本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法，包括以下步驟：步驟一、采集信號(hào)并輸入，對雷達(dá)圖像信號(hào)進(jìn)行采集；步驟二、計(jì)算功率譜，利用雷達(dá)的時(shí)域數(shù)字回波信號(hào)求得雷達(dá)回波功率譜時(shí)間序列；步驟三、功率譜排序，在每個(gè)頻點(diǎn)處將雷達(dá)回波功率值時(shí)間序列按照功率譜幅度升序排列；本發(fā)明專利技術(shù)采用基于濾波和雙平臺(tái)直方圖均衡化相結(jié)合的方法對高空觀測圖像進(jìn)行增強(qiáng)，有效抑制了星空背景和雜波，增強(qiáng)了目標(biāo)的對比度，使得目標(biāo)圖像的細(xì)節(jié)更加清晰可辨，從而可以根據(jù)背景和觀測目標(biāo)的特性變化自適應(yīng)優(yōu)化形態(tài)學(xué)濾波的結(jié)構(gòu)元素，進(jìn)一步增強(qiáng)圖像算法的適應(yīng)性，從而更好的對背景進(jìn)行抑制。從而更好的對背景進(jìn)行抑制。從而更好的對背景進(jìn)行抑制。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法
[0001]本專利技術(shù)涉及雷達(dá)圖像處理
，尤其涉及一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法。
技術(shù)介紹
[0002]FOD(Foreign Object Debris，機(jī)場跑道異物)監(jiān)測雷達(dá)(以下簡稱FOD雷達(dá))主要裝備于民航機(jī)場，用于主動(dòng)探測機(jī)場跑道上不應(yīng)存在的并且可能會(huì)對飛機(jī)起降造成損傷的物體，包括金屬部件(飛機(jī)或執(zhí)勤車輛遺落的螺母、螺栓等)、碎石塊等；一般的背景抑制算法過程通常是先對紅外圖像進(jìn)行預(yù)處理得到預(yù)測圖像，原始圖像和預(yù)測圖像進(jìn)行差值計(jì)算獲取殘差圖像，然后對殘差圖像進(jìn)行處理獲取檢測結(jié)果；在紅外圖像中，背景占據(jù)著絕大部分面積，且存在相當(dāng)?shù)倪B續(xù)性，而紅外目標(biāo)則通常表現(xiàn)為圖像中的異常點(diǎn)，兩者在統(tǒng)計(jì)特征上存在明顯的差異同，因此，近些年來，利用豐富的圖像背景信息進(jìn)行圖像背景重建，進(jìn)而達(dá)到背景抑制的算法越來越受到廣大研究人員的關(guān)注。
[0003]傳統(tǒng)的紅外圖像增強(qiáng)的方法是采用灰度變換法對圖像的對比度進(jìn)行調(diào)整或采用直方圖均衡法使圖像中不同灰度級在概率上均勻分布，從而達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的，這些方法在提高圖像對比度的同時(shí)大大降低了目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息，從而影響背景抑制的效果，為此我們提出了一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]本專利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：
[0006]一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法，包括以下步驟：
[0007]步驟一、采集信號(hào)并輸入，對雷達(dá)圖像信號(hào)進(jìn)行采集；
[0008]步驟二、計(jì)算功率譜，利用雷達(dá)的時(shí)域數(shù)字回波信號(hào)求得雷達(dá)回波功率譜時(shí)間序列；
[0009]步驟三、功率譜排序，在每個(gè)頻點(diǎn)處將雷達(dá)回波功率值時(shí)間序列按照功率譜幅度升序排列；
[0010]步驟四、將脈壓數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀按對應(yīng)的方位角進(jìn)行排列，并拼接成雷達(dá)圖像；
[0011]步驟五、采用形態(tài)學(xué)濾波的方式對拼接后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)；
[0012]步驟六、基于雙平臺(tái)直方圖均衡化對拼接后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)；
[0013]步驟七、圖像處理，去除雷達(dá)圖像的距離衰減，按距離統(tǒng)計(jì)方位向能量統(tǒng)計(jì)值作為基底噪聲的估計(jì)值，并將該估計(jì)值從雷達(dá)圖像中對消，去除雷達(dá)圖像的方向衰減，按方位分段統(tǒng)計(jì)距離向能量統(tǒng)計(jì)值作為基底噪聲的估計(jì)值，并將該估計(jì)值從雷達(dá)圖像中對消；
[0014]步驟八、利用譜相減法對背景進(jìn)行抑制；
[0015]步驟九、對抑制結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
