基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法.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CN111190156A(43)申请公布日2020.05.22(21)申请号202010018394.9(22)申请日2020.01.08(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)发明人杨学岭管志强(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S13/58(2006.01)G01S13/72(2006.01)G01S13/86(2006.01)G06K9/00(2006.01)G06K9/46(2006.01)G06K9/62(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法(57)摘要本发明涉及一种基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法，主要适用于预警探测系统下低慢小目标与海面小目标分类识别。其主要流程是：首先雷达对光电进行目标指引，雷达与光电对目标进行复合跟踪；待雷达与光电对目标进行稳定跟踪后，调用雷达对目标进行高重频探测，同时调用光电对目标进行红外成像；然后分别提取目标的微多普勒调制特征和红外特征；利用目标微多普勒调制特征、红外特征结合目标运动特征和运动特征构造目标特征矩阵，最后结合线性二分类器进行低慢小目标与海面小目标分类识别。本发明所提供的方法可以充分发挥预警探测系统中雷达和光电设备的优势，弥补各自低慢小目标与海面小目标分类识别能力的不足，综合提高识别能力。CN111190156ACN111190156A权利要求书1/1页1.基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法，其特征在于：(1)通过向光电共享目标航迹信息，雷达引导光电对待识别目标完成快速捕获；(2)然后对目标的雷达航迹和光电航迹进行航迹融合；(3)根据目标雷达航迹解算目标姿态，利用解算的目标姿态和目标运动速度解算目标的径向运动速度，根据目标径向运动速度和目标距离，选取高重频探测参数对目标进行高重频探测；(4)调用光电对目标进行红外成像，计算目标图像的清晰度评价指标，其中图像清晰度采用4邻域灰度差绝对值之和作为评价指标，利用目标图像的清晰度评价指标进行焦距调节，捕获清晰的目标图像，对图像进行阈值变换得到目标的二值图像；(5)结合目标雷达航迹，利用离群偏度法检测目标频谱中的微多普勒调制特征；(6)利用变异力场转换方法计算图像中像素点所受的变异合力，根据图像中所有像素点所受变异合力的大小归一化计算每个像素点所受变异合力的大小，根据变异合力的方向和大小获得最终的粗大边缘点，提取目标的红外结构特征，通过模板匹配法对提取的目标红外结构特征进行库比对，获取目标红外结构特征比对结果；(7)结合目标雷达运动特征、目标光电运动特征、目标微多普勒调制特征、目标红外图像结构特征，构造目标特征矩阵F∈R4×1；(8)利用Sigmoid函数进行线性二分类器设计；(9)通过二分类器输出结果进行低慢小目标与海面小目标分类识别。2.根据权利要求1所述的基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法，其特征在于：利用离群偏度法检测目标频谱的微多普勒调制特征，以目标航迹距离为中心，向左取2m-1个距离单元，向右取2m个距离单元，共22m个距离单元作为数据样本M，分别对22m个距离单元做FFT和求模处理，对求模后的22m个距离单元分别做积累，查找积累最大值对应的距离单元L，将其作为目标对应的距离单元，求取目标对应距离单元的频谱K，解算频谱K中最大值对应的位置，将该位置左右各3个单元作为目标本身多普勒频谱，将目标本身多普勒频谱剔除，得到目标频谱K‘，取距离单元L左右各5个距离单元，分别对左右5个距离单元对应的数据进行FFT处理并求模，得到背景频谱集合{Hi},其中i＝L+1,L-1,L+2,L-2,L+3,L-3,L+4,L-4,l+5,L-5，通过计算目标频谱K‘的偏度O‘和背景频谱集合{Hi}的偏度集合{Oi}，利用离群偏度O‘-max{Oi}检测目标频谱中的微多普勒调制特征。3.根据权利要求1或权利要求2所述的基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法，其特征在于：利用变异力场转换方法计算图像中像素点所受的变异合力，计算图像中位置为ri的像素点受到位置为rj的像素点的变异引力作用Fi(rj)，其中I(ri)表示位置为像素点ri的灰度值，为目标姿态角，ri-rj的连线方向表示Fi(rj)的矢量方向，|ri-rj|表示两像素点之间的距离，并根据变异引力的方向将变异引力分别沿水平和垂直轴作分解，将该点受到的全部其它变异引力在水平和垂直轴上分量求和，得到该点最终受到的变异合力的大小和方向。2CN111190156A说明书1/5页基于雷达和光电的低慢小目标与海面小目标识别方法技术领