一種地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法及系統(tǒng)，其中所述方法包括調(diào)用預(yù)設(shè)的每道采樣點數(shù)；讀取或解密地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；利用雙線性插值算法轉(zhuǎn)換地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；生成色標(biāo)并完成快速成像；采用迭加處理或單獨處理模式，調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；對選定的異常區(qū)域進(jìn)行雙線性插值處理以實現(xiàn)顯微鏡功能，重復(fù)執(zhí)行上一步驟實現(xiàn)對選定的異常區(qū)域的精細(xì)處理；最后存儲經(jīng)處理完成的地質(zhì)雷達(dá)圖像。本發(fā)明在基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)下開發(fā)完成了一種快速一體化地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)處理系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，從而拓展地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用能力及范圍。
【專利說明】一種地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)處理方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地球探測與信息【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地質(zhì)雷達(dá)或探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar)探測技術(shù)是一種利用電磁波反射來確定地下介質(zhì)分布情況的電磁探測方法，是20世紀(jì)90年代為適應(yīng)快速、準(zhǔn)確、無損探測地下障礙物及對工程質(zhì)量評價的需要而迅速發(fā)展起來的一種高效地球物理探測新技術(shù)。地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)可以在地基處理、地下管線探測、路基質(zhì)量檢測、隧道超前地質(zhì)預(yù)報及健康檢測、探測斷層面、巖溶及裂隙密集帶等具體工作中發(fā)揮重要作用。目前地質(zhì)雷達(dá)處理軟件幾乎全部是由各地質(zhì)雷達(dá)儀器廠商提供，全部基于Windows平臺開發(fā)，處理方法手段單一，軟件不開源、不提供源程序及數(shù)據(jù)接口。這些諸多限制對開展新方法、新技術(shù)的研究不利，給高精度的地質(zhì)雷達(dá)探測數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用帶來了困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，利用最新的軟硬件技術(shù)，提供一種快速一體化地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)處理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，進(jìn)而開發(fā)出基于Linux的快速一體化地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)處理軟件系統(tǒng)，對提高地質(zhì)雷達(dá)對目錄體的識別能力，拓展地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用范圍，為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展服務(wù)，具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法，包括以下步驟:
1)調(diào)用預(yù)設(shè)的每道采樣點數(shù)；
2)讀取或解密地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；
3)利用雙線性插值算法轉(zhuǎn)換地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；
4)生成彩色色標(biāo)并完成快速成像，其中，所述彩色色標(biāo)用于在生成的地質(zhì)雷達(dá)圖像中突出異常區(qū)域；
5)采用迭加處理或單獨處理模式，調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中多種處理方法包括干擾切除、道圓滑、數(shù)字濾波、屬性提取、偏移等；
6)對選定的異常區(qū)域進(jìn)行雙線性插值處理放大，再重復(fù)執(zhí)行步驟5)實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的精細(xì)處理；
7)存儲得到的地質(zhì)雷達(dá)圖像。
[0005]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)完成，其中快速成像以及所述多種處理方法利用GPU的并行處理特性實現(xiàn)快速處理與成像。
[0006]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法還包括步驟:切除直達(dá)波和淺部強(qiáng)反射波后再次成像，以突出深部弱反射波。[0007]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法還包括步驟:修改雷達(dá)波速度及觀測剖面長度以準(zhǔn)確定位成像的位置與埋深。
