[发明专利]一种水下目标回波几何亮点结构特征提取方法

摘要

本发明属于水声技术应用领域，特别涉及用于水下沉底或掩埋目标的探测与识别的一种水下目标回波几何亮点结构特征提取方法。获得目标回波的时频分布图像；构造与目标几何亮点时频分布相匹配的结构元；对目标回波信号的时频分布图像进行形态滤波开操作。本方法通过对目标回波信号的时频分布进行图像处理，在时频平面上抑制混响并提取目标的几何亮点结构。本发明的成果可以应用于水下目标探测识别系统中，提取稳定的目标回波信号特征，提高探测准确率。

主权项

1.一种水下目标回波几何亮点结构特征提取方法，其特征在于：（1）获得目标回波的时频分布图像：当主动声纳发射线性调频脉冲时，单个几何亮点在时频平面上的分布投影为有限长线段，令单个几何亮点的信号形式为x(t)＝exp[j2π(f₀t+mt²/2)]，f₀为信号起始频率，m为调频斜率，Wigner-Ville分布的时频分布为，Wx(t,f)=∫-∞∞ej2π(f0+mt)e-j2πfτdτ=δ[f-(f0+mt)];]]>其中，t与f分别代表各个时频单元对应的时间与频率，两个几何亮点自项之间会存在交叉项，W_cross(t,f)＝2πδ(f-f_m)exp(2πf_dt)；其中，f_m＝(f₁+f₂)/2，f_d＝f₁-f₂，f₁与f₂分别是两个几何亮点在t时刻的频率；（2）构造与目标几何亮点时频分布相匹配的结构元：选择具有三角形包络的序列作为结构元，结构元的长度为目标回波几何亮点的时频分布长度的一半，对目标回波的WVD进行Radon变换，搜索目标几何亮点的实际调频斜率，x′与y′表示旋转后的坐标轴，则旋转角度为θ的Radon变换R_θ(x′)为，Rθ(x′)=∫-∞∞f(x′cosθ-y′sinθ,x′sinθ+y′cosθ)dy′]]>当旋转角度为θ_max时R_θ(x′)出现最大值，那么目标几何亮点的调频斜率即为cos(θ_max)，将结构元调整到此斜率下到与目标几何亮点时频分布的最佳匹配；（3）对目标回波信号的时频分布图像进行形态滤波开操作：使用结构元对获得目标回波的WVD二值图像进行形态学开操作。