Avendo trattato diversi utili strumenti di visualizzazione e interpretazione nelle note precedenti, non abbiamo ancora parlato dell'elaborazione "spessa". Pertanto, in questa nota, presentiamo un nuovo metodo per visualizzare i dati 3D-GPR in modo più efficace applicando l'elaborazione "fetta spessa". Per quanto ne sappiamo, questo metodo non era disponibile in commercio fino ad ora. Il concept originale ci è stato presentato da Marco Grasmueck et al., dell'Università di Miami. Sebbene Mark rimanga l'innovatore, lo abbiamo adattato come caratteristica interna Condor.
I nostri sforzi sono di cercare continuamente metodi efficaci per la gestione di enormi set di dati, senza perdita di risoluzione/dettaglio, che preservano la consapevolezza e l'accuratezza di profondità/posizione e, infine, si prestano alla selezione precisa di obiettivi ed alle esportazioni in ambienti cad. Inoltre, i nostri clienti richiedono tale funzionalità confezionata in un ambiente user-friendly, senza la necessità di modificare in modo massiccio i parametri. OspreyView, come lo chiamiamo, soddisfa tutte queste condizioni.
Un primo esempio di ciò che stiamo presentando ora è mostrato nella figura 1. L'immagine in alto mostra il nostro approccio all'elaborazione della 'fetta spessa' mentre la vista in basso mostra una fetta sottile tradizionale. Sebbene entrambe le immagini siano buone, nell'immagine OspreyView sono mostrate chiaramente almeno cinque utilità che non sono presenti in quella inferiore o solo con un po' di immaginazione. Prima di approfondire i dettagli, esaminiamo brevemente alcuni concetti nell'elaborazione a fette spesse. In primo luogo, una fetta di profondità è un taglio orizzontale del set di dati, che mostra le ampiezze dei dati dopo l'applicazione dell'elaborazione. L'immagine risultante (C-scan) ha alcune caratteristiche significative. Fornisce un'eccellente panoramica che è molto ingombrante da ottenere attraverso la profilazione a linea singola e preserva la piena risoluzione del sistema GPR e la raccolta dei dati. La localizzazione in profondità dei bersagli sarà precisa e lo spostamento tra i dati sarà rapido. La Figura 2 (immagine in alto) mostra un esempio di tale visualizzazione di base.
Per quanto buono sia questo tipo di visualizzazione a "fetta sottile", l'ovvio inconveniente è che mostra solo ciò che il GPR rileva nel momento/profondità tagliata da una determinata porzione. Non esiste una visualizzazione efficace dei bersagli in immersione, né è possibile vederli a profondità completamente diverse. È necessario lo scorrimento, che aggiunge tempo, ma soprattutto non offre all'operatore una panoramica completa.
Per superare questo inconveniente e ottenere una panoramica migliore, è pratica comune aggiungere più elaborazione calcolando la media delle fette su un intervallo di profondità specifico. Nella Figura 2, le immagini centrali e inferiori mostrano l'effetto di tale media rispettivamente su 4 e 8 fette. Mentre la media applicata all'immagine centrale funziona, non funziona sull'immagine in basso. Il grave degrado di questi dati è dovuto alla media che si estende, vicino a una lunghezza d'onda completa del segnale radar. Questo metodo riduce sempre la risoluzione e, anche se la media a 4 strati sembra funzionare, uno sguardo attento rivelerà la perdita di informazioni. Una trasformata di Hilbert viene spesso aggiunta prima della media per evitare l'annullamento dovuto all'attributo bipolare del segnale GPR. Tuttavia, questo approccio riduce ulteriormente la risoluzione e quindi non è quello che vogliamo.
Detto questo, le animazioni di sezioni con una media moderata funzionano bene. Impostati a una velocità fotogramma adeguata, forniscono un modo efficace per visualizzare tutti i target presenti e questo approccio probabilmente non scomparirà presto. Sebbene venga preservata la piena risoluzione, non si presta facilmente come strumento di supporto per la selezione precisa degli obiettivi per l'esportazione in ambienti CAD/GIS, un'attività critica per i nostri clienti. Indipendentemente da ciò, rimane un modo significativo per visualizzare i dati 3D e per attirare l'attenzione su ciò che può essere ottenuto con GPR.
Potremmo continuare discutendo della soglia di ampiezza o di altri mezzi per semplificare e migliorare la visualizzazione, ma questo va oltre lo scopo di questo documento. L'obiettivo è l'elaborazione "spessa", quindi passiamo a OspreyView. La figura 3 di seguito mostra un secondo confronto tra questo nuovo metodo (in basso) e una tipica "fetta sottile" (in alto). I due esempi di dati rivelano linee di servizio al di sotto di un incrocio stradale trafficato, centrata a ca. 1.3 m di profondità.
