Habiendo cubierto varias herramientas útiles de visualización e interpretación en notas anteriores, aún no hemos hablado sobre el procesamiento de 'corte grueso'. Por lo tanto, en esta nota, presentamos un método novedoso para visualizar datos 3D-GPR de manera más efectiva mediante la aplicación de procesamiento de "corte grueso". Hasta donde sabemos, este método no ha estado disponible comercialmente hasta ahora. El concepto original nos lo presentó Marcos Grasmueck et al., de la Universidad de Miami. Si bien Mark sigue siendo el innovador, lo hemos adaptado como una característica dentro Condor.
Nuestros esfuerzos consisten en buscar continuamente métodos efectivos para administrar grandes conjuntos de datos, sin pérdida de resolución/detalle, que preserven la precisión y la conciencia de profundidad/posición y, finalmente, se presten para la selección precisa de objetivos y exportaciones a entornos CAD. Además, nuestros clientes solicitan dicha funcionalidad empaquetada en un entorno fácil de usar, sin necesidad de ajustes masivos de parámetros. OspreyView, como lo llamamos, cumple con todas estas condiciones.
Un primer ejemplo de lo que estamos presentando ahora se muestra en la figura 1. La imagen superior muestra nuestro enfoque para el procesamiento de "corte grueso", mientras que la vista inferior muestra un corte fino tradicional. Aunque ambas imágenes son buenas, al menos cinco utilidades se muestran claramente en la imagen de OspreyView que no están presentes en la de abajo o solo con un poco de imaginación. Antes de profundizar en los detalles, repasemos brevemente algunos conceptos en el procesamiento de corte grueso. En primer lugar, un corte de profundidad es un corte horizontal a través de su conjunto de datos, que muestra las amplitudes de los datos después de aplicar el procesamiento. La imagen resultante (C-scan) tiene algunas características significativas. Brinda una excelente visión general que es muy engorrosa de lograr a través de perfiles de una sola línea, y conserva la resolución completa del sistema GPR y la recopilación de datos. La localización de la profundidad de los objetivos será precisa y el movimiento a través de los datos será rápido. La Figura 2 (imagen superior) muestra un ejemplo de dicha visualización básica.
Tan bueno como es este tipo de visualización de 'corte fino', el inconveniente obvio es que solo muestra lo que el GPR detecta en el tiempo/profundidad cortado por un corte dado. No existe una visualización efectiva de los objetivos de inmersión, ni es posible verlos a profundidades completamente diferentes. Es necesario desplazarse, lo que agrega tiempo, pero lo que es más importante, no le brinda al operador una visión general completa.
Para superar este inconveniente y obtener una mejor visión general, es una práctica común agregar más procesamiento promediando cortes en un rango de profundidad específico. En la Figura 2, las imágenes central e inferior muestran el efecto de dicho promedio en 4 y 8 cortes, respectivamente. Si bien el promedio aplicado a la imagen central funciona, no funciona en la imagen inferior. La grave degradación de estos datos se debe al promedio que abarca, cerca de una longitud de onda completa de la señal de radar. Este método siempre reduce la resolución, e incluso si el promedio de 4 cortes parece funcionar, una mirada cuidadosa revelará una pérdida de información. A menudo se agrega una transformada de Hilbert antes de promediar para evitar la cancelación debida al atributo bipolar de la señal GPR. Sin embargo, este enfoque reduce aún más la resolución y, por lo tanto, no es lo que queremos.
Dicho esto, las animaciones de cortes con un promedio moderado funcionan bien. Configurados a una velocidad de cuadro adecuada, brindan una forma efectiva de visualizar todos los objetivos presentes, y es probable que este enfoque no desaparezca pronto. Aunque se conserva la resolución completa, no se presta fácilmente como una herramienta que admita la selección precisa de objetivos para exportar a entornos CAD/GIS, una tarea fundamental para nuestros clientes. Independientemente, sigue siendo una forma significativa de visualizar datos 3D y llamar la atención sobre lo que se puede lograr con GPR.
Podríamos seguir discutiendo el umbral de amplitud u otros medios para simplificar y mejorar la visualización, pero eso está más allá del alcance de este documento. El objetivo es el procesamiento de "rebanadas gruesas", así que saltemos a OspreyView. La Figura 3 a continuación muestra una segunda comparación entre este nuevo método (abajo) y una típica "rebanada delgada" (arriba). Los dos ejemplos de datos revelan líneas de servicios públicos debajo de una intersección de carreteras muy transitada, centradas aprox. 1.3 m de profundidad.
