CN117970277A - 目标检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种目标检测方法，上述方法包括：获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离‑速度二维矩阵；对所述距离‑速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影；对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果；基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果。本申请实施例实现了降低目标检测的复杂度。
Description
技术领域
本申请涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种目标检测方法。
背景技术
随着科技的进步和雷达技术的发展，传统的周界安防方案已不再能满足现阶段的场景应用，能够实现空间整体区域的布防和监控的雷达技术应用越来越广泛。然而，由于雷达信号处理算法的复杂度较高，应用雷达技术进行空间整体区域的长时间目标检测，将导致处理设备持续高功耗，难以保证长时间稳定运行。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种目标检测方法，以实现在提高目标检测准确率的情况下，降低目标。具体技术方案如下：
本申请实施例提供了一种目标检测方法，包括：
获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵；
对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影；
对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果；
基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果。
本申请实施例有益效果：
本申请实施例提供的目标检测方法，在获取到检测区域返回的雷达回波信号时，先将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵，对距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影，以使得后续仅针对一维数据进行处理即可。相较于对二维数据直接处理，在保留原始信号中有效的距离特征信息的情况下，降低了信号处理的复杂度，提高检测效率，从而能够降低处理设备功耗，进一步降低了整体的布防设备功耗；对第一投影进行区域差分，过滤第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果，再基于投影结果确定检测区域中的目标检测结果，能够有效地过滤杂波干扰，提高检测结果的准确度，更适用于环境多变的场景，提高了使用雷达进行目标检测的场景通用性。
当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请实施例提供的第一种目标检测方法的流程示意图；
图2-1为本申请实施例提供的步骤S101的一种可能的实现方式；
图2-2为本申请实施例提供的一种对雷达回波信号进行一维傅里叶变换的示例图；
图2-3为本申请实施例提供的一种对距离维数据进行二维傅里叶变换的示例图；
图3-1为本申请实施例提供的步骤S103的一种可能的实现方式；
图3-2为本申请实施例提供的一种距离-速度二维投影在速度方向上的幅值分布示例图；
图3-3为本申请实施例提供的一种能量标量求和的示例图；
图3-4为本申请实施例提供的一种滤波处理的示例图；
图4-1为本申请实施例提供的步骤S104的一种可能的实现方式；
图4-2为本申请实施例提供的一种触发值曲线和预设的信号阈值曲线示例图；
图5为本申请实施例提供的第二种目标检测方法的流程示意图；
图6-1为本申请实施例提供的一种背景信息更新的示例图；
图6-2为本申请实施例提供的一种背景信息更新的流程示例图；
图7为本申请实施例提供的一种目标检测方法的流程示例图；
图8为本申请实施例提供的一种目标检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
由于相关技术中雷达信号处理算法的复杂度较高，应用雷达技术进行空间整体区域的长时间目标检测，将导致雷达设备持续高功耗，难以保证雷达的长时间稳定运行，为了解决这个问题，本申请实施例提供了一种目标检测方法，下面通过具体实施例进行详细说明。
如图1所示，本申请实施例提供了一种目标检测方法的流程示意图，包括：
步骤S101，获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵。
