[发明专利]一种用于穿墙雷达多目标检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及穿墙雷达成像技术领域，特别是涉及穿墙雷达多目标检测中对多径幻象干扰的抑制方法。

背景技术

穿墙雷达成像技术主要是利用电磁波穿透建筑墙体等障碍物，对建筑内隐蔽目标和建筑物布局成像，实现建筑物内隐蔽目标的检测、定位和识别等，在反恐、执法、救援等领域具有重大应用价值和社会效益。封闭建筑环境下多重墙体对电磁波多次反射会带来严重的多径干扰，会产生大量多径幻象，影响透视成像的质量。因此，封闭空间多径干扰抑制是实现高质量隐蔽目标成像探测的核心技术之一。

国内外许多科研院所开展了封闭空间多径干扰抑制方法的研究。美国维拉诺瓦大学提出了两种多径幻象干扰抑制方法：第一种(Setlur P,Amin M,Ahmad F.Multipath model and exploitation in through-the-wall and urban radar sensing[J].Geoscience and Remote Sensing,IEEE Transactions on,2011,49(10):4021-4034.)是基于墙体镜面反射原理，计算多径幻象干扰出现的图像区域，将该区域像素搬移并叠加到目标图像区域，实现对多径幻象的抑制；第二种(Setlur P,Alli G,Nuzzo L.Multipath exploitation in through-wall radar imaging via point spread functions[J].2013.)是基于点扩散函数的多径抑制方法，它首先利用第一种方法计算出多径干扰位置，然后根据目标与多径幻象构造特定的点扩散函数图像(即多径幻象区域置0，目标区域置1)，最后融合点扩散函数图像与原雷达图像，实现对多径的抑制。实际应用中常需要对建筑物内多个目标进行成像探测，由于上述两种方法在抑制多目标多径幻象时，依旧按照抑制单目标多径幻象的思路进行，没有考虑多个目标位置与多径幻象位置的复杂分布情形，因此当应用上述两种方法进行多个目标检测时，其成像的精确度对目标的位置分布有很大的依赖性，这种依赖性主要体现在如下两个方面：(1)当目标位置比较分散，各个目标相距较远时，上述方法能够有效抑制多径幻象；(2)当目标位置比较集中且各个目标相距较近时，上述两种方法在抑制多径幻象的同时会造成多径幻象区域内的目标图像丢失，出现目标漏检的情况。因此，研究封闭空间多目标检测的多径幻象抑制方法在穿墙雷达成像中具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明基于一个目标所对应的多径回波距离一定大于目标本身回波距离这一原则,提供一种适用于封闭空间多目标检测的多径幻象抑制方法，首先通过门限检测将原始图像二值化， 基于4-连通法标记二值化图像得到一组连通域，将所有连通域按照其坐标均值到雷达中心点的距离由小到大依升序排序组成连通域序列；然后按照其坐标均值到雷达中心点的距离由小到大依升序依次分别分析判断每个连通域是目标还是多径幻象区域，最后保留判断为目标的连通域，并把判断为多径幻象区域的连通域置零，从而实现多目标检测和多径幻象抑制。

本发明技术方案如下：

一种适用于穿墙雷达隐蔽目标成像的多目标多径幻象抑制方法，处理流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤1.信号获取：对于穿墙雷达系统，其阵列雷达的L个雷达单元沿平行于待测区域外墙面(该墙面所在墙体定义为前墙)的方向均匀分布，阵列雷达工作时各个雷达各自独立进行信号的发射与回波信号的采集；

步骤2.连通域检测：利用阵列雷达采集到的回波信号生成原始雷达图像；设置门限对原始雷达图像进行二值化处理得到由若干像素点组成的二值化图像，对二值化图像进行4-连通检测，标记二值化图像中的所有连通域；遍历标记的连通域，将所有连通域按照其坐标均值到阵列雷达中心点的距离由小到大依升序排序合并成一个连通域序列D＝[D₁ D₂ … D_K]；

步骤3.多径幻象位置的计算：对雷达成像场景区域内的任意坐标(x_p,y_p)，其多径幻象的坐标可由如下的多径幻象位置计算公式得出：