农业机械学报

作者：李光辉，徐汇，刘敏

单位：江南大学,江南大学,江南大学,

关键词：树木;根系定位;探地雷达;偏移成像;鲁棒深度自动编码器;双曲线拟合

基金：江苏省农业科技自主创新资金项目（CX(19)3087）和无锡市国际科技研发合作项目（CZE02H1706）

探地雷达在果树和古树名木养护管理领域具有广阔的应用前景。针对探地雷达采集的B-scan图像中杂波影响根系定位精度的问题，提出了基于鲁棒深度自动编码器（RDAE）、直接最小二乘法（DLS）和频率-波数域偏移（FKM）相结合的树木根系定位方法。首先，通过RDAE将零点校正后的B-scan图像分解为表示杂波的低秩分量和表示根系目标回波的稀疏分量，保留稀疏分量完成杂波抑制；然后使用DLS拟合目标回波形成的双曲线估算土壤的相对介电常数；最后，根据土壤的相对介电常数计算得出偏移速度作为频率-波数域偏移的输入进行偏移成像，获取根系的半径和深度信息从而完成根系定位。实验结果表明：RDAE方法在仿真和实测数据上的杂波抑制效果对比均值减法（MS）、奇异值分解（SVD）和鲁棒主成分分析（RPCA）有着更高的信杂比和改善因子，通过DLS估计的土壤相对介电常数均方根相对误差为3.84%，根系定位的最大半径相对误差和最大深度相对误差分别为8.5%、8.7%，能够完成根系位置标定，满足根系无损检测的需求，可为树木健康管理和移植提供决策支持。

来源：2022年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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