[发明专利]一种适用于穿墙雷达成像的多径幻象抑制方法

摘要

一种适用于穿墙雷达成像的多径幻象抑制方法，属于穿墙雷达成像技术领域。首先，基于目标多径回波分布的方向依赖性，在穿墙成像全孔径回波中分别提取两个子孔径回波，两个子孔径回波分别包含了不同的目标多径回波；然后，两个子孔径回波分别形成两幅包含不同多径幻象的子孔径目标图像，同时全孔径回波形成一幅包含全部多径幻象的全孔径目标图像；最后，基于三幅目标图像中多径幻象的分布差异性，通过图像联乘融合全孔径图像与两幅子孔径图像，实现对多径幻象的有效抑制，提高图像信杂噪比，形成一幅高质量的目标图像。因此，本发明能够保证穿墙雷达在封闭建筑物探测环境中，具备隐蔽目标高质量成像的能力，提升了穿墙雷达成像探测的实用性。

主权项

一种适用于穿墙雷达成像的多径幻象抑制方法，包括以下步骤：穿墙雷达成像的天线阵列包含N个均匀分布的收发一体天线，要求：首先，天线阵列长度尽量接近建筑物横向墙体长度L；其次，天线阵列与最近墙体的距离D要求大于等于建筑物纵向墙体长度W的五分之一，即D≥W/5；天线阵列收集的全孔径回波包含N个脉冲信号，表示为S(m)=[S1(m),S2(m),…,SN(m)]；步骤1：提取子孔径回波；从全孔径回波S(m)=[S1(m),S2(m),…,SN(m)]中分离提取出包含目标不同多径回波的子孔径1回波和子孔径2回波；子孔径1回波提取步骤如下：步骤1‑1：初始化P=2，选取S(m)中前P个信号[S1(m),S2(m),…,SP(m)]，形成图像I1(X,Y)；步骤1‑2：对图像I1(X,Y)进行二维恒虚警检测，形成检测后的二值化图像DI1(X,Y)；步骤1‑3：搜索图像DI1(X,Y)中连通域的数目，作为目标图像和多径幻象的数目，连通域是指相邻的像素值为1的像素单元的集合；步骤1‑4：令P=P+1，P≤N，重复步骤1‑1至步骤1‑3，若连通域数目发生变化，则子孔径1回波为P(m)=[S1(m),S2(m),…,SP‑1(m)]；若连通域数目未发生变化，则进入下一步；步骤1‑5：令P=P+1，P≤N，重复步骤1‑1至步骤1‑4；子孔径2回波提取步骤如下：步骤1‑6：初始化Q=2，选取S(m)中后Q个信号[SN‑Q+1(m),SN‑Q+2(m),…,SN(m)]，形成图像I2(X,Y)；步骤1‑7：对图像I2(X,Y)进行二维恒虚警检测，形成检测后的二值化图像DI2(X,Y)；步骤1‑8：搜索图像DI2(X,Y)中连通域的数目，作为目标图像的数目；步骤1‑9：令Q=Q+1，Q≤N，重复步骤2‑1至步骤2‑3，若连通域数目发生变化，则子孔径2回波为Q(m)=[SN‑Q+2(m),SN‑Q+3(m),…,SN(m)]；若连通域数目未发生变化，进入下一步；步骤1‑10：令Q=Q+1，Q≤N，重复步骤1‑6至步骤1‑9；步骤2：分孔径成像；对提取的两组子孔径回波P(m)和Q(m)，通过后向投影算法，分别形成两幅子孔径目标图像PI(X,Y)和QI(X,Y)；同样，对全孔径回波S(m)，通过后向投影算法形成一幅全孔径目标图像SI(X,Y)；步骤3：图像联乘融合；分别对三幅图像PI(X,Y)、QI(X,Y)和SI(X,Y)进行归一化处理，由于三幅图像中多径幻象的分布存在差异性，因此，通过图像联乘融合能够有效抑制墙体造成的多径幻象，形成高质量的目标图像I(X,Y)；图像联乘融合如式（1）所示：I(x,y)=PI(x,y)×QI(x,y)×SI(x,y)    （1）其中，I(x,y)、PI(x,y)、QI(x,y)和SI(x,y)分别为I(X,Y)、PI(X,Y)、QI(X,Y)和SI(X,Y)中位于(x,y)处的像素单元，遍历所有像素单元形成目标图像I(X,Y)。