[發明專利]結合圖像分割與子空間匹配追蹤的目標散射中心提取方法

有效

• 申請號: 201410399616.0
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104182753B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 劉宏偉;王鵬輝;劉俊;杜蘭;王英華;糾博
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/34;G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

1.一種結合圖像分割與子空間匹配追蹤的目標散射中心提取方法，包括如下步驟：

(1)提取原始圖像I₀中的局部極大值區域，得到目標圖像I₁；對目標圖像I₁進行分割，得到目標的輪廓區域R，用輪廓區域R對原始圖像I₀進行掩膜處理，得到目標連通支撐域圖像I₂，對連通支撐域圖像I₂通過二維傅里葉變換得到目標的頻域觀測信號s；

(2)確定散射中心的位置集合Θ₁和散射中心的屬性集合Θ₂；

2a)根據輪廓區域R中的非零元素位置得到散射中心距離維坐標參數x的取值范圍X和散射中心方位維坐標參數y的取值范圍Y，確定散射中心的位置集合：Θ₁＝{(x,y)|x∈X,y∈Y}；

2b)由散射中心方位維坐標參數y的取值范圍確定散射中心長度參數L的取值范圍L；由雷達回波數據錄取的方位角域確定散射中心方位角取值范圍Φ；由雷達回波數據錄取的中心頻率確定散射中心方位依賴因子γ取值范圍Γ；設定散射中心的頻率依賴因子α取值范圍為Λ＝{-1,-0.5,0,0.5,1}；最終確定散射中心的屬性集合Θ₂：

Θ2={(L,φ‾,α,γ)|L∈L,φ‾∈Φ,α∈Λ,γ∈Γ};]]>

(3)根據所述的位置集合Θ₁和屬性集合Θ₂，利用屬性散射中心模型分別構建位置信息字典D₁(x,y|Θ₁)和屬性信息字典

(4)由上述位置集合Θ₁、屬性集合Θ₂、位置信息字典D₁(x,y|Θ₁)和屬性信息字典利用子空間匹配追蹤法得到目標屬性散射中心參數的初步估計集合Θ₀；

(5)對初步估計集合Θ₀進行優化，得到目標屬性散射中心的特征集合Θ'：

5.1)令迭代集合Θ等于初步估計集合Θ₀，記Θ＝{θ₁,...,θ_i,...,θ_p}，其中θ_i是Θ中的第i組參數，1≤i≤p，p為迭代集合Θ中參數總組數，令緩存集合Θ₃等于初步估計集合Θ₀，子迭代次數q＝1，令分割因子ξ＝0.1；

5.2)從迭代集合Θ中去掉第q組參數，得到子迭代集合Θ'_q為：

Θ'_q＝{θ₁,...,θ_q-1,θ_q+1,...,θ_p}；

5.3)根據子迭代集合Θ'_q，利用屬性散射中心模型構建子迭代字典D'_q；

5.4)由子迭代字典D'_q，得到殘量頻域向量d_r為：

d_r＝(I-((D'_q)^H·D'_q)^-1(D'_q)^H)s

其中(·)^-1表示對矩陣求逆，(·)^H表示對矩陣進行共軛轉置，I是單位矩陣；

5.5)利用以上參數計算余量相關矩陣C'：

C′=D1(x,y|Θ1)H·diag(dr)·D2(L,φ‾,α,γ|Θ2)]]>

其中diag(·)表示對角化操作；

5.6)根據余量相關矩陣C'中模值最大元素對應的行數n'和列數m'，得到局部字典D₀；D₀＝D₁(n′)·*D₂(m′)，其中，·*是點乘符號，表示矩陣對應位置相乘，D₁(n′)表示位置信息字典D₁(x,y|Θ₁)中的第n'個字典原子，D₂(m′)表示屬性信息字典中的第m'個字典原子；

5.7)由局部字典D₀和殘量頻域向量d_r，通過二維逆傅里葉變換分別得到局部成像矩陣I_D和殘量成像矩陣I_r：

I_D＝ifft2(reshape(D₀,f_n,φ_n))，

I_r＝ifft2(reshape(d_r,f_n,φ_n))，

其中，ifft2(·)表示二維逆傅里葉變換，reshape(·)是矩陣維度變換算子，f_n是雷達圖像的距離維采樣點數，φ_n是雷達圖像的方位維采樣點數；

5.8)由局部成像矩陣I_D中元素的最大模值和分割因子ξ，確定分割門限M_ξ：M_ξ＝ξ·max(I_D)，其中max(·)表示取最大模值；

5.9)將局部成像矩陣I_D中強度大于等于分割門限M_ξ的元素置1，小于分割門限M_ξ的元素置0，得到門限矩陣I_F；

5.10)由門限矩陣I_F和殘量成像矩陣I_r，通過二維傅里葉變換得到分割信號F_s：F_s＝vec(fft2(I_F·*I_r))，其中fft2表示二維傅里葉變換，vec表示列向量化操作；

5.11)由以上參數計算分割相關矩陣C″：

C′′=D1(x,y|Θ1)H·diag(Fs)·D2(L,φ‾,α,γ|Θ2)]]>

5.12)找出分割相關矩陣C″模值最大元素對應的行數n″和列數m″，得到一組分割參數其中Θ₁(n″)表示位置集合Θ₁中第n″組參數，Θ₂(m″)表示屬性集合Θ₂中第m″組參數；

5.13)用分割參數更新迭代集合Θ中第q組參數，即

5.14)判斷q<p是否成立，若成立，則令q＝q+1，返回步驟5.2)；若不成立，則設q＝1，執行步驟5.15)；

5.15)判斷Θ₃＝Θ是否成立，若不成立，則令Θ₃＝Θ，返回步驟5.2)；若成立，則此時的迭代集合Θ就是目標屬性散射中心的特征集合Θ'，即Θ'＝Θ。