專利名稱：基于距離像的激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，涉及激光成像雷達(dá)體制下的距離像噪聲抑制、距離像分割、特征提取和分類識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
激光成像雷達(dá)可以同時(shí)獲得目標(biāo)的強(qiáng)度像和距離像，通過(guò)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行四維成像大大提高了目標(biāo)的信息量。激光成像雷達(dá)距離像是ー種深度圖像，與目標(biāo)表面的幾何結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān)，反映了目標(biāo)的本質(zhì)特征，可以用來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類識(shí)別。激光成像雷達(dá)能夠全天候、全天時(shí)工作，不受氣候、光照和環(huán)境等因素的影響；具有很高的角度分辨率和距離分辨率，而且激光波束窄、頻率高、方向性強(qiáng)、相干性好，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。激光成像雷達(dá)在遙感、航海、飛行器導(dǎo)航、直升機(jī)防撞、地理信息系統(tǒng)和機(jī)器人視覺(jué)等方面都有廣闊的 應(yīng)用前景，激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法是激光成像雷達(dá)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵技木。目前激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，但在距離像噪聲抑制、距離像分割、特征提取和分類識(shí)別等方面的研究還不完善。激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)距離像主要受到距離反常噪聲的影響，目前通常采用空域、頻域或小波域進(jìn)行距離反常噪聲抑制，雖然這些方法可以有效地抑制距離反常噪聲，但是比較復(fù)雜，計(jì)算量很大，不能滿足實(shí)時(shí)性需求；在進(jìn)行噪聲抑制吋，不可避免地導(dǎo)致距離像中信息的損失，不利于目標(biāo)的特征提取和分類識(shí)別。目前針對(duì)激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)距離像分割的方法可以分為兩大類基于邊緣的方法和基于區(qū)域的方法。基于邊緣的方法實(shí)時(shí)性較好，但是對(duì)噪聲非常敏感，邊緣定位精度較差，提取的邊緣通常不能形成閉合且連通的邊界。基于區(qū)域的方法主要包括區(qū)域生長(zhǎng)方法、基于聚類的方法和基于閥值的方法。區(qū)域生長(zhǎng)方法依賴于種子點(diǎn)的選擇，容易受到噪聲的影響，計(jì)算量較大?；诰垲惖姆椒ㄡ槍?duì)整個(gè)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，受噪聲的影響較小，需要通過(guò)枚舉法確定聚類簇的數(shù)目，計(jì)算量較大?；陂y值的方法利用閥值規(guī)則進(jìn)行圖像分害I]，能夠形成閉合且連通的邊界，計(jì)算量較小，需要合理地選取閾值。目前從激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)距離像中提取的特征包括①目標(biāo)的長(zhǎng)度、寬度、高度、周長(zhǎng)和面積等幾何特征；②矩形度、圓形度、形狀描述子(微分鏈碼、傅里葉描述子)等形狀特征中心矩、Hu不變矩、線矩、Zernike矩、譜矩等矩特征。由于通常激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)距離像噪聲抑制方法不能完全去除噪聲，輕微噪聲的存在影響這些特征的穩(wěn)定性。目前激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)分類識(shí)別方法主要包括模式匹配分類、基于統(tǒng)計(jì)的模式分類、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式分類、基于支持向量機(jī)的模式分類、基于模型的模式分類等。采用某一種激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)分類方法進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別具有局限性，不能實(shí)現(xiàn)高可靠性的目標(biāo)識(shí)另O。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)激光成像雷達(dá)體制尚不完善的距離像噪聲抑制、距離像分害I]、特征提取和分類識(shí)別等問(wèn)題，提供ー種基于距離像的激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法，提高激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別的可靠性、穩(wěn)健性和目標(biāo)識(shí)別率。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于距離像的激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法，包括下述步驟第一歩、噪聲抑制對(duì)激光成像雷達(dá)距離像的每個(gè)像素進(jìn)行如下處理步驟ー設(shè)定3X3像素的小窗ロ Ws和5X5像素的大窗ロ Wb，令i，j分別表示激光成像雷達(dá)距離像的行和列，Xu為當(dāng)前像素，計(jì)算在大窗ロ Wb內(nèi)像素中值yb，將當(dāng)前濾波窗ロ設(shè)置為小窗ロ Ws ；步驟ニ設(shè)定門(mén)限T2; 步驟三在當(dāng)前濾波窗口內(nèi)計(jì)算滿足|xij-yb| < T2的像素?cái)?shù)目Nnmial和滿足Xij-Ybl ST2的像素?cái)?shù)目
Nanomalous 步驟四如果在當(dāng)前濾波窗口內(nèi)Nnm^Nan-則當(dāng)前濾波窗ロ設(shè)置為大窗ロWb;步驟五計(jì)算當(dāng)前濾波窗ロ內(nèi)像素中值ym ；步驟六設(shè)定門(mén)限T1和指數(shù)a，計(jì)算加權(quán)系數(shù)β
權(quán)利要求
1.基于距離像的激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，包括下述步驟 第一歩、噪聲抑制 對(duì)激光成像雷達(dá)距離像的每個(gè)像素進(jìn)行如下處理 步驟ー設(shè)定3X3像素的小窗ロ Ws和5X5像素的大窗ロ Wb，令i，j分別表示激光成像雷達(dá)距離像的行和列，xu為當(dāng)前像素，計(jì)算在大窗ロ Wb內(nèi)像素中值yb，將當(dāng)前濾波窗ロ設(shè)置為小窗ロ Ws ； 步驟ニ設(shè)定門(mén)限T2; 步驟三在當(dāng)前濾波窗ロ內(nèi)計(jì)算滿足I Xij-Yb I < T2的像素?cái)?shù)目Nntmal和滿足Xij-Ybl ST2的像素?cái)?shù)目 Nanomalous步驟四如果在當(dāng)前濾波窗口內(nèi)N_al〈N_mal()US，則當(dāng)前濾波窗ロ設(shè)置為大窗ロ Wb ； 步驟五計(jì)算當(dāng)前濾波窗ロ內(nèi)像素中值ym ； 步驟六設(shè)定門(mén)限T1和指數(shù)α，計(jì)算加權(quán)系數(shù)β
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于距離像的激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別方法。技術(shù)方案包括下述步驟第一步、噪聲抑制，對(duì)激光成像雷達(dá)距離像進(jìn)行濾波；第二步、距離像分割，通過(guò)計(jì)算不同分割方法的性能指標(biāo)權(quán)重及綜合評(píng)價(jià)，選擇分割方法，根據(jù)分割邊緣從激光成像雷達(dá)距離像中提取激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)距離像；第三步、特征提取與分類識(shí)別，對(duì)激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)距離像進(jìn)行二維小波變換提取奇異值作為特征，計(jì)算每個(gè)目標(biāo)類別的D－S證據(jù)融合結(jié)果，判決待識(shí)別的激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)類別。本發(fā)明能夠提高激光成像雷達(dá)地面目標(biāo)識(shí)別的可靠性、穩(wěn)健性和目標(biāo)識(shí)別率。
文檔編號(hào)G01S17/89GK102830404SQ201210308360
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者馬君國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)