CN105487055A - 一种航海雷达目标检测及显示系统 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种雷达图像目标检测及显示系统其组成为：1）雷达数据读取模块：从可选择路径中读取雷达原始图像数据，保存所选择的原始图像数据，为其它模块提供原始文件数据接口。2）图像显示模块：该模块按照雷达极坐标数字图像存储协议对图像进行解析，以彩色方式实现雷达图像信息的显示并在左上角显示雷达数据文件名。3）目标检测模块：利用阈值法进行目标的检测，然后调用图像显示模块进行检测后目标图像的显示。为目标参数录取模块提供目标识别后的数据接口。4）目标位置录取模块：通过接受目标检测模块接口的数据进行目标位置参数的分析，该模块分为目标距离、方位中心的计算和在目标交互控制界面同步显示两部分。</b><b />

Description

一种航海雷达目标检测及显示系统

技术领域

本发明涉及一种检测与显示系统，特别涉及一种航海雷达目标检测以及显示的系统。

背景技术

随着对海洋资源的不断开发，海洋资源对一个国家的重要性越来越明显。不论是为了能够更好的去开发和利用海洋资源，还是更好的保障船舶的航行安全，正确的监测海上目标是非常重要的。航海雷达也称为导航雷达，具有较高的分辨力，在海上目标探测技术领域发挥着重要的作用。被广泛应用于检测海面的船只、浮冰、固体目标物等，在能见度较低情况下从海杂波中识别出有效信息，用于船舶的航行避让、确定船位和狭窄水道的引航，为船舶的安全航行提供了必要观察手段。

雷达是用于检测和定位反射物体的一种电磁系统。它通过发射机将能量辐射到空间并且探测由物体或目标反射的回波信号来工作。返回到雷达的反射能量不仅表明目标的存在，而且通过比较接收到的回波信号与发射信号，能够确定位置和获得其他与目标相关的信息。海杂波是指在雷达的照射下，经海面形成的后向散射回波，包含海浪、雨雪、同频和目标物等信息，是雷达回波中最为复杂的一种杂波形式。如何从雷达海杂波信息中检测出有效的目标信号尤其是在高海况环境下对小目标的检测长期以来一直是雷达领域研究的一个热点。随着雷达掠射角度的减小和海表面粗糙程度的增加，雷达接收的海杂波信号也更为强烈和复杂，目标存在或隐蔽于周围海杂波环境之中。海面目标检测所面临的困难主要是来自于复杂环境背景下的海杂波噪声干扰。深入研究雷达回波信号中杂波特性有利于选取有效的目标检测方法，设计稳健有效的目标检测算法，提升雷达传感器的检测性能，这是在实际目标检测应用中急需解决的问题。在检测海上固定物目标时存在海杂波噪声干扰，这些干扰的存在会对目标的检测及其位置方位信息解算产生很大的影响。

发明内容

为了提升海上雷达海杂波噪声干扰的抵抗能力，有效检测海上目标本发明提供了一种航海雷达目标检测及显示软件系统。

本发明的目的是这样实现的：

雷达图像目标检测及显示系统是为提取并显示雷达回波图像中的目标信息而设计的，输入为需要读取的雷达原始数据文件；具有显示雷达原始图像，分形方法下的目标检测，图像中目标的显示、目标位置参数的计算等主要功能；输出为极坐标方式的雷达原始图像信息、噪声去除后的目标图像信息、目标的位置参数信息。其组成为：

1）雷达数据读取模块：从可选择路径中读取雷达原始图像数据，保存所选择的原始图像数据，为其它模块提供原始文件数据接口。

）图像显示模块：该模块按照雷达极坐标数字图像存储协议对图像进行解析，以彩色方式实现雷达图像信息的显示并在左上角显示雷达数据文件名。

）目标检测模块：利用阈值法进行目标的检测，然后调用图像显示模块进行检测后目标图像的显示。为目标参数录取模块提供目标识别后的数据接口。

）目标位置录取模块：通过接受目标检测模块接口的数据进行目标位置参数的分析，该模块分为目标距离、方位中心的计算和在目标交互控制界面同步显示两部分。

其中，目标检测模块为算法核心模块，在海杂波与固定物目标回波特性的区别基础上，首先屏蔽掉距离雷达0.8海里以内的范围。目标检测模块载入雷达数据后，从第一条线的第200点（0.8海里处）起逐条线逐点的利用阈值法进行目标信号检测，并对检测后的信号用0、1二值事件进行幅值量化，最后调用图像显示模块显示检测出的目标图像，幅值0以最低蓝色值显示，1以最亮目标红色值显示，具体实现时对阈值T的选择很重要，结合阈值确定函数，经反复试验，确定阈值为0.55V，发现以此阈值检测目标能够尽量避免遗漏或将噪声识别为目标。

目标物检测步骤为：

①，选择固体目标物干扰噪声检测阈值。固体目标物干扰噪声在雷达原始图像中表现为回波强度较高的像素点，因此，只需要检测回波强度较高的点。统计原始图像中所有像素点的回波强度值， 为最大的回波强度值， 为最小回波强度值，检测阈值 设置为

