公路隧道檢測中探地雷達(dá)圖像自動(dòng)解釋算法研究.pdf

1、隨著高速公路建設(shè)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(wù)時(shí)間經(jīng)常導(dǎo)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(jì)的正常運(yùn)行，而且對人們的生命安全造成威脅。因此，隧道內(nèi)部質(zhì)量檢測顯得尤為重要。探地雷達(dá)具有快速、無損等特點(diǎn)，其應(yīng)用于隧道內(nèi)部質(zhì)量檢測時(shí)，可以真實(shí)反映隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況，為隧道的保養(yǎng)維護(hù)提供參考依據(jù)。探地雷達(dá)的圖像解釋通常是采取人工方式，這種方式通常是費(fèi)時(shí)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(dá)隧道圖像的自動(dòng)解釋方法。主要內(nèi)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(dá)天線的選擇提供了參考。其次采用有限時(shí)域差分(Finite-difference Time-domain Method，F(xiàn)DTD)算法對隧道襯砌結(jié)構(gòu)和可能出現(xiàn)的隧道病害進(jìn)行仿真模擬，獲得各種病害的先驗(yàn)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(shí)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(dǎo)隧道檢測工作。
　　 2.隧道病害檢測和分類:探地雷達(dá)圖像中的較強(qiáng)雜波和噪聲、目標(biāo)雙曲線的自動(dòng)聚焦和具有代表性的特征提取為數(shù)據(jù)的自動(dòng)解釋帶來了困難，因此文中分別對仿真數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)分別采用時(shí)域、頻域和子空間域?yàn)V波方式去除雜波和噪聲。在此基礎(chǔ)上，采用偏移技術(shù)和時(shí)變增益分別實(shí)現(xiàn)目標(biāo)雙曲線的自動(dòng)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(yù)處理有效地解決了在探地雷達(dá)圖像自動(dòng)解釋中進(jìn)行提高圖像信噪比和雙曲線自動(dòng)聚焦和具有代表性的特征提取時(shí)存在的難點(diǎn)。最后，分別對仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)利用支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)實(shí)現(xiàn)病害的自動(dòng)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(dá)94.53％。基于實(shí)測數(shù)據(jù)的隧道病害二類分類，分類結(jié)果與專家的經(jīng)驗(yàn)解釋吻合度為84.6％，進(jìn)一步的特征值中心距離分析結(jié)果表明SVM