积被清除。并且山体两侧地面点得到较为完成保留,未出现明显点云空洞的现象。     

基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪方法

运用探地雷达对复杂地下介质层进行探测时,雷达回波信号易受噪声影响。为了提高探地雷达的探测分辨率和数据解译效果,该文提出基于自动反相校正和峰度值比较的探地雷达回波信号去噪算法。首先,含噪的回波信号与随机噪声拟合得到两路信号,经过独立分量分析算法后得到高峰度值信号和低峰度值噪声,对高峰度值信号进行相位判断并进行自动反相校正,再进行完全总体经验模态算法分解得到多个分解分量。将独立分量分析得出的噪声的峰度值作为阈值,峰度值高于该阈值的分解分量视为信号分量,累加得到重构后的信号,完成去噪处理。所提的去噪算法解决了独立成分分析算法中的信号相位不定性问题,且在进行完全总体经验模态分解算法后无需依靠传统的人工方式进行噪声剔除的步骤。仿真和实测数据的处理结果验证了所提算法的有效性。      

基于点云数据分类的机载雷达地形坡度勘测

为提高变电站的三维设计效果,需勘测变电站地形坡度。提出基于点云数据分类的机载雷达地形坡度勘测方法。采用机载雷达回波扫描技术采集地形坡度勘测数据。结合像素点跟踪识别法,重构地形坡度勘测过程中三维图像。采用三维光学检测技术采样机载雷达地形坡度勘测点云数据,结合中值滤波法和平均值滤波方法,增强地形坡度点云信息分类结果,获取地形信息中的高程信息,在地理信息系统中形成等高线图,实现变电站三维地形坡度勘测和优化设计。仿真实验结果表明,所提地形坡度勘测方法的勘测准确性较高,有效提高了变电站三维空间规划能力。