基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法技术

技术编号:14530579 阅读:150 留言:0更新日期:2017-02-02 13:14
本发明专利技术公开了一种基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法;其包括后向投影成像,叠加二值化图像,目标增强,获取图像矩阵累加向量,目标位置提取,目标区域归一化。本发明专利技术使用后向投影成像法加快对待检测区域进行成像,并通过叠加二值化图像、目标增强处理实现无连通域检测的成像后连续帧间目标关联,增强目标幅值,利于后续检测,再通过获取图像矩阵累加向量、目标匹配提取、目标区域归一化处理实现了基于图像方向性的多目标增强检测,有效增强了被强目标掩盖的回波幅值较低的目标,从而提高了弱目标的检测率,具有实时性好,目标检测概率高的优点,在建筑物透视雷达技术领域具有极高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑物透视雷达
,尤其涉及一种基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法
技术介绍
建筑物透视雷达通过分析从收发装置得到的建筑物后人体等目标的回波数据以获取所感兴趣区域相关信息,从而实现对封闭建筑物内运动人体目标的检测、定位,近年来已经在巷战、反恐、灾难救援、安全检查等领域得到越来越广泛的应用。当待测场景中某单区域存在多目标时,由于目标之间运动状态和回波强度不同,在图像中往往会出现目标幅值的差异。针对这一情况,若使用普通的门限检测,则会难以兼顾各个目标,从而导致目标丢失问题。因此,实际的多目标检测定位应用中,准确检测被强目标掩盖的回波幅值较低的目标是建筑物透视雷达成像后多目标检测定位的关键问题。对于建筑物透视雷达多目标检测定位的研究,国内外研究机构已经有诸多解决方法。常用的有以下两种:一是采用椭圆交叉定位方法,这种方法下目标位置精度很大程度上依赖于天线的数量及其摆放位置,而且随着天线数量增多,计算量剧增。另一种常见目标定位方法是先通过诸如后向投影算法、逆散射算法等成像算法对感兴趣区域进行成像,后通过恒定门限检测提取目标位置。然而以上的方法均没有考虑由于目标距离雷达远近导致的目标回波差别大从而使得较弱目标丢失问题。从公开发表的文献资料来看,目前还没有快速实时地提高建筑物内被强目标掩盖的回波幅值较低的目标检测率的定位算法。因此,研究一种可实时的多目标成像后检测定位方法在穿墙雷达目标检测跟踪中具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是:为了解决现有技术不能快速实时地提高建筑物内被强目标掩盖的回波幅值较低的目标检测率的定位问题,本专利技术提出了一种适用于建筑物透视雷达的可实时的多目标成像后检测定位方法。本专利技术的技术方案是:一种基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法,包括以下步骤:A、利用建筑物透视雷达通过多发多收阵列对待检测区域墙体后的多运动目标进行检测定位,根据待检测区域的墙体厚度、介电常数以及线缆长度得到各天线聚焦延迟补偿值;再对待检测区域采用后向投影方法获取第n时刻待检测区域目标成像矩阵In(X,Y);B、初始化参数,设定门限Threshold1,将第n帧图像矩阵In(X,Y)和第n+1帧图像矩阵In+1(X,Y)进行二值化处理得到二值化图像矩阵Dn(X,Y)和Dn+1(X,Y),再将二值化图像矩阵Dn(X,Y)与Dn+1(X,Y)相加得到第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y);C、对步骤B中得到的第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)进行目标增强处理,得到第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y);D、对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y)分别进行X方向和Y方向的累加,沿X方向累加得到方位向累加向量Cn+1(X),沿Y方向累加得到距离向累加向量Rn+1(Y);E、根据步骤D中得到的方位向累加向量Cn+1(X)和距离向累加向量Rn+1(Y),提取所有目标位置;F、对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果On+1(X,Y)进行置零处理,得到目标成像结果矩阵On′+1(X,Y);再根据步骤E中得到的所有目标位置,将所有目标区域中的数据向区域1进行归一化处理,得到目标检测定位结果。