طراحی الگوریتم کاربردی جهت استخراج پارامترهای هندسی اهداف استوانه ای مدفون در روش رادار نفوذی به زمین ‎(GPR)‎

در پژوهش حاضر از روش ژئوفیزیکی رادار نفوذی به زمین (GPR) برای شناسایی پارامترهای هندسی اهداف استوانه ای مدفون و سرعت سیر امواج الکترومغناطیسی در محیط، استفاده شده است. برای این منظور ابتدا مدلسازی پیشرو داده های GPR با استفاده از روش تفاضل محدود دوبعدی حوزه زمان (FDTD) به کمک نرم افزارهای GPRMAX، ReflexW و Radexplorer برای چندین مدل مصنوعی متناظر با اهداف متداول در کاربردهای ژئوتکنیکی و تاسیسات زیرسطحی انجام شد. سپس به منظور استخراج پارامترهای فیزیکی و هندسی اهداف استوانه ای مدل های مصنوعی، یک الگوریتم کاربردی در محیط نرم افزار MATLAB پیاده سازی شد که رفتار پاسخ GPR را در حوزه مکانی، مورد بررسی قرار می دهد. عملکرد این الگوریتم برای چندین مدل مصنوعی ازجمله استوانه افقی فلزی توخالی، استوانه افقی توخالی از جنس پلاستیک پی وی سی و مدل شامل جفت استوانه افقی توخالی از جنس پلاستیک پی وی سی مورد ارزیابی قرار گرفت که در تمام موارد دقت بسیار بالایی را در برآورد پارامترهای مدل نشان داد. الگوریتم مذکور برای استفاده در مورد تصاویر واقعی GPR که آمیخته با مقدار زیادی از انواع نوفه می باشند، بهبود داده شد. در این الگوریتم ابتدا با به کارگیری الگوریتم آشکارکننده متوالی اشیاء (Cascade Object Detector) ناحیه مطلوب تعریف گردیده به گونه ای که نواحی تهی، حذف شده و الگوریتم بر روی ناحیه محدود مطلوب، اجرا می شود. ازجمله قابلیت های الگوریتم پیشنهادی که براساس تعریف تصاویر مثبت و منفی آموزش می بیند، آن است که می تواند بدون نیاز به اعمال مراحل پیش پردازشی، مراحل پردازشی پیشرفته را بر روی تصاویر واقعی GPR سرشار از نوفه، اعمال نماید. عملکرد الگوریتم پیشنهادی برای نگاشت راداری واقعی GPR یکی از پروفیل های برداشت شده در میدان امام حسین (ع) روبروی شهرداری شهر اصفهان، مورد ارزیابی قرار گرفت که در این مورد نیز نتیجه مطلوبی از برآورد پارامترهای هندسی و فیزیکی هدف زیرسطحی حاصل شد.

کلیدواژه ها:

Ground-Penetrating Radar (GPR) ، Geometrical parameters of cylindrical targets ، Cascade Object Detector ‎‎(COD) algorithm ، Hyperbolic response ، Positive and negative images