[發明專利]基于積分圖像的二維CFAR門限計算方法

在審

• 申請號: 202111276338.6
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113985382A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 汪慧;馮超;任澤宇;戴巧娜;呂騰蛟;李靜靜
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S7/36;G06F17/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于積分圖像的二維恒虛警門限計算方法，屬于雷達技術領域。包括構造積分圖像矩陣；根據給定的參考窗和保護窗計算出參考窗與保護窗對應頂點坐標位置，由頂點坐標位置可知積分圖像矩陣對應點的元素值；計算參考窗和保護窗中所有元素的累加和；計算參考窗和保護窗中所含元素的總個數；然后計算回形窗區域雜波幅度均值和；根據回形窗區域雜波幅度均值和計算CFAR門限閾值。與傳統方法相比較，計算次數與給定的參考窗、保護窗大小無關，且總次數少于傳統二維恒虛警門限計算方法，大大縮減了算法耗時，可以滿足工程實時性要求，應用性更強。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及雷達的恒虛警檢測算法，具體涉及一種新的基于積分圖像的二維恒虛警門限閾值計算方法。

背景技術

恒虛警目標檢測技術就是當雜波的幅值發生變化時，自適應調節雷達的檢測門限，使虛警概率保持恒定。采用恒虛警檢測技術能夠保證信號處理機不因干擾太強而過載，從而使雷達目標檢測系統正常工作。因此采用恒虛警檢測技術意義重大，在雷達目標檢測中，必須采用恒虛警檢測技術。CFAR檢測技術的具體實現形式是CFAR檢測器。傳統的雷達目標檢測工程實現時，多采用均值類CFAR檢測，包括CA-CFAR、GO-CFAR、SO-CFAR等。圖1為均值類CFAR檢測的示意圖。

研究發現，雷達背景中的噪聲和雜波是在距離和多普勒域二維同時存在，并且局部噪聲在剔除異常值后，可以認為是平穩的高斯隨機過程。顯然，二維CFAR檢測利用待檢單元附近距離-多普勒二維空間上的單元作為參考滑窗要比傳統的一維距離域或多普勒頻率域參考滑窗使CFAR檢測處理更趨合理有效。圖2為二維CFAR檢測的示意圖。

積分圖像是Viola等人于2001年提出的，他指出通過構造積分圖像，矩形區域內的像素和的計算可通過三次加法完成，利用這一點可加快檢測的速度。

對于一個數組對于一個數組a(x)，其前綴加法輸出結果b(x)可表示為

設有一幅圖像I(x,y)，那么積分圖像可以表示為

如圖3所示，積分圖像在(x,y)處的值為原始圖像在由(0,0)與(x,y)確定的矩形區域內的像素和。

發明內容

要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如圖2所示，傳統的二維CFAR門限閾值計算方法是給定合理的參考窗和保護窗后，利用累加法分別求出待測目標對應的參考窗和保護窗中所有元素的和，再用參考窗中元素和減去保護窗中元素和的差除以對應回形窗區域內元素個數，可以得到回形窗區域雜波幅度均值，均值乘以門限因子即為二維CFAR門限閾值。用這種方法求解門限閾值要進行的加法次數與所選參考窗、保護窗大小相關，且重復計算次數多、計算量大、耗時長，工程實用性不強。

技術方案

一種基于積分圖像的二維CFAR門限計算方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：已知原幅度模值矩陣為I，矩陣行數為dis，列數為dpl，選定距離維參考單元數為ref_dis，保護單元數為prt_dis，方位維參考單元數為ref_dpl，保護單元數為prt_dpl；構建全0矩陣Amp、Num，矩陣行數均為dis+2*(ref_dis+prt_dis)，列數均為dpl+2*(ref_dpl+prt_dpl)，為矩陣賦值如下：

Amp(ref_dis+prt_dis+1:dis+ref_dis+prt_dis,ref_dpl+prt_dpl+1:dpl+ref_dpl+prt_dpl)＝I

Num(ref_dis+prt_dis+1:dis+ref_dis+prt_dis,ref_dpl+prt_dpl+1:dpl+ref_dpl+prt_dpl)＝1