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CN110579746A - 一种回波信号的处理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种回波信号的处理方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN110579746A
CN110579746A CN201910964606.XA CN201910964606A CN110579746A CN 110579746 A CN110579746 A CN 110579746A CN 201910964606 A CN201910964606 A CN 201910964606A CN 110579746 A CN110579746 A CN 110579746A
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dimensional
signal
echo
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CN201910964606.XA
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雷文太
李跃星
谭倩颖
蒋新月
徐龙
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Original Assignee
Hunan Time Change Communication Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种回波信号的处理方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。本发明实施方式中在对回波信号进行处理时，分别采用加窗处理、傅里叶变换和预设阈值函数去噪处理的方式对回波信号进行处理，使得处理后的回波信号更加精确，从而提高了手势识别的精度。

Description

一种回波信号的处理方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种回波信号的处理方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
人手手势识别(Hand Gesture Recognition，HGR)是近年来兴起的一门新技术，并采用光学或雷达传感器实现对人手手势的判断，由于采用光学传感器受环境光条件影响较大，因此目前通常采用雷达探测进行手势识别。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：在手势雷达进行探测时，如果直接利用所采集的回波信号进行手势识别，往往会由于干扰噪声的存在，而造成数据精确度的降低，从而影响手势识别的精度。
发明内容
本发明提供一种回波信号的方法、装置、设备及存储介质，以提高回波信号的精确度。
第一方面，本发明实施例提供了一种回波信号的处理方法，该方法包括：对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种回波信号的处理装置，该装置包括：加窗处理模块，用于对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；信号变换模块，用于对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；噪声处理模块，用于采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备包括：一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本发明任意实施例的回波信号的处理方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例的回波信号的处理方法。
本发明实施例提供了一种回波信号的处理方法、装置、设备及存储介质，在对回波信号进行处理时，分别采用加窗处理、傅里叶变换和预设阈值函数去噪处理的方式对回波信号进行处理，使得处理后的回波信号更加精确，从而进一步提高了手势识别的精度。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
图1是本发明实施例一提供的一种回波信号的处理方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种回波信号的处理方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种回波信号的处理装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的回波信号的处理方法的流程图，本实施例可适用于对回波信号进行处理的情况，该方法可以由本发明实施例提供的回波信号的处理装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中。本发明实施例的方法具体包括：
步骤101，对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号。
可选的，对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号，可以包括：对采集的回波信号进行重排，获得重排后的二维回波信号，其中，回波信号中包括脉冲数量，以及每一个脉冲所包含的采样点数；对二维回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号。
在一个具体实现中，所采集的回波信号中包括M个脉冲，而每个脉冲包含N个采样点数，因此回波信号是一个长度为M×N的一维信号，对采集的一维回波信号进行重排，获得重排后的二维回波信号，可以用sig_in(n,m)表示，其中，n表示重排后的二维回波信号的行序号，m表示重排后的二维回波信号的列序号，1≤n≤N,1≤m≤M，并且重排后的二维回波信号包含两路相互正交的基带信号。可以采用二维加窗处理的方式对二维回波信号进行横向维和纵向维的滤波处理，从而抑制二维回波信号中的突变杂波，具体可以采用如下公式(1)进行加窗处理
sig_in1(n,m)＝sig_in(n,m)×W(n,m) (1)
其中，n表示重排后的二维回波信号的行序号，m表示重排后的二维回波信号的列序号，sig_in(n,m)表示二维回波信号，sig_in1(n,m)表示加窗后的二维信号，W(n,m)＝h'(n)×h(m)；h(n)表示长度为n的汉明窗，h、(n)表示h(n)的转置。
步骤102，对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号。
具体的说，本实施方式中可以采用如下公式(2)获得变换后的二维信号
