[發明專利]基于多幀雷達圖像的動目標檢測跟蹤方法

在審

• 申請號: 201510445611.1
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN105184814A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 錢延軍;何四海
• 申請（專利權）人: 成都天奧信息科技有限公司
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T5/30;G06T5/50
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

技術領域

本發明涉及雷達動目標檢測跟蹤技術，具體是基于多幀雷達圖像的動目標檢測跟蹤方法。

背景技術

非相參連續波雷達具有近距離分辨率高，盲區小，成本低，輻射小等優點，能清晰地分辯出近距離上的各個目標，非常適合于港口等繁忙水域、雨霧天氣下的導航任務,也可以用于碼頭監視船只。而脈沖雷達顯示近距目標缺失、粘連嚴重。

目前，雷達動目標檢測方法基本上都是基于脈沖壓縮雷達的，具體方法有二次對消、三次對消、MTD處理，連續波雷達動目標檢測方法有MTD處理，以及基于雷達圖像的動目標檢測方法。傳統的MTD方法的應用受到目標多普勒頻率的限制，隨著目標多普勒頻率的增大，在積累時間內目標將跨距離單元運動，使得輸出信號頻譜展寬，導致無法實現有效的譜峰檢測和參數估計，因此對高速運動目標無法得到滿意的效果。常用的基于雷達圖像的動目標檢測方法有光流法、幀差分法和背景減除法。光流法能夠直接檢測運動目標，與雷達是否運動無關，但計算復雜度高，耗時長，無法滿足實時處理的需求；幀間差分算法計算量小，可以滿足實時性要求，抗噪能力強，但對于較大的目標、中間變化不大的重疊區域不能檢測到，且運動較緩慢的目標會被誤認為靜止的背景；背景減除算法是目前最常用的目標檢測算法，可以保證任意場景下精確的提取到完整的目標輪廓，計算量小、實時性好，但提取背景與背景更新比較困難。

發明內容

本發明的目的在于提供基于多幀雷達圖像的動目標檢測跟蹤方法，是一種新的基于連續波雷達圖像的動目標檢測方法，該方法能夠解決對高速運動、緩慢運動目標的提取及跟蹤，計算量小，可以滿足實時監控系統的要求。

本發明的目的主要通過以下技術方案實現：

基于多幀雷達圖像的動目標檢測跟蹤方法，包括以下步驟：

第1步：當雷達收到第1幀圖像后，將第1幀圖像存儲起來作為初始背景信息；

第2步：當雷達收到第2幀圖像后，將第1幀圖像平移旋轉變換到第2幀圖像所在的位置，得到變換背景圖像A，將變換背景圖像A每個方位的幅度值乘以1/2，加上第2幀圖像對應方位的幅度值乘以1/2，得到更新背景圖像A；

第3步：當雷達收到第3幀圖像后，將第2步的更新背景圖像A平移旋轉變換到第3幀圖像所在的位置，得到變換背景圖像B，將變換背景圖像B每個方位的幅度值乘以2/3加上第3幀圖像的對應方位的幅度值乘以1/3，得到更新背景圖像B；

第4步：當雷達收到第4幀圖像后，將第3步的更新背景圖像B平移旋轉變換到第4幀圖像所在的位置，得到變換背景圖像C，將變換背景圖像C每個方位的幅度值乘以3/4加上第4幀圖像的對應方位的幅度值乘以1/4，得到更新背景圖像C；

第5步：當雷達收到第5幀圖像后，將第4步的更新背景圖像C平移旋轉變換到第5幀圖像所在的位置，得到變換背景圖像D，將變換背景圖像D每個方位的幅度值乘以4/5加上第5幀圖像對應方位的幅度值乘以1/5，得到第1背景圖像；

第6步：對第1背景圖像作先膨脹后腐蝕處理，并將處理結果存儲為第1背景圖像；

第7步：當雷達收到第6至第10幀圖像后，將第6幀圖像視為第1幀圖像，第7幀圖像視為第2幀圖像，第8幀圖像視為第3幀圖像，第9幀圖像視為第4幀圖像，第10幀圖像視為第5幀圖像，重復第1步到第5步，得到第2背景圖像；

第8步：對第2背景圖像作先膨脹后腐蝕處理，并將處理結果存儲為第2背景圖像；

第9步：當雷達收到第11幀圖像后，先將第11幀圖像存儲起來作為第3背景圖像，再將第1背景圖像平移旋轉變換到第11幀圖像所在的位置，得到變換背景圖像E，變換背景圖像E與第11幀圖像作背景減除算法，得到減除結果圖像A，對減除結果圖像A作先腐蝕后膨脹處理，再對處理結果圖像作基于連通區域的目標合并處理，并將合并后的點跡存儲起來；

第10步：當雷達收到第12幀圖像后，先將第12幀圖像存儲起來，將第9步的第3背景圖像每個方位的幅度值乘以1/2加上第12幀圖像對應方位的幅度值乘以1/2，得到新第3背景圖像A，再將第1背景圖像平移旋轉變換到第12幀圖像所在的位置，得到變換背景圖像F，變換背景圖像F與第12幀圖像作背景減除算法，得到減除結果圖像B，對減除結果圖像B作先腐蝕后膨脹處理，再對處理結果圖像作基于連通區域的目標合并處理；

第11步：對第9步到第10步目標合并處理后的點跡作數據關聯、跟蹤濾波、航跡管理處理；