[发明专利]一种基于二值图像连通域面积测量的点迹滤波技术

权利要求书

1.一种基于二值图像连通域面积测量的点迹滤波技术，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对单帧多脉冲回波信号进行脉压、动目标显示(MTI)处理；

步骤2：对脉压、MTI后的单帧距离向信号进行CFAR检测；

步骤3：对取模值后的单帧信号进行滑窗CFAR检测；

步骤4：对多帧CFAR检测的二值图像进行连通域标记及面积测量；

步骤5：对满足条件的连通域进行重心位置计算；

步骤6：将检出目标的重心位置转化为雷达坐标系下的距离-方位信息；

步骤7：得到雷达坐标系下的点迹输出。

2.根据权利要求1所述一种基于二值图像连通域面积测量的点迹滤波技术，其特征在于，所述步骤1具体包括，对单帧多脉冲回波信号进行脉压、动目标显示(MTI)处理：

设脉压后的第i帧多脉冲信号Xⁱ为

其中，表示第i帧多脉冲信号Xⁱ中第m个脉冲中第n个距离单元的数值；I表示雷达天线波束中心扫描一圈所产生的总帧数；M表示每帧的脉冲数；N表示每帧的距离单元数；上标T表示转置算子；

为了抑制零频附近的杂波，对脉压后的单帧多脉冲信号Xⁱ进行MTI处理得单帧距离信号其中表示第i帧MTI处理后第n个距离单元得数值，其值可由下式计算得到

其中，w_m为MTI加权向量w中第m个加权因子，0＜w_m＜1，m＝1,2,…,M；上标H表示共轭转置算子；上标*表示共轭算子。

3.根据权利要求2所述一种基于二值图像连通域面积测量的点迹滤波技术，其特征在于，所述步骤2具体包括，对脉压、MTI后的单帧距离向信号进行CFAR检测：

对MTI处理后的单帧距离信号yⁱ进行取模值操作，如下式所示：

其中，表示yi取模值后得距离信号，i＝1,2,…,I，real(·)和imag(·)分别表示取实部和虚部算子。

4.根据权利要求3所述一种基于二值图像连通域面积测量的点迹滤波技术，其特征在于，所述步骤3具体包括，对取模值后的单帧信号进行滑窗CFAR检测，具体过程可分解为如下四个步骤：

A)设置检测希望的虚警概率P_f，检测窗口长度N_w(奇数)和保护窗口长度N_p(单边)；

B)估计当前滑窗内的噪声功率σ²(n),n＝1,2,…,N，下面分三种情况计算噪声功率：

(i)如果

ii)如果1≤n≤(N_w-1)/2，则

(iii)如果N-(N_w-1)/2+1≤n≤N，则

C)根据所设定的虚警概率计算检测门限，如下式所示

式中，ln(P_f)表示对P_f取自然对数。

D)根据所得检测门限D_th(n)，利用平方律检波器H_p(i,n)来判断待检测单元是否含有目标，即

。

5.根据权利要求4所述一种基于二值图像连通域面积测量的点迹滤波技术，其特征在于，所述步骤4具体包括，对连续I_bw(2≤I_bw≤I)帧检测结果的I×N矩阵H_p进行连通域标记并统计每个连通域的面积大小，具体过程如下：

A)对H_p进行逐行逐列扫描，并对非零连通区域进行标记，设求得连通区域个数记为Z_num，这里0＜Z_num＜500；

B)逐个连通区域统计其面积大小，即计算该连通域内像素的总个数，假定第l个连通区的面积为z_area(l)，其中z_area为Z_num×1维的列向量，l＝1,2,…,Z_num，这里0<z_area(l)＜1000。