检测区域指应用雷达技术进行布防和监控的空间区域。雷达回波信号是指雷达向检测区域发射雷达信号之后，检测区域反射的回波信号，具体的，雷达为毫米波雷达。
在雷达回波信号表示检测区域存在待检测目标的情况下，将其转换为距离-速度二维矩阵。具体的，在目标检测过程中，检测区域中存在可能的待检测目标对雷达信号进行反射，使得雷达回波信号中包括可能存在的待检测目标所在位置距离雷达之间的距离、及其自身存在的速度等信息。
雷达回波信号为时域信号，对雷达回波信号进行时域映射到频域的转换，得到雷达回波信号的频谱信息，从而确定雷达回波信号对应的距离-速度二维矩阵，所得到的距离-速度二维矩阵可以表示雷达回波信号在不同距离、不同速度下的信号强弱/能量高低，具体的，距离-速度二维矩阵中的每一矩阵元素表示在该距离、该速度下雷达回波信号的强弱，也即为雷达回波信号的能量大小。
示例性的，将雷达回波信号转换成二维矩阵可以根据实际需求采用任意转换算法实现。
步骤S102，对距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影。
在检测区域内存在可能的待检测目标时，雷达回波信号中所包括的速度特征信息与距离特征信息相比其作用较低，故而，对距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，即沿速度方向对雷达回波信号的能量进行投影，得到每一距离下不同速度的雷达回波信号的投影。
所得到的第一投影表示忽略不同距离下雷达回波信号的能量差异之后，同一距离下不同速度下的雷达回波信号的能量变化，实现根据沿雷达方向的径向变化来确定待检测目标的特征。具体的，降维处理可以根据实际需求采用任意降维算法实现。
本申请的一个实施例中，上述对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影，包括：
按照以下公式得到所述第一投影：
为所述第一投影，t为当前时刻，F为降维处理的函数, 表示第i行对应的所
述雷达检测距离下的不同速度的雷达回波信号的投影。
步骤S103，对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果。
对第一投影进行区域差分，检出无规则运动的干扰特征，例如树叶晃动、残枝随风移动等无需进行后续检测处理的无效目标，对其进行过滤。所得到的投影结果中去掉了无规则运动的杂波干扰，仅保留能够表示待检测目标的有效特征，相当于针对二维矩阵进行虚警特征信息过滤。具体的，可以根据实际需求采用任意区域差分算法实现，例如上述降维处理算法。
步骤S104，基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果。
投影结果中包括能够表示待检测目标的有效特征信息，根据有效特征信息进行目标检测，得到检测区域中的目标检测结果，具体的，根据投影结果进行目标检测可以根据实际需求选取任意目标检测算法实现。
目标检测结果能够表示检测区域中是否存在有效目标，有效目标表示检测区域中存在需进一步处理的目标，例如，失控环境物体、不明人物等。在存在有效目标的情况下，可以触发报警以使得管理人员及时进行处理。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，在获取到检测区域返回的雷达回波信号时，先将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵，对距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影，以使得后续仅针对一维数据进行处理即可。相较于对二维数据直接处理，在保留原始信号中有效的距离特征信息的情况下，降低了信号处理的复杂度，提高检测效率，从而能够降低处理设备功耗，进一步降低了整体的布防设备功耗；对第一投影进行区域差分，过滤第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果，再基于投影结果确定检测区域中的目标检测结果，能够有效地过滤杂波干扰，提高检测结果的准确度，更适用于环境多变的场景，提高了使用雷达进行目标检测的场景通用性。
本申请的一个实施例中，如图2-1所示，上述步骤S101获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵，包括：
步骤S201，在检测区域触发红外信号的情况下，利用红外传感器唤醒毫米波雷达向所述检测区域发送雷达信号，并接收所述检测区域返回的雷达回波信号；
步骤S202，对所述雷达回波信号进行距离维的一维傅里叶变换，得到所述雷达回波信号的距离维数据；
步骤S203，对所述距离维数据进行速度维的二维傅里叶变换，得到所述距离-速度二维矩阵。
传统的周界安防方案存在较大限制，例如，主动红外传感器受环境光影响较大；超声波传感器易被遮挡物材质干扰；常用的PIR（Passive Infrared，人体热释电被动红外传感器）虽能识别横向区域范围内不同温差的目标，但无法有效区分无温度变化的目标以及沿径向穿越探测范围的目标；视频监控易受天气环境的影响，在雨、雪、雾等能见度低的天气环境下难以辨别目标，且成本过高。