[0008]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法通過在右鍵處理菜單中提供的選項實現(xiàn)調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加處理或單獨處理，并提供采用多種處理方法迭加處理或單獨處理效果的實時對比。
[0009]本發(fā)明還提出一種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，包括以下模塊:
數(shù)據(jù)解密模塊，調(diào)用預(yù)設(shè)的每道采樣點數(shù)，讀取或解密地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；
快速成像模塊，實現(xiàn)地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的快速成像和實時顯示，并存儲處理結(jié)果；
色標(biāo)生成模塊，在地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)圖像上生成彩色色標(biāo)對異常區(qū)域進(jìn)行標(biāo)示；
處理菜單生成模塊，提供多個處理方法(如干擾切除、道圓滑、數(shù)字濾波、屬性提取、偏移等)選項，調(diào)用選定的處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加或單獨處理；
雙線性插值模塊，對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，并對選定的異常區(qū)域進(jìn)行雙線性插值處理以實現(xiàn)顯微鏡功能。
[0010]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)完成，其中快速成像以及各種處理方法利用GPU的并行處理特性實現(xiàn)快速處理與成像。
[0011]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)還包括速度與長度校正模塊，修改雷達(dá)波速度及觀測剖面長度以準(zhǔn)確定位成像的位置與埋深。
[0012]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)還包括干擾切除模塊，切除直達(dá)波和淺部強(qiáng)反射波，突出深部弱反射波。
[0013]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述處理菜單生成模塊通過在右鍵處理菜單中提供的選項實現(xiàn)調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加處理或單獨處理，快速成像模塊提供采用多種處理方法迭加處理或單獨處理效果的實時對比。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的實現(xiàn)方法通過多個模塊的有機(jī)集成，對觀測數(shù)據(jù)或任意選定異常數(shù)據(jù)實施多種處理方法的迭加處理或單獨處理，通過對快速成像的對比，找出最滿意的處理效果。處理方法靈活、多樣，處理效果一目了然，從而提高了對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理能力。
[0015]本發(fā)明的另一個有益效果是:本發(fā)明的實現(xiàn)方法采用了基于Linux的QT-CUDA(Compute Unified Device Architecture)聯(lián)合編譯架構(gòu),其中，QT是一個跨平臺的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，QT與CUDA聯(lián)合充分利用GPU (Graphic Processing Unit)資源實施并行運(yùn)算，實現(xiàn)快速成像與并行處理，極大地提高了處理效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合最能表明設(shè)計要點的附圖對本發(fā)明的實施方式作進(jìn)一步描述。
[0017]圖1是本發(fā)明中一種快速一體化地質(zhì)雷達(dá)精細(xì)處理系統(tǒng)流程圖；
圖2是本發(fā)明中數(shù)據(jù)解密模塊流程圖；
圖3是本發(fā)明中快速成像模塊流程圖；
圖4是本發(fā)明中任意階色標(biāo)生成模塊流程圖；
圖5是本發(fā)明中鼠標(biāo)任意圈定異常精細(xì)處理流程圖； 圖6是本發(fā)明中干擾切除模塊流程圖；
圖7是本發(fā)明中基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)流程圖。
【具體實施方式】
[0018]參照圖1，本發(fā)明所提出的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，大體上由以下組件構(gòu)成: 讀取各種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解密模塊101，實時顯示處理成果的快速成像模塊102，
生成任意階彩色色標(biāo)的色標(biāo)生成模塊103，集成多處理方法的鼠標(biāo)右鍵處理菜單生成模塊104，任意選定異常后實現(xiàn)顯微鏡功能的雙線性插值模塊105，任意修改雷達(dá)波速度及觀測剖面長度后成像的速度與長度校正模塊106，以及有效切除直達(dá)波和淺部強(qiáng)反射波，突出深部弱反射波的干擾切除模塊107。
[0019]當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，除以上所述組件外，本發(fā)明所提出的裝置還可包括其它的組件，在此不一一詳述。
[0020]以下將結(jié)合附圖1-7對以上組件的實現(xiàn)步驟進(jìn)行詳細(xì)講解。
[0021]參見圖1所示的實施例，大體上講，本發(fā)明的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法通過以下流程實現(xiàn):
