一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法，包括以下步骤：步骤一、采集信号并输入，对雷达图像信号进行采集；步骤二、计算功率谱，利用雷达的时域数字回波信号求得雷达回波功率谱时间序列；步骤三、功率谱排序，在每个频点处将雷达回波功率值时间序列按照功率谱幅度升序排列；本发明专利技术采用基于滤波和双平台直方图均衡化相结合的方法对高空观测图像进行增强，有效抑制了星空背景和杂波，增强了目标的对比度，使得目标图像的细节更加清晰可辨，从而可以根据背景和观测目标的特性变化自适应优化形态学滤波的结构元素，进一步增强图像算法的适应性，从而更好的对背景进行抑制。从而更好的对背景进行抑制。从而更好的对背景进行抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法


[0001]本专利技术涉及雷达图像处理
，尤其涉及一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法。

技术介绍

[0002]FOD(Foreign Object Debris，机场跑道异物)监测雷达(以下简称FOD雷达)主要装备于民航机场，用于主动探测机场跑道上不应存在的并且可能会对飞机起降造成损伤的物体，包括金属部件(飞机或执勤车辆遗落的螺母、螺栓等)、碎石块等；一般的背景抑制算法过程通常是先对红外图像进行预处理得到预测图像，原始图像和预测图像进行差值计算获取残差图像，然后对残差图像进行处理获取检测结果；在红外图像中，背景占据着绝大部分面积，且存在相当的连续性，而红外目标则通常表现为图像中的异常点，两者在统计特征上存在明显的差异同，因此，近些年来，利用丰富的图像背景信息进行图像背景重建，进而达到背景抑制的算法越来越受到广大研究人员的关注。
[0003]传统的红外图像增强的方法是采用灰度变换法对图像的对比度进行调整或采用直方图均衡法使图像中不同灰度级在概率上均匀分布，从而达到图像增强的目的，这些方法在提高图像对比度的同时大大降低了目标的细节信息，从而影响背景抑制的效果，为此我们提出了一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、采集信号并输入，对雷达图像信号进行采集；
[0008]步骤二、计算功率谱，利用雷达的时域数字回波信号求得雷达回波功率谱时间序列；
[0009]步骤三、功率谱排序，在每个频点处将雷达回波功率值时间序列按照功率谱幅度升序排列；
[0010]步骤四、将脉压数据的数据帧按对应的方位角进行排列，并拼接成雷达图像；
[0011]步骤五、采用形态学滤波的方式对拼接后的图像进行增强；
[0012]步骤六、基于双平台直方图均衡化对拼接后的图像进行增强；
[0013]步骤七、图像处理，去除雷达图像的距离衰减，按距离统计方位向能量统计值作为基底噪声的估计值，并将该估计值从雷达图像中对消，去除雷达图像的方向衰减，按方位分段统计距离向能量统计值作为基底噪声的估计值，并将该估计值从雷达图像中对消；
[0014]步骤八、利用谱相减法对背景进行抑制；
[0015]步骤九、对抑制结构进行数据分析。
[0016]作为本技术方案的进一步优选的：在所述步骤一中，当雷达开机后，通过GIS系统获取实时位置和信息，以当前位置点作为兴趣点，根据导引头的距离搜索范围以及预选波门的设置，查询对应GIS系统中兴趣点一定方位和距离范围内的信息。
[0017]作为本技术方案的进一步优选的：在所述步骤四中，将脉压数据的数据帧按对应的方位角进行排列，并拼接成雷达图像之前进行多圈扫描。
[0018]作为本技术方案的进一步优选的：在所述步骤五中，形态学滤波是一种基于自适应非线性检测的图像处理技术，其基本思想是用具有一定大小和形状的结构元素与图像通过某些逻辑运算得到目标的本质特征，形态学滤波有腐蚀、膨胀、开和闭四种基本的逻辑运算。
[0019]作为本技术方案的进一步优选的：在所述步骤六中，图像经过形态学滤波后背景和杂波得到有效抑制，但是目标的对比度也变得更低，目标边缘变得较为模糊，为便于后续目标的检测，进一步利用平台直方图均衡化的方法进行小目标增强，双平台直方图均衡是对直方图均衡的一种修正。
[0020]作为本技术方案的进一步优选的：双平台直方图均衡化方法可表示为：
[0021][0022]式中；Pr(k)为图像的双平台直方图；Pr(k)为原始图像的直方图。
[0023]作为本技术方案的进一步优选的：在所述步骤九中，采用红外仿真图像中截取出的512X512相对复杂图像背景区域，进行算法和其他三种传统算法的性能测试比较。
