公路隧道檢測中探地雷達圖像自動解釋算法研究.pdf

1、隨著高速公路建設的發(fā)展，高速公路隧道的規(guī)模不斷增長，隧道的長期的服務時間經(jīng)常導致隧道襯砌出現(xiàn)各種病害，如空洞、裂縫、斷層等。這不僅會影響經(jīng)濟的正常運行，而且對人們的生命安全造成威脅。因此，隧道內部質量檢測顯得尤為重要。探地雷達具有快速、無損等特點，其應用于隧道內部質量檢測時，可以真實反映隧道內部結構狀況，為隧道的保養(yǎng)維護提供參考依據(jù)。探地雷達的圖像解釋通常是采取人工方式，這種方式通常是費時耗力的且容易產(chǎn)生誤判和數(shù)據(jù)的多解性，因此迫切需要

2、開發(fā)一種探地雷達隧道圖像的自動解釋方法。主要內容包括:
　　 1.基于FDTD隧道病害正演模擬:文中首先通過仿真模擬探究了各頻率天線的探測深度和精度，為探地雷達天線的選擇提供了參考。其次采用有限時域差分(Finite-difference Time-domain Method，F(xiàn)DTD)算法對隧道襯砌結構和可能出現(xiàn)的隧道病害進行仿真模擬，獲得各種病害的先驗信息和GPR圖像中病害信號特征，以便于病害的理解與識別，這樣不僅有利于培養(yǎng)

3、圖像解釋專家，而且可以為現(xiàn)場實測中采集到的GPR圖像病害分析和解釋提供參考依據(jù)，有效地指導隧道檢測工作。
　　 2.隧道病害檢測和分類:探地雷達圖像中的較強雜波和噪聲、目標雙曲線的自動聚焦和具有代表性的特征提取為數(shù)據(jù)的自動解釋帶來了困難，因此文中分別對仿真數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)分別采用時域、頻域和子空間域濾波方式去除雜波和噪聲。在此基礎上，采用偏移技術和時變增益分別實現(xiàn)目標雙曲線的自動聚焦和突出病害信息，之后提取了具有代表性的特征向量。

4、因此數(shù)據(jù)的預處理有效地解決了在探地雷達圖像自動解釋中進行提高圖像信噪比和雙曲線自動聚焦和具有代表性的特征提取時存在的難點。最后，分別對仿真和實測數(shù)據(jù)利用支持向量機(support vector machine，SVM)實現(xiàn)病害的自動檢測和分類。
　　 基于仿真數(shù)據(jù)的隧道病害多類分類，正確平均分類精度達94.53％?；趯崪y數(shù)據(jù)的隧道病害二類分類，分類結果與專家的經(jīng)驗解釋吻合度為84.6％，進一步的特征值中心距離分析結果表明SVM