目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 基于探地雷達(dá)的鋼筋目標(biāo)識(shí)別與定位方法 2
1.2.2 混凝土隱蔽缺陷探地雷達(dá)增強(qiáng)成像方法 4
1.2.3 基于探地雷達(dá)的鋼筋直徑檢測方法 4
1.2.4 基于探地雷達(dá)的鋼筋銹蝕檢測方法 5
參考文獻(xiàn) 7
第2章 探地雷達(dá)的電磁波基本理論 11
2.1 電磁波傳播的基本規(guī)律 11
2.1.1 Maxwell方程組 11
2.1.2 本構(gòu)關(guān)系 12
2.1.3 電磁波的波動(dòng)特征 12
2.1.4 電介質(zhì)的電性參數(shù) 14
2.1.5 電磁波的反射與透射 15
2.1.6 電磁波的衰減 17
2.2 探地雷達(dá)的工作原理 18
2.2.1 硬件系統(tǒng)組成 18
2.2.2 數(shù)據(jù)采集方式 19
2.2.3 探測方式 20
2.2.4 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式 21
2.2.5 探地雷達(dá)的性能指標(biāo) 23
2.3 鋼筋目標(biāo)的探地雷達(dá)回波特征 24
2.3.1 鋼筋回波信號(hào)的顯著特性 25
2.3.2 鋼筋回波特征的影響因素 25
2.4 天線極化方式及其應(yīng)用 27
2.4.1 線極化、圓極化和橢圓極化 28
2.4.2 線極化組合形式 32
2.4.3 混合極化 32
2.4.4 極化探地雷達(dá)的應(yīng)用 34
2.5 探地雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理 35
2.5.1 去除天線耦合 35
2.5.2 直流偏移校正 36
2.5.3 零時(shí)校正 36
2.5.4 背景雜波去除 36
2.5.5 增益 39
2.5.6 濾波 40
2.5.7 實(shí)例分析 42
2.6 本章小結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 46
第3章 探地雷達(dá)的鋼筋智能識(shí)別 50
3.1 深度學(xué)習(xí)模型概述：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 50
3.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理 50
3.1.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程 55
3.1.3 深度學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測算法 60
3.2 數(shù)據(jù)集構(gòu)建 66
3.2.1 混凝土內(nèi)鋼筋數(shù)據(jù)的采集 66
3.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 66
3.2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)注與劃分 68
3.3 目標(biāo)識(shí)別算法的訓(xùn)練與驗(yàn)證 70
3.3.1 模型的前向傳播 70
3.3.2 模型的反向傳播 72
3.3.3 非極大值抑制 75
3.3.4 模型驗(yàn)證 75
3.4 實(shí)例分析 77
3.4.1 探地雷達(dá)鋼筋數(shù)據(jù)集建立案例 77
3.4.2 訓(xùn)練與測試結(jié)果分析 78
3.5 本章小結(jié) 81
參考文獻(xiàn) 81
第4章 混凝土隱蔽缺陷探地雷達(dá)識(shí)別與成像 84
4.1 混凝土隱蔽缺陷電磁響應(yīng)仿真與實(shí)測分析 84
4.1.1 隱蔽缺陷仿真模型 84
4.1.2 實(shí)測數(shù)據(jù)分析 90
4.2 基于探地雷達(dá)數(shù)據(jù)集的遷移學(xué)習(xí)智能識(shí)別算法 92
4.2.1 遷移學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集 92
4.2.2 混凝土隱蔽缺陷數(shù)據(jù)集 93
4.2.3 訓(xùn)練與測試結(jié)果分析 94
4.3 逆時(shí)偏移 95
4.3.1 基于爆炸反射面的逆時(shí)偏移成像 95
4.3.2 基于互相關(guān)的逆時(shí)偏移成像 97
4.3.3 基于Poynting矢量分解的逆時(shí)偏移成像 99
4.3.4 逆時(shí)偏移成像結(jié)果 101
4.4 本章小結(jié) 104
參考文獻(xiàn) 104
第5章 混凝土鋼筋網(wǎng)屏蔽效應(yīng)及雜波抑制 106
5.1 鋼筋網(wǎng)屏蔽效應(yīng) 106
5.1.1 電磁波在鋼筋混凝土中的傳播和衰減規(guī)律 106
5.1.2 金屬圓柱體散射的解析解 107
5.1.3 FDTD仿真結(jié)果分析 109
5.1.4 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析 111
5.2 基于深度學(xué)習(xí)的鋼筋雜波抑制 114
5.2.1 殘差通道注意力網(wǎng)絡(luò)框架 114
5.2.2 數(shù)據(jù)集建立 116
5.2.3 數(shù)值驗(yàn)證 120
5.2.4 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證 122
5.3 實(shí)例分析 123
5.3.1 地鐵隧道探地雷達(dá)天線選型 123
5.3.2 無砟軌道板脫空探測試驗(yàn) 126
5.3.3 隧道壁后空洞探測試驗(yàn) 128
5.4 本章小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 130
第6章 結(jié)合探地雷達(dá)與電磁感應(yīng)的雙探頭檢測方法 133
6.1 電磁感應(yīng)原理 133
6.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 133
6.1.2 電磁感應(yīng)法檢測原理 134
6.1.3 電磁感應(yīng)數(shù)據(jù)處理 135
6.1.4 鋼筋檢測儀 137
6.2 探地雷達(dá)與電磁感應(yīng)雙探頭鋼筋檢測儀 138
6.3 雙探頭鋼筋檢測儀標(biāo)定試驗(yàn) 139
6.3.1 標(biāo)定試驗(yàn)平臺(tái) 140
6.3.2 電磁感應(yīng)標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果 141
6.4 混凝土內(nèi)鋼筋特征反演方法 144
6.4.1 基于最小均方誤差的鋼筋特征反演方法 144
6.4.2 基于1D CNN的鋼筋特征反演方法 154
6.5 實(shí)例分析 158
6.5.1 室內(nèi)試驗(yàn) 158
6.5.2 現(xiàn)場試驗(yàn) 162
6.6 本章小結(jié) 163
參考文獻(xiàn) 164
第7章 基于雙極化探地雷達(dá)的鋼筋檢測方法 168
7.1 圓柱體散射理論 168
7.1.1 TMy極化下的散射 169
7.1.2 TEy極化下的散射 170
7.1.3 相對(duì)振幅比與相位差 170
7.2 相位差增強(qiáng)成像方法 172
7.3 相位差鋼筋直徑估計(jì)方法 173
7.3.1 交叉小波變換 173
7.3.2 鋼筋直徑估計(jì) 175
7.4 實(shí)例分析 175
7.4.1 雙極化相位差增強(qiáng)成像方法實(shí)例 175
7.4.2 雙極化相位差鋼筋直徑估計(jì)方法實(shí)例 182
7.5 本章小結(jié) 188
參考文獻(xiàn) 189
第8章 鋼筋早期銹蝕檢測 191
8.1 極化探地雷達(dá)系統(tǒng)和極化校準(zhǔn) 191
8.1.1 極化探地雷達(dá)系統(tǒng) 191
8.1.2 極化校準(zhǔn) 194
8.2 極化分解方法 198
8.2.1 相干矩陣 198
8.2.2 H-α分解法 198
8.3 實(shí)例分析 201
8.3.1 鋼筋加速銹蝕方案 201
8.3.2 單極化探地雷達(dá)數(shù)據(jù)分析 204
8.3.3 混合極化探地雷達(dá)數(shù)據(jù)分析 208
8.4 本章小結(jié) 217
參考文獻(xiàn) 217