雷达也存在一定的限制：激光雷达的识别精度高，但在大气中衰减程度大，容易受大雾、雨雪等恶劣天气的影响，且探测距离有一定限制，成本也较高；毫米波雷达具有更大的覆盖面积，抗干扰能力强，不易受雨雪天气的影响，不受环境可见度限制，但对检测区域内目标横向检测效果较弱，仅对径向穿越检测区域的目标具有较大的检测效果，同样，对于低慢小的目标而言，毫米波雷达接受的回波信息易受杂波干扰，很难检测出有效的目标，同样，大面积遮挡的植被也会对其检测结果的有效性产生较大的影响。
受环境干扰较大的传感器往往在增加检出率的同时也会增加误报，而抗干扰能力强的传感器则由于其特性存在不少盲区，而且也会增加一定的成本和功耗。通过分析误漏报性能很难筛选出适用于多变复杂场景的传感器。为了提高周界防范的可靠性、提升目标有效检出的正确率，应用单一的雷达传感器已经很难满足复杂环境中存在的误报及漏报问题。但直接叠加使用不同的传感器不仅会增加成本，还使得目标检测更加复杂，进一步增加设备功耗。
红外传感器指PIR，具有对环境温度敏感的特性，红外信号即为PIR信号。毫米波雷达具有对运动物体的强捕捉能力。在检测区域未触发红外信号的情况下，表示检测区域中不存在目标，或者存在无需进行后续检测处理的无效目标，例如，下雨、下雪等正常环境变化目标。
在检测区域触发红外信号的情况下，表示检测区域中存在需要进一步检测处理的待检测目标，例如，不明人物、失控环境变化目标等。此时红外传感器唤醒毫米波雷达向检测区域发送雷达信号，并接收检测区域反射的雷达回波信号。
毫米波雷达在被红外传感器触发唤醒后，向检测区域发送的雷达信号，雷达信号和雷达回波信号均为时域数据。在接收到雷达回波信号之后，对雷达回波信号进行一维傅里叶变换（1D-FFT），根据发送的雷达信号和雷达回波信号之间的时间、频率变化，推导检测区域中的待检测目标与毫米波雷达之间的距离，得到雷达回波信号的距离维数据。
示例性的，如图2-2所示，可以按照以下公式得到该距离：
式中，c为光速，f为中频信号的频率，S为线性脉冲的变化斜率。
雷达信号为线性连续调频脉冲信号，毫米波雷达连续间隔固定时间段发送多个脉冲信号（雷达信号），再对每个反射的脉冲信号（雷达回波信号）进行Range-FFT（快时间维度处理，即可得到同一位置下不同相位的频谱峰值，每个峰值的相位与待检测目标相对于雷达的移动速度有关。故而，对上述距离维数据进行二维傅里叶变换（2D-FFT），可以得到不同速度下对应的距离维数据，将所得到的速度与对于距离拼接，即可得到距离-速度二维矩阵，能够表示待检测目标的速度信息和距离信息。
示例性的，对上述距离维数据进行二维傅里叶变换的示例如图2-3所示。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，在检测区域触发红外信号的情况下，唤醒毫米波雷达进一步检测，利用红外传感器识别横向区域范围内不同温差的目标，再利用毫米波雷达识别沿径向穿越探测范围的目标，弥补了单一传感器存在的检测限制的同时，还利用太阳能实现红外传感器先检、确定存在待检测目标后毫米波雷达再检，降低了多传感器应用下的雷达功耗，进一步降低了整体的布防设备功耗。
本申请的一个实施例中，如图3-1所示，上述步骤S103对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果，包括：
步骤S301，基于所述第一投影，确定所述雷达回波信号中每一时刻靠近雷达方向的第一回波信号投影、以及远离雷达方向的第二回波信号投影；
步骤S302，在所述第一回波信号投影与所述第二回波信号投影的移动能量值一致的情况下，在所述第一投影中过滤所述第一回波信号投影及所述第二回波信号投影，得到每一距离下不同速度的雷达回波信号的第二投影；
步骤S303，对各所述第二投影进行所述雷达回波信号的标量求和，得到所述投影结果。
无规则运动干扰特征指的是非人目标无规则运动造成的杂波信号干扰，其所具有的主要特征为相同距离下正反移动的能量值相近，例如，树叶沿雷达径向的正反方向上无规则摇动，造成检测区域内的杂波信号干扰。
距离-速度二维投影在速度方向上的是均匀的，例如图3-2所示，其中左半部分（点划线框）为目标速度为负对应的结果，而右半部分（实线框）为目标速度为正对应的幅值，坐标轴分别为距离和速度，其中d_max表示最大距离值，-v_max和v_max分别表示最大速度负对应和正对应的值。故而，仅需在降维处理后的第一投影中，对上述无规则运动干扰特征进行过滤即可。
在第一投影中，针对每一待检测目标，确定每一时刻的靠近雷达方向的第一回波信号投影、以及远离雷达方向的第二回波信号投影。在第一回波信号投影与第二回波信号投影的移动能量值一致的情况下，表示该投影是同一时刻、同一距离、同一待检测目标在沿不同方向上产生的回波信号，则在第一投影中过滤移动能量值一致的第一回波信号投影及第二回波信号投影，得到每一距离下不同速度的雷达回波信号的第二投影，实现对距离-速度二维矩阵的虚警信息过滤。
