基于变分模态分解和奇异谱分析的GPR信号去噪

受设备及环境等因素的主要影响,采集的探地雷达(GPR)信号中存在不同程度的噪声干扰.传统变分模态分解(VMD)通过搜寻变分模型最优解分离出不同中心频率的分量实现噪声压制,但最优模态数的选择具有一定主观性,致使重构数据存在不同程度的信号振荡.为优化模态数的选择,并改善信号振荡问题,本文提出基于自适应VMD和奇异谱分析(SSA)的GPR信号去噪方法.首先,引入能量损失比,实施最优模态数的自适应选择,并利用皮尔逊相关系数法提取有效信号;其次,针对变分模态分解后的中低频振荡现象,引入SSA进行二次滤波,进一步提高信噪比.合成Ricker子波实验、合成雷达剖面模拟实验和实测资料验证了变分模态分解奇异谱分析(VMD SSA)方法的有效性.合成Ricker子波实验中,与集成经验模态分解(EEMD)和传统VMD方法相比,经VMD SSA方法处理后的信噪比最大提升13.5878dB;合成雷达剖面模拟实验中,基于VMD SSA方法处理后剖面的信噪比较EEMD和传统VMD方法分别提高3.7659dB和2.6557dB;实测资料处理中也较好地压制了背景噪声及随机噪声,使异常体的信号特征更加突出.

采用不同预处理方法的GPR图象去噪效果分析

探讨了多小波预处理方法对信号去噪性能的影响,选取不同的多小波函数和不同的预处理方法,利用改进的阈值函数,对实际的探地雷达(GPR)图像进行阈值化处理和对比分析,结果表明选取合适的预处理方法,采用DGHM多小波对GPR图象去噪可获得比其他方法更好的效果.

多小波变换在GPR信号处理中的应用

文章主要分析并利用GHM多小波预滤波与多小波分解系数处理的方法,对探地雷达信号进行去噪处理,并通过应用实例说明这一方法的有效性。

复信号分析技术在地质雷达信号处理中的应用

作者利用复信号分析方法分离出地质雷达信号的瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率等参数 ,通过一维数值模拟对其进行多参数分析 ,并进行了工程应用。模拟实验和工程实测表明 ,地质雷达瞬时相位有助于提取深部弱信号 ;瞬时振幅与瞬时频率为进一步进行土层和岩石特性方面的研究提供了依据 ;

小波理论在探地雷达信号处理中的应用

探地雷达(groundpenetratingradar—GPR)系统已成为浅层地下探测的有效手段并在地质勘探、城市建设、水文勘测、环境工程、考古等领域发挥着重要作用.信号处理质量是雷达技术能否成功运用的关键.本文对近年来探地雷达信号处理方面的文献进行了综合,对探地雷达技术中常用的数据处理技术作了阐述,重点分析了小波理论在探雷达信号处理中的应用,最后就小波变换理论在探地雷达中的应用前景提出了一些展望.

基于改进阈值的地质雷达图象多小波去噪

探讨了基于DG H M多小波、多分辨分析下的地质雷达(GPR)图象阈值化去噪方法,在分析Donoho D L和Johnstone I M提出的小波阈值去噪方法的基础上,提出了一个改进的阈值函数,并对不同阈值函数下的去噪效果进行了比较分析。实验结果表明,利用这一改进的阈值函数和DGH M多小波对GPR图象进行去噪,可获得比传统软、硬阈值方法更好的效果。

探地雷达信号的反褶积研究

根据探地雷达信号基本子波的特点,设计了一种适宜于探地雷达信号的反褶积算法。该方法将基本子波转化为一个位于子波绝对最大值处的尖脉冲,反褶积后,子波被压缩在绝对值最大处,而不是在子波的开始。它可以有效地去除基本子波的拖尾,压缩基本子波的长度,提高信号的纵向分辨率和信噪比。通过对探地雷达实验数据和高速公路检测数据的计算,表明了该算法是一种非常有效的方法。

小波变换在地质雷达干扰波压制中的应用

小波变换方法是近年来发展起来的一种新的数学方法,具有强大的时频分析能力,并广泛地应用到信号处理的各个领域。本文首先简要地介绍了小波变换原理及去噪方法,然后通过阻尼震荡信号、一维地质雷达合成记录和二维地质雷达合成剖面等模型,用db4小波进行了三阶分解,然后根据干扰波的特征进行了小波去噪和干扰波压制,结果表明,小波多尺度分解后,随机噪声主要集中在较低阶的小波细节之中,用小波变换去噪方法,可有效去噪和压制干扰波。对实测的地质雷达资料也进行了处理,取得了较好效果。

超宽带探地雷达信号处理

基于探地雷达信号传输机理,建立了超宽带探地雷达宽带回波模型,揭示了多谱分量对目标回波及宽相关处理方法的影响.利用时频分析提取回波信号的主频及带宽进行频域滤波,提高了信号的信噪比,符合匹配滤波的条件.通过构造匹配母波和匹配滤波进行精确检测,形成了工程化的滤波方法.实际数据验证了算法的有效性.