；

其中 为是根据韦布尔分布得到的值，满足 ，一般认为 的信号为有用信号，其余的是干扰噪声信号。

②，对雷达图像进行信号分析。使用检测阈值 将雷达图像中所有信号强度大于 的点保留，所有信号强度小于 的点都置为0。

③，提取雷达图像中的固定物目标。对大于提取阈值的固定物目标点进行提取。

本发明的优点和效果：

本发明克服了在检测海上固定物目标时存在海杂波噪声干扰，完成了海浪回波图像解析，检测出固定物目标。采用PC机，输入、输出信息均为数字化极坐标图像，格式符合协议规定，并能够直观的显示出目标的分布并给出其方位距离信息，具有较广泛的应用前景。

附图说明

图1为系统结构框图；

图2为目标检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，图1为系统结构框图。雷达图像目标检测及显示系统是为提取并显示雷达回波图像中的目标信息而设计的，输入为需要读取的雷达原始数据文件；具有显示雷达原始图像，分形方法下的目标检测，图像中目标的显示、目标位置参数的计算等主要功能；输出为极坐标方式的雷达原始图像信息、噪声去除后的目标图像信息、目标的位置参数信息。其组成为：

1）雷达数据读取模块：从可选择路径中读取雷达原始图像数据，保存所选择的原始图像数据，为其它模块提供原始文件数据接口。

）图像显示模块：该模块按照雷达极坐标数字图像存储协议对图像进行解析，以彩色方式实现雷达图像信息的显示并在左上角显示雷达数据文件名。

）目标检测模块：利用阈值法进行目标的检测，然后调用图像显示模块进行检测后目标图像的显示。为目标参数录取模块提供目标识别后的数据接口。

）目标位置录取模块：通过接受目标检测模块接口的数据进行目标位置参数的分析，该模块分为目标距离、方位中心的计算和在目标交互控制界面同步显示两部分。

结合图2，图2为目标检测示意图。目标检测模块为算法核心模块，在海杂波与固定物目标回波特性的区别基础上，首先屏蔽掉距离雷达0.8海里以内的范围。目标检测模块载入雷达数据后，从第一条线的第200点（0.8海里处）起逐条线逐点的利用阈值法进行目标信号检测，并对检测后的信号用0、1二值事件进行幅值量化，最后调用图像显示模块显示检测出的目标图像，幅值0以最低蓝色值显示，1以最亮目标红色值显示，具体实现时对阈值T的选择很重要，结合阈值确定函数，经反复试验，确定阈值为0.55V，发现以此阈值检测目标能够尽量避免遗漏或将噪声识别为目标。

目标物检测步骤为：

①，选择固体目标物干扰噪声检测阈值。固体目标物干扰噪声在雷达原始图像中表现为回波强度较高的像素点，因此，只需要检测回波强度较高的点。统计原始图像中所有像素点的回波强度值， 为最大的回波强度值， 为最小回波强度值，检测阈值 设置为

；

其中 为是根据韦布尔分布得到的值，满足 ，一般认为 的信号为有用信号，其余的是干扰噪声信号。

②，对雷达图像进行信号分析。使用检测阈值 将雷达图像中所有信号强度大于 的点保留，所有信号强度小于 的点都置为0。

③，提取雷达图像中的固定物目标。对大于提取阈值的固定物目标点进行提取。

Claims (2)

1.一种航海雷达目标检测及显示系统，其特征在于：包括雷达数据读取模块、图像显示模块、目标检测模块、目标位置录取模块；所述雷达数据读取模块：从可选择路径中读取雷达原始图像数据，保存所选择的原始图像数据，为其它模块提供原始文件数据接口；所述图像显示模块：该模块按照雷达极坐标数字图像存储协议对图像进行解析，以彩色方式实现雷达图像信息的显示并在左上角显示雷达数据文件名；所述目标检测模块：利用阈值法进行目标的检测，然后调用图像显示模块进行检测后目标图像的显示，为目标参数录取模块提供目标识别后的数据接口；所述目标位置录取模块：通过接受目标检测模块接口的数据进行目标位置参数的分析，该模块分为目标距离、方位中心的计算和在目标交互控制界面同步显示两部分。

2.根据权利要求1所述的一种航海雷达目标检测及显示系统，其特征在于：目标物检测步骤为：

①，选择固体目标物干扰噪声检测阈值，固体目标物干扰噪声在雷达原始图像中表现为回波强度较高的像素点，因此，只需要检测回波强度较高的点，统计原始图像中所有像素点的回波强度值，为最大的回波强度值，为最小回波强度值，检测阈值设置为：

；

其中为是根据韦布尔分布得到的值，满足，一般认为的信号为有用信号，其余的是干扰噪声信号；

②，对雷达图像进行信号分析，使用检测阈值将雷达图像中所有信号强度大于的点保留，所有信号强度小于的点都置为0；

③，提取雷达图像中的固定物目标，对大于提取阈值的固定物目标点进行提取。