一种基于雷达距离角度热图的舱内活体检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雷达距离角度热图的舱内活体检测方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达距离角度热图的舱内活体检测方法


[0001]本专利技术涉及一种舱内活体检测方法
。

技术介绍

[0002]随着汽车产业的快速发展，汽车数量也越来越多，大大方便了人们的出行
。
然而许多安全隐患也随之而来，比如儿童
、
宠物被遗忘车内未能提供及时警报而造成的窒息
、
中暑死亡事件
。
这些安全隐患充分说明了车内活体检测的重要性
。
[0003]现有的活体检测方法有通过摄像头成像检测
、
温度传感器检测以及毫米波雷达监测等方法
。
摄像头成像检测活体受安装位置限制，容易受遮挡物影响，且用户隐私有一定风险
。
温度传感器检测活体的正确率也对环境有一定要求，异常的温度变化易导致误判
。
[0004]毫米波雷达具有全天时
、
全天候的工作特性，以及成本低
、
体积小
、
分辨力高
、
抗干扰性强
、
可靠性强等优点，能够满足车内活体检测在准确性
、
稳定性等方面的要求，同时更能尊重用户隐私
。
现有的基于毫米波雷达的活体检测方法有如下两种：第一种）通过提取呼吸心跳信息进行活体检测，该方法是对处理后的雷达回波信号进行相位提取，相位差分后，再提取呼吸心跳各自对应频段的频率从而判断是否为活体；第二种）通过计算相位信息的相关性谱函数来做活体检测，同样是依赖相位信息
。
[0005]由此可见，现有的基于毫米波雷达的活体检测方法依赖相位信息，然而相位信息敏感易受环境影响，可能会导致误判
。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：现有的基于毫米波雷达的活体检测方法依赖相位信息，易受环境影响，可能会导致误判
。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种基于雷达距离角度热图的舱内活体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
使用
MIMO
体制的雷达向车内发射探测信号，探测信号的帧率为
K
帧
/s、
虚拟通道数量为
I
；步骤
2、
采集从车内目标反射回来的回波信号，对每秒内的
K
帧回波数据做
3D
‑
FFT
算法处理，包括以下步骤：步骤
201、
对每帧的每个通道的回波信号进行一维傅里叶变换，得到距离时间谱，
i
表示每帧回波信号的第
i
个通道，
i=1,2,
…
,I
，
m
表示每帧回波信号的第
m
个啁啾，
m=1,2,
…
,M
，
M
为慢时间维的采样点数，
a
为距离单元索引，
a=1,2,
…
,N
，
N
为快时间维的采样点数；步骤
202、
滤除静止杂波，以消除环境干扰，得到经过滤除静止杂波处理的一维傅里叶变换的数据；步骤
203、
在的基础上对慢时间维再做一次一维傅里叶变换得到距
离
‑
多普勒谱，获得的结果称为
2D
‑
FFT
结果，
b
为速度单元索引
,b=1,2,
…
,M
，
M
为慢时间维的采样点数；步骤
204、
对多个接收天线的
2D
‑
FFT
结果在天线维度上再做一次一维傅里叶变换，即可得到距离
‑
多普勒
‑
角度谱，获得的结果称为角度
FFT
结果，
c
为角度单元索引，
c=1,2,
…
,Q
，
Q
为角度维傅里叶变换的点数；步骤
3、
将角度
FFT
结果与车内具体场景结合，提取三维信息中感兴趣区域距离范围内的零多普勒维对应的距离维与角度维信息，得到距离维和角度维组成的二维距离
‑
角度矩阵，，表示感兴趣区域范围内的距离单元索引，，感兴趣区域距离范围为个距离单元，表示零多普勒对应的速度单元索引；步骤
4、
对提取的感兴趣区域距离范围对应的距离
‑
角度二维矩阵做网格化处理，得到网格化
RA
矩阵，网格化
RA
矩阵表示为，
、
分别表示网格化
RA
矩阵的第列
、
第行；步骤
5、
基于每秒
K
帧的回波信号得到的
K
组网格化
RA
矩阵，提取距离
‑
角度热图特征参数；步骤
6、
训练活体检测模型：通过步骤1至步骤5所记载的方法采集大量不同场景下舱内活体存在与不存在情况的数据，并提取距离
‑
角度热图特征参数，通过分类器训练生成活体检测模型，该活体检测模型包括用于检测检测区域是否有人的一级活体检测模型
、
用于检测整个检测区域存在单人或两人的二级活体检测模型以及用于检测单人场景时单人所在的位置的三级活体检测模型；步骤
