探地雷达(GPR)的 C-scan (三维图)的绘制

本文介绍了如何使用MATLAB绘制探地雷达(GPR)的C-scan三维图,通过实例展示了从灰度图到红蓝彩色图的转换,并分享了绘制过程中的关键代码和解析。
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探地雷达(GPR)的 C-scan (三维图)的绘制

作为一个初学者,看到教科书上探地雷达 C-scan 图绘制的比较高级,很好看,看起来也比二维图直观。因此,本文分享一下我绘制 C-scan 图的方法。

一、C-scan 图

首先展示一下我做出的结果(模仿教科书中绘制的,数据来源于 gprmax 软件正演)。注意 z 轴是采样率,乘以采样时间 dt 才等于时间。

在这里插入图片描述
上面的是灰度图,把它变为彩色图为
在这里插入图片描述
换成红(高值)、蓝(低值)显示的图
在这里插入图片描述
模型图大致(这里放的模型与上面的模型是不一样的)是这样的,用 paraview 直接绘制,在 in 文件中用#geometryview命令生成vti文件,即可绘制。
在这里插入图片描述

二、解析

主要是利用 Matlab 中三维数组来进行绘制,需要熟练掌握 matlab 中三维数组及编号方式,在我的博客中说明过这个问题。

三、MATLAB代码分享

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clear
clc


% tic
% 
% 绘制探地雷达C-scan图
% 作者:micafish
% 时间:2021年10月12日
% 地点:

% 读取文件夹中的文件名
pa
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### GPRMax 中灰度图像的生成与处理方法 在 GPRMax 的仿真过程中,可以通过特定的数据导出功能以及后续的 MATLAB 或 ParaView 工具来实现灰度图像的生成和处理。以下是具体的方法: #### 数据导出 GPRMax 提供了多种方式用于保存仿真的电磁波传播数据。为了生成灰度图像,通常需要设置 `#output` 命令以记录感兴趣的物理量(如电场强度)。这些数据可以被存储为 `.out` 文件或其他格式以便进一步分析。 ```matlab % 设置输出命令示例 (MATLAB 脚本片段) gprMaxCommand = '#output Ex Ey Ez'; disp(gprMaxCommand); ``` 通过上述配置,用户能够获取到详细的电磁场分布信息[^1]。 #### 使用 MATLAB 进行灰度图转换 一旦完成了仿真并获得了原始数据文件,则可利用 MATLAB 来加载这些数据,并将其转化为可视化的灰度图像形式。下面是一个简单的脚本来展示这一过程: ```matlab function grayImage = generateGrayScaleImage(dataMatrix, minVal, maxVal) % 将矩阵中的数值映射至0~255范围内的整数表示亮度等级 normalizedData = rescale(dataMatrix, 0, 1); scaledValues = uint8(normalizedData * 255); % 创建灰阶图片对象 grayImage = im2uint8(mat2gray(scaledValues)); end ``` 调用此函数时传入从 gprmax 导出的数据数组及其对应的最大最小值界限即可得到所需的灰度影像[^2]。 #### 彩色化处理 如果希望把黑白灰度图转成带有颜色梯度的地图(比如红色代表较高反射系数而蓝色则反之),那么可以在前述基础上增加伪彩应用环节: ```matlab colormap jet; % 应用Jet配色方案 image(grayImage); colorbar; caxis([minValue maxValue]); title('Colored Representation of GPR Data'); xlabel('X-axis Label'); ylabel('Y-axis Label'); ``` 此外还可以借助第三方软件像ParaView来做更复杂的可视化工作,它支持读取由GPRMax产生的VTI类型的体素网格资料集并通过内置滤镜完成色彩渲染操作[^3]. ### 注意事项 - 确保所使用的版本之间兼容良好。 - 对于大规模计算任务考虑优化算法效率减少内存占用率。
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