01、選擇地質(zhì)雷達(dá)生產(chǎn)廠家，輸入每道采樣點數(shù)；
02、選擇地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)文件；
03、針對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)格式，啟動數(shù)據(jù)解密模塊101讀取或解密數(shù)據(jù)；
04、啟動雙線性插值模塊105轉(zhuǎn)換地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；
05、通過色標(biāo)生成模塊103預(yù)選色標(biāo)并通過快速成像模塊102完成快速成像；
06、其中，如需修改成像，直接選擇色標(biāo)生成模塊103生成新的色標(biāo)或移動滾動條選擇圖像透明度重新成像；
07、其中，如需展示深部弱反射波，調(diào)用干擾切除模塊107，然后調(diào)用快速成像模塊102成像；
08、啟動處理菜單生成模塊104，在一個實施例中，處理菜單生成模塊104通過鼠標(biāo)右鍵菜單顯示選項，選擇迭加處理或單獨處模式，再調(diào)用多種處理方法完成對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，其中所述多種處理方法包括干擾切除、道圓滑、數(shù)字濾波、屬性提取、偏移等；
09、如需任意選定異常進(jìn)行精細(xì)處理，直接使用鼠標(biāo)圈定異常范圍，后自動調(diào)用雙線性插值模塊105及快速成像模塊102實現(xiàn)顯微鏡功能；
然后:
0a、重復(fù)執(zhí)行步驟08，實現(xiàn)對任意選定異常的精細(xì)處理；
Ob、調(diào)用速度與長度校正模塊106準(zhǔn)確定位成像區(qū)域的位置與埋深；
0c、對于滿意的處理成果，啟動處理菜單生成模塊104，在鼠標(biāo)右鍵菜單中選擇抓圖功能，保存處理成果，完成地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理工作。
[0022]進(jìn)一步參照圖2，數(shù)據(jù)解密模塊101的實現(xiàn)包括以下步驟:
11、將雷達(dá)數(shù)據(jù)文件讀寫指針定位于1024字節(jié)處；
12、以short數(shù)據(jù)類型掃描所有數(shù)據(jù)，計算出記錄道總數(shù)；
13、對所有道進(jìn)行循環(huán)讀?。?br> 14、每次循環(huán)將順序讀取各道所有采樣數(shù)據(jù)生成二維數(shù)組，然后調(diào)用雙線性插值模塊105處理數(shù)據(jù)。
[0023]進(jìn)一步參照圖3，快速成像模塊102的實現(xiàn)包括以下步驟:
21、選擇GPU并行計算設(shè)備用于并行處理成像；
22、在已選定的GPU設(shè)備上分配存放雷達(dá)和色標(biāo)數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間；
23、將主機(jī)內(nèi)存中雷達(dá)和色標(biāo)數(shù)據(jù)拷貝至GPU設(shè)備內(nèi)存空間；
24、構(gòu)造與成圖寬度、高度一致的并行線程網(wǎng)格；
25、調(diào)用GPU多線程并行核函數(shù)，實現(xiàn)每個線程負(fù)責(zé)生成一個像素點數(shù)據(jù)；
26、對所有并行處理線程進(jìn)行同步處理；
27、將經(jīng)多線程處理后的像素數(shù)據(jù)直接寫入OpenGL繪圖緩沖區(qū)成圖。
[0024]進(jìn)一步參照圖4，提供任意色階的色標(biāo)生成模塊103的實現(xiàn)包括以下步驟:
31、輸入需要成圖色標(biāo)的階數(shù)；
32、通過鼠標(biāo)選定最大值、O值和最小值對應(yīng)的色標(biāo)顏色值；
33、進(jìn)行色標(biāo)階數(shù)循環(huán)；
34、對于小于1/2總階數(shù)的色標(biāo)，以最小值和O值對應(yīng)的顏色值通過插值方法計算出各階色標(biāo)顏色；
35、對于大于1/2總階數(shù)的色標(biāo)，以最大值和O值對應(yīng)的顏色值通過插值方法計算出各階色標(biāo)顏色；
36、調(diào)用快速成像模塊成像。
[0025]進(jìn)一步參照圖5，鼠標(biāo)圈定任意異常進(jìn)行精細(xì)處理的步驟如下:
41、激活鼠標(biāo)Qdropevent事件,為支持鼠標(biāo)任意圈定異常做準(zhǔn)備；
42、讀取鼠標(biāo)圈定異常時左上角坐標(biāo)及右下角坐標(biāo)值；
43、進(jìn)行X方向點循環(huán)；
44、進(jìn)行y方向點循環(huán)；
45、根據(jù)各點(X，y)坐標(biāo)值，利用雙線性插值算法求出相應(yīng)的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)；
46、對圈定的異常數(shù)據(jù)按顯示圖形大小進(jìn)行雙線性插值后快速成像，實現(xiàn)顯微鏡功
倉泛;
47、利用右鍵處理菜單生成模塊，調(diào)用各種處理解釋方法進(jìn)行精細(xì)處理。
[0026]進(jìn)一步參照圖6，干擾切除模塊107的實現(xiàn)包括以下步驟:
51、輸入切除的起始道號以及起始采樣序號；
52、計算所有記錄道最大采樣序號對應(yīng)地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的平均值，作為填充切除道及采樣點的值；
53、道切除循環(huán)；
54、采樣切除循環(huán)；
55、填充切除道及采樣點數(shù)據(jù)；
56、調(diào)用快速成像模塊成像。
[0027]進(jìn)一步參照圖7，所述基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)的構(gòu)建，包括以下步驟:
