基于改进区域双边平滑的低速目标检测方法.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CN111796265A(43)申请公布日2020.10.20(21)申请号202010536205.7(22)申请日2020.06.12(71)申请人中国船舶重工集团公司第七二四研究所地址210003江苏省南京市中山北路346号(72)发明人孟凡曹阳贾倩茜(51)Int.Cl.G01S13/66(2006.01)G01S7/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称基于改进区域双边平滑的低速目标检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于改进区域双边平滑的低速目标检测方法。本方法适用于在噪声环境下，针对重点关注目标以目标外推位置为中心设计检测区域，然后对雷达数据预处理转化为图像数据，采用改进区域双边平滑算法，提出用多普勒速度对应的高斯函数值作为值域的权重项，与空间距离的权值系数核相结合，对目标区域增强处理，提高其对比度，之后用自适应阈值分割方法从背景中提取出目标区域轮廓，并结合多普勒速度进行目标凝聚，本发明有效的保留了目标区域边缘，弱化了噪声，提高了检测率。CN111796265ACN111796265A权利要求书1/1页1.基于改进区域双边平滑的低速目标检测方法，其特征在于：针对重点关注目标，以目标外推位置为中心，根据多普勒速度的变化设计目标检测区域，并提出改进双边平滑技术进行区域内目标检测，用每个点对应的多普勒速度取代幅度作为高斯核函数的权重项，分别从空间邻近度和速度相似度两个角度计算权值，从而得到卷积模板，实现检测区域平滑，最后采用自适应阈值分割方法提取目标轮廓，进行目标凝聚。2.根据权利要求1所述的基于改进区域双边平滑的低速目标检测方法，其特征在于：针对检测出的目标轮廓区域，采用多普勒速度进行目标凝聚，由下式所示：其中，D1n为目标轮廓内方位上逐个距离单元值，An为目标轮廓内方位上凝聚后的幅度值，fn为目标轮廓内某一方位上最大多普勒速度，f′为凝聚后的目标多普勒速度。2CN111796265A说明书1/4页基于改进区域双边平滑的低速目标检测方法技术领域[0001]本发明属于雷达数据处理领域。背景技术[0002]由于雷达系统原因和目标背景环境的影响，回波信号接收过程中常常伴随着噪声和杂波。对杂波背景下的低速目标进行检测，一方面需要提高雷达杂波抑制性能，另一方面需要对回波能量进行积累。[0003]在传统的运动目标的检测中，常常采用自适应匹配滤波方法，如:广义似然比检测器(GeneralizedLikelihoodRatioTest,GLRT)、自适应匹配滤波检测器(AdaptiveMatchedFilter,AMF)，还可以通过多普勒滤波实现相参积累，有效提高了目标回波的信杂比，增强了检测运动目标的能力。但是，对于低速目标尤其在杂波环境下，采用传统的信号处理方法如MTI或MTD，由于MTI滤波器零频凹口深度和宽度的影响，滤波后会导致低速目标的信噪比损失，而采用MTD检测后再做恒虚警处理会因为杂波的影响而产生虚警，因此传统方法都很难检测出此类目标。本发明是从图像处理的角度出发，检测杂波中的低速目标，首先要进行区域增强，提高目标与杂波的对比度，尽量把目标从背景中分离出来(目标为前景，杂波为背景),完整提取目标的同时尽可能的去除噪声。当目标处在杂波区时，采用传统的雷达目标检测方法，设置严格的检测门限，杂波去除效果较好，但是目标也同样被去除，导致检测失败。故本发明是针对信号处理后的回波数据，把图像处理的相关理论引入到雷达目标检测领域，在检测区域内，采用改进的双边区域平滑算法进行目标检测，同时考虑了空域信息和速度相似性，增强了目标区域的对比度。既能提取出目标，又可以达到去噪的效果。发明内容[0004]本发明主要解决复杂环境下低速运动目标的检测问题。[0005]本发明针对重点关注目标，以目标外推位置为中心，根据多普勒速度的变化设计检测区域，并提出改进双边平滑技术进行区域内目标检测，用每个点对应的多普勒速度取代幅度作为高斯核函数的权重项，分别从空间邻近度和速度相似度两个角度计算权值，从而得到卷积模板，实现检测区域平滑，然后采用自适应阈值分割方法提取目标轮廓，进行目标凝聚。[0006]双边平滑是以高斯滤波为基础，高斯滤波在各个方向上平滑程度相同，不会改变原图像的边缘走向，同时高斯核函数均为单值函数，在所有方向上单调递减(与目标特性相符)，且各个位置的权重＝幅度点的位置坐标对应到二维高斯函数上的函数值，当σ的值较小的时候，如图1所示：当x＜-1且x＞1的时候，f(x)的取值已经趋近于0了，这就代表着更远位置的幅度值已经对计算当前位置的幅度没有意义,即达到突出目标区域的目的。[0007]为了实现提取目标去除噪声的目的，双边平滑采用了双高斯滤波器