In this paper, we propose a fine search algorithm for hand-held landmine detection system based on ground penetrating radar. Search processes of the hand-held landmine detection system are divided into two mode: coarse search and fine search. Coarse search is a fast search mode for finding approximate location of landmine. Fine search is a mode that scans the suspected area slowly and repeatedly. In the fine search mode, the difference in the gradient of the target signal and the background signal is not large due to the slow speed of the sensor. And the target signals are not consistent due to the different speeds per sweeps. Because of these factors, the fine search is not suitable for the ground penetrating radar using the gradient information.
To solve this problem, partitioning and calibration of down-track samples are proposed. These strengthen the gradient components of the target signals and make the consistent shapes of the target signals. With PCA and depth compensation, the background signal is removed and the deeply buried target signals are compensated. Bilateral filter is applied to weaken the noise signals and preserve the edges of the target signals. The noise signals are excluded from the candidate region using intensity information, and the detection is performed using the gradient information through HOG. Moreover, the out-lier is removed through the relation between the sweeps. Experiments were conducted using the data obtained from ground penetrating radar provided by Hanwha System Co., Ltd., and it was confirmed that the proposed method has better detection performance than the previous works.
본 논문에서는 지면 투과 레이더를 이용한 휴대용 지뢰 탐지기의 정밀 관측 기법을 제안한다. 일반적으로 휴대용 지뢰 탐지기는 대략적인 지뢰 의심 지역을 빠르게 찾는 개략 관측 모드와 의심지역을 천천히 반복적으로 스캔하는 정밀 관측 모드로 운용된다. 정밀 관측 모드는 느린 센서의 속력으로 인해 표적 신호와 배경신호의 기울기 성분 차이가 크지 않고, 스윕마다 다른 속력으로 인해 표적 신호가 일관적이지 않다. 이 때문에 기울기 정보를 이용하는 지면 투과 레이더에 부적합하다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 표적 신호의 기울기 성분을 강화하고, 스윕마다 일정한 표적 신호 형태를 만드는 분할과 진행 방향 샘플 수 교정을 제안하였다. PCA와 깊이 보상을 통해, 배경신호를 제거하고, 깊게 매설되어 세기가 약한 표적 신호를 보상하였다. 또한, 잡음 신호를 약화시키고 표적 신호의 에지를 보존하는 양방향 필터를 적용하였다. 그리고 인텐시티 정보를 이용해 잡음 신호를 후보 영역에서 제외시키고, HOG를 통해 기울기 정보를 이용하여 탐지를 수행하였다. 후처리로 스윕 간의 관련성을 통해 후보 영역의 이상치를 제거한다. ㈜한화 시스템에서 제공하는 지면 투과 레이더로 획득한 데이터를 이용하여 실험하였고, 제안하는 기법이 기존 기법들 보다 탐지 성능이 우수함을 확인하였다.
