探析小波变换在探地雷达信号中的应用

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1、分类号：U4910710．S06241229该步犬海硕士学位论文小波变换在探地雷达信号中的应用导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位魏童郭元术教授答辩委员会主席学位论文评阅人李国民教授关可副教授摘要探地雷达作为一种新型的公路无损检测技术，具有探测速度快、探测过程连续、操作方便灵活、分辨率高、不损坏被探测目标等特点，己经在交通建设领域得到了广泛的应用。探地雷达所采取的信号往往包含很多尖峰或突变状的非平稳成分。对这种信号进行分析，首先需要进行信号的预处理，将信号中噪声部分去除，提取有用信号。对这种信号的

2、去噪，用传统的傅立叶变换(Fourier)法显得无能为力，而小波分析能有效地区分信号中的突变部分和噪声，从而实现信号的去噪。所以在对探地雷达信号处理中，小波变换是一种更加适合的工具。在利用小波变换处理后的探地雷达图像判别路基和隧道衬砌质量状况时，正确识别目标体的雷达图像特征是进行探地雷达图像解释的核心内容。本文首先介绍了探地雷达的组成和探测原理以及小波分析理论的基础知识。其次根据探地雷达信号波的特点结合小波变换传统阈值函数的优缺点，建立了适合一维雷达信号的新阈值函数小波降噪处理算法，并基于小波变换的应用创建了

3、识别脱空层性质的方法。然后针对探地雷达数据信号与噪声在同一时刻不同相关性的特点，提出了更好的滤波方法，即结合小波包、KL变换、以及中值滤波法的联合去噪算法。最后本文利用一系列实测数据进行仿真实验，验证了以上方法的去噪效果和有效性。关键词：探地雷达(GPR)；小波阈值；脱空层识别；小波包；kl变换AbstractAsanovelhighwaynondestructivetestingtechnologywiththeadvantagesoffast，continualprocess，flexibleoperat

4、ion，high—resolutionandnondestructive，GroundPenetratingRadar(GPR)hasbewidelyappliedintrafficconstructiondomain．ThesignalusedbyGPRalwaysincludesmanypeaksormutationalnon—stationarycomponents．Andthepretreatmentisneedbeforesignalanalysistoremovethenoisepartandex

5、tracttheusefulsignal．ComparewiththetraditionalFouriertransform’Suselessness，thewavelettransformisamoresuitablemeaninGPRsignalprocess，becauseitcandistinguishthemutationandnoiseeffectively．Inthediscriminationofroadbedandtunnelliningqualitybywavelettransformed

6、GPRimage，thecorecontentofGPRimageexplanationisidentifytheobject’Sradarimagecharactercorrectly．Inthisdissertation，theconstitutionofGPRanditstestingprincipleandthebasictheoryofwaveletanalysisareintroducedatfirst．Comparewiththeadvantagesanddisadvantagesofwavel

7、ettransform’Straditionalthresholdfunction，anewthresholdfunctiondenoisealgorithmispresentedforsingle-waveradarsignalbasedonthecharacterofradarsignal，andameanofvoid—containinglayerpropertyrecognitionisgivenbasedontheapplicationofwavelettransform．Thenaimtothei

8、rrelevancebetweensignalandnoiseofGPRatthesametime，wepresentabetterfiltermean(uniteddenoisingalgorithm)whichcombinedwaveletpacket，KLtransformandmedianfilter．Finally,thevalidityanddenoiseeffectofthemeana