刘宗辉等：隧道地质预报探地雷达信号干扰消除方法 393· (a) (b) 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 0.8 1.0 1.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.51.01.5 2.0 Position/m Position/m 图1正演几何模型.(a)圆形空洞：(b)方形空洞 Fig.I Geometric model of forward simulation:(a)circular hole;(b)square hole 0 0 al (b) 10 15 15 200 400 600 0 100200300400 500 Channel number Channel number 图2正演模拟结果.(a)圆形空洞：(b)方形空洞 Fig.2 Forward simulation results:(a)circular hole;(b)square hole 图如图3所示.从图中可以看出异常体反射界面 下反射面同相轴几乎不可见，方形空洞数据只能 的有效信号已基本被淹没在噪声之中，圆形空洞 观察到水平部分能量特别强的部位. 0 (a) 5 10 10 15 15 0 200 400 600 0 100200300400 500 Channel number Channel number 图3加噪后数据.(a)圆形空洞：(b)方形空洞 Fig.3 Data with random interference:(a)circular hole;(b)square hole 2.2去噪效果分析 处理后同相轴信息并没有被完全还原出来，圆形 2.2.1波形堆积图对比 空洞数据的下反射面同相轴模糊，方形空洞数据 对上述加噪后的数据分别运用小波变换与本 上反射面边缘不清晰，数据整体依然含有较多噪 文所提出的基于自适应阀值的剪切变换进行去噪 声，去噪效果并不理想.而使用本文提出的剪切变 处理，经过反复对比确定两种方法具体参数为：小 换去噪后的数据图像，目标信号被极大限度的还 波变换选取DB4小波基，分解尺度为4：剪切变换 原，圆形空洞数据中被噪声掩盖的下反射面同相 采样率设置为2，分解尺度为4，方向数设置为可 轴在经过处理后清晰可见，几乎与原始信号数据 分解的最多方向，剪切逆变换采用迭代法求逆矩 没有差异，方形空洞的起止位置处的信号也被有 阵，迭代总数为10，误差限值为10.处理后的波 效的还原出来.从方形空洞处理结果同时可以看 形堆积如图4和图5所示 出剪切变换处理后数据与原数据相比信号强度稍 从图4和图5中可以很直观的看出小波变换 弱，说明存在少量的有效信号被过度剔除图如图 3 所示. 从图中可以看出异常体反射界面 的有效信号已基本被淹没在噪声之中，圆形空洞 下反射面同相轴几乎不可见，方形空洞数据只能 观察到水平部分能量特别强的部位. 2.2    去噪效果分析 2.2.1    波形堆积图对比 对上述加噪后的数据分别运用小波变换与本 文所提出的基于自适应阀值的剪切变换进行去噪 处理，经过反复对比确定两种方法具体参数为：小 波变换选取 DB4 小波基，分解尺度为 4；剪切变换 采样率设置为 2，分解尺度为 4，方向数设置为可 分解的最多方向，剪切逆变换采用迭代法求逆矩 阵，迭代总数为 10，误差限值为 10−5 . 处理后的波 形堆积如图 4 和图 5 所示. 从图 4 和图 5 中可以很直观的看出小波变换 处理后同相轴信息并没有被完全还原出来，圆形 空洞数据的下反射面同相轴模糊，方形空洞数据 上反射面边缘不清晰，数据整体依然含有较多噪 声，去噪效果并不理想. 而使用本文提出的剪切变 换去噪后的数据图像，目标信号被极大限度的还 原，圆形空洞数据中被噪声掩盖的下反射面同相 轴在经过处理后清晰可见，几乎与原始信号数据 没有差异，方形空洞的起止位置处的信号也被有 效的还原出来. 从方形空洞处理结果同时可以看 出剪切变换处理后数据与原数据相比信号强度稍 弱，说明存在少量的有效信号被过度剔除. Position/m 0.5 1.5 1.0 2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Depth/m (a) Position/m 0.5 1.5 1.0 2.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Depth/m (b) 图 1    正演几何模型. （a）圆形空洞；（b）方形空洞 Fig.1    Geometric model of forward simulation: (a) circular hole; (b) square hole Channel number 0 600 200 400 0 5 10 15 Time/ns (a) Channel number 0 300 400 100 200 500 0 5 10 15 Time/ns (b) 图 2    正演模拟结果. （a）圆形空洞；（b）方形空洞 Fig.2    Forward simulation results: (a) circular hole; (b) square hole Channel number 0 600 200 400 0 5 10 15 Time/ns (a) Channel number 0 300 400 100 200 500 0 5 10 15 Time/ns (b) 图 3    加噪后数据. （a）圆形空洞；（b）方形空洞 Fig.3    Data with random interference: (a) circular hole; (b) square hole 刘宗辉等： 隧道地质预报探地雷达信号干扰消除方法 · 393 ·