基于IRPCA和图像增强的探地雷达去噪方法

在获得的探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)原始信号中往往存在地表直达波、噪声和伪影等干扰信号,为了去除原始信号中的噪声干扰,突出目标信号,提出了一种基于改进鲁棒主成分分析(Improved Robust Principal Component Analysis, IRPCA)和图像增强(Image Enhancement, IE)的GPR去噪方法——IRPCA-IE。使用GPR建模软件GprMax2.0对地下情况进行模拟,通过扫描处理得到GPR原始数据。利用IRPCA法对GPR原始数据进行分解推演,分解推演时采用交替式方法,用L_(21)-范数代替L_(0)-范数,L_(21)-范数可以产生列的稀疏性。将分解的目标信号进行直方图均衡化的IE处理,扩展目标图像的暗像素,同时压缩较高灰度级的值。利用峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)和均方误差(Mean Squared Error, MSE)作为客观评价指标,对提出的方法和原有方法进行仿真对比。实验结果表明,提出的方法能够有效抑制杂波信号,与单独使用IRPCA法相比,解决了目标信号因回波能量不集中而不利于观察的问题,能够更清楚地识别出目标信号所在位置,并且在PSNR和MSE评价指标上更优于原有的方法。利用新提出的方法对GPR实测数据处理,进一步证明了新提出方法的有效性。