一种用于目标检测的三维复数图像处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于目标检测的三维复数图像处理方法及系统，属于图像处理技术领域，包括以下步骤：S1：获取二维幅度信息图像；S2：获得目标分割掩码；S3：获得二维距离信息图像；S4：获得二维相位信息图像；S5：相位解卷绕操作；S6：整合各类信息至RGB图像中；S7：训练目标检测模型。本发明专利技术在三维复数图像最大值投影的基础上，使得图像包含更多的空间信息和相位信息，充分使用反演三维复数图像的幅度信息，空间信息和相位信息进行微波毫米波图像的目标检测，为目标检测模型提供新的信息输入，值得被推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于目标检测的三维复数图像处理方法及系统
本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种用于目标检测的三维复数图像处理方法及系统。
技术介绍
微波毫米波三维全息成像安检系统是主动式微波毫米波人体安检的一种重要技术手段，其成像体制主要包含有平面机械扫描式成像系统、圆柱面机械扫描式成像系统、二维稀疏阵列电子扫描式成像系统。微波毫米波频率的电磁波可以穿透衣物，因此获取的三维全息图像可以更为丰富的表现人体体表信息，通过三维全息图像有效检测到人体衣物下隐藏的危险品，是一种有效的人体安检新手段。微波毫米波三维全息成像系统包含多种成像体制，最终都是在三维的空间网格或空间像素体中通过反演算法得到复反射率图像。微波毫米波全息成像技术，测量的不再是信号的强度，而是包含幅度与相位信息的复信号。现有目标检测方法通常采用信号幅度进行对微波毫米波图像的目标检测，使用单通道灰度图像作为目标检测的输入图像，一般通过最大值投影与标准差投影两种方法对反演图像的幅度数据进行处理获得。由于最大值投影与标准差投影只针对图像的幅度进行处理，没有充分使用三维反演图像中的空间信息和相位信息。为此，提出一种用于目标检测的三维复数图像处理方法及系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中没有充分使用反演三维复数图像的幅度信息，空间信息和相位信息进行微波毫米波图像目标检测的问题，提供了一种用于目标检测的三维复数图像处理方法。该方法在三维复数图像最大值投影的基础上，使得图像包含更多的空间信息和相位信息，为目标检测模型提供新的信息输入。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：S1：获取二维幅度信息图像对于微波毫米波三维复数图像O(xi,yk,zj)，x为水平维度，y竖直维度，z为空间距离维度，采用最大值投影法获取二维幅度图像，即对任意i∈[1,Nx],k∈[1,Ny]找到一个j∈[1,Nz]使O(xi,yk,zj)的幅度值最大，获得二维幅度信息图像Amp(xi,yk)；S2：获得目标分割掩码通过图像分割的方法将目标与背景噪声分割开，获得目标分割掩码；S3：获得二维距离信息图像采用最大值投影法获取二维幅度信息图像时，即对任意i∈[1,Nx],k∈[1,Ny]找到一个j∈[1,Nz]使O(xi,yk,zj)的幅度值最大，记录其最大值所在距离位置j，同时根据目标分割掩码确定距离信息图像的有效像素，获得二维距离信息图像Dis(xi,yk)；S4：获得二维相位信息图像根据最大值所在距离位置j，提取对应的三维复数图像O(xi,yk,zj)中的数据，将对应数据整理为一个平面内二维复数图像数据，计算其相位信息，同时根据目标分割掩码确定距离信息图像的有效像素，获得二维相位信息图像Angel(xi,yk)；S5：相位解卷绕操作对相位信息Angel(xi,yk)进行相位解卷绕操作，因为所获得的相位信息是一个在(-π,π]区间的数值，称为相位的主值或缠绕相位，它与真实相位的关系是相差2π的整数倍。根据缠绕相位得到真实相位的处理过程就叫做相位解缠绕；S6：整合各类信息至RGB图像中将幅度信息，距离信息和相位信息整合到一幅RGB图像数据中，通过如下公式计算获得同时包含幅度信息，距离信息，相位信息的RGB图像，公式为：RGBImg(xi,yk,1)＝Amp(xi,yk)；RGBImg(xi,yk,2)＝Amp(xi,yk)*Dis(xi,yk)；RGBImg(xi,yk,3)＝Amp(xi,yk)*Angel(xi,yk)；S7：训练目标检测模型对重新构建的RGB图像数据进行目标检测标注，结合损失函数和边缘权重，训练预选取的目标检测深度学习模型，观察训练集和验证集损失，达到训练停止条件后，完成训练，保存并得到目标检测模型。更进一步地，在所述步骤S1中，三维复数图像O(xi,yk,zj)的网格点坐标为xi，yk，zj，i∈[0,Nx]，j∈[0,Nz]，k∈[0,Ny]，其中Nx为x维度划分的离散网格点数，Nz为距离维度z划分的离散网格点数，Ny为y维度划分的离散网格点数。更进一步地，在所述步骤S2中，对于每一个二维幅度图像的像素，获得其目标分割掩码，背景噪声像素为0，目标像素为1。更进一步地，在所述步骤S3中，对于最大值投影获得的分割后二维图像数据，使用最大值投影对应的空间位置作为二维距离信息Dis(xi,yk)。更进一步地，在所述步骤S4中，对于最大值投影获得的分割后二维图像数据，使用最大值投影对应的复数数据的相位作为二维相位信息Angel(xi,yk)。更进一步地，在所述步骤S5中，相位解卷绕操作的具体过程为通过在相位信息的数值上增加或减少2π的方式，使其变化为一个空间上连续变化的信号，并归一化到(0,1)。更进一步地，在所述步骤S6中，将二维幅度图像Amp(xi,yk)单独作为新构建图像的RGB中的第二通道中；将二维幅度图像Amp(xi,yk)与二维距离信息Dis(xi,yk)相乘作为新构建图像的RGB中的第二通道；将二维幅度图像Amp(xi,yk)与二维距离信息Angel(xi,yk)相乘作为新构建图像的RGB中的第三通道。本专利技术还提供了一种用于目标检测的三维复数图像处理系统，采用上述的处理方法对三维复数图像进行处理，包括：幅度信息图像模块，用于采用最大值投影法获取二维幅度图像，即对任意i∈[1,Nx],k∈[1,Ny]找到一个j∈[1,Nz]使O(xi,yk,zj)的幅度值最大，获得二维幅度信息图像Amp(xi,yk)；分割掩码模块，用于通过图像分割的方法将目标与背景噪声分割开，获得目标分割掩码；距离信息图像模块，用于采用最大值投影法获取二维幅度信息图像时，记录其最大值所在距离位置j，同时根据目标分割掩码确定距离信息图像的有效像素，获得二维距离信息图像Dis(xi,yk)；相位信息图像模块，用于根据最大值所在距离位置j，提取对应的三维复数图像O(xi,yk,zj)中的数据，将对应数据整理为一个平面内二维复数图像数据，计算其相位信息，同时根据目标分割掩码确定距离信息图像的有效像素，获得二维相位信息图像Angel(xi,yk)；相位解卷绕模块，用于对相位信息Angel(xi,yk)进行相位解卷绕操作，使其变化为一个空间上连续变化的信号；RGB图像整合模块，用于将幅度信息，距离信息和相位信息整合到一幅RGB图像数据中，通过公式计算获得同时包含幅度信息，距离信息，相位信息的RGB图像；目标检测模型训练模块，对重新构建的RGB图像数据进行目标检测标注，结合损失函数和边缘权重，训练预选取的目标检测深度学习模型，观察训练集和验证集损失，达到训练停止条件后，完成训练，保存并得到目标检测模型；中央处理模块，用于向其他模块发出指令，完成相关动作；所述幅度信息图像模块、分割掩码模块、距离信息图像模块、相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于目标检测的三维复数图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取二维幅度信息图像/n对于微波毫米波三维复数图像O(x

