一种目标成像方法技术

本发明专利技术公开了一种目标成像方法，通过目标对射频链路的相位和幅值影响来对目标成像，该成像方法避免了特殊精密设备的要求，从而减少了人力代价和设备成本，同时保留高精度的目标成像精准度，提高了识别系统的可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种目标成像方法
本专利技术涉及被动式感知领域，特别涉及一种目标成像方法。
技术介绍
基于被动式的定位和成像在近年来已经受到广泛的关注。例如从位置感知服务到搜索救援以及机器人网络等。目标形状成像在许多现实生活中都起着重要的作用。许多应用将从知道目标的形状、尺寸中获益。例如：1、如果机器人知道目标对象的相对尺寸，它便可以自动调整其手臂大小。2、通过检测目标的形状，可以在安全检查点检测目标隐藏的武器。现有的定位和成像主要分为以下三类：第一类为基于红外热或可见光的摄像系统被广泛应用于目标定位和成像。该系统存在于智能电话的相机组件中、可穿戴设备或者膝上型计算机的音频组件中，其已经用于跟踪手边的手势。但由于该系统要求物体本身发散热量或者需在光照充足的情况下工作，这使得该系统在定位和成像上的发展有了一定的局限性。第二类为现有目标成像和材料识别系统，如雷达、X射线、电子计算机X射线断层扫描技术(CT)、核磁共振成像(MRI)和B扫描超声检查等已被广泛应用于军事医学领域。但由于雷达、X射线、CT，MRI和超声波具有以下缺点，使得该系统的普适性较差。缺点1：该系统成像其本身需要具有大频率带宽和天线阵列的特殊硬件，且这些硬件价格非常昂贵，通常尺寸体积较大。缺点2：X射线和CT均采用极高频信号，在对人体成像过程中对人体本身有害。第三类便是基于射频(RF)信号的定位和成像系统，该系统由于普适性好(普遍应用于公交卡，汽车钥匙等)、价格低廉(每个标签成本为5-10美分)、人工代价低(可应用于行李分类，姿势识别等)、可用于在昏暗环境下进行检测、信号具有穿透墙壁的能力而成为了如今定位和成像识别的主要应用方法。该系统已经用于定位行李分类，手势识别等。综上所述，现有的被动式目标识别技术在成本和普适性等方面存在不足。因此需要拥有更高可行性的被动式非接触式目标形状识别。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于，提供一种目标成像方法，该方法既能提供高精度的目标成像，又能大大减少系统所需的成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种目标成像方法，包括以下步骤：步骤一，在监测区域内建立二维坐标系，根据射频链路上的基准信号的基准相位值和对比信号的对比相位值，求相位变换；根据相位变换利用透射模型公式求厚度信息，获取厚度信息所在位置处的方向角信息；其中，所述的对比信号为射频链路上放置了目标，测得的射频链路上的信号；所述的相位变换包括二维坐标系的x轴对应的相位变换和y轴对应的相位变换；所述的厚度信息包括二维坐标系的x轴对应的厚度信息和y轴对应的厚度信息；所述的方向角信息包括二维坐标系的x轴对应的方向角信息和y轴对应的方向角信息；步骤二，根据x轴对应的相位变换和方向角信息，以及y轴对应的相位变换和方向角信息，利用边界顶点确定方法确定目标区域；目标区域由x轴方向的上边界uX和下边界lX，以及y轴方向的上边界uY和下边界lY围成；步骤三，在目标区域的每个边界线上分别选取一个初始点，所有初始点连接形成初始区域；步骤四，选取初始区域的边界线中与x轴相对的边界线，根据目标物体在x轴方向的上边界uX和下边界lX之间的方向角信息，获得每一个方向角信息对应的起点坐标，根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标；将所有的起点坐标和终点坐标连接，形成x轴方向的疑似目标图像；选取初始区域的边界线中与y轴相对的边界线，根据目标物体在y轴方向的上边界uY和下边界lY之间的方向角信息，获得每一个方向角信息对应的起点坐标，根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标；将所有的起点的坐标和终点坐标连接，形成y轴方向的疑似目标图像；求组成x轴方向的疑似目标图像的像素点与组成y轴方向的疑似目标图像的像素点的并集，若得到的并集结果中的像素点的个数大于设定阈值，则返回步骤三，在目标区域的每个边界线上重新分别选取一个初始点，直到得到并集结果中的像素点的个数小于设定阈值，则并集结果中的像素点形成的图像即为目标图像。