[发明专利]基于积分图像的二维CFAR门限计算方法

说明书

本发明涉及一种基于积分图像的二维恒虚警门限计算方法，属于雷达技术领域。包括构造积分图像矩阵；根据给定的参考窗和保护窗计算出参考窗与保护窗对应顶点坐标位置，由顶点坐标位置可知积分图像矩阵对应点的元素值；计算参考窗和保护窗中所有元素的累加和；计算参考窗和保护窗中所含元素的总个数；然后计算回形窗区域杂波幅度均值和；根据回形窗区域杂波幅度均值和计算CFAR门限阈值。与传统方法相比较，计算次数与给定的参考窗、保护窗大小无关，且总次数少于传统二维恒虚警门限计算方法，大大缩减了算法耗时，可以满足工程实时性要求，应用性更强。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及雷达的恒虚警检测算法，具体涉及一种新的基于积分图像的二维恒虚警门限阈值计算方法。

背景技术

恒虚警目标检测技术就是当杂波的幅值发生变化时，自适应调节雷达的检测门限，使虚警概率保持恒定。采用恒虚警检测技术能够保证信号处理机不因干扰太强而过载，从而使雷达目标检测系统正常工作。因此采用恒虚警检测技术意义重大，在雷达目标检测中，必须采用恒虚警检测技术。CFAR检测技术的具体实现形式是CFAR检测器。传统的雷达目标检测工程实现时，多采用均值类CFAR检测，包括CA-CFAR、GO-CFAR、SO-CFAR等。图1为均值类CFAR检测的示意图。

研究发现，雷达背景中的噪声和杂波是在距离和多普勒域二维同时存在，并且局部噪声在剔除异常值后，可以认为是平稳的高斯随机过程。显然，二维CFAR检测利用待检单元附近距离-多普勒二维空间上的单元作为参考滑窗要比传统的一维距离域或多普勒频率域参考滑窗使CFAR检测处理更趋合理有效。图2为二维CFAR检测的示意图。

积分图像是Viola等人于2001年提出的，他指出通过构造积分图像，矩形区域内的像素和的计算可通过三次加法完成，利用这一点可加快检测的速度。

对于一个数组对于一个数组a(x)，其前缀加法输出结果b(x)可表示为

设有一幅图像I(x,y)，那么积分图像可以表示为

如图3所示，积分图像在(x,y)处的值为原始图像在由(0,0)与(x,y)确定的矩形区域内的像素和。

发明内容

要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如图2所示，传统的二维CFAR门限阈值计算方法是给定合理的参考窗和保护窗后，利用累加法分别求出待测目标对应的参考窗和保护窗中所有元素的和，再用参考窗中元素和减去保护窗中元素和的差除以对应回形窗区域内元素个数，可以得到回形窗区域杂波幅度均值，均值乘以门限因子即为二维CFAR门限阈值。用这种方法求解门限阈值要进行的加法次数与所选参考窗、保护窗大小相关，且重复计算次数多、计算量大、耗时长，工程实用性不强。

技术方案

一种基于积分图像的二维CFAR门限计算方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：已知原幅度模值矩阵为I，矩阵行数为dis，列数为dpl，选定距离维参考单元数为ref_dis，保护单元数为prt_dis，方位维参考单元数为ref_dpl，保护单元数为prt_dpl；构建全0矩阵Amp、Num，矩阵行数均为dis+2*(ref_dis+prt_dis)，列数均为dpl+2*(ref_dpl+prt_dpl)，为矩阵赋值如下：

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