[發明專利]一種穿墻雷達三維成像后多目標后墻一次多徑抑制方法

有效

• 申請號: 201710361374.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107219523B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 崔國龍;宋伊琳;黃鑫;郭世盛;孔令講;楊曉波;張天賢;易偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發明公開了一種穿墻雷達三維成像后多目標后墻一次多徑抑制方法，首先從二值化后的原始雷達三維圖像中提取出所有圖像中物體；然后提取出所有物體重心坐標，并依照它們的重心坐標離雷達陣列中心的歐式距離進行升序排序；其次計算出所有物體到每個天線陣元的直接路徑傳播距離和多徑路徑傳播距離；然后定義相關匹配系數，并兩兩計算物體直接的直接路徑傳播距離和多徑路徑傳播距離的相關匹配系數；最后定義判決門限及規則，根據兩個物體的相關匹配系數判定它們是否具有目標?多徑關系，找出圖像中所有多徑后將他們剔除。本發明能夠有效地將穿墻雷達三維圖像中的后墻一次多徑剔除。

技術領域

本發明涉及穿墻雷達三維成像技術領域，特別是涉及后墻一次多徑目標的多徑假目標的抑制方法。

背景技術

穿墻雷達三維成像技術主要是利用電磁波穿透建筑物墻體等障礙物，對密閉的建筑物內的靜止或移動目標進行三維檢測、定位和識別，同時對建筑物布局進行成像。電磁波穿透建筑物墻體后，在密閉建筑物空間內并不沿著一條路線傳播，而是存在許多不同的傳播路徑，其中從發射雷達打到目標然后直接反射回接收雷達的路徑稱為直接路徑，由于建筑物內存在墻體、天花板、地板等反射面，從雷達發射出的電磁波會在墻體等表面進行一次或者多次反射后再經過目標反射回接收雷達，或者先打到目標，然后再反射到內墻面，最后反射回接收雷達，這就會造成雷達收到多次反射電磁波，在雷達成像中表現為多徑假目標。由于電磁波在每一次墻面反射時強度都會衰減，所以二次及高次多徑的強度都很弱，因此通常只考慮一次多徑。多徑假目標會導致虛警，嚴重影響穿墻雷達的成像質量。因此，密閉建筑物中穿墻成像多徑幻象抑制十分重要。

當前，關于多徑干擾抑制方法中，文獻“Z.X.Li,Y.Jia,et al,“A novel approachof multi-path suppression based on sub-aperture imaging in through-wall-radarimaging”,IEEE Radar Conference,2013.”提出了一種基于子孔徑成像的多徑抑制方法，該方法基于多徑位置隨著天線陣列移動而移動，但目標位置始終不變的多徑特性，通過將不同天線陣列的雷達成像進行相乘融合來達到多徑抑制的目的。在基于點擴散函數的多徑抑制方法(文獻Setlur P,Alli G,Nuzzo L.Multipath exploitation in through-wallradar imaging via point spread functions[J].IEEE Transaction on ImageProcessing.2013.)中，其把多徑假目標反推并與其對應的真實目標關聯，將多徑假目標的幅度值轉而疊加到該真實目標上，在抑制多徑幅度的同時能夠提高目標位置的信雜比。而在一種基于壓縮感知的多徑抑制方法(文獻J.Wang,P.Wang,Y.Li,Q.Song and Z.Zhou,“AMultipath Suppression Technique for Through-the-wall Radar”,IEEEInternational Conference on Ultra-Wideband,2013.)中，其將雷達回波看作是目標空間對環境傳輸函數的映射，因此在已知建筑物環境的情況下，可以重構傳輸函數，對雷達回波進行最小范數反轉，從而重構真實雷達圖像，避免多徑假目標。上述已有多徑干擾抑制方法只能夠應對穿墻雷達二維成像對應的場景，當處理三維圖像時，上述方法并不適用。因此，研究密閉空間中三維成像的多目標多徑干擾抑制方法在穿墻雷達成像領域具有重要的價值。

發明內容

本發明提供一種適用于密閉建筑物空間三維成像多目標后墻一次多徑抑制方法，本發明首先將原始的雷達三維圖像進行歸一化，然后通過門限檢測將其進行二值化，再對該圖像進行三維目標提取，得到圖像中所有物體(包括真實目標和多徑幻想)的三維重心坐標；其次基于多徑的產生原理使用相關匹配方法分析所有物體中兩兩元素間的關聯性，判斷出目標區域和多徑區域；最后在保留目標的同時將多徑假目標剔除，從而實現了多徑抑制。

本發明的一種穿墻雷達三維成像后多目標后墻一次多徑抑制方法，包括以下步驟：