7、
通过步骤1至步骤5所记载的方法获得实时距离
‑
角度热图特征参数，将实时距离
‑
角度热图特征参数输入训练后的活体检测模型，若一级活体检测模型的分类结果为有人，则进入第二级分类，通过二级活体检测模型检测场景存在单人或两人；若第二级分类结果为单人，则进入第三级分类，通过三级活体检测模型检测单人场景时单人所在的位置，最终实现检测区域的活体检测的人数及位置的识别
。
[0008]优选地，步骤
201
中，所述距离时间谱表示为：
。
[0009]式中：为每帧回波信号第
i
个通道的第
m
个啁啾的第
n
个采样点数的回波表达式，
n=1,2,
…
,N。
[0010]优选地，所述表示为：
。
[0011]式中：为接收信号能量，为差拍频率，
λ
为波长，为快时间维
ADC
采样间隔，为慢时间维采样间隔，
R
为目标的径向距离，为第
i
个通道相对于第一个通道的距离，
θ
为目标所在的角度
。
[0012]优选地，步骤
202
中，滤除静止杂波的方法为将每帧回波信号的距离时间谱与其在快时间维上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于雷达距离角度热图的舱内活体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
使用
MIMO
体制的雷达向车内发射探测信号，探测信号的帧率为
K
帧
/s、
虚拟通道数量为
I
；步骤
2、
采集从车内目标反射回来的回波信号，对每秒内的
K
帧回波数据做
3D
‑
FFT
算法处理，包括以下步骤：步骤
201、
对每帧的每个通道的回波信号进行一维傅里叶变换，得到距离时间谱，
i
表示每帧回波信号的第
i
个通道，
i=1,2,
…
,I
，
m
表示每帧回波信号的第
m
个啁啾，
m=1,2,
…
,M
，
M
为慢时间维的采样点数，
a
为距离单元索引，
a=1,2,
…
,N
，
N
为快时间维的采样点数；步骤
202、
滤除静止杂波，以消除环境干扰，得到经过滤除静止杂波处理的一维傅里叶变换的数据；步骤
203、
在的基础上对慢时间维再做一次一维傅里叶变换得到距离
‑
多普勒谱，获得的结果称为
2D
‑
FFT
结果，
b
为速度单元索引
,b=1,2,
…
,M
，
M
为慢时间维的采样点数；步骤
204、
对多个接收天线的
2D
‑
FFT
结果在天线维度上再做一次一维傅里叶变换，即可得到距离
‑
多普勒
‑
角度谱，获得的结果称为角度
FFT
结果，
c
为角度单元索引，
c=1,2,
…
,Q
，
Q
为角度维傅里叶变换的点数；步骤
3、
将角度
FFT
结果与车内具体场景结合，提取三维信息中感兴趣区域距离范围内的零多普勒维对应的距离维与角度维信息，得到距离维和角度维组成的二维距离
‑
角度矩阵，，表示感兴趣区域范围内的距离单元索引，，感兴趣区域距离范围为个距离单元，表示零多普勒对应的速度单元索引；步骤
4、
对提取的感兴趣区域距离范围对应的距离
‑
角度二维矩阵做网格化处理，得到网格化
RA
矩阵，网格化
RA
矩阵表示为，
、
分别表示网格化
RA
矩阵的第列
、
第行；步骤
5、
基于每秒
K
帧的回波信号得到的
K
组网格化
RA
矩阵，提取距离
‑
角度热图特征参数；步骤
6、
训练活体检测模型：通过步骤1至步骤5所记载的方法采集大量不同场景下舱内活体存在与不存在情况的数据，并提取距离
‑
角度热图特征参数，通过分类器训练生成活体检测模型，该活体检测模型包括用于检测检测区域是否有人的一级活体检测模型
、
用于检测整个检测区域存在单人或两人的二级活体检测模型以及用于检测单人场景时单人所在的位置的三级活体检测模型；步骤
7、
通过步骤1至步骤5所记载的方法获得实时距离
‑
角度热图特征参数，将实时距离
‑
角度热图特征参数输入训练后的活体检测模型，若一级活体检测模型的分类结果为有人，则进入第二级分类，通过二级活体检测模型检测场景存在单人或两人；若第二级分类结
果为单人，则进入第三级分类，通过三级活体检测模型检测单人场景时单人所在的位置，最终实现检测区域的活体检测的人数及位置的识别
。2.
如权利要求1所述的一种基于雷达距离角度热图的舱内活体检测方法，其特征在于，步骤
201
中，所述距离时间谱表示为：式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴李梦，周明宇，薛旦，史颂华，赵月，易志钢，
申请(专利权)人：上海几何伙伴智能驾驶有限公司，
类型：发明
国别省市：