افزايش تفكيكپذيري نگاشت راداري شبيهسازي شده GPR با استفاده از رويكرد تبديل موجك

Enhancement of low-resolution simulated GPR radargrams using the wavelet transform approach

در پژوهش حاضر يك رويكرد تبديل موجك دوبعدي بهمنظور افزايش تفكيكپذيري نگاشتهاي راداري شبيهسازي شده با تفكيكپذيري پايين رادار نفوذي به زمين (GPR) ، ارائه شده است. براي اين منظور ابتدا پاسخ GPR مدلهاي مصنوعي گوناگون با تفكيكپذيريهاي مختلف، با استفاده از مدلسازي پيشرو به روش تفاضل محدود حوزه زمان دوبعدي بهبوديافته در حوزه فركانس، مدلسازي شد. سپس رويكرد تبديل موجك پيشنهادي، بر روي نگاشتهاي راداري GPR مصنوعي توليد شده، آزمايش شد و عملكرد آن بر اساس معيارهاي سنجش كيفي )مشاهده بصري( و كمي )مقدار عددي MSE ( مورد ارزيابي و اعتبارسنجي قرار گرفت. در اين پژوهش ميزان خطاي عدم انطباق تصوير با 6 متر شامل هدف استوانه افقي منفرد توخالي به قطر يك متر، مدفون در × تفكيكپذيري بالاي واقعي مدلي به ابعاد 3 عمق يك متري در محيط ميزبان از جنس خاك رس سيلتي، با فاصله بين تريسي 5 سانتيمتر، با تصوير با تفكيك- پذيري پايين نظير آن، با فاصله بين تريسي 11 سانتيمتر كه تفكيكپذيري آن در حوزه موجك ارتقاء يافته )و به فاصله بين تريسي 5 سانتيمتر تبديل شده است(، مقدار MSE - بسيار كم برابر با 3 e 5/55 را نشان داد. نتايج پژوهش حاضر با تاييد قابليت و عملكرد الگوريتم پيشنهادي براي توليد پاسخ با تفكيكپذيري بالاي GPR هذلولي شكل هدف استوانهاي، به عنوان يك روش سريع و دقيق براي انواع اهداف گوناگون كاربرد دارد.

In current study, a 2D wavelet transform approach has been provided to enhance the resolution of simulated low-resolution GPR radargrams. To achieve this goal, primarily the forward GPR responses of diverse synthetic models were computed using a 2D time domain finite difference method improved in the frequency domain. Afterward the proposed wavelet transform approach was applied for provided synthetic GPR radargrams, as well as it s performance was validated by means of quality and quantity evaluation criteria containing visual observation and numerical value of MSE, respectively. In this research, for a model with 6×3 m dimension containing a single empty horizontal cylinder, having one meter diameter, buried in one meter depth into silty clay soil host medium, misfit error (MSE value) between actual high-resolution radargram with 5 cm trace interspacing and low-resolution radargram with 10 cm trace interspacing enhanced in the wavelet domain (after changing to 5 cm trace interspacing), was calculated about 5.54e-3. The results of this research confirming the performance of the proposed approach to provide high-resolution GPR response as hyperbolic for the cylindrical target, is capable as a fast and accurate method to be applied for diverse targets.