[发明专利]室内场景的三维成像方法及装置、系统

说明书

本申请公开了一种室内场景的三维成像方法及装置、系统。其中，该方法包括：控制雷达设备沿设置在目标房间内的预设位置的滑轨运动，其中，滑轨包括：第一滑轨和第二滑轨，其中，第一滑轨和第二滑轨垂直连接；获取雷达设备沿滑轨运动时采集的多个方向上的回波信号，其中，回波信号是雷达设备发射的电磁波信号遇到目标房间内的目标物反射回来的信号；依据回波信号生成目标物的三维成像数据。本申请解决了由于室内空间有限，天线阵列和雷达平台尺寸更加受限，难以满足合成孔径雷达的测高天线架设需求，导致合成孔径雷达在室内场景三维成像中的应用受到限制的技术问题。

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，具体而言，涉及一种室内场景的三维成像方法及装置、系统。

背景技术

雷达成像技术以其全天时、全天候工作的特点，最初用于军事领域，以实现对飞机和舰船目标的探测和跟踪。随着民用领域遥感技术的发展，利用雷达成像技术实现地表图像精细成像、地质水文监测等得到了广泛的关注。其中合成孔径雷达(SAR)成像技术可以得到高分辨的成像结果，其全天时、全天候工作的特点，为光学传感器得到的图像提供了非常重要的补充信息。近年来，星载和机载SAR成像已经在遥感领域发挥重要作用，其提供的高分辨成像结果为目标检测、识别和分类任务提供了重要的依据。然而常用的机载/星载SAR成像是二维的，SAR成像系统通过回波信号的时延来判断目标距离，通过雷达平台与目标之间的相对运动产生的多普勒来判断目标方位，因此其得到的是目标距离-方位二维信息。当两个目标在同一位置不同高度时，二维成像结果的混叠会给目标的区分和检测带来很大难度，也无法通过其二维成像结果获得目标的高度信息。

在二维成像的基础上，随着对更高维度信息的需求，三维成像也逐渐发展起来，雷达三维成像技术已应用在在汽车雷达、自动驾驶、测绘等领域。与二维成像技术类似，三维成像技术在方位和高度两个维度设置天线阵列，使得在高度这个维度能够以不同的角度观测目标，进而获得目标的高度信息。从分辨率的角度考虑，三维成像的高度维分辨率与方位向分辨能力类似，都需要很大的天线阵列来获得高分辨的成像结果，然而由于受制于雷达天线阵列的尺寸限制，如何提升三维雷达成像的高度维分辨率对于提高三维成像质量、扩展雷达三维成像技术的应用有着重要意义。为提高高度维分辨率进而提高三维成像质量，一些三维成像雷达采用了不同的天线阵列设置和不同的成像体制。例如干涉合成孔径雷达(干涉SAR)，通过雷达平台沿方位向的运动来获得长方位向合成孔径，进而得到方位向高分辨；在高度维，利用垂直于运动方向的两个天线阵列之间的回波相位差来获得高度信息，其高度维分辨率依赖于两个天线阵列之间的距离，在实际应用中，由于载体尺寸有限，两个测高天线之间的间距并不能无限增大，因此其测高精度和高度维分辨率也会受限。另一种获得高度信息的成像雷达时层析合成孔径雷达(层析SAR)，层析SAR通过设置雷达平台在不同高度维运动来获得高度信息，但层析SAR在保证雷达在不同高度维得到的回波信号的相干性上有很高要求，同时在不同高度维都需要获得SAR数据，数据量大。

上述三维成像雷达系统多用于星载/机载SAR对地表进行成像，获得地表目标的高度数据，而对于室内场景的三维成像而言，由于室内空间有限，天线阵列和雷达平台尺寸更加受限，通常难以满足干涉SAR的测高天线架设需求，因此干涉SAR在室内场景三维成像中的应用受到制约。对于层析SAR而言，室内场景中架设的多层滑轨稳定性不能得到很好的保障，因此层析SAR所需的不同高度回波的相干性不能得到很好的满足，因此层析SAR的三维雷达成像体制多用于星载SAR，也不适用于室内场景的三维重建。随着智能家居领域的发展，一些常用家具例如空调、窗帘滑轨等都逐渐趋于智能化控制，将SAR成像系统与智能家具中的智能控制系统相结合，给室内场景的三维重建带来了新的发展契机，其三维成像结果也可以为智能家居等领域提供重要信息。但对于如何在智能家居中设置SAR系统以实现三维成像的功能，仍有待进一步的研究。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容