基于ＰＭ 算法和噪聲識(shí)別模型的探地雷達(dá)降噪方法

摘 要：針對(duì)探地雷達(dá)（Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ，ＧＰＲ） 因地質(zhì)或環(huán)境因素導(dǎo)致圖像出現(xiàn)高密度噪聲，有效信號(hào)被淹沒(méi)，進(jìn)而出現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)讀取困難甚至無(wú)法識(shí)別的問(wèn)題，提出一種基于ＰｅｒｏｎａＭａｌｉｋ （ＰＭ） 算法和噪聲識(shí)別模型（Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ，ＮＲＭ） 的降噪方法———ＰＭＮＲＭ。該算法根據(jù)ＧＰＲ 數(shù)據(jù)特點(diǎn)利用改進(jìn)ＰＭ 算法加大圖像中噪聲與背景的數(shù)值差異性，使用基于偏微分方程的ＮＲＭ 識(shí)別噪點(diǎn)，利用改進(jìn)中值定理依次對(duì)數(shù)據(jù)中噪點(diǎn)進(jìn)行恢復(fù)，結(jié)合迭代條件算法（Ｉｔｅｒａｔｅｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ Ｍｏｄｅ，ＩＣＭ），以達(dá)到降噪的效果。面對(duì)高密度噪聲數(shù)據(jù)，同傳統(tǒng)的ＧＰＲ 數(shù)據(jù)降噪方法相比，所提算法在信號(hào)單波道擬合度、峰值信噪比（Ｐｅａｋ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ，ＰＳＮＲ） 和結(jié)構(gòu)相似度（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ，ＳＳＩＭ） 等客觀(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中表現(xiàn)較優(yōu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法在ＧＰＲ 系統(tǒng)探測(cè)工作中具有一定實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)；ＰｅｒｏｎａＭａｌｉｋ 算法；偏微分方程；迭代條件算法

中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＰ９５７． ２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ

文章編號(hào)：１００３－３１０６（２０２４）１０－２２７９－０９

０ 引言

探地雷達(dá)（Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ，ＧＰＲ）是一種利用電磁波探測(cè)地下情況資料的工程設(shè)備［１］。其工作原理是基于電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生的反射、折射與散射現(xiàn)象，通過(guò)捕捉這些現(xiàn)象特征信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。ＧＰＲ 通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射一束短脈沖電磁波，電磁波經(jīng)過(guò)空氣、土壤和沙土等介質(zhì)后，部分能量會(huì)被反射，由雷達(dá)接收器接收。接收器記錄反射回來(lái)的電磁波的時(shí)間及強(qiáng)度等信息。通過(guò)分析以上信息，可以計(jì)算出地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水層、金屬和其他地下障礙物的位置、形狀和深度等參數(shù)，并以此得出雷達(dá)圖像，用于地下情況的分析［２］。鑒于此，已廣泛應(yīng)用工程勘探、道路檢修和隧道探傷等工程項(xiàng)目中［３］。