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文檔簡介
1、探地雷達(Ground Penetrating Radar, GPR)作為一種高效率、結果直觀的淺層物理探測技術,以其無損、高分辨的特點,被廣泛應用于環(huán)境工程、地質勘探等多個領域。由于地質環(huán)境復雜,電磁波在地下傳播時又呈現(xiàn)了多變、衰減等規(guī)律,GPR接收的反射回波信號不可避免的混有噪聲并被各種雜波所干擾,導致GPR技術涉及的理論面雖廣,在應用領域的有效性卻受到了制約。因此如何正確識別各種噪聲和雜波,提取有用信息成為了 GPR解釋的重要環(huán)節(jié)
2、,而這個問題的解決關鍵在于GPR數(shù)據(jù)的處理和分析。
通過對現(xiàn)有GPR數(shù)據(jù)處理和分析方法的研究,本文發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的GPR數(shù)據(jù)處理多為單一的數(shù)據(jù)處理技術,目的多為提高數(shù)據(jù)信噪比,但也存在著不同的局限性。而后在對處理后的G PR數(shù)據(jù)進行分析的過程中,專業(yè)人員往往依賴于先驗知識,導致探測結果存在誤判、多解性的可能。尤其在面對探測背景復雜、數(shù)據(jù)量大的GPR數(shù)據(jù)時,這些處理和分析的方法和技術優(yōu)劣更是成為了能否達到預期效果的關鍵。根據(jù)GPR技術
3、的探測原理可知,GPR數(shù)據(jù)是來自于在采樣脈沖等間隔出現(xiàn)的實時采樣過程,具有時間序列特性,在時間序列分析領域,時間序列數(shù)據(jù)挖掘能有效的挖掘到數(shù)據(jù)蘊含的有用信息和知識,是近年來人們廣泛關注的熱點問題。因此,本文在對GPR數(shù)據(jù)的研究過程中,首先對現(xiàn)有幾種G PR數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理方法的做了深入研究,然后結合時間序列數(shù)據(jù)挖掘方法,對GPR數(shù)據(jù)中的介質信息特征提取進行了分析,最后根據(jù)分析提取的特征對GPR數(shù)據(jù)進行模式分類,并將處理和分析結果通過視覺效
4、果呈現(xiàn)出來,給專業(yè)人員提供直觀、有效的解釋依據(jù),減少了誤判、多解的可能性。
本文主要工作包括:
首先,針對現(xiàn)有的單一GPR數(shù)據(jù)處理方法的局限性,提出一種基于小波變換和EMD的自適應GPR數(shù)據(jù)處理方法,利用小波變換提取其高頻信號,EMD提取其低頻信號,將它們作為噪聲輸入到自適應濾波器中,從而對GPR數(shù)據(jù)進行處理,提高了GPR數(shù)據(jù)的信噪比,為下一步更好的提取有效的特征夯實了基礎。
其次,針對GPR數(shù)據(jù)缺乏先驗知
5、識的問題,結合GPR數(shù)據(jù)的時間序列特性,提出基于時間序列 shapelet的構建 GPR數(shù)據(jù)的局部特征描述子,通過時間序列 shapelet對 GPR道數(shù)據(jù)的特征序列進行提取,有效的提取了GPR數(shù)據(jù)中所含不同介質的特征信息,為后期模式分類奠定了扎實的基礎。
再次,針對GPR數(shù)據(jù)富含噪聲或突變的特點以及GPR道數(shù)據(jù)中可能存在多種介質的情況,本文提出了基于子序列閾值的最近鄰模式分類方法,在模式分類過程中設置子序列閾值并使用DTW度
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