[發(fā)明專利]一種基于視頻SAR的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010040411.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111311644B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晉;羅先明;閔銳;皮亦鳴;曹宗杰;崔宗勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/254
• 分類號(hào): G06T7/254;G06K9/00;G06K9/32;G06T5/30
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于雷達(dá)遙感應(yīng)用技術(shù)，具體涉及一種基于視頻SAR的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測方法。本發(fā)明利用視頻SAR成像結(jié)果中動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的陰影，在Wellner自適應(yīng)閾值算法基礎(chǔ)上再考慮圖像垂直方向上點(diǎn)的影響，同時(shí)利用圖像的灰度直方圖聯(lián)合處理獲得閾值分割結(jié)果。然后通過背景建模獲得背景圖像，再用對(duì)應(yīng)的閾值分割結(jié)果減去背景圖像得到前景圖像，后續(xù)進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理過濾部分雜波；最后，考慮到視頻SAR相鄰幀陰影移動(dòng)較小，利用相鄰幀圖像相與、相減過濾干擾獲取最終的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)陰影。該方法能通過檢測動(dòng)目標(biāo)陰影準(zhǔn)確的檢測出視頻SAR圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)遙感應(yīng)用技術(shù)，具體涉及一種基于視頻SAR的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代戰(zhàn)場對(duì)偵察、精確定位與打擊的要求逐漸升高，對(duì)動(dòng)目標(biāo)檢測、定位、跟蹤的要求越來越高。SAR可以對(duì)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行成像，將動(dòng)目標(biāo)的位置、運(yùn)動(dòng)方向、速度、甚至是目標(biāo)的形態(tài)信息表示在高分辨率圖像中。傳統(tǒng)SAR的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測技術(shù)有一些缺陷：首先，由于SAR成像的頻率與雷達(dá)的工作頻率是正相關(guān)的，傳統(tǒng)SAR的工作頻率不高，成像幀率比較低，這可能會(huì)丟失合成孔徑時(shí)間內(nèi)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；其次，最小可檢測速度較大，慢速目標(biāo)易被雜波干擾而檢測不到；而且能實(shí)現(xiàn)高分辨同時(shí)有GMTI(GroundMoving Target Indication)能力的SAR系統(tǒng)復(fù)雜度高，對(duì)搭載平臺(tái)有較大的限制。而視頻SAR是一種能實(shí)現(xiàn)高幀率成像的SAR系統(tǒng)，它通過對(duì)地面目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)監(jiān)測，連續(xù)成像，至少達(dá)到每秒成5幀圖像，能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。其高分辨率、高幀率的成像特性具有重大作用，而在視頻SAR的基礎(chǔ)上的動(dòng)目標(biāo)檢測技術(shù)也成為雷達(dá)遙感領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

針對(duì)傳統(tǒng)SAR的動(dòng)目標(biāo)檢測技術(shù)有單通道如：頻譜過濾、時(shí)頻分析、RDM、Keystone算法等，但單通道算法對(duì)目標(biāo)的檢測能力較差；還有多通道算法如：相位中心偏置技術(shù)(DPCA)、沿航跡干涉技術(shù)(ATI)、STAP等，但多通道算法系統(tǒng)復(fù)雜度較高。這些方法都是針對(duì)動(dòng)目標(biāo)的回波，然后計(jì)算后項(xiàng)散射系數(shù)(RCS)來檢測動(dòng)目標(biāo)，而動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的多普勒頻移以及散焦導(dǎo)致直接檢測動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)性能較差檢、測速度范圍小、而且動(dòng)目標(biāo)的位置定位產(chǎn)生誤差。

針對(duì)視頻SAR的動(dòng)目標(biāo)檢測方法研究還較少，上述動(dòng)目標(biāo)檢測方法存在各種問題，應(yīng)用在視頻SAR模式下檢測效果較差，而視頻SAR成像結(jié)果中目標(biāo)會(huì)因?yàn)榘l(fā)射信號(hào)被遮擋而產(chǎn)生陰影，這些陰影對(duì)應(yīng)目標(biāo)的真實(shí)位置，而通過視頻SAR成像結(jié)果中的陰影進(jìn)行檢測有諸多優(yōu)勢(shì)，如：(1)慢速目標(biāo)檢測性能好(2)動(dòng)目標(biāo)準(zhǔn)確定位(3)依據(jù)陰影可實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測(4)檢測流程實(shí)現(xiàn)簡單等。

通過陰影檢測動(dòng)目標(biāo)能達(dá)到較好的檢測效果，目前存在針對(duì)視頻SAR成像結(jié)果中對(duì)陰影的檢測來實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)目標(biāo)的檢測，但處理流程較為復(fù)雜，而且閾值分割技術(shù)采用的是全局相同的閾值。因?yàn)闄z測動(dòng)目標(biāo)陰影是分析陰影與背景雜波的對(duì)比度，是局部區(qū)域特性的對(duì)比，如下式：

其中DTCR為雜波與陰影強(qiáng)度的比值，σ_oH表示陰影周圍環(huán)境雜波的強(qiáng)度，σ_oL表示陰影區(qū)域回波強(qiáng)度，σ_N為圖像總噪聲，陰影的檢測效果取決于局部區(qū)域DTCR的值，而采用全局相同閾值的方式，對(duì)于相當(dāng)部分的目標(biāo)可以獲得較好的結(jié)果，但可能導(dǎo)致陰影本身較亮的情況下產(chǎn)生漏檢或虛警。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述存在的問題及不足，提出了一種基于視頻SAR的動(dòng)目標(biāo)檢測方法，在現(xiàn)有視頻SAR模式的陰影檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，同樣針對(duì)陰影進(jìn)行檢測實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)目標(biāo)的檢測，從局部信息考慮閾值分割，同時(shí)簡化處理流程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)目標(biāo)更準(zhǔn)確的檢測，減少虛警或漏檢，提升動(dòng)目標(biāo)檢測效果。