[发明专利]基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达动目标检测跟踪技术，具体是基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法。

背景技术

非相参连续波雷达具有近距离分辨率高，盲区小，成本低，辐射小等优点，能清晰地分辩出近距离上的各个目标，非常适合于港口等繁忙水域、雨雾天气下的导航任务,也可以用于码头监视船只。而脉冲雷达显示近距目标缺失、粘连严重。

目前，雷达动目标检测方法基本上都是基于脉冲压缩雷达的，具体方法有二次对消、三次对消、MTD处理，连续波雷达动目标检测方法有MTD处理，以及基于雷达图像的动目标检测方法。传统的MTD方法的应用受到目标多普勒频率的限制，随着目标多普勒频率的增大，在积累时间内目标将跨距离单元运动，使得输出信号频谱展宽，导致无法实现有效的谱峰检测和参数估计，因此对高速运动目标无法得到满意的效果。常用的基于雷达图像的动目标检测方法有光流法、帧差分法和背景减除法。光流法能够直接检测运动目标，与雷达是否运动无关，但计算复杂度高，耗时长，无法满足实时处理的需求；帧间差分算法计算量小，可以满足实时性要求，抗噪能力强，但对于较大的目标、中间变化不大的重叠区域不能检测到，且运动较缓慢的目标会被误认为静止的背景；背景减除算法是目前最常用的目标检测算法，可以保证任意场景下精确的提取到完整的目标轮廓，计算量小、实时性好，但提取背景与背景更新比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法，是一种新的基于连续波雷达图像的动目标检测方法，该方法能够解决对高速运动、缓慢运动目标的提取及跟踪，计算量小，可以满足实时监控系统的要求。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法，包括以下步骤：

第1步：当雷达收到第1帧图像后，将第1帧图像存储起来作为初始背景信息；

第2步：当雷达收到第2帧图像后，将第1帧图像平移旋转变换到第2帧图像所在的位置，得到变换背景图像A，将变换背景图像A每个方位的幅度值乘以1/2，加上第2帧图像对应方位的幅度值乘以1/2，得到更新背景图像A；

第3步：当雷达收到第3帧图像后，将第2步的更新背景图像A平移旋转变换到第3帧图像所在的位置，得到变换背景图像B，将变换背景图像B每个方位的幅度值乘以2/3加上第3帧图像的对应方位的幅度值乘以1/3，得到更新背景图像B；

第4步：当雷达收到第4帧图像后，将第3步的更新背景图像B平移旋转变换到第4帧图像所在的位置，得到变换背景图像C，将变换背景图像C每个方位的幅度值乘以3/4加上第4帧图像的对应方位的幅度值乘以1/4，得到更新背景图像C；

第5步：当雷达收到第5帧图像后，将第4步的更新背景图像C平移旋转变换到第5帧图像所在的位置，得到变换背景图像D，将变换背景图像D每个方位的幅度值乘以4/5加上第5帧图像对应方位的幅度值乘以1/5，得到第1背景图像；

第6步：对第1背景图像作先膨胀后腐蚀处理，并将处理结果存储为第1背景图像；

第7步：当雷达收到第6至第10帧图像后，将第6帧图像视为第1帧图像，第7帧图像视为第2帧图像，第8帧图像视为第3帧图像，第9帧图像视为第4帧图像，第10帧图像视为第5帧图像，重复第1步到第5步，得到第2背景图像；

第8步：对第2背景图像作先膨胀后腐蚀处理，并将处理结果存储为第2背景图像；

第9步：当雷达收到第11帧图像后，先将第11帧图像存储起来作为第3背景图像，再将第1背景图像平移旋转变换到第11帧图像所在的位置，得到变换背景图像E，变换背景图像E与第11帧图像作背景减除算法，得到减除结果图像A，对减除结果图像A作先腐蚀后膨胀处理，再对处理结果图像作基于连通区域的目标合并处理，并将合并后的点迹存储起来；

第10步：当雷达收到第12帧图像后，先将第12帧图像存储起来，将第9步的第3背景图像每个方位的幅度值乘以1/2加上第12帧图像对应方位的幅度值乘以1/2，得到新第3背景图像A，再将第1背景图像平移旋转变换到第12帧图像所在的位置，得到变换背景图像F，变换背景图像F与第12帧图像作背景减除算法，得到减除结果图像B，对减除结果图像B作先腐蚀后膨胀处理，再对处理结果图像作基于连通区域的目标合并处理；

第11步：对第9步到第10步目标合并处理后的点迹作数据关联、跟踪滤波、航迹管理处理；