En este ejemplo, el operador configuró OspreyView para ver a través de 0.2 a 1.9 m, revelando casi todo lo disponible en estos datos. Esta amplia gama puede desdibujar algunos detalles sutiles, pero ofrece una excelente visión general.
Dado el ejemplo de la Figura 3, la ventaja de OspreyView debería ser obvia para cualquier persona que trabaje con datos 3D-GPR, aunque solo se muestra la vista de pájaro a través del suelo. Esta vista de pájaro no es la entrega final que requieren nuestros clientes, pero es esencial tener una visión general clara de la escena. Hablaremos de la precisión más adelante.
¿Cómo funciona OspreyView?
En términos simples, el software aplica una matriz de color para decodificar las profundidades y las intensidades de retorno de la señal. Este enfoque es diferente de las paletas de colores unidimensionales comúnmente utilizadas en la industria GPR.
Como se muestra en la Figura 4, la matriz de color predeterminada está configurada, de modo que los objetivos en el centro son verdosos, mientras que los que están más superficiales o más profundos son amarillentos o azulados, respectivamente. Este esquema es adecuado para preservar una sensación de profundidad en las imágenes (según el concepto del inventor). Es un proceso sencillo alterar la matriz de color, según sea necesario para aquellos que desean algo más.
La facilidad de uso es una característica que a menudo se pasa por alto. Creemos que es esencial y nos esforzamos por convertirlo en un sello distintivo de la marca ImpulseRadar: ¿por qué complicar las cosas cuando no es necesario? OspreyView está controlado por dos controles deslizantes, uno para el rango de profundidad y otro para el contraste, como se muestra en la Figura 4, arriba. La vista en sí se activa a través de una casilla de verificación, por lo que cambiar entre la vista normal y OspreyView es rápido y no podría ser más simple.
Volviendo a lo que nuestros clientes necesitan incluir en sus informes de entrega, es decir, ubicaciones de destino precisas, la Figura 5 anterior muestra cómo OspreyView ayuda a extraer precisamente eso. Las interpretaciones de precisión giran en torno a la función Ribbon-Box presentada en notas anteriores, y OspreyView se combina a la perfección con esta función. El resultado es que la selección precisa de objetivos es ahora una tarea aún más fácil dada la visión general superior del perfil de profundidad codificado por colores de OspreyView.
OspreyView no es solo una forma de colorear la vista superior, sino que también contiene información de profundidad. Esto significa que cuando elegimos una línea a lo largo de una utilidad de color en la vista superior, los vértices de esas selecciones se ubicarán en la profundidad precisa determinada por ese color. Entonces, en resumen, ¡ahora hacemos selecciones de profundidad precisas desde la vista superior! Para que esto funcione, debemos tener datos razonablemente limpios, por otro lado, cualquier selección desalineada se puede ajustar fácilmente en una vista lateral.
También hemos descubierto que esta forma de visualizar los datos nos ayuda a encontrar objetivos sutiles y anomalías que de otro modo serían difíciles de detectar. No son invisibles en la vista de un solo corte, pero pasan fácilmente desapercibidos, aunque solo sean visibles en un corte de profundidad. La Figura 6, a continuación, ilustra esto perfectamente. La imagen superior es un corte ordinario donde algunas de las estructuras hechas por el hombre son apenas visibles. Solo son posibles de detectar en uno o dos cortes, y débilmente. Compare esto con OsrpreyView donde son claramente visibles.
La utilidad no se limita a datos ideales, y de hecho, la hemos encontrado útil en todos los proyectos a los que se ha aplicado. Obviamente, no ayuda cuando una posición es errónea o cuando el suelo hace que el GPR sea inútil, pero lo hemos encontrado útil incluso cuando las cosas se ponen difíciles.
Resumen
OspreyView es la primera aplicación comercial de un método novedoso para visualizar datos 3D-GPR. Está disponible en nuestro software CONDOR, y las ventajas se resumen a continuación:
- El usuario tiene una visión general clara de los objetivos debajo, al instante, sin más procesamiento en una ventana de tiempo arbitrariamente variable.
- Conserva completamente la resolución de los datos originales, tanto en profundidad como espacialmente.
- Muy rápido, alternar entre la vista de corte tradicional y OspreyView es instantáneo.
- Admite la selección precisa de objetivos, incluida la profundidad correcta, solo desde la vista superior, sin interferir con las selecciones en otras vistas.
- No requiere instancias de procesamiento separadas, no se necesita espacio adicional en disco.
- Ayuda en la detección de objetos débiles, minimiza el riesgo de objetivos perdidos.
- Tiene una interfaz de usuario sencilla e intuitiva, no es necesario ajustar los parámetros
