基于陣列雷達(dá)的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)穿墻成像方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于陣列雷達(dá)的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)穿墻成像方法。技術(shù)方案包括下述步驟：第一步：采用變化檢測(cè)方法對(duì)回波數(shù)據(jù)相鄰兩幀進(jìn)行差處理以消除雜波影響；第二步：依次對(duì)各幀回波數(shù)據(jù)進(jìn)行成像；第三步：采用高斯分布的CFAR檢測(cè)器完成目標(biāo)的檢測(cè)；第四步：提取圖像中目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)；第五步：虛假目標(biāo)判定與消除，得到各幀回波數(shù)據(jù)消除掉虛假目標(biāo)后的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)成像結(jié)果。本發(fā)明能夠解決擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像中虛假目標(biāo)的抑制問(wèn)題，同時(shí)本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，可用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)與信號(hào)處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于陣列雷達(dá)的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)穿墻成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于穿墻陣列雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為穿墻成像時(shí)，利用穿墻陣列雷達(dá)的擴(kuò)展對(duì)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行成像，同時(shí)抑制虛假目標(biāo)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]穿墻陣列雷達(dá)通過(guò)發(fā)射具有良好低頻穿透性的電磁波以及使用大帶寬滿(mǎn)足距離分辨率的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)墻后目標(biāo)甚至建筑物結(jié)構(gòu)的高分辨成像，極大增強(qiáng)了目標(biāo)信息獲取能力。在典型穿墻應(yīng)用中，常用頻帶為I~3GHZ，距離向分辨率可達(dá)0.075m,而在穿墻動(dòng)目標(biāo)成像研究中的最為感興趣的人體目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1.8mX 0.5mX 0.35m。由于人體目標(biāo)通常占據(jù)多個(gè)距離分辨單元，因此不能作為點(diǎn)目標(biāo)處理，需將其作為擴(kuò)展目標(biāo)來(lái)分析處理。
[0003]穿墻動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)是穿墻成像研究的重要內(nèi)容，在軍事和民用方面都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。然而當(dāng)目標(biāo)為擴(kuò)展目標(biāo)時(shí)，由于目標(biāo)實(shí)際尺寸相對(duì)較大，會(huì)對(duì)電磁波造成遮蔽效應(yīng)，因而在動(dòng)目標(biāo)成像時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或數(shù)個(gè)虛假目標(biāo)，極大的影響穿墻動(dòng)目標(biāo)成像的準(zhǔn)確性，限制了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種針對(duì)擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)的穿墻成像方法，該方法利用恒虛警檢測(cè)、聚類(lèi)和空域信息，對(duì)擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像中的虛假目標(biāo)進(jìn)行了抑制，降低了虛警率、并提高了信雜比。
[0005]本發(fā)明的基本思路是:通過(guò)CFAR(Constant False Alarm Rate,恒虛警率)檢測(cè)器得到檢測(cè)后圖像，利用聚類(lèi)算法提取·所有目標(biāo)的空間位置信息，根據(jù)目標(biāo)的空域位置信息，判斷虛假目標(biāo)并予以消除。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于穿墻陣列雷達(dá)的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)成像方法，利用穿墻陣列雷達(dá)對(duì)墻體后的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，其特征在于，包括下述步驟:
[0007]第一步:變化檢測(cè)消除強(qiáng)雜波影響
[0008]采用變化檢測(cè)方法對(duì)回波數(shù)據(jù)相鄰兩幀進(jìn)行差處理以消除雜波影響，記差處理后的回波數(shù)據(jù)為Zi' (t):
[0009]Ii' (t) = Zi+1(t)-Zi(t) i = I, 2,..., NZ-1 (公式一)
[0010]式中Zi (t)表示第i幀接收回波數(shù)據(jù)4表示時(shí)間，至數(shù)據(jù)接收完畢為止；NZ表示接收回波數(shù)據(jù)的總幀數(shù)。
[0011]第二步:依次對(duì)各幀回波數(shù)據(jù)進(jìn)行成像
[0012]利用BP(back projection,反向投影)算法對(duì)做差處理后的某幀回波數(shù)據(jù)Zi' (t)進(jìn)行成像處理，得到成像結(jié)果Si:
[0013]Si = {sm’n|m = 1，...，M，n = 1，…，N} (公式二)
[0014]式中Sni n表示像素(m，η)處的幅值，Μ, N分別表示距離向和方位向上的像素點(diǎn)數(shù)。
[0015]第三步:采用高斯分布的CFAR檢測(cè)器完成目標(biāo)的檢測(cè)[0016]采用高斯分布的CFAR檢測(cè)器對(duì)成像結(jié)果Si進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，得到檢測(cè)結(jié)果Ai:
[0017]Ai = {am，n|m = 1，…，Μ, η = 1，…，N} (公式三)
[0018]式中am，n表示(m，η)處CFAR檢測(cè)后二值灰度值。
[0019]第四步:提取圖像中目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)
[0020]①利用圖像Ai對(duì)圖像Si進(jìn)行掩模運(yùn)算得到圖像&:
[0021]Bi = {bm，n|m = 1，…，Μ，η = 1，…，N} (公式四)
[0022]Smtvn = S1^nXaniint5
[0023]②對(duì)圖像Bi進(jìn)行聚類(lèi)處理，得到各距離中心的位置信息，記為Pi:
[0024]Ρ^{(χ'ηy[)\1 = \,2...,ΝΡ) (公式五)
[0025]式中(X,表示第i幀中聚類(lèi)得到的第I個(gè)目標(biāo)像素點(diǎn)坐標(biāo)，NP表示聚類(lèi)得到的目標(biāo)總個(gè)數(shù)。
[0026]第五步:虛假目標(biāo)判定與消除
[0027]①?gòu)牡谒牟降玫降木垲?lèi)中心位置信息Pi中提取任意目標(biāo)像素點(diǎn)坐標(biāo)，記為P! =(xf',)’n A =丨，2,…,Μ3-丨，即濘是？1中的任意一個(gè)元素；依次讀取距離向上位于目
標(biāo)if后面的目標(biāo),記為#) P2 =Pv---,NP, /f也是Pi中的元素,若公式六成立，
則將t所在聚類(lèi)中的所有像素點(diǎn)置零，否則更新目標(biāo)點(diǎn)f直至遍歷一遍。然后更新#，至
圩遍歷完畢，此時(shí)得到消除掉虛假目標(biāo)后的動(dòng)目標(biāo)成像結(jié)果，記為I/。
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于穿墻陣列雷達(dá)的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)成像方法，利用穿墻陣列雷達(dá)對(duì)墻體后的擴(kuò)展動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，其特征在于，包括下述步驟: 第一步:變化檢測(cè)消除強(qiáng)雜波影響: 采用變化檢測(cè)方法對(duì)回波數(shù)據(jù)相鄰兩幀進(jìn)行差處理以消除雜波影響，記差處理后的回波數(shù)據(jù)為Zi' (t):
【文檔編號(hào)】G01S13/89GK103675811SQ201310693688
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】陸必應(yīng), 周智敏, 金添, 孫鑫, 劉鵬飛, 張斕子, 趙洋 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)