| 基于探地雷达杂波抑制与偏移成像的树木根系定位方法 |
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| 引用本文： | 李光辉,徐汇,刘敏.基于探地雷达杂波抑制与偏移成像的树木根系定位方法[J].农业机械学报,2022,53(3):206-214. |
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| 作者姓名： | 李光辉 徐汇 刘敏 |
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| 作者单位： | 江南大学人工智能与计算机学院 |
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| 基金项目： | 江苏省农业科技自主创新资金项目（CX(19)3087）和无锡市国际科技研发合作项目（CZE02H1706） |
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| 摘 要： | 探地雷达在果树和古树名木养护管理领域具有广阔的应用前景。针对探地雷达采集的B-scan图像中杂波影响根系定位精度的问题，提出了基于鲁棒深度自动编码器(RDAE)、直接最小二乘法(DLS)和频率-波数域偏移(FKM)相结合的树木根系定位方法。首先，通过RDAE将零点校正后的B-scan图像分解为表示杂波的低秩分量和表示根系目标回波的稀疏分量，保留稀疏分量完成杂波抑制；然后使用DLS拟合目标回波形成的双曲线估算土壤的相对介电常数；最后，根据土壤的相对介电常数计算得出偏移速度作为频率-波数域偏移的输入进行偏移成像，获取根系的半径和深度信息从而完成根系定位。实验结果表明：RDAE方法在仿真和实测数据上的杂波抑制效果对比均值减法(MS)、奇异值分解(SVD)和鲁棒主成分分析(RPCA)有着更高的信杂比和改善因子，通过DLS估计的土壤相对介电常数均方根相对误差为3.84%,根系定位的最大半径相对误差和最大深度相对误差分别为8.5%、8.7%,能够完成根系位置标定，满足根系无损检测的需求，可为树木健康管理和移植提供决策支持。
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| 关 键 词： | 树木 根系定位 探地雷达 偏移成像 鲁棒深度自动编码器 双曲线拟合 |
| 收稿时间： | 2021/3/11 0:00:00 |
Tree-root Localization Method Based on Migration Imaging with Clutter Suppressed in Ground-penetrating Radar |
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| LI Guanghui,XU Hui,LIU Min.Tree-root Localization Method Based on Migration Imaging with Clutter Suppressed in Ground-penetrating Radar[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery,2022,53(3):206-214. |
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| Authors: | LI Guanghui XU Hui LIU Min |
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| Institution: | Jiangnan University |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | tree tree-root localization ground-penetrating radar migration imaging robust deep autoencoder hyperbolic fitting |
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