基于MUSIC谱估计的探地雷达回波处理方法

为了克服现有信号处理算法对探地雷达噪声及杂波滤除的不足,提出了一种基于MUSIC谱估计时域与频域联合滤波方法。利用常用的去直流波和均值滤波抑制方法进行雷达信号预处理,在此基础上,引入谱分析中信号子空间与噪声子空间的概念,将MUSIC算法与最小二乘法相结合来进行探地雷达杂波及噪声处理。仿真及实验结果表明,提出的回波处理方法可以有效地抑制雷达信号中的噪声和杂波,能提高测量数据的精度,具有较高的实用性和可用性。

独立分量分析在探地雷达信号处理中的应用初探

针对探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)信号信噪比低、背景杂波强,事先对探测目标的信息所知甚少,近乎处于“盲”状态,因而实际处理难度大等实际问题,提出了将独立分量分析(In-dependent Component Analysis,ICA)这种盲信号处理技术应用于GPR信号处理,并利用ICA中的Fast-ICA算法,对ICA法在GPR信号处理中的应用进行了初步探索,实现了GPR信号中弱目标信号和强背景杂波的有效分离,并初步解决了对所分离目标信号的正确排序,以及由ICA方法本身带来的所分离目标独立分量信号符号的不确定性等问题,使GPR信号信噪比大幅提高,从而使GPR的目标检测性能也得以显著改善。在对诸如地雷、地下管线等局部目标的时域有限差分法(Finite-dif-ference Time-domain,FDTD)、仿真GPR数据和室外试验观测GPR数据进行ICA处理后,都取得了理想的结果。

基于小波变换的雷达低信噪比信号处理技术及应用研究

在分析小波和小波变换特点及小波变换的降噪原理的基础上,基于小波时频局部化优异特性,利用小波分解和软阈值处理方法对实际探地雷达信号进行了降噪处理。通过小波变换信号处理的仿真计算,比较了单道雷达信号去噪处理前后的效果。同时,将小波变换的雷达信号处理剖面和原始剖面进行比较,结果显示经过小波变换的雷达剖面分辨率明显改善。理论计算和实际剖面对比,均表明小波变换较传统方法在处理低信噪比的瞬变信号时具有优势。最后将该法用于锦屏二级水电站交通辅助隧洞的探地雷达超前预报中,发现处理剖面和地质编录的情况基本能够吻合,即小波变换处理剖面有助于在隧道超前预报的正确判释。

主元分析法在浅层实时探测中的应用

超宽带脉冲体制探地雷达探测浅层目标一般以图象的形式给出结果,对探测人员读图能力要求较高,探测者的主观因素对分析结果影响较大;浅层目标体积小,埋设浅,回波比直达波的幅度小且容易与直达波混叠。基于这种雷达提出采用PCA算法计算能量分布变化曲线来检测浅层地下目标的存在,实现声音实时报警。这种方法在纯净和复杂环境下均具有较好的识别能力和报警效果。实验结果表明,PCA算法能够较准确的检测到浅层地下预埋目标的存在并实时报警,对今后浅层地下目标探测有一定指导意义。

地质雷达信号谱能分析法在混凝土缺损探伤中的应用

地质雷达是一种广泛应用于混凝土浇注质量及缺陷检测的技术手段,但常规数据处理方法对微小和微弱的有用信号难以识别,还会造成异常解译的不确定性。基于单一介质频谱响应唯一性的特点,提出并详细介绍了地质雷达谱能分析的信号后处理技术及数据处理流程,通过对桥梁混凝土腹板的检测实践,提取计算空气目标介质的谱能强度进而判定混凝土内部密实程度及缺陷,与常规数据处理的雷达图像对比,发现了常规图像中尚未反映的浅层不密实和深部微小孔隙异常。结合网格状探测并重构目标体模型,经三维成像反演出蜂窝缺陷的空间分布、形态及影响范围,实现了混凝土浇注质量及内部健康状况诊断的目的,为加固处理提供借鉴。

偏移技术在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达是近年来快速发展的高精度无损探测技术,被广泛应用于各个工程领域。但往往由于地下介质分布复杂使得回波剖面包含有大量的绕射波及各种干扰波,严重影响被测物的识别甚至掩盖了被测物体。本文主要介绍了探地雷达回波信号处理中的几何偏移和绕射叠加偏移,可用来有效地消除噪声及绕射干扰,使回波剖面清晰、直观的呈现出被测物体。

探地雷达回波信号预处理方法浅析

探地雷达是近年来被广泛应用于各个工程领域的高精度无损探测技术。本文主要介绍了探地雷达回波信号预处理的方法,这些方法可有效地消除回波噪声并校正反射时差,使回波剖面清晰、直观地呈现出被测物体。

基于离散小波分析的非接触探地雷达数据去噪研究

探地雷达非接触检测工作方式已在铁路路基检测领域广泛采用,相较于传统的接触式探地雷达检测方式具备更安全的检测环境和更高的采集效率。但由于雷达天线离开道砟面且保持一定的高度空间,信号更容易受噪声影响,因此信号分析过程常因噪声干扰而变得困难。为了改善信号质量,研究离散小波变换技术对非接触式探地雷达回波信号的去噪方法意义重大。试验使用不同子波基进行处理,深入探索小波去噪方法在铁路路基检测数据的应用效果,筛选出最适宜朔黄重载铁路路基的小波波形和变换参数。在实际数据测试过程中,通过选取适当的小波基函数和重构尺度系数,实现了更好的噪声抑制和高信噪比。通过量化参数评估,在滤波处理效果和信息保留方面取得了较好的平衡。研究结果可为非接触式探地雷达铁路路基检测数据处理与图像识别领域提供新思路。