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物探与化探  2021, Vol. 45 Issue (2): 496-501    DOI: 10.11720/wtyht.2021.1223
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双边滤波在探地雷达数据去噪处理中的应用
张斯薇(), 吴荣新, 韩子傲, 吴海波
安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232001
The application of bilateral filtering to denoise processing of ground penetrating radar data
ZHANG Si-Wei(), WU Rong-Xin, HAN Zi-Ao, WU Hai-Bo
School of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China
全文: PDF(3312 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

在探地雷达数据的采集过程中,受外界因素影响会不可避免地混入噪声,严重干扰有效回波的识别与解译。为此,利用双边滤波算法进行探地雷达数据的去噪处理,通过在探地雷达正演记录加入高斯白噪声来模拟实测的探地雷达记录,利用双边滤波器对含噪声的合成记录进行滤波处理,结果表明双边滤波算法能除去大部分高斯噪声,突出有效回波信息,峰值信噪比(PSNR)由初始的15.845 1增加到22.147 7。进一步将双边滤波器用于实测记录的滤波,从滤波结果来看,噪声除去效果较好,表明双边滤波器能有效应用于探地雷达数据的去噪处理。

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张斯薇
吴荣新
韩子傲
吴海波
关键词 双边滤波探地雷达高斯白噪峰值信噪比    
Abstract

During the acquisition of ground penetrating radar (GPR) data, noise would inevitably be mixed in by the influence of external factors, which seriously interferes with the identification and interpretation of effective echo. Therefore, the authors used the bilateral filtering algorithm to remove noise from ground penetrating radar data. By adding White Gaussian Noise to the forward record of ground penetrating radar to simulate the measured ground penetrating radar record, the synthetic record containing noise was filtered by bilateral filter. The results show that the bilateral filtering algorithm can remove most of the White Gaussian Noise, highlight the effective echo information and increase the peak signal-to-noise ratio (PSNR) from 15.845 1 to 22.147 7. Furthermore, the bilateral filter was used to filter the measured records. The filtered results show that the noise removal effect is better, which indicates that the bilateral filter could be effectively applied to the denoise of ground penetrating radar data.

Key wordsbilateral filter    ground penetrating radar    Gaussian white noise    peak signal-to-noise ratio
收稿日期: 2020-04-27      出版日期: 2021-04-29
:  P631.3  
基金资助:安徽高校自然科学研究重点项目(KJ2018A0071);煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金(SKLCRSM19KFA16)
作者简介: 张斯薇(1996-),女,四川南充人,硕士研究生,研究方向为工程地球物理勘查。 Email: 1735252739@qq.com
引用本文:   
张斯薇, 吴荣新, 韩子傲, 吴海波. 双边滤波在探地雷达数据去噪处理中的应用[J]. 物探与化探, 2021, 45(2): 496-501.
ZHANG Si-Wei, WU Rong-Xin, HAN Zi-Ao, WU Hai-Bo. The application of bilateral filtering to denoise processing of ground penetrating radar data. Geophysical and Geochemical Exploration, 2021, 45(2): 496-501.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2021.1223      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2021/V45/I2/496
Fig.1  探地雷达正演记录
Fig.2  不同信噪比的探地雷达合成记录
a—信噪比为2的合成记录;b—信噪比为10的合成记录
Fig.3  图2a的探地雷达记录双边滤波结果
a—双边滤波后的剖面;b—残差剖面
Fig.4  图2b的探地雷达记录双边滤波结果
a—双边滤波后的剖面;b—残差剖面
高斯白噪声
信噪比
含噪图像
信噪比
滤波图像
信噪比
1 1.872 9 13.391 5
2 4.875 9 15.360 2
10 11.867 8 22.147 7
Table 1  不同信噪比的高斯白噪声滤波图像PSNR值
Fig.5  PVC管实测探地雷达记录的双边滤波效果
a—原始剖面;b—滤波后剖面;c—残差剖面
Fig.6  管道实测探地雷达记录的双边滤波效果
a—原始剖面;b—滤波后剖面;c—残差剖面
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