地质雷达应用技术及雷达图像处理方法研究

摘要

地质雷达因其分辨率好、工作效率高、操作简便和对探测体无损伤的特点，被广泛应用于各种工程领域，尤其在隧道工程中的应用更为频繁。本文主要目的是研究地质雷达应用技术并对地质雷达图像的处理算法进行深入分析和研究，主要包括降噪和边缘检测。结合这两种处理技术来达到使工程人员更加准确有效的进行地质雷达图像解释的目的。
　　地质雷达不同于探空雷达，它的应用环境和应用对象相对复杂。因此，在本文中，首先对地质雷达的硬件结构进行仔细研究，深入分析地质雷达的工作原理。随后，引入地质雷达探测方式，研究分析典型地质体地质雷达图像的特征，对地质雷达的应用形成一个初步概念。在这个基础上，引入地质雷达在工程应用中的探测实例，更直观、具体的介绍地质雷达应用技术。
　　由于地质雷达应用环境较为复杂，采集到的地质雷达图像中难免存在干扰噪声，而地质雷达图像中的主要信息特征是目标层的同相轴。因此，本文首先分析了地质雷达图像中的干扰因素，然后对其进行相应的降噪处理和边缘检测。降噪处理主要消除噪声对图像清晰度的影响，而边缘检测则是使同相轴的边缘得到更清楚的刻画。考虑到地质雷达的图像特征，鉴于小波变换有不错的时频局部化特性，且降噪效果好，但它不能很好的保持地质雷达图像中的同相轴；而K-L变换，尽管改善了图像中的同相轴信息，但不能顾全图像频率域信噪比。所以本文在对小波阈值法与传统K-L变换进行改进的基础上引出小波域改进阈值法倾斜K-L变换来对地质雷达图像进行降噪，进而进行多尺度多结构元的数学形态学边缘检测，使去噪后地质雷达图像中的同相轴更为突出。本文所用的图像处理方法，在工程解释中有很大的利用价值，结合小波域改进阈值法倾斜K-L变换结果图和多尺度多结构元数学形态学边缘检测结果图对被探测目标进行解释，可以达到更好的效果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外地质雷达应用研究现状

1.3 雷达图像处理的研究现状及存在的问题

1.4 本文的研究内容及安排

2 地质雷达工作原理及其硬件系统

2.1 地质雷达工作原理

2.2 地质雷达硬件结构系统

2.3 电磁波在介质中的传播特性

2.4 地质雷达方程

2.5 本章小结

3 地质雷达探测技术

3.1 地质雷达探测方式

3.2 地质雷达图像特征

3.3 地质雷达图像干扰因素分析

3.4 地质雷达在工程应用中的探测实例

3.5 本章小结

4 地质雷达图像处理方法

4.1 小波变换

4.2 K-L变换

4.3 小波域K-L变换

4.4 数学形态学边缘检测

4.5 本章小结

5 地质雷达图像小波域K-L变换去噪与数学形态学边缘检测

5.1 小波变换的改进

5.2 分块K-L变换与倾斜K-L变换

5.3 小波域改进阈值法倾斜K-L变换

5.4 多尺度多结构元数学形态学边缘检测

5.5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的研究成果

致谢