[0024]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术采用基于滤波和双平台直方图均衡化相结合的方法对高空观测图像进行增强，有效抑制了星空背景和杂波，增强了目标的对比度，使得目标图像的细节更加清晰可辨，从而可以根据背景和观测目标的特性变化自适应优化形态学滤波的结构元素，进一步增强图像算法的适应性，从而更好的对背景进行抑制。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提出的一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法的结构流程图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]参照图1，一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一、采集信号并输入，对雷达图像信号进行采集，当雷达开机后，通过GIS系统获取实时位置和信息，以当前位置点作为兴趣点，根据导引头的距离搜索范围以及预选波门的设置，查询对应GIS系统中兴趣点一定方位和距离范围内的信息；
[0030]步骤二、计算功率谱，利用雷达的时域数字回波信号求得雷达回波功率谱时间序列；
[0031]步骤三、功率谱排序，在每个频点处将雷达回波功率值时间序列按照功率谱幅度升序排列；
[0032]步骤四、将脉压数据的数据帧按对应的方位角进行排列，并拼接成雷达图像，将脉压数据的数据帧按对应的方位角进行排列，并拼接成雷达图像之前进行多圈扫描；
[0033]步骤五、采用形态学滤波的方式对拼接后的图像进行增强，形态学滤波是一种基于自适应非线性检测的图像处理技术，其基本思想是用具有一定大小和形状的结构元素与图像通过某些逻辑运算得到目标的本质特征，形态学滤波有腐蚀、膨胀、开和闭四种基本的逻辑运算，其中，膨胀运算是将与目标物体接触的所有背景点合并到目标中，其结果是使目标增大，孔洞缩小，腐蚀运算是一种消除边界点的过程，其结果是使目标缩小，孔洞增大，可以有效消除孤立噪声点；
[0034]步骤六、基于双平台直方图均衡化对拼接后的图像进行增强，图像经过形态学滤波后背景和杂波得到有效抑制，但是目标的对比度也变得更低，目标边缘变得较为模糊，为便于后续目标的检测，进一步利用平台直方图均衡化的方法进行小目标增强，双平台直方图均衡是对直方图均衡的一种修正，它通过选择合适的平台值对原始图像的统计直方图进行修正，采用双平台直方图方法，将大于上限平台值的图像直方图值改为T2，实现对背景和噪声的进一步抑制，将小于下限平台值的图像直方图值改为T，实现对目标细节的适度放大，而介于两个平台值之间的灰度级的直方图值保持不变，双平台直方图均衡化方法可表示为：
[0035][0036]式中；Pr(k)为图像的双平台直方图；Pr(k)为原始图像的直方图；
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采集信号并输入，对雷达图像信号进行采集；步骤二、计算功率谱，利用雷达的时域数字回波信号求得雷达回波功率谱时间序列；步骤三、功率谱排序，在每个频点处将雷达回波功率值时间序列按照功率谱幅度升序排列；步骤四、将脉压数据的数据帧按对应的方位角进行排列，并拼接成雷达图像；步骤五、采用形态学滤波的方式对拼接后的图像进行增强；步骤六、基于双平台直方图均衡化对拼接后的图像进行增强；步骤七、图像处理，去除雷达图像的距离衰减，按距离统计方位向能量统计值作为基底噪声的估计值，并将该估计值从雷达图像中对消，去除雷达图像的方向衰减，按方位分段统计距离向能量统计值作为基底噪声的估计值，并将该估计值从雷达图像中对消；步骤八、利用谱相减法对背景进行抑制；步骤九、对抑制结构进行数据分析。2.根据权利要求1所述的一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法，其特征在于，在所述步骤一中，当雷达开机后，通过GIS系统获取实时位置和信息，以当前位置点作为兴趣点，根据导引头的距离搜索范围以及预选波门的设置，查询对应GIS系统中兴趣点一定方位和距离范围内的信息。3.根据权利要求1所述的一种基于雷达图像统计特征的背景抑制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐可信，叶立平，
申请(专利权)人：深圳市志奋领科技有限公司，
类型：发明
国别省市：