一种基于矩特征的探地雷达双曲波显著性映射方法与流程

本发明涉及一种基于矩特征的探地雷达双曲波显著性映射方法。

背景技术：

探地雷达是一种基于反射波的地下探测工具。反射双曲线是描述地下目标特征的主要形式，对于发射双曲线的提取和识别是地下数据特征的关键步骤。已经提出多种双曲波的提取方法。包括模式识别、改进的houghtransform以及其他有特色的方法。然而在实际的应用场景中，采集到的数据往往会受到复杂的地下结构、杂波、噪声的影响，反射双曲线常常呈现出混杂、重叠和模糊的特征。在这种情况下，无论是特征提取或者结构形状的匹配拟合都具有高度的不确定性。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于矩特征的探地雷达双曲波显著性映射方法，本发明利用视觉显著来识别含有双曲波的特定区域，进而提高双曲波的提取效率，一方面通过显著性处理所具有的过滤能力，双曲波提取可以降低噪声和杂波干扰，另一方面，基于显著性规则化处理，区域中低对比度的双曲线会显现出来，具有较好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于矩特征的探地雷达双曲波显著性映射方法，对探地雷达采集的图像进行矩特征变换，得到双曲波的特征描述，定义给定块矩阵，并取矩阵的两条对角线区域分别构建集合，对两个集合进行相异度计算，将得到的二维矩阵作为图像的双曲波显著性映射。

进一步的，利用zernike矩描述双曲线的曲线特性。

zernike矩描述的具体步骤包括：

(1)定义n阶zernike矩在图像的表示；

(2)表述基于zernike矩的局部特性描述算子，将图像变换为基于zernike矩的特征域。

进一步的，在进行双曲波显著性映射时，定义给定块矩阵m，分别取矩阵的对角线区域a和b，满足以下关系则两个集合的相似性为：

d(p，q)是为欧氏距离函数，定义ab集合中元素的距离。

进一步的，矩阵m的相异度：

进一步的，所述相异度计算替换为相似度计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过显著性处理所具有的过滤能力，双曲波提取可以降低噪声和杂波干扰；

(2)基于显著性规则化处理，区域中低对比度的双曲线会显现出来，进而能够帮助分析人员能够发现一般情况下不易发现的特征。

(3)在探地雷达大数据分析过程中，通过显著性区域的标识，可以帮助快速定位双曲波位置，显著提高双曲波的提取效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的集合a和b示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在在实际的应用场景中，采集到的数据往往会受到复杂的地下结构、杂波、噪声的影响，反射双曲线常常呈现出混杂、重叠和模糊的特征。在这种情况下，无论是特征提取或者结构形状的匹配拟合都具有高度的不确定性的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于矩特征的探地雷达双曲波显著性映射方法。

zernike矩具有正交和旋转不变的特性，被广泛地应用于结构特征的描述，比如形状和边缘。使用zernike矩描述双曲线的曲线特性。通常n阶zernike矩在图像f(x,y)的定义为

多项式的复数形式为

vnm(ρ，θ)＝rnm(ρ)e^jmθ(2)

其中

我们定义基于zernike矩的局部特性描述算子：

这里gp(c，r)是像素p的邻域函数。λn正则算子，n是局部区域g的大小。

这里r和c分别为g的行和列数。

特征描述算子定义：

这里，

αi为相位。

ρrc为邻域内像素点到原点的距离，θrc相位角。

通过特征描述子的计算，将图像变换为基于zernike矩的特征域。下面进行特征域内的相似性计算，通过特征点之间的相似性描述，将双曲波的区域突出。

分别取矩阵的对角线区域，定义为集合a和b见图2所示。

满足以下关系定义两个集合的相似性s：

d(p，q)是为欧氏距离函数，定义ab集合中元素的距离。

定义矩阵m的相异度：

具体的显著性映射算法

(1)按照公式(7)对图像进行矩特征变换，得到双曲波的特征描述。

(2)按照公式(8)进行相异度计算，得到的二维矩阵就是图像的双曲波显著性映射。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。