对干扰过滤后的第二投影进行雷达回波信号的能量标量求和，例如图3-3所示，得到雷达回波信号的投影结果，坐标轴分别是幅度、速度、距离。
本申请的一个实施例中，所述基于所述第一投影，确定所述雷达回波信号中每一时刻靠近雷达方向的第一回波信号投影、以及远离雷达方向的第二回波信号投影，包括：
按照以下公式得到所述第一回波信号投影及所述第二回波信号投影：
；
其中，为第i行对应的所述第一回波信号投影，为第i行对应的所述第二回波
信号投影。当j=n时，代表当前距离下待检测目标的移动速度接近于0；当j=1时，则代表当前
待检测目标的移动速度为，为毫米波雷达可检测的最大速度；当j=2n时，则代表
当前目标检测的移动速度为。
所述在所述第一回波信号投影与所述第二回波信号投影的移动能量值一致的情况下，在所述第一投影中过滤所述第一回波信号投影及所述第二回波信号投影，得到每一距离下不同速度的雷达回波信号的所述第二投影，包括：
按照以下公式得到所述第二投影：
其中，所述Pi为所述每一时刻下过滤后的雷达回波信号，为所述第二投影。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，在得到第一投影后，对其中的无规则运动干扰特征进行过滤，实现对雷达回波信号中的杂波信号的过滤，仅针对一维数据进行处理即可实现对二维数据的虚警信息过滤，提高了目标检测准确度的同时，降低了算法处理的复杂度。
本申请的一个实施例中，在上述步骤S104基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果之前，上述方法还包括：
利用低通滤波器对所述投影结果进行滤波处理。
由于上文是对一维数据进行过滤处理，为了降低误报风险，还需从时域角度进行滤波处理，从而消除雷达回波信号中随时间变化产生的高频噪声和误差。
沿距离维度利用低通滤波器分批进行i滤波处理，具体的，可以按照以下公式，通
过巴特沃斯直接二型滤波器实现，简化滤波器结构，降低算法时间复杂度（）。
例如图3-4所示。
其中，为滤波处理后的投影结果。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，在得到投影结果之后，还利用低通滤波器进行滤波处理，提高雷达检测的置信度。较对裸数据降噪的算法而言，保留数据部分特征的基础上，降低了算法的时间复杂度，适用于算力有限的场景。
本申请的一个实施例中，如图4-1所示，上述步骤S104基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果，包括：
步骤S401，基于投影结果，确定各时刻下所述雷达回波信号的频谱分布，得到所述雷达回波信号的触发值曲线；
步骤S402，对比所述触发值曲线及预设的信号阈值曲线，在所述触发值曲线存在超过所述预设的信号阈值曲线的值的情况下，判定所述目标检测结果为存在有效目标。
投影结果为对第二投影进行标量求和之后的结果，其可以得到雷达回波信号的触发值曲线，每一时刻的触发值对应的是当前时刻不同距离下雷达回波信号的频谱分布。针对每一时刻，均可绘制一个触发值曲线。频率峰值对应的相位即为待检测目标相对于雷达的距离。相对距离越远，反射的能量越小，其触发值也越小，而相对距离越近，反射的能量则越强。触发值曲线表示距离-触发值之间的对应关系。
预设的信号阈值曲线为预先根据雷达设定的阈值曲线，表示距离-阈值强度的对应关系。示例性的，可以根据以下公式实现：
式中，x为距离，为距离对应的阈值强度，为雷达检测的极限距离，a、
b、c为根据雷达设定的参数。
对比触发值曲线和预设的信号阈值曲线，具体的，可以将两条曲线绘制在同一坐标系下，如图4-2所示，其中虚线为预设的信号阈值曲线，实线为触发值曲线。
若触发值曲线中存在触发值超过该距离下的阈值强度，则表示检测区域中存在待处理的有效目标，即可触发报警。
本申请的一个实施例中，上述对比所述触发值曲线及预设的信号阈值曲线，在所述触发值曲线存在超过所述预设的信号阈值曲线的值的情况下，判定所述目标检测结果为存在有效目标，包括：
按照以下公式得到所述目标检测结果：
其中，所述V为所述目标检测结果，为所述预设的信号阈值曲线的值，V=1表示
存在有效目标，V=0表示不存在有效目标。
若数组中存在超过阈值曲线的值，判顶待检测目标为真（有效目标，触发报
警），反之为假（无效目标，不触发报警）。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，通过对比雷达回波信号的频谱分布，以及对应的信号阈值强度，确定检测区域中是否有效目标，将目标是否有效的判定进行量化，进一步提高了目标检测的准确性，降低了目标检测的误报率。
本申请的一个实施例中，如图5所示，上述方法还包括：
步骤S501，在检测区域未触发红外信号的情况下，每间隔预设的时间段，利用毫米波雷达向所述检测区域发送雷达信号，并接收所述检测区域返回的雷达回波信号；