[0016]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選的：在所述步驟一中，當(dāng)雷達(dá)開機(jī)后，通過GIS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)位置和信息，以當(dāng)前位置點(diǎn)作為興趣點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)引頭的距離搜索范圍以及預(yù)選波門的設(shè)置，查詢對應(yīng)GIS系統(tǒng)中興趣點(diǎn)一定方位和距離范圍內(nèi)的信息。
[0017]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選的：在所述步驟四中，將脈壓數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀按對應(yīng)的方位角進(jìn)行排列，并拼接成雷達(dá)圖像之前進(jìn)行多圈掃描。
[0018]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選的：在所述步驟五中，形態(tài)學(xué)濾波是一種基于自適應(yīng)非線性檢測的圖像處理技術(shù)，其基本思想是用具有一定大小和形狀的結(jié)構(gòu)元素與圖像通過某些邏輯運(yùn)算得到目標(biāo)的本質(zhì)特征，形態(tài)學(xué)濾波有腐蝕、膨脹、開和閉四種基本的邏輯運(yùn)算。
[0019]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選的：在所述步驟六中，圖像經(jīng)過形態(tài)學(xué)濾波后背景和雜波得到有效抑制，但是目標(biāo)的對比度也變得更低，目標(biāo)邊緣變得較為模糊，為便于后續(xù)目標(biāo)的檢測，進(jìn)一步利用平臺(tái)直方圖均衡化的方法進(jìn)行小目標(biāo)增強(qiáng)，雙平臺(tái)直方圖均衡是對直方圖均衡的一種修正。
[0020]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選的：雙平臺(tái)直方圖均衡化方法可表示為：
[0021][0022]式中；Pr(k)為圖像的雙平臺(tái)直方圖；Pr(k)為原始圖像的直方圖。
[0023]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選的：在所述步驟九中，采用紅外仿真圖像中截取出的512X512相對復(fù)雜圖像背景區(qū)域，進(jìn)行算法和其他三種傳統(tǒng)算法的性能測試比較。
[0024]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
[0025]本專利技術(shù)采用基于濾波和雙平臺(tái)直方圖均衡化相結(jié)合的方法對高空觀測圖像進(jìn)行增強(qiáng)，有效抑制了星空背景和雜波，增強(qiáng)了目標(biāo)的對比度，使得目標(biāo)圖像的細(xì)節(jié)更加清晰可辨，從而可以根據(jù)背景和觀測目標(biāo)的特性變化自適應(yīng)優(yōu)化形態(tài)學(xué)濾波的結(jié)構(gòu)元素，進(jìn)一步增強(qiáng)圖像算法的適應(yīng)性，從而更好的對背景進(jìn)行抑制。
附圖說明
[0026]圖1為本專利技術(shù)提出的一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法的結(jié)構(gòu)流程圖。
具體實(shí)施方式
[0027]下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0028]參照圖1，一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法，包括以下步驟：
[0029]步驟一、采集信號(hào)并輸入，對雷達(dá)圖像信號(hào)進(jìn)行采集，當(dāng)雷達(dá)開機(jī)后，通過GIS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)位置和信息，以當(dāng)前位置點(diǎn)作為興趣點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)引頭的距離搜索范圍以及預(yù)選波門的設(shè)置，查詢對應(yīng)GIS系統(tǒng)中興趣點(diǎn)一定方位和距離范圍內(nèi)的信息；
[0030]步驟二、計(jì)算功率譜，利用雷達(dá)的時(shí)域數(shù)字回波信號(hào)求得雷達(dá)回波功率譜時(shí)間序列；
[0031]步驟三、功率譜排序，在每個(gè)頻點(diǎn)處將雷達(dá)回波功率值時(shí)間序列按照功率譜幅度升序排列；
[0032]步驟四、將脈壓數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀按對應(yīng)的方位角進(jìn)行排列，并拼接成雷達(dá)圖像，將脈壓數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀按對應(yīng)的方位角進(jìn)行排列，并拼接成雷達(dá)圖像之前進(jìn)行多圈掃描；
