3D tomography for multistatic GPR subsurface sensing
3D tomography for multistatic GPR subsurface sensing
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用于多基地 GPR 地下传感的 3D 断层扫描
DOI：
10.1117/12.2304423
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Doerry, Armin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xia, Tian;Pereira, Mauricio;Zhang, Yu;Orfeo, Dan;Burns, Dylan;Huston, Dryver;Ranney, Kenneth I.;Doerry, Armin
探地雷达（GPR）地下传感是一种很有前途的无损评价（NDE）技术，用于在复杂的城市环境中检查和测量地下设施，以及监测其他关键基础设施，如桥梁和铁路。这种技术的挑战在于从记录的GPR数据形成图像。在这项工作中，一个快速反投影算法（BPA）的三维探地雷达图像建设的探索。BPA是一种时域偏移方法，已有效用于探地雷达成像。然而，在文献中的大多数研究适用于计算密集型BPA的二维数据集的假设下，在平面内散射发生下面的探地雷达天线。这种假设对于3D GPR图像形成是不精确的，因为GPR辐射在到达地面时在多个方向上散射。在这项研究中，一个广义形式的近似，以确定在空气耦合GPR系统中的散射点的开发，大大减少了所需的计算，并可以准确地定位散射点的位置。该算法的应用程序进行评估，使用GprMax，时域有限差分（FDTD）模拟器合成的探地雷达数据。
Ground penetrating radar (GPR) subsurface sensing is a promising nondestructive evaluation (NDE) technique for inspecting and surveying underground utilities in complex urban environments, as well as for monitoring other key infrastructure such as bridges and railroads. A challenge of such technique lies on image formation from the recorded GPR data. In this work, a fast back projection algorithm (BPA) for three-dimensional GPR image construction is explored. The BPA is a time-domain migration method that has been effectively used in GPR image formation. However, most of the studies in the literature apply a computationally intensive BPA to a two-dimensional dataset under the assumption that an in-plane scattering occurs underneath the GPR antennas. This assumption is not precise for 3D GPR image formation as the GPR radiation scatters in multiple directions as it reaches the ground. In this study, a generalized form for an approximation to determine the scattering point in an air-coupled GPR system is developed which considerably reduces the required computations and can accurately localize the scattering point position. The algorithm is evaluated by applications on GPR data synthesized using GprMax, a finite-difference time domain (FDTD) simulator.
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