【摘 要】
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随着城镇化与工业化的进程不断推进，作为城市“生命线”的地下管线，在维持城市基本功能运行的同时，空间位置的分布正日趋复杂，亟待建立可靠的管线信息管理系统。探地雷达作为能够探测地下金属和非金属管线的无损探测技术，正逐渐成为采集城市地下基础信息的有效手段，已经得到了广泛的应用。在探地雷达的成像中，主要包含两类特征，即双曲线特征与线性特征。当探地雷达扫描时，垂直穿过柱状物体，如管线、电缆等，会产生双曲线特
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随着城镇化与工业化的进程不断推进，作为城市“生命线”的地下管线，在维持城市基本功能运行的同时，空间位置的分布正日趋复杂，亟待建立可靠的管线信息管理系统。探地雷达作为能够探测地下金属和非金属管线的无损探测技术，正逐渐成为采集城市地下基础信息的有效手段，已经得到了广泛的应用。在探地雷达的成像中，主要包含两类特征，即双曲线特征与线性特征。当探地雷达扫描时，垂直穿过柱状物体，如管线、电缆等，会产生双曲线特征，而线性特征主要由于水平或倾斜的介质分层产生。本文主要是对双曲线特征的定位与识别。
本文在总结了目前主要的探地雷达双曲线定位与识别方法的基础之上，提出了一种基于探地雷达B-scan图像的双曲线识别与拟合的处理方案。该方案主要包括五个方面的内容，分别是探地雷达图像杂波抑制、探地雷达图像分割、双曲线目标聚类与判定，以及最终的双曲线拟合。在对图像进行杂波抑制后，水平杂波会被抑制；通过基于Canny算法的自适应分割，图像将被转为二值图像；而后对二值图像进行连通域分析，只有较大的连通分量会被保留；接着对所有的连通分量进行聚类分析与相交双曲线特征的分解，在所有保留结果中利用自适应几何分析，可以将不符合双曲线特征的数据剔除；最后对所有保留的结果进行曲线拟合，以计算出埋设目标的深度与半径信息。实验部分包括计算机仿真实验与实测数据，以验证算法的有效性与鲁棒性。仿真实验包含基于有限时域差分法的单层土壤模型、双层土壤模型以及混合土壤模型仿真，而实测数据包含利用脉冲雷达与频率步进雷达所采集的管线与空洞数据，并在沥青与草地两种不同的地表覆盖条件下进行。通过对比分析各类实验数据的处理结果，证明该处理方案可以处理较为复杂的探地雷达图像，即使面对虚弱的反射信号也能够进行有效的分割。论文最后对研究中值得进一步研究的内容进行了总结和展望。
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