进一步地,所述步骤B中,初始化参数具体为定义与雷达图像大小一致的目标增强掩膜矩阵MASKn,将其矩阵元素全部设置为1,;将复位标签flagn设置为flagn=0。进一步地,所述步骤C对步骤B中得到的第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)进行目标增强处理,得到第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y),具体包括以下分步骤:C1、判断第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)是否存在目标重叠,若存在目标重叠,则进行步骤C2;若不存在目标重叠,则进行步骤C3;C2、设置第n+1时刻复位标签flagn+1,将目标掩膜矩阵MASKn+1表示为:MASKn+1(X,Y)=MASKn(X,Y)+A×Fn+1(X,Y)其中,A是目标增强掩膜的增强因子;根据目标掩膜矩阵中元素最大值更新第n+1时刻目标掩膜矩阵MASKn+1(X,Y),进行步骤C4;C3、设置第n+1时刻复位标签flagn+1,将目标掩膜矩阵MASKn+1表示为:MASKn+1=MASKn-B×Fn+1(X,Y)其中,B是目标增强掩膜的减弱因子;根据第n+1时刻复位标签flagn+1和目标掩膜矩阵中元素最小值更新第n+1时刻目标掩膜矩阵MASKn+1(X,Y),进行步骤C4;C4、将第n+1时刻目标掩膜矩阵MASKn+1(X,Y)与二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)相乘,得到第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y)。进一步地,所述步骤E根据步骤D中得到的方位向累加向量Cn+1(X)和距离向累加向量Rn+1(Y),提取所有目标位置,具体包括以下分步骤:E1、遍历方位向累加向量Cn+1(X)中的元素,获取元素最大值所对应的位置pc,i,并将方位向累加向量Cn+1(X)中(pc,i-Δc,pc,i+Δc)范围内的值置零,重复m次得到X方向的峰值矩阵Pc=[pc,1,pc,2,...pc,m],其中Δc为扩展因子,i1=1,2,3,...,m,m为区域内目标个数;E2、遍历距离向累加向量Rn+1(Y)中的元素,获取元素最大值所对应的位置pr,i,并将距离向累加向量Rn+1(Y)中(pr,i-Δc,pr,i+Δc)范围内的值置零,重复m次得到Y方向的峰值矩阵Pr=[pr,1,pr,2,...pr,m],其中Δc为扩展因子,i=1,2,3,...,m,m为区域内目标个数;E3、将步骤E1中得到的X方向的峰值矩阵Pc与步骤E2中得到的Y方向的峰值矩阵Pr中的峰值相互匹配,得到m×m个目标区域中心位置矩阵Z以及对应中心位置像素矩阵P;遍历像素矩阵P得到像素值最大的位置Tk,其中k=1,2,...,m,同时把像素矩阵P中第i行及j列元素置零,重复m次即可提取得到m个目标的位置。进一步地,所述步骤F中对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y)进行置零处理,得到目标成像结果矩阵On′+1(X,Y),具体为:保留第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y)中以Tk为中心,扩展Δc范围的元素,将其他元素进行置零,得到目标成像结果矩阵On′+1(X,Y)。本专利技术的有益效果是:本专利技术使用后向投影成像法加快对待检测区域进行成像,并通过叠加二值化图像、目标增强处理实现无连通域检测的成像后连续帧间目标关联,增强目标幅值,利于后续检测,再通过获取图像矩阵累加向量、目标匹配提取、目标区域归一化处理实现了基于图像方向性的多目标增强检测,有效增强了被强目标掩盖的回波幅值较低的目标,从而提高了弱目标的检测率,具有实时性好,目标检测概率高的优点,在建筑物透视雷达
具有极高的应用价值。附图说明图1是本专利技术的基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法流程示意图。图2是本专利技术实施例中建筑物透视雷达成像区域结构示意图。图3是本专利技术实施例中目标快速成像结果示意图。图4是本专利技术实施例中目标初步检测结果示意图。图5是本专利技术实施例中目标最终检测结果示意图。