Po omówieniu kilku przydatnych narzędzi do wizualizacji i interpretacji w poprzednich notatkach, nie mówiliśmy jeszcze o przetwarzaniu „grubym plasterkiem”. Dlatego w tej notatce przedstawiamy nowatorską metodę skuteczniejszej wizualizacji danych 3D-GPR poprzez zastosowanie przetwarzania „grubego plastra”. Według naszej najlepszej wiedzy, ta metoda nie była do tej pory dostępna na rynku. Oryginalną koncepcję przedstawił nam p Marka Grasmuecka i wsp. z Uniwersytetu w Miami. Podczas gdy Mark pozostaje innowatorem, dostosowaliśmy go jako funkcję wewnętrzną Condor.
Nasze wysiłki mają na celu ciągłe poszukiwanie skutecznych metod zarządzania ogromnymi zbiorami danych, bez utraty rozdzielczości/szczegółowości, które zachowują świadomość i dokładność głębokości/pozycji, a wreszcie nadają się do precyzyjnego wybierania celów i eksportu do środowisk CAD. Co więcej, nasi klienci proszą o taką funkcjonalność w przyjaznym dla użytkownika środowisku, bez konieczności masowego dostosowywania parametrów. OspreyView, jak go nazywamy, spełnia wszystkie te warunki.
Pierwszy przykład tego, co teraz prezentujemy, pokazano na rysunku 1. Górny obraz przedstawia nasze podejście do przetwarzania „grubego plastra”, podczas gdy dolny widok przedstawia tradycyjny, cienki plasterek. Chociaż oba obrazy są dobre, co najmniej pięć narzędzi jest wyraźnie pokazanych na obrazie OspreyView, których nie ma na dolnym lub tylko z pewną wyobraźnią. Zanim zagłębimy się w szczegóły, przyjrzyjmy się pokrótce niektórym koncepcjom przetwarzania grubych warstw. Po pierwsze, wycinek głębokości to poziome przecięcie zbioru danych, pokazujące amplitudy danych po zastosowaniu przetwarzania. Uzyskany obraz (C-scan) ma pewne istotne cechy. Daje doskonały przegląd, który jest bardzo uciążliwy do uzyskania poprzez profilowanie pojedynczej linii, i zachowuje pełną rozdzielczość systemu georadarowego i zbierania danych. Głęboka lokalizacja celów będzie precyzyjna, a poruszanie się po danych szybkie. Rysunek 2 (górny obraz) przedstawia przykład takiej podstawowej wizualizacji.
Jakkolwiek dobry jest ten rodzaj wizualizacji „cienkich warstw”, oczywistą wadą jest to, że pokazuje ona tylko to, co georadar wykryje w czasie/głębokości przeciętej przez dany wycinek. Nie ma skutecznej wizualizacji zanurzonych celów ani nie można zobaczyć ich na zupełnie innych głębokościach. Konieczne jest przewijanie, co wydłuża czas, ale co ważniejsze, nie daje operatorowi pełnego przeglądu.
Aby przezwyciężyć tę wadę i uzyskać lepszy przegląd, powszechną praktyką jest dodawanie większej ilości przetwarzania poprzez uśrednianie przekrojów w określonym zakresie głębokości. Na rycinie 2 obrazy środkowe i dolne pokazują efekt takiego uśrednienia odpowiednio dla 4 i 8 przekrojów. Podczas gdy uśrednianie zastosowane do środkowego obrazu działa, nie działa na dolnym obrazie. Poważna degradacja tych danych wynika z uśredniania obejmującego prawie całą długość fali sygnału radarowego. Ta metoda zawsze zmniejsza rozdzielczość, a nawet jeśli wydaje się, że uśrednianie 4-plasterkowe działa, uważne przyjrzenie się ujawni utratę informacji. Transformata Hilberta jest często dodawana przed uśrednianiem, aby uniknąć anulowania z powodu dwubiegunowego atrybutu sygnału GPR. Jednak takie podejście dodatkowo zmniejsza rozdzielczość i dlatego nie jest tym, czego chcemy.
To powiedziawszy, animacje średnio uśrednionych plasterków działają dobrze. Ustawione z odpowiednią szybkością klatek, zapewniają skuteczny sposób wizualizacji wszystkich obecnych celów, a to podejście prawdopodobnie nie zniknie prędko. Chociaż zachowana jest pełna rozdzielczość, nie nadaje się łatwo jako narzędzie wspierające precyzyjne wybieranie celów do eksportu do środowisk CAD/GIS – krytycznego zadania dla naszych klientów. Niezależnie od tego pozostaje znaczącym sposobem wizualizacji danych 3D i zwrócenia uwagi na to, co można osiągnąć dzięki georadarowi.
Moglibyśmy kontynuować dyskusję na temat progowania amplitudy lub innych sposobów upraszczania i ulepszania wizualizacji, ale wykracza to poza zakres tego dokumentu. Celem jest przetwarzanie w „grubych plasterkach”, więc przejdźmy do OspreyView. Rysunek 3 poniżej przedstawia drugie porównanie tej nowej metody (na dole) z typowym „cienkim plasterkiem” (na górze). Dwa przykładowe dane pokazują linie użyteczności publicznej pod ruchliwym skrzyżowaniem dróg, pośrodku ok. głębokość 1.3 m.