其中，p表示变换后的二维信号的行序号，q表示变换后的二维信号的列序号，1≤p≤N 1≤q≤M，F(p,q)表示变换后的二维信号，M表示回波信号中包括的脉冲个数，N表示每个脉冲包含的采样点数，j表示虚数单位。
步骤103，采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
可选的，在采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理之前，可以包括：对变换后的二维信号中的每列信号分别进行分解，获得匹配的尺度系数和小波系数。
具体的，提取F(p,q)中的每列信号G(q),1≤q≤M，对每列信号进行分解，获得匹配的尺度系数cy,z和小波系数x,y,z∈Z，其中，Z表示整数据，x表示分解层数，y表示尺度，z表示在尺度空间上平移的单位，并且在进行分解时，具体可以选取sym4为小波基函数，分解层数选择为3，当然本实施方式中仅是举例进行说明，而并不限定具体的的小波基函数的类型以及分解层数的数值。
可选的，采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号，包括：
采用预设的阈值函数：对每列信号中的小波系数进行修改，获得修改后的小波系数；其中，f(X)表示修改后的小波系数，X表示修改前的小波系数，λ表示阈值：其中，σ表示回波信号的标准差，N表示回波信号的采样点数；根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号；将重构后的每列信号进行合成，获得去噪后的回波信号。
具体的，通过将每列信号分解所得到的小波系数作为自变量X代入公式(3)，都可以得到对应的修改后的小波系数
可选的，根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号之前，还包括：确定预设的小波基函数；根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号，包括：基于预设的小波基函数，根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号。
具体实现中，根据修改后的小波系数所保留的尺度系数cy,z以及分解时所选取的小波基函数sym4进行重构，获得重构后的每列信号。将重构后的每列信号进行合成，获得去噪后的回波信号sig_out(p,q)。
本发明实施例提供了一种回波信号的处理方法，在对回波信号进行处理时，分别采用加窗处理、傅里叶变换和预设阈值函数去噪处理的方式对回波信号进行处理，使得处理后的回波信号更加精确，从而提高了手势识别的精度。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种回波信号的处理方式的流程图。本发明实施例可以与上述一个或者多个实施例中各可选方案结合，在本发明实施例中，在对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号之前，还包括：接收雷达反射信号；对反射信号进行混频和采样处理获得回波信号。
如图2所示，本发明实施例的方法具体包括：
步骤201，接收雷达反射信号。
具体的说，在本实施方式中，手势雷达会发射线性调频信号，对人手势进行探测，发射信号被人手散射后，会接收部分被人手所散射的雷达反射信号。而该部分接收的雷达反射信号是作为回波信号处理的基础。
步骤202，对反射信号进行混频和采样处理获得回波信号。
需要说明的是，本实施方式中所接收的雷达反射信号为高频信号，此时需要将所接收的雷达反射信号和预设信号进行相干混频，例如，将接收的雷达反射信号与发射信号的一部分进行相乘处理，从而得到混频信号，通过对获取的混频信号进行采样后获得本申请中的回波信号。经过上述混频和采样操作后，提高了回波信号的数据质量，从而进一步提高了手势识别的精度。
步骤203，对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号。
步骤204，对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号。
步骤205，采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
本发明实施例提供了一种回波信号的处理方法，在对回波信号进行处理时，分别采用加窗处理、傅里叶变换和预设阈值函数去噪处理的方式对回波信号进行处理，使得处理后的回波信号更加精确，从而提高了手势识别的精度。并且具体是通过接收雷达反射信号，对反射信号进行混频和采样处理获得回波信号，从而提高了回波信号的数据质量，并进一步提高了手势识别的精度。
实施例三
图3所示是本发明实施例三提供的一种回波信号的处理装置的结构示意图。该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中。如图3所示，所述装置包括：加窗处理模块301，信号变换模块302和噪声处理模块303。
其中，加窗处理模块301，用于对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；信号变换模块302，用于对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；噪声处理模块303，用于采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
本发明实施例提供了一种回波信号的处理装置，在对回波信号进行处理时，分别采用加窗处理、傅里叶变换和预设阈值函数去噪处理的方式对回波信号进行处理，使得处理后的回波信号更加精确，从而提高了手势识别的精度。
进一步的，加窗处理模块具体用于：对采集的回波信号进行重排，获得重排后的二维回波信号，其中，回波信号中包括脉冲数量，以及每一个脉冲所包含的采样点数；对二维回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号。
进一步的，装置还包括：信号分解模块，用于对变换后的二维信号中的每列信号分别进行分解，获得匹配的尺度系数和小波系数。
进一步的，噪声处理模块具体用于：采用预设的阈值函数：对每列信号中的小波系数进行修改，获得修改后的小波系数；其中，f(X)表示修改后的小波系数，X表示修改前的小波系数，λ表示阈值：其中，σ表示回波信号的标准差，N表示回波信号的采样点数；根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号；将重构后的每列信号进行合成，获得去噪后的回波信号。
进一步的，装置还包括：小波基确定模块，用于确定预设的小波基函数；噪声处理模块在执行根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号时具体用于：基于预设的小波基函数，根据尺度系数和修改后的小波系数对每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号。
进一步的，装置还包括：回波信号获取模块，用于接收雷达反射信号；对反射信号进行混频和采样处理获得回波信号。
