Page 32 - 电力与能源2021年第六期

6 4 0 龚波涛, 等: 基于全时空增强现实定位与可视化技术的排管埋深探测技术

, ,…, C n 其中 n 代表空间圆环的数量。具 为了更好实现埋地排管定位, 用于匹配目标
,
C 1 C 2
体的三维排管三角网的构造步骤可表述如下。 回波特征的小波具有近似的对称、 衰减特征。将
( 1 ) 从 C 1 起, 按顺序选择紧邻的 2 个空间圆 Sinc主函数与 第一副瓣定义为埋地排管定位时
, ,…, C n 的顶 的检测小波, 用公式可将其表述为
环的顶点执行构网操作。将 C 1 C 2
,
, ,…, C i , n 那么用公式可
θ ( t ) =e ( 2 )
点用公式表示为C i , 1 C i , 2 - λtsinπt
, 。 πt
将 C i+1 , 1 上 的 点 表 示 为 C i+1 , 1 C i+1 , 2 ,…, C i+1 , n
基于 Delaunna y 关于三角网构建的描述, 排管三 式( 2 ) 中, 媒介衰减因子表示为λ , 并且 t满足
t∈ [ -2.459 , 2.459 ]。具体的小波域自动检测埋
角网构网的规则如图 2 所示。
地排管定位步骤如下。
( 1 ) 对序列执行扫描与四级分解操作, 分解尺
-1
-2
-3
度选取 2 、 2 、 2 与 2 。
0
( 2 ) 对小波域执行统计检测操作。分别对序
列 A 执四级分解操作得到的信号执行小波卷积
图 2 展开的三角网侧面示意图
( 2 ) 对得到的三角形执行相关存储操作, 操作 运算:
结束后, 将所有的三角形组合在一起成为一个关 s i θ , i=0 , 1 , 2 , 3 ( 3 )
于三角形的集合, 该集合即排管三角网。对得到 其中, 扫描序列 A 得到的分解信号与分解的
尺度分别用 s i 与 i 代表; 小波系数与卷积运算算
的三 角 网 执 行 Mesh 对 象 生 成 操 作, 得 到 排 管
子用θ 与 代表。
Mesh 三维模型。
1.2.2 排管纹理贴图 快速统计计算小波域, 过程如下。
如果将执行卷积运算操作后的小波域序列用
为了得到更好的三维建模效果, 需要对排管
,
进行纹理贴图操作 [ 13 ] 。应用 REPEAT 方法进行 公式表示为θ ii=1 , 2 ,…, k 。
排管贴图, 执行排管的侧面展开操作, 将长度分段 用 s与 s ^ 代表θ i 的均值与方差, 有:
2
与横截面圆周分段分别表示为 B 与 G 。排管横向 ì 1 k
ï s k = ∑ θ i
的纹理贴图数量与纵向的排管贴图数量分别表示 ï ï k i = 1
í ( 4 )
为 m 与n , 那么排管在( i ,) 处的纹理坐标可表述为 ï 1 k
j
2
2
ï s ^ = ∑ ( θ i- s k )
k
î
(
{ u = i*m )/ B , 0≤i≤B ( 1 ) 根据式( 4 ), 对参数执行快速估计操作时的求
k i = 1
v = i*n )/ G , 0≤j≤G
(
排管纹理贴图完成后, 依次遍历全部排管进 解方法可以表示为
k
行三维模型构建, 形成全时空地下排管网的 AR k æ 1 ö k
s k + 1 = ç ∑ θ i + θ i + 1
÷
è
可视化场景。 k+1 k i =1 ø k+1
1.3 小波域埋地排管定位 = k s k + k θ i + 1 ( 5 )
k+1 k+1
根据小波分析中关于小波伸缩特性的描述,
k
小波分析具有抑制部分信号特征并凸显感兴趣区 根据s ^ = 1 ∑ ( θ i- s k ) 可知:
2
2
k
k i =1
域的特点 [ 14 ] 。用 A 代表 AR 三维排管自动建模
k k + 1
后得到的排管数据生成的排管序列。应用一维 s ^ 2 ∑ ( θ i- s k + 1 ) ( 6 )
2
k + 1=
k+1 i =1
Mallat分 解 算 法 对 序 列 A 执 行 频 率 分 解 操 作。 根据式( 4 ) 与式( 6 ) 有:
探地雷达与背景间拥有较高的噪声, 导致在对序 k
2
k + 1=
2
s ^ 2 s ^ + 1 ( θ i + 1 - s k ) ( )
2
列 A 执行频率分解操作后, 得到的序列 A 的空域 k+1 k k+1 - s k - s k + 1
中雷达与背景具有几乎一致的幅值, 而地下埋管 ( 7 )
部位也会占据一定的区域范围。因而, 在进行小 对小波区域的模极大值进行判别操作时, 其
波分解操作时, 可以通过小波系数进行细节分解 阈值应满足:
将埋地排管区域从探测背景中有效地剥离出来, θ i θ i ≥s+ β s
,
θ i = { ( 8 )
实现对埋地排管的准确定位。 0 , Other