In questo esempio, l'operatore ha impostato OspreyView per vedere attraverso da 0.2 a 1.9 m, rivelando quasi tutto ciò che è disponibile in questi dati. Questa vasta gamma può offuscare alcuni dettagli sottili, ma offre un'eccellente panoramica.
Dato l'esempio nella figura 3, il vantaggio di OspreyView dovrebbe essere evidente a chiunque lavori con dati 3D-GPR, anche se viene mostrata solo la vista a volo d'uccello attraverso il terreno. Questa vista a volo d'uccello non è la consegna finale richiesta dai nostri clienti, ma avere una chiara panoramica della scena è essenziale. Parleremo di precisione più avanti.
Come funziona OspreyView?
In parole povere, il software applica una matrice di colori per le profondità di decodifica e le forze di ritorno del segnale. Questo approccio è diverso dalle tavolozze di colori unidimensionali comunemente utilizzate nel settore GPR.
Come mostrato nella Figura 4, la matrice dei colori predefinita è impostata, in modo che i target al centro siano verdastri, mentre quelli meno profondi o più profondi siano rispettivamente giallastri o bluastri. Questo schema è adatto a preservare una sensazione di profondità nelle immagini (come da concetto dell'inventore). È un processo semplice per modificare la matrice dei colori, come necessario per coloro che desiderano qualcos'altro.
La facilità d'uso è una caratteristica spesso trascurata. Pensiamo che sia essenziale e ci sforziamo di renderlo un segno distintivo del marchio ImpulseRadar: perché complicare le cose quando non è necessario? OspreyView è controllato da due cursori, uno per l'intervallo di profondità e uno per il contrasto, come mostrato nella Figura 4, sopra. La visualizzazione stessa viene attivata tramite una casella di controllo, quindi il passaggio dalla visualizzazione normale a OspreyView è rapido e non potrebbe essere più semplice.
Tornando a ciò di cui i nostri clienti hanno bisogno per inserire i loro rapporti di consegna, ovvero posizioni di destinazione precise, la Figura 5 sopra, mostra come OspreyView aiuta a estrarre proprio questo. Le interpretazioni di precisione ruotano attorno alla funzione Ribbon-Box presentata nelle note precedenti e OspreyView si integra perfettamente con questa funzione. Il risultato è che la selezione precisa dei bersagli è ora un compito ancora più semplice, data la panoramica del profilo di profondità con codice colore superiore di OspreyView.
OspreyView non è solo un modo per colorare la vista dall'alto, ma contiene anche informazioni sulla profondità. Ciò significa che quando selezioniamo una linea lungo un'utilità colorata nella vista dall'alto, i vertici di tali selezioni verranno posizionati alla profondità precisa determinata da quel colore. Quindi, in breve, ora effettuiamo rilevamenti di profondità precisi dalla vista dall'alto! Affinché ciò funzioni, dobbiamo disporre di dati ragionevoli e puliti, d'altra parte, eventuali scelte disallineate possono essere facilmente regolate in una vista laterale.
Abbiamo anche scoperto che questo modo di visualizzare i dati ci aiuta a trovare obiettivi sottili e anomalie altrimenti difficili da rilevare. Non sono invisibili nella vista a fetta singola, ma passano facilmente inosservati, anche se visibili solo in una fetta di profondità. La figura 6, di seguito, lo illustra perfettamente. L'immagine in alto è una fetta normale in cui alcune delle strutture create dall'uomo sono appena visibili. Possono essere rilevati solo in una o due fette e debolmente. Contrasta questo con OsrpreyView dove sono chiaramente visibili.
L'utilità non si limita ai dati ideali, anzi, l'abbiamo trovata utile in tutti i progetti a cui è stata applicata. Ovviamente non aiuta quando una posizione è errata o quando il terreno sta rendendo inutilizzabile il GPR, ma lo abbiamo trovato utile anche quando il gioco si fa duro.
In breve
OspreyView è la prima applicazione commerciale di un nuovo metodo di visualizzazione dei dati 3D-GPR. È disponibile nel nostro software CONDOR e i vantaggi sono riassunti come segue:
- L'utente ha una chiara panoramica degli obiettivi sottostanti, istantaneamente, senza ulteriori elaborazioni in una finestra temporale arbitrariamente variabile.
- Conserva completamente la risoluzione dei dati originali, sia in profondità che spazialmente.
- Molto veloce, il passaggio dalla visualizzazione a fette tradizionale a OspreyView è istantaneo.
- Supporta il prelievo preciso dei bersagli, inclusa la profondità corretta, solo dalla vista dall'alto, senza interferire con il prelievo in altre viste.
- Non richiede istanze di elaborazione separate, non è necessario spazio su disco aggiuntivo.
- Aiuta a rilevare oggetti deboli, riduce al minimo il rischio di obiettivi mancati.
- Ha un'interfaccia utente semplice e intuitiva, non è necessaria alcuna modifica dei parametri
