探地雷達數(shù)據(jù)紋理的可視化研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類社會對石油、煤炭和天然氣等資源的需求越來越大，而這些能源物質(zhì)都隱藏在人們不可能直接獲取的地下儲層。探地雷達（Ground Penetrating Radar，GPR）是近幾十年以來迅速發(fā)展起來的一種用來探測地下目標的非常有效的手段，利用探地雷達來采集的數(shù)據(jù)進行剖析，可以了解地下巖石與儲層的基本信息。然而探地雷達波在地層以下的傳播是非常復雜的，通過接收天線獲得的探地雷達數(shù)據(jù)中充斥著非常多的噪聲與雜波。因此，要在各種噪聲

2、和雜波中提取對探測人員有價值的信息是非常必要的，也是探地雷達解譯過程中非常重要的環(huán)節(jié)。
　　可視化技術(shù)（Visualization Technology）是數(shù)據(jù)之間相互進行交互的可視表達的過程，是用來增強人們對信息認知的一門技術(shù)?？梢暬夹g(shù)能將不可見的信息或者難以直接顯示的數(shù)據(jù)映射為人們更容易觀察的符號、顏色、圖形、紋理等，以此來增強對原始數(shù)據(jù)識別的效率，高效的傳遞真正需要的信息?？梢暬^程要處理的對象只是數(shù)據(jù)本身。依照所處理的數(shù)

3、據(jù)的不同，可視化可以分為科學可視化與信息可視化兩個分支。探地雷達數(shù)據(jù)類型屬于是非結(jié)構(gòu)化的、非幾何的抽象的數(shù)據(jù)，按處理數(shù)據(jù)類型的類別劃分應歸為信息可視化的范疇。所以，本文所研究的內(nèi)容是針對探地雷達數(shù)據(jù)紋理的信息可視化提出的。
　　本文對探地雷達數(shù)據(jù)紋理的可視化的一些技術(shù)進行了探討，然后主要對一種基于LBP（Local Binary Patterns，局部二值模式）的紋理特征的提取的編碼形式進行改進，最后將改進的LBP用于探地雷達數(shù)據(jù)

4、中。緊接著用GLCM（Gray Level Cooccurrence Matrix）的方法對探地雷達數(shù)據(jù)提取紋理特征，并結(jié)合主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）的方法用于FCM聚類中，獲得人眼可以直接獲得信息的可視化圖象。通過這兩個所做實驗的對比，對探地雷達數(shù)據(jù)紋理的可視化進行了相關探究和說明。本文的主要工作包括以下幾個方面：
　　1.根據(jù)探地雷達數(shù)據(jù)的特征，提出一種改進的LBP編碼方式，

5、并將這種優(yōu)化方式應用于探地雷達數(shù)據(jù)紋理特征提取中
　　本文對探地雷達數(shù)據(jù)進行深入分析，發(fā)現(xiàn)在探地雷達數(shù)據(jù)集中的相鄰道數(shù)上的數(shù)據(jù)有很高的相似性，而地表以下相同結(jié)構(gòu)的物理介質(zhì)如沙土、石塊、礦產(chǎn)等都是成堆出現(xiàn)的，在基于原始LBP編碼方式的基礎上，提出一種針對探地雷達數(shù)據(jù)的改進的LBP編碼方式，并將這種改進的方法用于探地雷達紋理可視化研究中，經(jīng)過實驗對比，結(jié)果表明這種改進LBP編碼方式的方法優(yōu)于基于原始的LBP方法。
　　2.將GL

6、CM結(jié)合PCA的方法用于GPR數(shù)據(jù)紋理的可視化研究中
　　本文將GLCM的紋理特征提取方法用于探地雷達數(shù)據(jù)中，根據(jù)生成的灰度共生矩陣可以提取數(shù)據(jù)的多個特征。雖然這些特征可以很好的反映某些紋理，但是特征集的維數(shù)過高，并沒有取得很好的可視化效果，也極大的占用了資源和不必要的時間，因此，本文提出GLCM結(jié)合PCA的方法用于探地雷達數(shù)據(jù)紋理的可視化研究中。經(jīng)過實驗分析研究，基于GLCM與PCA的探地雷達數(shù)據(jù)紋理的可視化效果優(yōu)于GLCM的方