W tym przykładzie operator ustawił OspreyView na widoczność od 0.2 do 1.9 m, ujawniając prawie wszystko, co jest dostępne w tych danych. Ten szeroki zakres może zamazywać niektóre subtelne szczegóły, ale zapewnia doskonały przegląd.
Biorąc pod uwagę przykład na rysunku 3, zalety OspreyView powinny być oczywiste dla każdego, kto pracuje z danymi 3D-GPR, mimo że pokazany jest tylko widok z lotu ptaka przez ziemię. Ten widok z lotu ptaka nie jest ostateczną dostawą, której wymagają nasi klienci, ale posiadanie jasnego przeglądu sceny jest niezbędne. O precyzji porozmawiamy później.
Jak działa OspreyView?
Mówiąc najprościej, oprogramowanie stosuje matrycę kolorów do dekodowania głębi i mocy sygnału zwrotnego. To podejście różni się od jednowymiarowych palet kolorów powszechnie stosowanych w przemyśle georadarowym.
Jak pokazano na rysunku 4, domyślna matryca kolorów jest ustawiona tak, że cele w środku są zielonkawe, podczas gdy te płytsze lub głębsze są odpowiednio żółtawe lub niebieskawe. Ten schemat jest odpowiedni do zachowania wrażenia głębi w obrazach (zgodnie z koncepcją wynalazcy). Jest to prosty proces zmiany matrycy kolorów, jeśli jest to potrzebne dla tych, którzy chcą czegoś innego.
Przyjazność dla użytkownika jest często pomijaną cechą. Uważamy, że jest to niezbędne i staramy się, aby stało się to znakiem rozpoznawczym marki ImpulseRadar – po co komplikować, skoro nie jest to konieczne? OspreyView jest kontrolowany przez dwa suwaki, jeden dla zakresu głębi, a drugi dla kontrastu, jak pokazano na rysunku 4 powyżej. Sam widok jest aktywowany za pomocą pola wyboru, więc przełączanie między zwykłym widokiem a OspreyView jest szybkie i nie może być prostsze.
Wracając do tego, co nasi klienci muszą umieścić w swoich raportach dostawy, tj. dokładnych lokalizacji docelowych, rysunek 5 powyżej pokazuje, w jaki sposób OspreyView pomaga wyodrębnić właśnie to. Precyzyjne interpretacje obracają się wokół funkcji Ribbon-Box przedstawionej we wcześniejszych notatkach, a OspreyView płynnie łączy się z tą funkcją. W rezultacie precyzyjne wybieranie celów jest teraz jeszcze łatwiejszym zadaniem, biorąc pod uwagę doskonały, oznaczony kolorami przegląd profili głębokości OspreyView.
OspreyView to nie tylko sposób na pokolorowanie widoku z góry, ale także zawiera informacje o głębokości. Oznacza to, że gdy wybierzemy linię wzdłuż kolorowego narzędzia w widoku z góry, wierzchołki tych wskazań zostaną umieszczone dokładnie na głębokości określonej przez ten kolor. Krótko mówiąc, wykonujemy teraz precyzyjne wybieranie głębokości z widoku z góry! Aby to zadziałało, musimy mieć rozsądne czyste dane, z drugiej strony wszelkie źle ustawione typy można łatwo dostosować w widoku z boku.
Odkryliśmy również, że ten sposób wizualizacji danych pomaga nam znaleźć subtelne cele i anomalie, które w przeciwnym razie byłyby trudne do wykrycia. Nie są one niewidoczne w widoku pojedynczego wycinka, ale można je łatwo ominąć niezauważonymi, jeśli są widoczne tylko na jednym przekroju. Rysunek 6 poniżej doskonale to ilustruje. Górny obraz to zwykły wycinek, na którym niektóre struktury stworzone przez człowieka są ledwo widoczne. Można je wykryć tylko w jednym lub dwóch plasterkach i słabo. Porównaj to z OsrpreyView, gdzie są wyraźnie widoczne.
Użyteczność nie ogranicza się do idealnych danych i faktycznie uznaliśmy ją za przydatną we wszystkich projektach, w których została zastosowana. Oczywiście nie pomaga, gdy pozycja jest błędna lub gdy gleba sprawia, że georadar jest bezużyteczny, ale okazało się, że jest pomocny nawet w trudnych warunkach.
Podsumowanie
OspreyView to pierwsze komercyjne zastosowanie nowatorskiej metody wizualizacji danych 3D-GPR. Jest dostępny w naszym oprogramowaniu CONDOR, a jego zalety podsumowano w następujący sposób:
- Użytkownik ma natychmiastowy wgląd w cele poniżej, bez dalszego przetwarzania w dowolnie zmiennym oknie czasowym.
- Całkowicie zachowuje rozdzielczość oryginalnych danych, zarówno w głębi, jak i przestrzennie.
- Bardzo szybkie przełączanie między tradycyjnym widokiem plasterków a OspreyView jest natychmiastowe.
- Obsługuje precyzyjne wybieranie celów, w tym prawidłową głębokość, tylko w widoku z góry, nie zakłócając jednocześnie wybierania w innych widokach.
- Nie wymaga oddzielnych instancji przetwarzania, nie jest potrzebne dodatkowe miejsce na dysku.
- Pomaga w wykrywaniu słabych obiektów, minimalizuje ryzyko pominięcia celów.
- Ma prosty i intuicyjny interfejs użytkownika, nie wymaga dostosowywania parametrów