具体地，所述步骤二中的根据x轴对应的相位变换和方向角信息，以及y轴对应的相位变换和方向角信息，利用边界顶点确定方法确定目标区域；具体过程如下：根据x轴对应的相位变换和方向角信息，标签阵列x中第一个标签，其在位置j处的相位变换用ΔθXj表示，求目标物体在x轴方向的下边界lX；采用的公式如下：uX＝{d|J(d)＞TuX}TlX为设定阈值，W是用于减少虚警的鲁棒窗口，ΔθXj表示标签阵列x中第一个标签，其在位置j处的相位变换；下边界lX为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标物体在x轴方向的上边界uX，采用的公式如下：uX＝{d|J(d)＜TuX}其中，TuX为设定阈值；上边界uX为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标物体在y轴方向的下边界lY,采用的公式如下：lY＝{d|J(d)＞TlY}其中，TlY为设定阈值；ΔθYj表示标签阵列y中第一个标签在位置j处的相位变换；下边界lY为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标物体在y轴方向的上边界uY，采用的公式如下：uY＝{d|J(d)＜TuY}其中，TuY为设定阈值；上边界uY为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标区域的四个顶点，采用的方法如下：上边界uX的方程为：下边界lX的方程为：上边界uY的方程为：下边界lY的方程为：其中，xAx为标签阵列x中第一个标签的横坐标；yAy为标签阵列y中第一个标签的纵坐标；为x轴方向的上边界uX对应的方向角信息，为下边界lX对应的方向角信息，为y轴方向的上边界uY对应的方向角信息，为下边界lY对应的方向角信息；求解所述四个方程，得到目标区域的四个顶点。具体地，所述步骤四中的根据目标物体在x轴方向的上边界uX和下边界lX之间的方向角信息，获得方向角信息对应的起点坐标，采用的方法如下：记形成初始区域的四个初始点分别为IP1、IP2、IP3和IP4，边界VP1VP2和边界VP1VP4与x轴相对，目标物体在x轴方向的上边界uX和下边界lX之间的任意一个方向角信息θx与VP1VP2有交点，则起点采用如下公式计算：其中，(xVP1,yVP1)为VP1的坐标，(xVP2,yVP2)为VP2的坐标；若方向角信息与VP1VP4有交点，则起始点采用如下公式计算：其中，(xVP1,yVP1)为VP1的坐标，(xVP4,yVP4)为VP4的坐标；边界VP1VP2和边界VP2VP3与y轴相对，目标物体在y轴方向的上边界uY和下边界lY之间的任意一个方向角信息为θy与VP1VP2有交点，则起始点采用如下公式计算：其中，(xVP1,yVP1)为VP1的坐标，(xVP2,yVP2)VP2的坐标；目标物体在y轴方向的上边界uY和下边界lY之间的任意一个方向角信息为θy与VP2VP3有交点，则起始点采用如下公式计算：其中，(xVP2,yVP2)为VP2的坐标，(xVP3,yVP3)为VP3的坐标；所述的步骤六中的根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标，对于x轴方向，终点坐标采用如下公式计算：其中，DAx为方向角信息θx对应的厚度信息；对于y轴方向，终点坐标采用如下公式计算：其中，DAy为方向角信息θy对应的厚度信息。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在监测区域内建立二维坐标系，根据射频链路上的基准信号的基准相位值和对比信号的对比相位值，求相位变换；根据相位变换利用透射模型公式求厚度信息，获取厚度信息所在位置处的方向角信息；其中，所述的对比信号为射频链路上放置了目标，测得的射频链路上的信号；所述的相位变换包括二维坐标系的x轴对应的相位变换和y轴对应的相位变换；所述的厚度信息包括二维坐标系的x轴对应的厚度信息和y轴对应的厚度信息；所述的方向角信息包括二维坐标系的x轴对应的方向角信息和y轴对应的方向角信息；步骤二，根据x轴对应的相位变换和方向角信息，以及y轴对应的相位变换和方向角信息，利用边界顶点确定方法确定目标区域；目标区域由x轴方向的上边界uX和下边界lX，以及y轴方向的上边界uY和下边界lY围成；步骤三，在目标区域的每个边界线上分别选取一个初始点，所有初始点连接形成初始区域；步骤四，选取初始区域的边界线中与x轴相对的边界线，根据目标物体在x轴方向的上边界uX和下边界lX之间的方向角信息，获得每一个方向角信息对应的起点坐标，根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标；将所有的起点坐标和终点坐标连接，形成x轴方向的疑似目标图像；选取初始区域的边界线中与y轴相对的边界线，根据目标物体在y轴方向的上边界uY和下边界lY之间的方向角信息，获得每一个方向角信息对应的起点坐标，根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标；将所有的起点的坐标和终点坐标连接，形成y轴方向的疑似目标图像；求组成x轴方向的疑似目标图像的像素点与组成y轴方向的疑似目标图像的像素点的并集，若得到的并集结果中的像素点的个数大于设定阈值，则返回步骤三，在目标区域的每个边界线上重新分别选取一个初始点，直到得到并集结果中的像素点的个数小于设定阈值，则并集结果中的像素点形成的图像即为目标图像。...