[0033]步驟五、采用形態(tài)學(xué)濾波的方式對拼接后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)，形態(tài)學(xué)濾波是一種基于自適應(yīng)非線性檢測的圖像處理技術(shù)，其基本思想是用具有一定大小和形狀的結(jié)構(gòu)元素與圖像通過某些邏輯運(yùn)算得到目標(biāo)的本質(zhì)特征，形態(tài)學(xué)濾波有腐蝕、膨脹、開和閉四種基本的邏輯運(yùn)算，其中，膨脹運(yùn)算是將與目標(biāo)物體接觸的所有背景點(diǎn)合并到目標(biāo)中，其結(jié)果是使目標(biāo)增大，孔洞縮小，腐蝕運(yùn)算是一種消除邊界點(diǎn)的過程，其結(jié)果是使目標(biāo)縮小，孔洞增大，可以有效消除孤立噪聲點(diǎn)；
[0034]步驟六、基于雙平臺(tái)直方圖均衡化對拼接后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)，圖像經(jīng)過形態(tài)學(xué)濾波后背景和雜波得到有效抑制，但是目標(biāo)的對比度也變得更低，目標(biāo)邊緣變得較為模糊，為便于后續(xù)目標(biāo)的檢測，進(jìn)一步利用平臺(tái)直方圖均衡化的方法進(jìn)行小目標(biāo)增強(qiáng)，雙平臺(tái)直方圖均衡是對直方圖均衡的一種修正，它通過選擇合適的平臺(tái)值對原始圖像的統(tǒng)計(jì)直方圖進(jìn)行修正，采用雙平臺(tái)直方圖方法，將大于上限平臺(tái)值的圖像直方圖值改為T2，實(shí)現(xiàn)對背景和噪聲的進(jìn)一步抑制，將小于下限平臺(tái)值的圖像直方圖值改為T，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)細(xì)節(jié)的適度放大，而介于兩個(gè)平臺(tái)值之間的灰度級的直方圖值保持不變，雙平臺(tái)直方圖均衡化方法可表示為：
[0035][0036]式中；Pr(k)為圖像的雙平臺(tái)直方圖；Pr(k)為原始圖像的直方圖；
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、采集信號(hào)并輸入，對雷達(dá)圖像信號(hào)進(jìn)行采集；步驟二、計(jì)算功率譜，利用雷達(dá)的時(shí)域數(shù)字回波信號(hào)求得雷達(dá)回波功率譜時(shí)間序列；步驟三、功率譜排序，在每個(gè)頻點(diǎn)處將雷達(dá)回波功率值時(shí)間序列按照功率譜幅度升序排列；步驟四、將脈壓數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀按對應(yīng)的方位角進(jìn)行排列，并拼接成雷達(dá)圖像；步驟五、采用形態(tài)學(xué)濾波的方式對拼接后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)；步驟六、基于雙平臺(tái)直方圖均衡化對拼接后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)；步驟七、圖像處理，去除雷達(dá)圖像的距離衰減，按距離統(tǒng)計(jì)方位向能量統(tǒng)計(jì)值作為基底噪聲的估計(jì)值，并將該估計(jì)值從雷達(dá)圖像中對消，去除雷達(dá)圖像的方向衰減，按方位分段統(tǒng)計(jì)距離向能量統(tǒng)計(jì)值作為基底噪聲的估計(jì)值，并將該估計(jì)值從雷達(dá)圖像中對消；步驟八、利用譜相減法對背景進(jìn)行抑制；步驟九、對抑制結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法，其特征在于，在所述步驟一中，當(dāng)雷達(dá)開機(jī)后，通過GIS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)位置和信息，以當(dāng)前位置點(diǎn)作為興趣點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)引頭的距離搜索范圍以及預(yù)選波門的設(shè)置，查詢對應(yīng)GIS系統(tǒng)中興趣點(diǎn)一定方位和距離范圍內(nèi)的信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雷達(dá)圖像統(tǒng)計(jì)特征的背景抑制方法，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐可信，葉立平，
申請(專利權(quán))人：深圳市志奮領(lǐng)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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