[发明专利]基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法

摘要

本发明公开了基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法，当读取第1帧图像至第5帧图像时，将这5帧图像进行图像平均处理，所得结果为第1背景图像，并对该第1背景图像进行先膨胀后腐蚀处理；同样的，当读取第6帧图像至第10帧图像时，将这5帧图像进行图像平均处理，所得结果为第2背景图像，并对该第2背景图像进行先膨胀后腐蚀处理；最后，当读取第11帧图像至第15帧图像时，利用第1背景图像进行背景减除算法，在处理过程中，还要作基于连通区域的目标合并处理，完成对检测出的动目标的跟踪处理。

主权项

基于多帧雷达图像的动目标检测跟踪方法，其特征在于：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；第12步：当雷达收到第13帧图像后，先将第13帧图像存储起来，将第10步的第3背景图像A每个方位的幅度值乘以2/3加上第13帧图像对应方位的幅度值乘以1/3，得到第3背景图像B，再将第1背景图像平移旋转变换到第13帧图像所在的位置，得到变换背景图像G，变换背景图像G与第13帧图像作背景减除算法，得到减除结果图像C，对减除结果图像C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13步：对第12步目标合并处理后的点迹与第11步的处理结果作数据关联、跟踪滤波、航迹管理处理；第14步：当雷达收到第14帧图像后，先将第14帧图像存储起来，将第12步的第3背景图像B每个方位的幅度值乘以3/4加上第14帧图对应方位的幅度值乘以1/4，得到第3背景图像C，再将第1背景图像平移旋转变换到第14帧图像所在的位置，得到变换背景图像M，变换背景图像M与第14帧图像作背景减除算法，得到减除结果图像D，对减除结果图像D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15步：对第14步目标合并处理后的点迹与第13步的处理结果作数据关联、跟踪滤波、航迹管理处理；第16步：当雷达收到第15帧图像后，先将第15帧图像存储起来，将第14步的第3背景图像C每个方位的幅度值乘以4/5加上第15帧图像对应方位的幅度值乘以1/5，得到第3背景图像D，先将第3背景图像D作为更新后的第3背景图像存储起来，再将第1背景图像平移旋转变换到第15帧图像所在的位置，得到变换背景图像N，变换背景图像N与第15帧图像作背景减除算法，得到减除结果图像E，对减除结果图像E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17步：对第16步目标合并处理后的点迹与第15步的处理结果作数据关联、跟踪滤波、航迹管理处理；第18步：当雷达收到第16到第20帧图像后，重复第9步到第17步，只是第1背景图像换为第2背景图像；所述平移旋转变换的具体变换方法如下：通过罗经和GPS获得当前雷达角度和位置信息，雷达由A点运动到B点，A点为背景图像中雷达位置，B点为当前图像中雷达位置，目标点T在背景图像中相对A点的位置为（θ_b，r_b），将目标点T补偿到当前图像中相对B点的位置为（θ_f，r_f），此时满足以下关系：x+ r_f sinθ_f =r_b sinθ_b；y+ r_f cosθ_f = r_b cosθ_b；其中x为雷达在x方向的位移，y为雷达在y方向的位移；在当前图像显示为艏向向上时，若载体在发生位移的同时顺时针旋转θ角度，则通过上式计算出的θ_f,还需要减去θ，才是最终进行补偿后的背景数据的角度。