我国棉花储量巨大,棉花的产销、储存与广大人民的生活息息相关,同时,棉花是仅次于粮食的第二大农作物,对国民经济的发展有着重要的作用。由于棉花价格高,棉包偷盗事件在仓储过程中时有发生。近些年,在棉花储备过程中已发生多起从棉垛中抽走部分棉包或以次充好的恶劣事件,给储备棉的数量安全带来了压力。为此中国储备棉管理总公司每年要在全国的储棉仓库进行两次覆盖式检查,以确保仓储棉包的数量安全。由于储棉仓库的数量多且分布范围广,人工核查速度慢并且要耗费大量人力。因此,研制出一套行之有效的仓储棉包丢失数量快速无损检测方法和信息化技术,对确保国家储备棉数量的快速准确核查具有深远意义。基于以上问题,本文进行了基于探地雷达的仓储棉包数量探测技术研究,所做的主要研究工作包括:首先,本文对仓储棉包数量核查现状及当前无损检测领域使用的方法进行了深入了解,在综合分析棉垛结构及其特征的基础上,分析说明了采用探地雷达进行棉垛检测的技术优势,并对棉垛雷达探测数据的处理方面所要解决的主要问题进行了分析阐述。其次,介绍了采用探地雷达进行棉垛探测的工作原理,描述了探地雷达回波数据的形式;在了解一般仓储棉垛结构的基础上,讨论了棉垛内部存在空洞和异物填充两种异常情况的棉垛结构;根据棉垛结构和棉垛内介质的电磁参数,采用时域有限差分法进行了雷达探测正常棉垛和异常棉垛的数值仿真,并根据仿真结果分析了两种异常类型的雷达回波特征,为棉垛雷达回波数据的算法处理研究做好铺垫。接着,分析雷达回波数据的仿真结果发现,棉包捆扎钢丝所产生的强反射波对异常区域探测的影响较大,本文采用抗噪性能强的偏移算法对棉垛雷达回波数据进行图像预处理。由于棉垛介质长时间放置受潮湿空气等影响,棉垛内部与棉垛表面电磁特性存在差异,因此,本文提出了改进的偏移算法成像技术,根据棉垛电磁特性的改变调整偏移算法的波速参数。使用改进的偏移算法成像技术能有效抑制杂波,降低了棉包捆扎钢丝对异常空间界面反射波的影响,可较好地还原仓储棉垛内部镀锌钢丝的位置信息等,使检测数据成像更加清晰,极大地提高了棉垛雷达探测回波图像的质量。然后,本文提出了一种单演小波与频谱残差相结合的感兴趣目标区域提取新方法来进行棉垛异常区域的定位,该算法通过分析空洞棉垛和异物填充棉垛的雷达回波特点,先采用多分辨率单演小波提取算法得到异常棉垛雷达检测图的多尺度振幅分量,选择出振幅明显的分量提取图,然后利用频谱残差法对其进行处理,得到异常区域的定位结果。该方法能够在没有先验知识的前提下,迅速提取并定位异常棉垛雷达图像中的异常区域,极大地提高了对棉垛雷达探测数据解译的准确性。最后,本文使用雷达探测棉垛的实测数据验证了仓储棉包数量探测方法的有效性,并将研究的算法集成并开发出一款棉垛雷达探测数据处理软件,降低了算法使用难度。本文主要的创新点在于首次使用探地雷达进行仓储棉包数量探测技术的研究;提出了改进的偏移算法成像技术,有效处理了棉垛内部大量捆扎钢丝的强反射波;提出了一种单演小波与频谱残差相结合的感兴趣目标区域提取新方法,实现对棉垛异常区域的清晰定位。