【技术特征摘要】
1.一种用于目标检测的三维复数图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取二维幅度信息图像
对于微波毫米波三维复数图像O(xi,yk,zj)，x为水平维度，y竖直维度，z为空间距离维度，采用最大值投影法获取二维幅度图像，即对任意i∈[1,Nx],k∈[1,Ny]找到一个j∈[1,Nz]使O(xi,yk,zj)的幅度值最大，获得二维幅度信息图像Amp(xi,yk)；
S2：获得目标分割掩码
通过图像分割的方法将目标与背景噪声分割开，获得目标分割掩码；
S3：获得二维距离信息图像
采用最大值投影法获取二维幅度信息图像时，即对任意i∈[1,Nx],k∈[1,Ny]找到一个j∈[1,Nz]使O(xi,yk,zj)的幅度值最大，记录其最大值所在距离位置j，同时根据目标分割掩码确定距离信息图像的有效像素，获得二维距离信息图像Dis(xi,yk)；
S4：获得二维相位信息图像
根据最大值所在距离位置j，提取对应的三维复数图像O(xi,yk,zj)中的数据，将对应数据整理为一个平面内二维复数图像数据，计算其相位信息，同时根据目标分割掩码确定距离信息图像的有效像素，获得二维相位信息图像Angel(xi,yk)；
S5：相位解卷绕操作
对相位信息Angel(xi,yk)进行相位解卷绕操作，使其变化为一个空间上连续变化的信号；
S6：整合各类信息至RGB图像中
将幅度信息，距离信息和相位信息整合到一幅RGB图像数据中，通过如下公式计算获得同时包含幅度信息，距离信息，相位信息的RGB图像，公式为：
RGBImg(xi,yk,1)＝Amp(xi,yk)；
RGBImg(xi,yk,2)＝Amp(xi,yk)*Dis(xi,yk)；
RGBImg(xi,yk,3)＝Amp(xi,yk)*Angel(xi,yk)；
S7：训练目标检测模型
对重新构建的RGB图像数据进行目标检测标注，结合损失函数和边缘权重，训练预选取的目标检测深度学习模型，观察训练集和验证集损失，达到训练停止条件后，完成训练，保存并得到目标检测模型。


2.根据权利要求1所述的一种用于目标检测的三维复数图像处理方法，其特征在于：在所述步骤S1中，三维复数图像O(xi,yk,zj)的网格点坐标为xi，yk，zj，i∈[0,Nx]，j∈[0,Nz]，k∈[0,Ny]，其中Nx为x维度划分的离散网格点数，Nz为距离维度z划分的离散网格点数，Ny为y维度划分的离散网格点数。


3.根据权利要求2所述的一种用于目标检测的三维复数图像处理方法，其特征在于：在所述步骤S2中，对于每一个二维幅度图像的像素，获得其目标分割掩码，背景噪声像素为0，目标像素为1。


4.根据权利要求3所述的一种用于目标检测的三维复数图像处理方法，其特征在于：在所述步骤S3中，对于最大值投影获得的分割后二维图像数据，使用最大值投影对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽鑫，余开，唐彬，柳桃荣，孟祥新，李诚，
申请(专利权)人：博微太赫兹信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34