[發明專利]基于視頻SAR跨域聯合的動目標跟蹤方法

有效

• 申請號: 202011068415.4
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112184749B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 丁金閃;仲超;徐眾
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/155
• 分類號: G06T7/155;G06T7/254;G06T7/262;G06T7/38;G06T5/30;G06T5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于視頻SAR跨域聯合的動目標跟蹤方法，其特征在于，對兩域內形成的粗檢測結果進行幀內的數據關聯，對兩域中形成的弱關聯航跡集合進行域間匹配并在兩域進行目標跟蹤和航跡匹配，該方法的具體步驟如下：

(1)在圖像域對動目標陰影進行粗檢測：

(1a)采用SAR-SIFT算法，對一秒內的視頻SAR圖像序列進行配準，對配準后的視頻SAR圖像序列進行PM濾波去噪處理；

(1b)使用多幀中值法，處理視頻SAR去噪后的圖像序列，得到背景圖像，將背景圖像與視頻SAR圖像序列進行逐幀差分，得到差分后的圖像序列；

(1c)對差分后的圖像序列中的每幀圖像進行形態學的膨脹處理，統計膨脹后每幀圖像的八連通區域，從所有八連通區域中篩選像素數量為40～350的連通域作為圖像域動目標陰影的粗檢測結果；

(2)在距離多普勒域對動目標能量進行粗檢測:

(2a)從視頻SAR圖像序列中每幀圖像對應的脈沖回波序列中，選取該幀圖像積累脈沖序列中心處的1/5脈沖序列組成該幀圖像的脈沖序列，對該幀圖像的脈沖序列沿慢時間維進行傅里葉變換，得到該幀圖像的距離多普勒譜；

(2b)利用多普勒模糊計算公式，根據動目標的運動速度范圍來估算動目標的多普勒模糊數，遍歷模糊數并使用Keystone變換，對每幀圖像的距離多普勒譜進行距離走動校正，得到每幀圖像距離走動校正后的距離多普勒譜；

(2c)使用OS-CFAR檢測器，對每幀圖像距離走動校正后的距離多普勒譜的能量進行檢測，得到該幀距離多普勒域的動目標能量的粗檢測結果；

(3)對兩域內形成的粗檢測結果進行幀內的數據關聯：

(3a)利用圖像域幀間數據關聯方法，對圖像域中每幀圖像中所有的動目標陰影粗檢測結果進行弱數據關聯，得到圖像域幀間弱關聯航跡集合；

(3b)利用圖像域幀間數據關聯方法，對圖像域中每幀圖像中所有的動目標陰影粗檢測結果進行強數據關聯，得到圖像域幀間強關聯航跡集合；

(3c)利用距離多普勒域幀間數據關聯方法，對每幀圖像對應的距離多普勒譜中所有動目標能量粗檢測結果進行弱數據關聯，得到距離多普勒域幀間弱關聯航跡集合；

(3d)利用距離多普勒域幀間數據關聯方法，對每幀圖像對應的距離多普勒譜中所有動目標能量粗檢測結果進行強數據關聯，得到距離多普勒域幀間強關聯航跡集合；

(4)對兩域中形成的弱關聯航跡集合進行域間匹配：

(4a)利用域間航跡匹配方法，對圖像域幀間弱關聯航跡集合中的每個航跡和距離多普勒域幀間弱關聯航跡集合中的每個航跡分別進行匹配，將所有域間匹配后的航跡組合成域間匹配后的航跡集合；

(4b)對圖像域幀間強關聯航跡集合、距離多普勒域幀間強關聯航跡集合和域間匹配后的航跡集合求并集，得到有效航跡集合；

(5)對有效航跡集合進行航跡管理：

利用航跡管理方法，對有效航跡集合進行管理，并使用迭代式的處理方式對航跡進行更新，得到整理后的視頻SAR動目標航跡集合。

2.根據權利要求1所述的基于視頻SAR跨域聯合的動目標跟蹤方法，其特征在于，步驟(1b)中所述多幀中值法指的是，對去噪后的圖像序列所有幀相同位置像素點的強度值取中值，將該中值作為背景圖像中該像素點所對應位置像素點的強度值，用所有的像素點組成背景圖像。

3.根據權利要求1所述的基于視頻SAR跨域聯合的動目標跟蹤方法，其特征在于，步驟(2b)中所述多普勒模糊計算公式如下：

其中，L表示動目標的多普勒模糊數，div(·)表示相除取整操作，λ表示雷達發射信號的波長，r_T表示動目標位置矢量，r_p表示雷達位置矢量，v_P表示雷達速度矢量，v_T表示動目標速度矢量，||·||₂表示取2-范數操作，prf表示雷達脈沖發射頻率。