探地雷达图像的自动目标识别和定位.doc

### 探地雷达图像的自动目标识别和定位 #### 一、课题背景及意义 探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)作为一种非破坏性的探测技术，近年来在城市建设、考古发掘、地质勘探等领域得到广泛应用。然而，当前探地雷达的数据解释大多依赖于人工分析，这种传统的方式不仅效率低下，而且对操作人员的专业技能要求较高，限制了其在更广泛领域的应用。 #### 二、国内外发展现状与趋势 1. **国外发展现状：** - 探地雷达技术起源于20世纪初，西方国家率先将其应用于军事领域。 - 20世纪50年代末期，探地雷达技术逐渐被重视，并开始应用于矿井、冰层厚度测量、地下水位探测等多个领域。 - 1967年，一个与Stern最初用于冰川探测的仪器类似的设计被研发出来。 - 1972年，Rex Morcy和Art Drake成立了GSSI公司，专门从事商业化探地雷达的销售和技术支持。 - 随着电子技术的进步和现代数据处理技术的应用，探地雷达的应用范围迅速扩展，包括但不限于石灰岩地区采石场的探测、淡水和沙漠地区的地下水位探测、工程地质探测、煤矿井探测、放射性废弃物处理调查等。 - 70年代以来，商业化数字探地雷达系统相继推出，如美国GSSI公司的SIR和MK系列，加拿大Sensor & Software公司的Pulse Ekko系列，这些系统具有多通道采集、多维显示、实时处理等功能。 2. **国内发展现状：** - 我国的探地雷达研究始于20世纪70年代初，当时由地矿部物探所、科研院以及一些高校和其他研究机构进行了初步尝试。 - 进入90年代后，随着大量进口探地雷达设备的应用，我国在探地雷达技术的研发和应用方面取得了显著进展。 - 当前，我国已在探地雷达硬件方面实现了自主生产，并在多个领域成功应用。 #### 三、课题目标与研究内容 1. **课题目标：** - 解决传统探地雷达数据解释的局限性，提高自动化水平。 - 开发一套基于单发单收探地雷达的自动目标识别与定位软件系统。 - 扩展探地雷达的应用范围，使其不再局限于专业人员使用。 2. **研究内容：** - 研究并实现自动目标识别算法，提高探地雷达数据处理的自动化程度。 - 应用模糊聚类分析方法进行目标识别。 - 设计并实现一套能够自动完成目标识别与定位的软件系统。 - 测试与验证该软件系统的性能，确保其准确性和可靠性。 #### 四、预期成果与影响 1. **预期成果：** - 发表一篇EI收录的文章或两至三篇国内核心期刊论文。 - 开发出一套探地雷达图像自动识别与定位软件系统。 - 完成课题研究报告。 - 培养4名研究生。 2. **预期影响：** - 提升探地雷达在非开挖施工领域的应用效果和推广程度。 - 降低开挖式地下管线探测的难度、成本和时间消耗。 - 推动我国探地雷达技术的自主创新和发展。 #### 五、研究方法与关键技术 1. **研究方法：** - 文献综述：分析国内外探地雷达技术的发展现状与趋势。 - 实验设计：构建实验环境，验证算法的有效性。 - 数据处理：应用模糊聚类分析等方法处理探地雷达图像数据。 - 软件开发：开发自动目标识别与定位软件系统。 2. **关键技术：** - 自动目标识别算法的设计与优化。 - 模糊聚类分析方法的应用。 - 探地雷达图像处理技术。 - 软件系统架构设计与实现。 #### 六、结语 探地雷达图像的自动目标识别与定位是一项具有重要应用价值的研究课题。通过本课题的研究，不仅可以提高探地雷达数据处理的自动化水平，还能拓宽其应用范围，推动我国探地雷达技术的发展。