【技术实现步骤摘要】
一种穿墙雷达多目标图像域稳健跟踪方法
本专利技术涉及穿墙雷达技术，特别涉及穿墙雷达的多目标检测跟踪技术。
技术介绍
穿墙雷达是利用发射特定频段的电磁波穿透建筑物，接收建筑物后人体等目标的散射回波数据实现对隐蔽目标成像检测跟踪的特种装备，近年来已经在反恐、巷战、灾难救援等军事及民用方面得到越来越广泛的应用。由于建筑墙体会改变雷达所发射电磁波的传播路径及速度，其引起的回波时延误差会造成成像后目标图像散焦、位置偏移和多径幻象等现象。上述目标图像在后续的检测跟踪算法中会进一步影响目标提取以及目标数据关联。此外，墙体后运动目标的高机动性会导致跟踪性能下降。因此，实际应用中，从目标图像中准确提取目标位置信息、提高目标数据关联正确率、跟踪算法适配高机动目标是穿墙雷达成像后跟踪中的关键问题。对于穿墙雷达隐蔽目标检测跟踪的研究，国内外研究机构已提出诸多解决方法。例如，通过最小均方误差和低复杂度非线性两步跟踪滤波器来得到更加平滑的航迹；利用alpha-beta滤波及卡尔曼滤波来对直线运动目标进行跟踪。但是这些方法目标运动模型都较为简单，没有考虑目标的高机动性问题。另外，检测定位算法获...
【技术保护点】
1.一种穿墙雷达多目标图像域稳健跟踪方法，包括以下步骤：步骤1：快速成像步骤；利用M个发射天线和N个接收天线配置的阵列对一层墙体后运动目标进行探测，天线阵列平行于墙体放置，与前墙表面的距离为d3，根据探测场景的墙体厚度dw以及介电常数ε，对需要探测的区域运用后向投影方法获得补偿墙体传播延迟下的图像IBP(x)；步骤2：图像增强步骤；根据像素点处各通道的相位差异计算相位相干因子，对步骤1得到的图像IBP(x)进行PCF加权，经过PCF加权后的序列图像表示为{Ik(x)},k＝1,2,...,Nf，Nf为序列图像总数；步骤3：目标模板创建；步骤3‑1：利用膨胀操作确定第k帧图像...
【技术特征摘要】
1.一种穿墙雷达多目标图像域稳健跟踪方法，包括以下步骤：步骤1：快速成像步骤；利用M个发射天线和N个接收天线配置的阵列对一层墙体后运动目标进行探测，天线阵列平行于墙体放置，与前墙表面的距离为d3，根据探测场景的墙体厚度dw以及介电常数ε，对需要探测的区域运用后向投影方法获得补偿墙体传播延迟下的图像IBP(x)；步骤2：图像增强步骤；根据像素点处各通道的相位差异计算相位相干因子，对步骤1得到的图像IBP(x)进行PCF加权，经过PCF加权后的序列图像表示为{Ik(x)},k＝1,2,...,Nf，Nf为序列图像总数；步骤3：目标模板创建；步骤3-1：利用膨胀操作确定第k帧图像Ik(x)的局部极大值，仅保留幅值较大的和高于噪声门限的极大值点；步骤3-2：将某个极大值点占据的像素点作为初始模板，向四个方向：x轴正、负方向，y轴正、负方向各自求累加和；步骤3-3：判断四个方向的累加和是否超过设定的门限Ts，如果高于门限则模板向对应方向的尺寸加1，如果低于门限则尺寸暂停放大；步骤3-4：循环步骤3-2和3-3，直到四个方向：x轴正、负方向，y轴正、负方向各自的的累加和均低于门限，此时得到的矩形的内切圆为当前极大值对应的目标模板，表示目标模板包含的像素点集合，n表示集合大小；步骤4：将第k帧图像Ik(x)的幅度范围分成m个区间，计算目标模板的幅度直方图步骤5：航迹更新步骤；步骤5-1：将第k-1帧的位置估计y(k-1)作为当前帧的第一个候选目标模板，设该候选模板中心为计算候选目标模板直方图步骤5-2：计算Bhattacharyya系数步骤5-3：计算每个像素点的权值，对于第i个像素点，其权值为wi；步骤5-4：更新位置估计步骤5-5：判断是否继续迭代；判断相邻两次迭代的位置满足或迭代次数达到预设的最大值，如果不满足判断条件，将作为新的候选模板，重复步骤5-1～步骤5-4，直到满足判断条件，此时得到的候选模板中心位置作为当前帧图像的Mean-shift位置估计其对应的Bhattacharyya系数为步骤6：航迹质量评价与平滑；步骤6-1：构造状态向量步骤6-2：计算一步预测状态向量步骤6-3：假设目标帧间最大运动速度为Vmax，以为圆心，R＝VmaxT为半径设定圆形波门，其中T为每帧的时间长度；设定一个门限ρT判断Mean-shift位置估计是否可信；如果且Mean-shift位置估计位于圆形波门内，则表明Mean-shift位置估计是可信的，将该结果作为卡尔曼滤波的量测输入；通过卡尔曼滤波得出第k帧目标位置估计此时，当前帧目标位置为如果或Mean-shift位置估计位于圆形波门外，表明Mean-shift结果是不可信的，此时用一步预测状态估计作为当前帧目标位置进行输出，即2.如权利要求1所述的一种穿墙雷达多目标图像域稳健跟踪方法，其特征在于所述步骤1的具体方法为：设目标位于厚度与相对介电常数分别为dw和ε的墙体后方，其坐标为T(xtar,ytar)采用时分MIMO(multiple-input-multiple-output)天线阵列，M个发射天线、N个接收天线的天线阵列平行于墙体放置，与前墙表面的距离为d3；对于第i个发射天线和第j个接收天线，Ai、Bi、Cj、Dj为电磁波传播过程中的折射点，则为电磁波传播过程中的路径；发射信号s(t)为步进频连续波信号，对于第i个发射天线和第j个接收天线，得到的回波信号为：yij(t)＝σTs(t-τij)+ψij(t)其中σT表示目标的反射系数，τij为目标的回波延迟，ψij(t)表示噪声和杂波；探测区域可以划分为X×Y个像素点，根据快速后向投影(BP)成像算法，对于像素点xh(xh,yh)，其中τijh表示像素点xh(xh,yh)对应的回波时延；对成像区域内所有像素点进行上述操作即可...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔国龙，陈国浩，曹凌霄，李虎泉，肖新剑，郭世盛，孔令讲，杨晓波，易伟，张天贤，
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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