【技术特征摘要】
1.一种目标成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在监测区域内建立二维坐标系，根据射频链路上的基准信号的基准相位值和对比信号的对比相位值，求相位变换；根据相位变换利用透射模型公式求厚度信息，获取厚度信息所在位置处的方向角信息；其中，所述的对比信号为射频链路上放置了目标，测得的射频链路上的信号；所述的相位变换包括二维坐标系的x轴对应的相位变换和y轴对应的相位变换；所述的厚度信息包括二维坐标系的x轴对应的厚度信息和y轴对应的厚度信息；所述的方向角信息包括二维坐标系的x轴对应的方向角信息和y轴对应的方向角信息；步骤二，根据x轴对应的相位变换和方向角信息，以及y轴对应的相位变换和方向角信息，利用边界顶点确定方法确定目标区域；目标区域由x轴方向的上边界uX和下边界lX，以及y轴方向的上边界uY和下边界lY围成；步骤三，在目标区域的每个边界线上分别选取一个初始点，所有初始点连接形成初始区域；步骤四，选取初始区域的边界线中与x轴相对的边界线，根据目标物体在x轴方向的上边界uX和下边界lX之间的方向角信息，获得每一个方向角信息对应的起点坐标，根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标；将所有的起点坐标和终点坐标连接，形成x轴方向的疑似目标图像；选取初始区域的边界线中与y轴相对的边界线，根据目标物体在y轴方向的上边界uY和下边界lY之间的方向角信息，获得每一个方向角信息对应的起点坐标，根据方向角信息对应的厚度信息，得到该起点坐标对应的终点坐标；将所有的起点的坐标和终点坐标连接，形成y轴方向的疑似目标图像；求组成x轴方向的疑似目标图像的像素点与组成y轴方向的疑似目标图像的像素点的并集，若得到的并集结果中的像素点的个数大于设定阈值，则返回步骤三，在目标区域的每个边界线上重新分别选取一个初始点，直到得到并集结果中的像素点的个数小于设定阈值，则并集结果中的像素点形成的图像即为目标图像。2.如权利要求1所述的目标成像方法，其特征在于，所述步骤二中的根据x轴对应的相位变换和方向角信息，以及y轴对应的相位变换和方向角信息，利用边界顶点确定方法确定目标区域；具体过程如下：根据x轴对应的相位变换和方向角信息，标签阵列x中第一个标签，其在位置j处的相位变换用ΔθXj表示，求目标物体在x轴方向的下边界lX；采用的公式如下：uX＝{d|J(d)＞TuX}TlX为设定阈值，W是用于减少虚警的鲁棒窗口，ΔθXj表示标签阵列x中第一个标签，其在位置j处的相位变换；下边界lX为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标物体在x轴方向的上边界uX，采用的公式如下：uX＝{d|J(d)＜TuX}其中，TuX为设定阈值；上边界uX为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标物体在y轴方向的下边界lY,采用的公式如下：lY＝{d|J(d)＞TlY}其中，TlY为设定阈值；ΔθYj表示标签阵列y中第一个标签在位置j处的相位变换；下边界lY为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标物体在y轴方向的上边界uY，采用的公式如下：uY＝{d|J(d)＜TuY}其中，TuY为设定阈值；上边界uY为最终得到的位置d处的方向角信息；求目标区域的四个顶点，采用的方法如下：上边界uX的方程为：下边界lX的方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓江，李欣怡，冯超，王举，常俪琼，房鼎益，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61