步骤S502，将当前返回的所述雷达回波信号转换为二维矩阵，并基于所述二维矩阵更新所述检测区域内的背景信息，其中，所述背景信息包括均值矩阵及标准差矩阵。
本申请的一个实施例中，上述方法还包括：
对所述均值矩阵及所述标准差矩阵中预设距离内相邻的所述矩阵元素进行均值化处理，得到缩小后的所述均值矩阵及所述标准差矩阵。
由于不同的检测环境背景产生的毫米波雷达能量不同，且产生的杂波干扰也不同，为了提高背景信息的置信度，在未触发红外信号的情况下，即检测区域中当前不存在待检测目标的情况下，每间隔预设的时间段（例如间隔一天、一周、两周等），利用毫米波雷达进行一次检测区域内背景信息的自学习更新，修正当前检测区域内的背景信息。
本申请的一个实施例中，按照以下公式更新所述背景信息：
其中，N为更新次数，q为学习率，E为所述雷达回波信号转换得到的二维矩阵。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，在检测区域不存在需要检测、设备处于无检测状态的情况下，每间隔预设的时间段，进行一次检测区域的背景信息更新，提高毫米波雷达进行目标检测的准确性。
本申请的一个实施例中，在上述对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影之前，还包括：
利用当前的背景信息中的均值矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去均值化，以及利用当前的背景信息中的标准差矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去标准差化，得到过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵。
在距离-速度二维矩阵投入检测处理之前，本申请实施例利用当前最新的背景信息对距离-速度二维矩阵进行预处理，实现对距离-速度二维矩阵的背景干扰过滤。示例性的，如图6-1及图6-2所示，其中将预设距离设定为相邻四个矩阵元素进行一次均值化处理。
本申请的一个实施例中，按照以下公式得到过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵：
其中，为所述值矩阵，矩阵中每个元素为时域上固定窗口长度下环境目标
的均值，可表示为，元素集合为时域内采集的（1，2，，K）序列对应的元
素值，n为降阶矩阵阶数；
为所述标准差矩阵，矩阵中每个元素是时域上固定窗口长度下环境目标的
标准差，可表示为，元素集合为时域内采集的（1，2，，K）序
列对应的元素值，n为降阶矩阵阶数；
其中，为过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵，和为、
的扩容矩阵，表示对x进行向上取整操作。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测方法，在距离-速度二维矩阵投入检测处理之前，利用当前最新的背景信息对其进行背景干扰过滤处理，降低了距离-速度二维矩阵受环境变化的影响，提高了后续目标检测的准确性。
本申请的一个实施例中，如图7所示，提供了一种目标检测的流程示例图。
如图8所示，本申请实施例还提供了一种目标检测装置的结构示意图，包括：
信号获取模块801，用于获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵；
矩阵降维模块802，用于对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影；
区域差分模块803，用于对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果；
检测结果确定模块804，用于基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测装置，在获取到检测区域返回的雷达回波信号时，先将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵，对距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影，以使得后续仅针对一维数据进行处理即可。相较于对二维数据直接处理，在保留原始信号中有效的距离特征信息的情况下，降低了信号处理的复杂度，提高检测效率，从而能够降低处理设备功耗，进一步降低了整体的布防设备功耗；对第一投影进行区域差分，过滤第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果，再基于投影结果确定检测区域中的目标检测结果，能够有效地过滤杂波干扰，提高检测结果的准确度，更适用于环境多变的场景，提高了使用雷达进行目标检测的场景通用性。
本申请的一个实施例中，所述信号获取模块801，具体用于：
在检测区域触发红外信号的情况下，红外传感器唤醒毫米波雷达向所述检测区域发送雷达信号，并接收所述检测区域返回的雷达回波信号；
