一种粮堆中异物的识别方法

摘要

本发明涉及一种粮堆中异物的识别方法，用以解决现有技术干扰大、分类不精确、无法进行多种目标分类的问题。本方法首先利用图像处理技术和霍夫变换法在探地雷达图中对异物目标进行定位，然后在异物目标所在道上基于折射和反射定律对介电常数进行多层单道反演，最后根据反演的介电常数数值，依据介电常数与常见异物的对应关系确定异物的种类，实现异物的识别。该方法只需回波幅度信息，无需回波相位信息，因而算法更易于实现。同时，由于不同种类物体介电常数的差异，该方法对异物的分类和识别更加精确，并且可对同一区域中不同种类异物同时进行分类。

主权项

一种粮堆中异物的识别方法，其特征在于，步骤如下：a)用探地雷达探测，对粮堆中异物进行定位；b)根据所测粮堆深度与异物深度，将粮堆沿垂直方向从上到下依次分成至少两个虚拟层；基于反演算法和反射折射定律，得出逐层反演公式：第一层介电常数： ϵ 1 = k 1 · 1 + f 1 A 0 A m 1 - f 1 A 0 A m - - - ( 11 ) 第二层及之后层介电常数： ϵ i = k i ϵ i - 1 · 4 ϵ i - 2 ϵ i - 1 ϵ i - 2 - ϵ i - 1 - f i A i - 1 A i - 2 4 ϵ i - 2 ϵ i - 1 ϵ i - 2 - ϵ i - 2 + f i A i - 1 A i - 2 , i = 2,3 , . . . N - - - ( 12 ) 公式（12）中，εi是各虚拟层的介电常数，i表示从上到下层数的序号，ε0是空气介电常数，Ai是各虚拟层的反射回波幅度，ki是各虚拟层的线性误差校准因子，fi是各虚拟层幅度衰减因子；公式（11）中，Am是发射电磁波的幅度，A0是第一虚拟层反射回波幅度，k1是第一虚拟层的线性误差校准因子，f1是第一虚拟层幅度衰减因子；c)将探地雷达天线放置在粮堆表面，测量探地雷达天线对应位置垂直扫描线上各虚拟层的反射回波幅度Ai；d)采用测井法进行两次测量确定公式（11）、（12）中的参数f1，k1，fi，ki；采用一个发射天线与两个接收天线，第一次测量时，将发射天线和接收天线分别插入第一虚拟层，根据测量的电磁波幅度衰减和相移，并结合经几何衰减校正的电磁波传导模型，确定第一虚拟层介电常数ε1，并根据探地雷达测得的发射电磁波的幅度Am，空气介电常数ε0，第一层反射回波幅度A0，结合公式（11），设f1=1，确定k1；第二次测量时，将发射天线和接收天线分别插入第二虚拟层，根据测量的电磁波幅度衰减和相移，并结合经几何衰减校正的电磁波传导模型，确定第二虚拟层介电常数ε2，考虑到是同一介质，各层衰减相同，可把f1作为各层幅度衰减因子fk，即f1=fk，k=2,…,n；并结合公式（12），设ki=k1，确定幅度衰减校准因子fi；e)利用公式（12）迭代计算探地雷达天线对应位置垂直扫描线上各虚拟层的介电常数；f)根据各虚拟层的介电常数，判断异物的性质和种类。