一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113933807A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111063834.3(22)申请日2021.09.10(71)申请人河南大学地址475004河南省开封市顺河回族区明伦街85号申请人河南宙合网络科技有限公司(72)发明人王赞王思绪代震陈立家刘名果张东明(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法(57)摘要本发明提出了一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法，以数学形态学运算为基础，进行模板匹配和特征点检测，实现岸‑舰双基高频地波雷达的图像域目标检测，为高频地波雷达海杂波背景下的海面目标检测提供了一种新的有效方式。针对海杂波背景下的高频地波雷达回波信号，本发明从图像处理角度匹配检测目标：以岸‑舰双基高频地波雷达方位‑多普勒二维谱图为处理对象，先从图像层面分析二维谱图中海杂波的特征，并据此采用形态学闭运算对二维谱图进行预处理，然后使用基于区域的模板匹配算法匹配检测目标，再根据颜色特征进行特征点检测以排除错误检测区域，从而实现二维谱图中的目标检测。相比于传统的直接抑制或从回波信号中对消海杂波的非图像类处理方式，本发明的目标检测准确率更高，目标检测速度更快，并适CN113933807A用于多目标检测。CN113933807A权利要求书1/1页1.一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法，其特征在于，其步骤如下：（1）统计双基高频地波雷达方位‑多普勒二维谱图中目标区域四周的颜色特征值范围；（2）对二维谱图进行先膨胀后腐蚀的形态学闭运算，形成一幅新的二维谱图；（3）以二维谱图中目标区域图像为模板图像，利用模板匹配算法对新二维谱图进行相关模板匹配；（4）根据模板匹配后得到的位置确定二维谱图中与目标模板最相似的区域，然后在二维谱图中最相似区域的四周均匀撒点并测定这些点的颜色特征值，再依据步骤（1）得到的目标区域四周的颜色特征值范围来判断最相似区域是否为目标区域；（5）如果最相似区域被判断为目标区域，则记录最相似区域的位置，再将二维谱图中的最相似区域掩盖；（6）累计目标检测次数，如果累计检测次数达到指定目标检测次数，则转向步骤（7），否则转向步骤（3）；（7）显示所有目标区域，并输出这些目标区域的位置信息。2.根据权利要求1所述的一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法，其特征在于，所述步骤（1）中统计目标区域四周的颜色特征值范围的方法为：截取二维谱图中目标区域周围的环形区域，统计该环形区域内所有像素点的RGB值范围。3.根据权利要求1所述的一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法，其特征在于，所述步骤（5）中掩盖最相似区域的方法为：在二维谱图中目标区域附近截取与目标区域同样大小的图像，保证所截取的图像不包含目标和海杂波，再将所截图像覆盖至最相似区域。2CN113933807A说明书1/5页一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法技术领域[0001]本发明涉及一种海杂波背景下基于图像处理的目标检测方法，以数学形态学运算为基础，进行模板匹配和特征点检测，实现岸‑舰双基高频地波雷达的图像域目标检测，涉及信号处理领域。背景技术[0002]近些年，雷达作为海面监测的先进工具受到各国的高度重视。作为一种新型的海洋监测工具,高频地波雷达具备超视距、宽距离、全天候、低成本等诸多优点，被认为是能有效监控国家专属经济区的高科技手段。基于多基地高频地波雷达组网，实现更大尺度海洋环境的协同监测，成为海洋环境监测的重要途径，也是目前应用高频地波雷达实现海面目标检测的一种更有效的方式。[0003]海杂波在高频雷达对海扫描时接收到的回波信号中与射频干扰、电离层杂波并称为最为常见的非期望信号。海杂波是由高频段雷达波在海平面传播过程中经Bragg谐振散射形成的。其中，一阶Bragg海杂波对高频地波雷达检测舰船、导航浮标、飞机、导弹等海上目标或超低空目标的影响最为严重。由于岸‑舰双基高频地波雷达的舰载接收平台经常处于运动状态，因此其接收到的一阶Bragg海杂波会在多普勒维产生严重展宽和分裂，且分裂后的海杂波“碎片”与目标在形态上很相似，容易导致目标检测系统出现更多的虚警。[0004]海洋目标检测一直是国内外研究的难点和热点，研究该课题的学者很多，研究工作有一定的进展。海杂波背景下基于高频地波雷达的海面目标检测方法大体上可分为两类，包括非图像域目标检测和图像域目标检测。[0005]非图像域目标检测方法主要有五种：基于时频分析的海面目标检测方法、基于背景杂波分布模型的恒虚警算法及其改进算法、结合稀疏表达和小波变换等技术的目标检测方法、时域内基于海杂波模型预测的目标