对所述雷达回波信号进行距离维的一维傅里叶变换，得到所述雷达回波信号的距离维数据；
对所述距离维数据进行速度维的二维傅里叶变换，得到所述距离-速度二维矩阵。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测装置，在检测区域触发红外信号的情况下，唤醒毫米波雷达进一步检测，利用红外传感器识别横向区域范围内不同温差的目标，再利用毫米波雷达识别沿径向穿越探测范围的目标，弥补了单一传感器存在的检测限制的同时，还利用太阳能实现红外传感器先检、确定存在待检测目标后毫米波雷达再检，降低了多传感器应用下的雷达功耗，进一步降低了整体的布防设备功耗。
本申请的一个实施例中，所述区域差分模块803，具体用于：
基于所述第一投影，确定所述雷达回波信号中每一时刻靠近雷达方向的第一回波信号投影、以及远离雷达方向的第二回波信号投影；
在所述第一回波信号投影与所述第二回波信号投影的移动能量值一致的情况下，在所述第一投影中过滤所述第一回波信号投影及所述第二回波信号投影，得到每一距离下不同速度的雷达回波信号的第二投影；
对各所述第二投影进行所述雷达回波信号的标量求和，得到所述投影结果。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测装置，在得到第一投影后，对其中的无规则运动干扰特征进行过滤，实现对雷达回波信号中的杂波信号的过滤，仅针对一维数据进行处理即可实现对二维数据的虚警信息过滤，提高了目标检测准确度的同时，降低了算法处理的复杂度。
本申请的一个实施例中，所述检测结果确定模块804，具体用于：
基于所述投影结果，确定各时刻下所述雷达回波信号的频谱分布，得到所述雷达回波信号的触发值曲线；
对比所述触发值曲线及预设的信号阈值曲线，在所述触发值曲线存在超过所述预设的信号阈值曲线的值的情况下，判定所述目标检测结果为存在有效目标。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测装置，通过对比雷达回波信号的频谱分布，以及对应的信号阈值强度，确定检测区域中是否有效目标，将目标是否有效的判定进行量化，进一步提高了目标检测的准确性，降低了目标检测的误报率。
本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
信号发送模块，用于在检测区域未触发红外信号的情况下，每间隔预设的时间段，利用毫米波雷达向所述检测区域发送雷达信号，并接收所述检测区域返回的雷达回波信号；
背景信息更新模块，用于将当前返回的所述雷达回波信号转换为二维矩阵，并基于所述二维矩阵更新所述检测区域内的背景信息，其中，所述背景信息包括均值矩阵及标准差矩阵。
本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
均值化处理模块，用于对所述均值矩阵及所述标准差矩阵中预设距离内相邻的所述矩阵元素进行均值化处理，得到缩小后的所述均值矩阵及所述标准差矩阵。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测装置，在检测区域不存在需要检测、设备处于无检测状态的情况下，每间隔预设的时间段，进行一次检测区域的背景信息更新，提高毫米波雷达进行目标检测的准确性。
本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
背景干扰过滤模块，用于利用当前的背景信息中的均值矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去均值化，以及利用当前的背景信息中的标准差矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去标准差化，得到过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵。
由上可见，本申请实施例提供的目标检测装置，在距离-速度二维矩阵投入检测处理之前，利用当前最新的背景信息对其进行背景干扰过滤处理，降低了距离-速度二维矩阵受环境变化的影响，提高了后续目标检测的准确性。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者固态硬盘(Solid StateDisk，SSD）等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种目标检测方法，其特征在于，包括：
获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵；
对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影；
对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果；
