[发明专利]一种穿墙雷达三维成像后多目标后墙一次多径抑制方法

说明书

本发明公开了一种穿墙雷达三维成像后多目标后墙一次多径抑制方法，首先从二值化后的原始雷达三维图像中提取出所有图像中物体；然后提取出所有物体重心坐标，并依照它们的重心坐标离雷达阵列中心的欧式距离进行升序排序；其次计算出所有物体到每个天线阵元的直接路径传播距离和多径路径传播距离；然后定义相关匹配系数，并两两计算物体直接的直接路径传播距离和多径路径传播距离的相关匹配系数；最后定义判决门限及规则，根据两个物体的相关匹配系数判定它们是否具有目标‑多径关系，找出图像中所有多径后将他们剔除。本发明能够有效地将穿墙雷达三维图像中的后墙一次多径剔除。

技术领域

本发明涉及穿墙雷达三维成像技术领域，特别是涉及后墙一次多径目标的多径假目标的抑制方法。

背景技术

穿墙雷达三维成像技术主要是利用电磁波穿透建筑物墙体等障碍物，对密闭的建筑物内的静止或移动目标进行三维检测、定位和识别，同时对建筑物布局进行成像。电磁波穿透建筑物墙体后，在密闭建筑物空间内并不沿着一条路线传播，而是存在许多不同的传播路径，其中从发射雷达打到目标然后直接反射回接收雷达的路径称为直接路径，由于建筑物内存在墙体、天花板、地板等反射面，从雷达发射出的电磁波会在墙体等表面进行一次或者多次反射后再经过目标反射回接收雷达，或者先打到目标，然后再反射到内墙面，最后反射回接收雷达，这就会造成雷达收到多次反射电磁波，在雷达成像中表现为多径假目标。由于电磁波在每一次墙面反射时强度都会衰减，所以二次及高次多径的强度都很弱，因此通常只考虑一次多径。多径假目标会导致虚警，严重影响穿墙雷达的成像质量。因此，密闭建筑物中穿墙成像多径幻象抑制十分重要。

当前，关于多径干扰抑制方法中，文献“Z.X.Li,Y.Jia,et al,“A novel approachof multi-path suppression based on sub-aperture imaging in through-wall-radarimaging”,IEEE Radar Conference,2013.”提出了一种基于子孔径成像的多径抑制方法，该方法基于多径位置随着天线阵列移动而移动，但目标位置始终不变的多径特性，通过将不同天线阵列的雷达成像进行相乘融合来达到多径抑制的目的。在基于点扩散函数的多径抑制方法(文献Setlur P,Alli G,Nuzzo L.Multipath exploitation in through-wallradar imaging via point spread functions[J].IEEE Transaction on ImageProcessing.2013.)中，其把多径假目标反推并与其对应的真实目标关联，将多径假目标的幅度值转而叠加到该真实目标上，在抑制多径幅度的同时能够提高目标位置的信杂比。而在一种基于压缩感知的多径抑制方法(文献J.Wang,P.Wang,Y.Li,Q.Song and Z.Zhou,“AMultipath Suppression Technique for Through-the-wall Radar”,IEEEInternational Conference on Ultra-Wideband,2013.)中，其将雷达回波看作是目标空间对环境传输函数的映射，因此在已知建筑物环境的情况下，可以重构传输函数，对雷达回波进行最小范数反转，从而重构真实雷达图像，避免多径假目标。上述已有多径干扰抑制方法只能够应对穿墙雷达二维成像对应的场景，当处理三维图像时，上述方法并不适用。因此，研究密闭空间中三维成像的多目标多径干扰抑制方法在穿墙雷达成像领域具有重要的价值。

发明内容

本发明提供一种适用于密闭建筑物空间三维成像多目标后墙一次多径抑制方法，本发明首先将原始的雷达三维图像进行归一化，然后通过门限检测将其进行二值化，再对该图像进行三维目标提取，得到图像中所有物体(包括真实目标和多径幻想)的三维重心坐标；其次基于多径的产生原理使用相关匹配方法分析所有物体中两两元素间的关联性，判断出目标区域和多径区域；最后在保留目标的同时将多径假目标剔除，从而实现了多径抑制。

本发明的一种穿墙雷达三维成像后多目标后墙一次多径抑制方法，包括以下步骤：