基于拉普拉斯滤波和全变分去噪的探地雷达公路病害逆时偏移成像

摘要

探地雷达（GPR）凭借其安全、高效及无损检测特性，已成为公路病害检测的重要手段。然而，时域有限差分逆时偏移（FDTD-RTM）成像易受噪声干扰，其生成的弧形杂波、低频噪声和串扰，难以对病害进行精确的定位，制约了该技术的工程应用效果。基于噪声成分的物理特性差异，笔者提出融合拉普拉斯滤波与全变分（TV）去噪的联合去噪策略：拉普拉斯滤波通过二阶微分算子有效压制低频噪声与黑色伪影，而TV去噪可消除弧形杂波与虚假反射波，二者结合实现多尺度噪声同步抑制。通过建立含空洞、层位脱空及裂缝等典型病害的FDTD数值模型，系统对比拉普拉斯滤波、TV去噪及本文方法的成像效果，并采用峰值信噪比（PSNR）指标进行定量评估。最后将该方法应用于江苏溧马高速公路实测数据，结果表明该方法能有效地去除低频噪声、伪影、杂波、串扰等噪声的干扰，显著提高了成像信噪比与地质解释可靠性，为公路隐伏病害智能检测提供了新的技术支撑。

关键词

拉普拉斯滤波 / TV去噪 / 时域有限差分 / 逆时偏移成像 / 探地雷达