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一种基于快速收敛RPCA的探地雷达坏道剔除方法

A Method for Bad Trace Removal in Ground-Penetrating Radar Based on the Fast Convergence of RPCA

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【作者】 罗振维谢跃雷刘庆华张博森

【Author】 LUO Zhenwei;XIE Yuelei;LIU Qinghua;ZHANG Bosen;School of Information and Communication, Guilin University of Electronic Technology;Nanning Guidian Electronic Technology Research Institute Co., Ltd.;Shanxi Provincial Intelligent Transportation Research Institute Co., Ltd.;

【通讯作者】 谢跃雷;

【机构】 桂林电子科技大学信息与通信学院南宁桂电电子科技研究院有限公司山西省智慧交通研究院有限公司

【摘要】 坏道数据剔除是探地雷达数据处理中一个重要的环节,传统RPCA算法去除坏道易过拟合且耗时过长。针对上述问题,研究并提出了一种基于快速收敛RPCA的探地雷达坏道剔除方法(RC-RPCA)。雷达数据经RC-RPCA迭代分解成低秩和稀疏矩阵,最终在输出的稀疏矩阵中检测出坏道并替换。通过多场景实验和与多种算法对比实验,文章算法与统计阈值法相比,在精确率、召回率、F1分数分别提高了22.5%、14.28%、18.65%,在误检率和误判率分别降低了20.41%和14.28%,相比RPCA算法在各项实验指标相差不到2%的情况下算法耗时降低一半以上(56.8%),证明了本方法的实用性和有效性。

【Abstract】 Bad trace data removal is a critical step in Ground-Penetrating Radar (GPR) data processing.Traditional RPCA algorithms often suffer from overfitting and excessive computational time when eliminating bad trace data.To address the aforementioned issues,this paper researches and proposes a method for bad trace removal in Ground-Penetrating Radar based on the fast convergence of RPCA (RC-RPCA).The radar data undergoes iterative decomposition into low-rank and sparse matrices via RC-RPCA,ultimately detecting and replacing bad traces within the output sparse matrix.Through multi-scenario experiments and comparisons with various algorithms,the method outperforms the statistical threshold approach with precision,recall,and F1-score improved by 22.5%,14.28%,and 18.65%,respectively,while reducing the false positive rate and the false negative rate by 20.41% and 14.28%.Compared to the RPCA algorithm,which achieves similar experimental metrics within a 2% margin,our approach reduces computational time by over half (56.8%),demonstrating its practicality and effectiveness.

【基金】 南宁市科学研究与技术开发计划(中央引导地方科技发展资金项目)(20231011);国家自然科学基金(62361015);山西交通科学研究院集团有限公司创新发展项目(25-JKCF-01、24-JKCF-06)
  • 【文献出处】 现代信息科技 ,Modern Information Technology , 编辑部邮箱 ,2026年08期
  • 【分类号】TN959
  • 【下载频次】5
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