61、Linux系統(tǒng)上安裝、配置完成QT、CUDA和CMAKE最新軟件包；
62、建立實施聯(lián)合編譯的工程目錄及其子目錄CODE； 63、CODE子目錄下建立QT、CUDA子目錄分別存放QT及CUDA源代碼程序；
64、在QT源程序中根據(jù)C++調(diào)用外部函數(shù)的語法，定義其調(diào)用外部CUDA程序的函數(shù)；
65、工程目錄下建立cmake命令所需的主配置文件CMakeLists，定義QT、CUDA和CMAKE版本信息；
66、CODE目錄下建立cmake命令所需的從配置文件CMakeLists，定義工程包含的QT、CUDA所有源程序名；
67、調(diào)用cmake命令自動生成自動編譯文件Makefile，再執(zhí)行make命令完成聯(lián)合編譯。
[0028]以上對本發(fā)明的實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)調(diào)用預(yù)設(shè)的每道采樣點數(shù)； 2)讀取或解密地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)； 3)利用雙線性插值算法轉(zhuǎn)換地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)； 4)生成彩色色標(biāo)并完成快速成像，其中，所述彩色色標(biāo)用于在生成的圖像中突出異常區(qū)域； 5)采用迭加處理或單獨 處理模式，調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 6)對選定的異常區(qū)域進(jìn)行雙線性插值處理以實現(xiàn)顯微鏡功能，再重復(fù)執(zhí)行步驟5)實現(xiàn)對選定的異常區(qū)域的精細(xì)處理； 7)存儲得到的地質(zhì)雷達(dá)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法，其特征在于，基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)完成，其中快速成像以及所述多種處理方法基于GPU的并行處理實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法，其特征在于，還包括步驟:切除直達(dá)波和淺部強(qiáng)反射波后再次成像，以突出深部弱反射波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法，其特征在于，還包括步驟:修改雷達(dá)波速度及觀測剖面長度以準(zhǔn)確定位成像區(qū)域的位置與埋深。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理方法，其特征在于，通過在右鍵處理菜單中提供的選項實現(xiàn)調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加處理或單獨處理，并提供采用多種處理方法迭加處理或單獨處理效果的實時對比。
6.一種地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 數(shù)據(jù)解密模塊(101)，調(diào)用預(yù)設(shè)的每道采樣點數(shù)，讀取或解密地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)； 快速成像模塊(102)，實現(xiàn)地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的快速成像以及實時顯示，并且存儲處理結(jié)果; 色標(biāo)生成模塊(103)，在地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)圖像上生成彩色色標(biāo)對生成的地質(zhì)雷達(dá)圖像中的異常區(qū)域進(jìn)行標(biāo)示； 處理菜單生成模塊(104)，提供多個處理方法選項，調(diào)用選定的處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加或單獨處理； 雙線性插值模塊(105)，對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙線性插值轉(zhuǎn)換處理，并對選定的異常區(qū)域進(jìn)行雙線性插值處理以實現(xiàn)顯微鏡功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，其特征在于，基于Linux的QT-CUDA聯(lián)合編譯架構(gòu)完成，其中快速成像以及所述多個處理方法基于GPU的并行處理實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括速度與長度校正模塊(106)，修改雷達(dá)波速度及觀測剖面長度以準(zhǔn)確定位成像區(qū)域的位置與埋深。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括干擾切除模塊(107)，切除直達(dá)波和淺部強(qiáng)反射波，突出深部弱反射波。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)精細(xì)處理系統(tǒng)，其特征在于:處理菜單生成模塊(104)通過在右鍵處理菜單中提供的選項實現(xiàn)調(diào)用多種處理方法對地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加處理或單獨處理，以及快速成像模塊(102)提供采用多種處理方法迭加處理或單獨處理效果的實時對比。`
【文檔編號】G01V3/38GK103558643SQ201310526881
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】彭土有 申請人:江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院