本发明实施例提供的回波信号的处理装置，与上述各实施例提供的回波信号的处理方法属于同一发明构思，未在本发明实施例中详尽描述的技术细节可参见上述各实施例，并且本发明实施例与上述各实施例具有相同的有益效果。
实施例四
图4是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图4示出了适用于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备412的框图。图4显示的计算机设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，计算机设备412以通用计算设备的形式出现。计算机设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器412，存储器428，连接不同系统组件(包括存储器428和处理器416)的总线418.
总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器428用于存储指令。存储器428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)430和/或高速缓存存储器432。计算机设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储器428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储器428中，这样的程序模块442包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向设备、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备412交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备412能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口422进行。并且，计算机设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器420通过总线418与计算机设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合计算机设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器416通过运行存储在存储器428中的指令，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如执行以下操作：
对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
实施例五
本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任一实施例所提供的回波信号的处理方法。
也即：对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；对加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；采用预设的阈值函数对变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是—但不限于—电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种回波信号的处理方法，其特征在于，包括：
对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；
对所述加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；
采用预设的阈值函数对所述变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号，包括：
对采集的所述回波信号进行重排，获得重排后的二维回波信号，其中，所述回波信号中包括脉冲数量，以及每一个脉冲所包含的采样点数；
对所述二维回波信号进行二维加窗处理获得所述加窗后的二维信号。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述采用预设的阈值函数对所述变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号之前，还包括：
对所述变换后的二维信号中的每列信号分别进行分解，获得匹配的尺度系数和小波系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用预设的阈值函数对所述变换后的二维信号进行处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号，包括：
采用所述预设的阈值函数：对所述每列信号中的所述小波系数进行修改，获得修改后的小波系数；
其中，f(X)表示修改后的小波系数，X表示修改前的小波系数，λ表示阈值：其中，σ表示所述回波信号的标准差，N表示所述回波信号的采样点数；
根据所述尺度系数和所述修改后的小波系数对所述每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号；
将所述重构后的每列信号进行合成，获得所述去噪后的回波信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述尺度系数和所述修改后的小波系数对所述每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号之前，还包括：
确定预设的小波基函数；
所述根据所述尺度系数和所述修改后的小波系数对所述每列信号分别进行重构，获得重构后的每列信号，包括：
基于所述预设的小波基函数，根据所述尺度系数和所述修改后的小波系数对所述每列信号分别进行重构，获得所述重构后的每列信号。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号之前，还包括：
接收雷达反射信号；
对所述反射信号进行混频和采样处理获得所述回波信号。
7.一种回波信号的处理装置，其特征在于，所述装置包括：
加窗处理模块，用于对采集的回波信号进行二维加窗处理获得加窗后的二维信号；
信号变换模块，用于对所述加窗后的二维信号进行傅里叶变换获得变换后的二维信号；
噪声处理模块，用于采用预设的阈值函数对所述变换后的二维信号进行去噪处理，并根据处理结果获得去噪后的回波信号。
8.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的回波信号的处理方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的回波信号的处理方法。
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