具体实施方式为了使本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法,其特征在于,包括以下步骤:A、利用建筑物透视雷达通过多发多收阵列对待检测区域墙体后的多运动目标进行检测定位,根据待检测区域的墙体厚度、介电常数以及线缆长度得到各天线聚焦延迟补偿值;再对待检测区域采用后向投影方法获取第n时刻待检测区域目标成像矩阵In(X,Y);B、初始化参数,设定门限Threshold1,将第n帧目标成像矩阵In(X,Y)和第n+1帧图像矩阵In+1(X,Y)进行二值化处理得到二值化图像矩阵Dn(X,Y)和Dn+1(X,Y),再将二值化图像矩阵Dn(X,Y)与Dn+1(X,Y)相加得到第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y);C、对步骤B中得到的第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)进行目标增强处理,得到第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y);D、对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y)分别进行X方向和Y方向的累加,沿X方向累加得到方位向累加向量Cn+1(X),沿Y方向累加得到距离向累加向量Rn+1(Y);E、根据步骤D中得到的方位向累加向量Cn+1(X)和距离向累加向量Rn+1(Y),提取所有目标位置;F、对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果On+1(X,Y)进行置零处理,得到目标成像结果矩阵On′+1(X,Y);再根据步骤E中得到的所有目标位置,将所有目标区域中的数据向区域1进行归一化处理,得到目标检测定位结果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法,其特征在于,包括以下步骤:A、利用建筑物透视雷达通过多发多收阵列对待检测区域墙体后的多运动目标进行检测定位,根据待检测区域的墙体厚度、介电常数以及线缆长度得到各天线聚焦延迟补偿值;再对待检测区域采用后向投影方法获取第n时刻待检测区域目标成像矩阵In(X,Y);B、初始化参数,设定门限Threshold1,将第n帧目标成像矩阵In(X,Y)和第n+1帧图像矩阵In+1(X,Y)进行二值化处理得到二值化图像矩阵Dn(X,Y)和Dn+1(X,Y),再将二值化图像矩阵Dn(X,Y)与Dn+1(X,Y)相加得到第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y);C、对步骤B中得到的第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)进行目标增强处理,得到第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y);D、对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y)分别进行X方向和Y方向的累加,沿X方向累加得到方位向累加向量Cn+1(X),沿Y方向累加得到距离向累加向量Rn+1(Y);E、根据步骤D中得到的方位向累加向量Cn+1(X)和距离向累加向量Rn+1(Y),提取所有目标位置;F、对步骤C中得到的第n+1时刻目标初步成像结果On+1(X,Y)进行置零处理,得到目标成像结果矩阵On′+1(X,Y);再根据步骤E中得到的所有目标位置,将所有目标区域中的数据向区域1进行归一化处理,得到目标检测定位结果。2.如权利要求1所述的基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法,其特征在于,所述步骤B中,初始化参数具体为定义与雷达图像大小一致的目标增强掩膜矩阵MASKn,将其矩阵元素全部设置为1,;将复位标签flagn设置为flagn=0。3.如权利要求2所述的基于建筑物透视雷达成像的多目标检测定位方法,其特征在于,所述步骤C对步骤B中得到的第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)进行目标增强处理,得到第n+1时刻目标初步成像结果矩阵On+1(X,Y),具体包括以下分步骤:C1、判断第n+1时刻二值化叠加图像矩阵Fn+1(X,Y)是否存在目标重叠,若存在目标重叠,则进行步骤C2;若不存在目标重叠,则进行步骤C3;C2、设置第n+1时刻复位标签flagn+1,将目标掩膜矩阵MASKn+1表示为:MASKn+1(X,Y)=MASKn(X,Y)+A×Fn+1(X,Y)其中,A是目标增强掩膜的增...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔国龙刘健强胡露郭世盛黄鑫杨晓波孔令讲易伟
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:四川;51

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