[发明专利]一种基于多成像字典融合的拐角隐蔽目标成像方法

权利要求书

1.一种基于多成像字典融合的隐蔽拐角目标成像方法，包括以下步骤：

步骤1：探测场景环境参数设置；

一个由Wall-1、Wall-2和Wall-3组成建筑通道为L型拐角的场景，Wall-2和Wall-3成直角；Wall-1为Wall-2和Wall-3形成的直角角内的方形墙体；其中Wall-1的墙角位置记为C＝[x_c,y_c]^T；Wall-2表面的纵坐标记为y_w2，Wall-3表面的横坐标记为x_w2；假设建筑布局是已知的且电磁波在墙面发生的是镜面反射；目标位于Wall-1和Wall-3的通道非直视区域中，记为P＝[x_p,y_p]^T；具有M个发射天线和N个接收天线的超宽带MIMO雷达线性阵列位于Wall-1和Wall-2的通道之中且阵列垂直摆放，雷达中心位置为[x_r,y_r]^T，雷达的第m个发射天线和第n个接收天线位置分别表示为T_m＝[x_r,y_tm]^T和R_n＝[x_r,y_rn]^T；由于Wall-1的遮挡，雷达天线阵列对于目标P不可见，天线发射电磁波信号只能通过墙角C衍射和Wall-1、Wall-2表面镜面反射到达目标位置，反射点分别为W₂、W₃；忽略掉电磁波衰减较大的高次反射路径，仅考虑衍射路径和在Wall-1和Wall-2发生的一次反射路径，这三种传播路径分别命名为：

Path-1：T_m→C→P→C→R_n；

Path-2：T_m→W₂→P→W₂→R_n；

Path-3：T_m→W₃→P→W₃→R_n；

其中，T_m表示发射天线，R_n表示接受天线；

步骤2：衍射和一次反射分布区域划定；

当目标位置满足如下关系时，衍射路径Path-1存在：

当目标位置满足如下关系时，一次反射路径Path-2存在：

当目标位置满足如下关系时，一次反射路径Path-3存在：

步骤3：回波信号预处理；

将接收到的k个周期的回波信号s(t,k)进行MTI处理；该步骤采用两脉冲对消技术，获得目标回波信号s_r,mpn(t,k)，两脉冲对消器结构为：

s_r,mpn(t,k)＝s(t,k)-s(t,k-1) (4)

步骤4：虚拟阵列位置获取

4.1、电磁波信号在墙角C发生衍射，计算Path-1对应的虚拟阵列位置为：

其中，l_t、l_r分别为墙角C到发射天线和接收天线之间的距离；

根据电磁波镜面反射对称性关系可得Path-2和Path-3对应的虚拟阵列位置分别为：

4.2、由步骤4.1得到的虚拟阵列位置，分别计算得到三种路径的传播时延为：

其中，c为电磁波在空气中的传播速度；

步骤5：后向投影成像

基于步骤4得到的不同电磁波路径传播时延，建立相应的成像字典，首先将成像区域划分成X×Y个像素点，即对任意一个像素点P有：

Z_p＝(x_pa,y_pb),a＝1,2,…,X,b＝1,2,…,Y. (9)

根据不同路径的传播时延τ′_i,mpn,i＝1,2,3计算整个图像的像素值：

步骤6：图像融合

通过步骤5得到了三种不同成像字典相对应的原始成像结果，这些雷达图像中不仅包含了真实目标，也包含了许多虚假目标，不同路径对应的成像结果中真实目标位置是相同的，而其他虚假目标则不相同，因此，根据这一特征采用图像乘法融合对虚假目标进行剔除；

6.1、为了保证不同路径的成像结果对同一个像素点的贡献值一致，先对步骤5得到的原始成像结果进行归一化：

其中，abs(·)表示取绝对值，max(·)表示取最大值；

6.2、基于步骤6.1归一化的所有原始图像进行乘法融合：

其中，⊙表示哈达玛积，至此，融合后的I_P(Z_p)图像仅包含了真实目标。