基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取检测区域返回的雷达回波信号，将所述雷达回波信号转换为距离-速度二维矩阵，包括：
在检测区域触发红外信号的情况下，利用红外传感器唤醒毫米波雷达向所述检测区域发送雷达信号，并接收所述检测区域返回的雷达回波信号；
对所述雷达回波信号进行距离维的一维傅里叶变换，得到所述雷达回波信号的距离维数据；
对所述距离维数据进行速度维的二维傅里叶变换，得到所述距离-速度二维矩阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一投影进行区域差分，过滤所述第一投影中的无规则运动干扰特征，得到投影结果，包括：
基于所述第一投影，确定所述雷达回波信号中每一时刻靠近雷达方向的第一回波信号投影、以及远离雷达方向的第二回波信号投影；
在所述第一回波信号投影与所述第二回波信号投影的移动能量值一致的情况下，在所述第一投影中过滤所述第一回波信号投影及所述第二回波信号投影，得到每一距离下不同速度的雷达回波信号的第二投影；
对各所述第二投影进行所述雷达回波信号的标量求和，得到所述投影结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述投影结果确定所述检测区域中的目标检测结果，包括：
基于所述投影结果，确定各时刻下所述雷达回波信号的频谱分布，得到所述雷达回波信号的触发值曲线；
对比所述触发值曲线及预设的信号阈值曲线，在所述触发值曲线存在超过所述预设的信号阈值曲线的值的情况下，判定所述目标检测结果为存在有效目标。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在检测区域未触发红外信号的情况下，每间隔预设的时间段，利用毫米波雷达向所述检测区域发送雷达信号，并接收所述检测区域返回的雷达回波信号；
将当前返回的所述雷达回波信号转换为二维矩阵，并基于所述二维矩阵更新所述检测区域内的背景信息，其中，所述背景信息包括均值矩阵及标准差矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述均值矩阵及所述标准差矩阵中预设距离内相邻的所述矩阵元素进行均值化处理，得到缩小后的所述均值矩阵及所述标准差矩阵。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影之前，所述方法还包括：
利用当前的背景信息中的均值矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去均值化，以及利用当前的背景信息中的标准差矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去标准差化，得到过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于当前返回的所述雷达回波信号，更新所述检测区域内的背景信息，其中，所述背景信息包括均值矩阵及标准差矩阵，包括：
按照以下公式更新所述背景信息：
；
其中，N为更新次数，q为学习率，E为所述雷达回波信号转换得到的二维矩阵。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用当前的背景信息中的均值矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去均值化，以及利用当前的背景信息中的标准差矩阵，对所述距离-速度二维矩阵进行去标准差化，得到过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵，包括：
按照以下公式得到过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵：
；
其中，为所述值矩阵，矩阵中每个元素/>为时域上固定窗口长度下环境目标的均值，可表示为/>，元素集合为时域内采集的（1，2，/>，K）序列对应的元素值，n为降阶矩阵阶数；
；
为所述标准差矩阵，矩阵中每个元素/>是时域上固定窗口长度下环境目标的标准差，可表示为/>，元素集合为时域内采集的（1，2，/>，K）序列对应的元素值，n为降阶矩阵阶数；
；
；
；
；
其中，为过滤背景干扰后的所述距离-速度二维矩阵，/>和/>为/>、/>的扩容矩阵，/>表示对x进行向上取整操作。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述距离-速度二维矩阵进行速度方向的降维处理，得到距离维下的第一投影，包括：
按照以下公式得到所述第一投影：
；
为所述第一投影，t为当前时刻，F为降维处理的函数, />表示第i行对应的所述雷达检测距离下的不同速度的雷达回波信号的投影。
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