[发明专利]基于图像形态处理的群目标跟踪方法

摘要

本发明公开了一种基于图像形态处理的群目标跟踪方法，包括对雷达接收机在一个采样周期内接收到的回波信号进行处理并进行坐标转换计算，建立初始图像矩阵并计算二值图像矩阵，对二值图像矩阵依次进行图像形态学处理和标记处理并计算本采样周期内群目标的等效中心向量，采用逻辑法计算群目标的航迹集合并计算群目标中心的初始状态，计算关联矩阵并根据其调整滤波跟踪轨迹并将当前滤波跟踪轨迹状态作为下一个采样周期群目标中心位置预测的滤波状态，最后得到群目标跟踪结果。本发明方法基于图像形态处理的群目标跟踪用在雷达跟踪技术领域不仅保障了群目标中心计算的精度，更在群目标发生部分缺失情况下很好地跟踪群目标，具有很有价值的实用性。

主权项

1.一种基于图像形态处理的群目标跟踪方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，对雷达接收机在一个采样周期内接收到的回波信号进行处理，得到雷达在本采样周期内所有回波信号中目标的总数Q以及每个目标量测的距离和方位角，并通过直角坐标转换计算得到每个目标量测的距离和方位角在二维直角坐标系中的X方向坐标和Y方向坐标；步骤2，建立初始图像矩阵I，并计算二值图像矩阵I′；步骤3，对二值图像矩阵I′依次进行图像形态学处理和标记处理，得到群目标的个数L以及含有不同标记号l的图像矩阵Ipm，l＝1，2，...，a，…，L；步骤4，根据含有不同标记号l的图像矩阵Ipm，计算本采样周期内L个群目标的等效中心向量Z，Z＝(z₁，z₂，…z_l，…，z_L)，其中z_l＝(Xc_l，Yc_l)，Xc_l，Yc_l分别表示本采样周期内第l个群目标的等效中心在直角坐标系中的X方向坐标和Y方向坐标；步骤5，根据多个采样周期内L个群目标的等效中心坐标，采用逻辑法推理计算L个群目标的航迹集合H＝{H₁，H₂，…，H_l，…，H_L}，其中，H_l为第l个群目标的稳定航迹；步骤6，计算L个群目标中心的初始状态，其中第l个群目标中心的初始状态为：其中，X_st_(l)表示第l个群目标中心的初始状态，X_initial_(l)、Y_initial_(l)分别表示第l个群目标中心在初始状态的X方向坐标和Y方向坐标，VX_initial_(l)、VY_initial_(l)分别表示第l个群目标中心在初始状态的X方向速度和Y方向速度；步骤7，雷达数据处理模块以步骤6得到的L个群目标中心的初始状态为基准对L个群目标开始跟踪，设跟踪总步数为K，初始化k＝0；步骤8，雷达接收机接收到下一个采样周期内的所有回波信号后执行步骤1至步骤4，从而得到下一个采样周期内F个群目标的等效中心向量Z_c，则Z_c＝(z₁，z₂，…z_f，…，z_F)；步骤9，对下一个采样周期内F个群目标的等效中心向量Z_c与对应所述下一个采样周期内L个群目标的预测中心位置向量Z_c′进行关联计算，得到关联矩阵C，所述下一个采样周期内L个群目标的预测中心位置向量Z_c′在该步骤9的子步骤3中计算得到；所述步骤9具体包括以下三个子步骤：子步骤1，判断F与L关系：如果F＞L，执行子步骤2；如果F＝L，执行子步骤3；子步骤2，当F＞L时，说明跟踪的L个群目标出现了分离现象，则接着步骤4继续执行步骤5至步骤6重新计算F个群目标中心的初始状态，然后再执行步骤9中的子步骤3；子步骤3，令k加1，计算所述关联矩阵C；步骤10，根据步骤9得到的关联矩阵C中元素c_fl的数值对相对应的群目标滤波跟踪轨迹进行调整：针对c_fl＝1，表示下一个采样周期内第f个群目标的等效中心与第l个群目标的预测中心关联，则将此第f个群目标的等效中心坐标用于下一个采样周期内该群目标的轨迹进行滤波跟踪，从而得到当前F个群目标的滤波轨迹；同时将所述当前F个群目标的滤波轨迹一方面作为新的下一个采样周期内F个群目标的中心位置进行预测的滤波状态，另一方面作为F个群目标的跟踪结果；步骤11，判断k的值，若k＜K，执行步骤8至10，否则结束跟踪。