KR101627612B1 - Efficient Method and Apparatus of Generating Inverse Synthetic Aperture Radar Image of Multiple Targets Using Flight Trajectory and Morphological Processing - Google Patents
Efficient Method and Apparatus of Generating Inverse Synthetic Aperture Radar Image of Multiple Targets Using Flight Trajectory and Morphological Processing Download PDFInfo
- Publication number
- KR101627612B1 KR101627612B1 KR1020140152673A KR20140152673A KR101627612B1 KR 101627612 B1 KR101627612 B1 KR 101627612B1 KR 1020140152673 A KR1020140152673 A KR 1020140152673A KR 20140152673 A KR20140152673 A KR 20140152673A KR 101627612 B1 KR101627612 B1 KR 101627612B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- image
- distance
- binarized
- view
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 title claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 14
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/904—SAR modes
- G01S13/9064—Inverse SAR [ISAR]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/5246—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi post processors for coherent MTI discriminators, e.g. residue cancellers, CFAR after Doppler filters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
본 발명은 레이더 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 편대비행하는 다중표적의 역합성 개구면 레이더 영상의 실시간 정확한 거리정렬이 가능하고, 이를 이용하여 다중표적 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상의 성공적인 분할을 가능하게 하는 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법 및 장치에 대한 것이다.The present invention relates to radar technology, and more particularly, to a method and system for radar technology, and more particularly, to a method and system for accurately segmenting a multi-target inverted synthetic aperture radar image in flight, And more particularly to a method and apparatus for multi-target inverse synthetic aperture radar image formation.
Description
본 발명은 레이더 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 편대비행하는 다중표적의 역합성 개구면 레이더 영상의 실시간 정확한 거리정렬이 가능하고, 이를 이용하여 다중표적 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상의 성공적인 분할을 가능하게 하는 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법 및 장치에 대한 것이다.The present invention relates to radar technology, and more particularly, to a method and system for radar technology, and more particularly, to a method and system for accurately segmenting a multi-target inverted synthetic aperture radar image in flight, And more particularly to a method and apparatus for multi-target inverse synthetic aperture radar image formation.
현재 우리나라는 주변국의 고기동 저RCS(Radar Cross Section) 전투기 및 미사일 개발로 인하여 심각한 위협에 직면하고 있으므로, 이러한 고성능 무기에 대응하기 위하여 다양한 레이더 표적식별 기법 등을 개발할 필요가 있다.At present, Korea is facing a serious threat due to the development of RCS (Radar Cross Section) fighters and missiles in neighboring countries. Therefore, it is necessary to develop various radar target identification techniques in order to cope with such high-performance weapons.
이를 위하여 현재 다양한 레이더 표적식별 기법이 사용되고 있으며, 이 중 가장 널리 쓰이는 기법이 2차원 (거리, 도플러) 영역에서 표적의 산란점 분포를 나타내는 역합성 개구면 레이더 영상이다. To this end, various radar target identification techniques are used. Among them, the most widely used technique is a reverse synthesized aperture radar image which shows the scattering point distribution of the target in the two dimensional (distance, Doppler) region.
현재 대부분의 역합성 개구면 레이더 영상형성 기술이 단일 표적에 국한되고 있으며, 높은 구분 성능을 제공하고 있다. 하지만, 다중표적이 한 레이더 빔에 존재시, 역합성 개구면 레이더 영상의 품질이 감소하는 약점이 존재한다. 특히, 실제 전장에서 표적은 편대비행하므로 이러한 다중 항공기들의 영상을 분리할 필요가 있다.Currently, most of the inverse synthetic aperture radar imaging techniques are limited to single targets and provide high segmentation performance. However, when multiple targets are present in one radar beam, there is a weak point that the quality of the inverse synthetic aperture radar image is reduced. Particularly, in real world, the target is flight plane, so it is necessary to separate the images of these multiple aircraft.
역합성 개구면 레이더 영상을 분할하기 위한 일반적인 거리정렬 기술의 경우, 비행궤적 모델과 실제 궤적이 유사하지 않으면 심각한 영상의 품질 저하가 발생된다.In case of the general distance alignment technique for dividing the inverse synthetic aperture radar image, serious degradation of the image occurs if the actual trajectory is not similar to the trajectory model.
또한, 일반적인 분할기술의 경우, 분할 윈도우의 크기에 따라서 표적이 잘리는 현상이 발생하여 적절히 표적을 분할할 수 없다. 따라서 편대비행하는 다중표적의 역합성 개구면 영상을 형성할 수 있는 방법의 개발이 필요하다. In addition, in the case of a general segmentation technique, a phenomenon occurs in which the target is cut off according to the size of the segmented window, so that the target can not be segmented appropriately. Therefore, it is necessary to develop a method that can form multi - target inverted synthetic aperture images.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 편대비행하는 다중표적의 역합성 개구면 레이더 영상의 실시간 정확한 거리정렬이 가능하고, 이를 이용하여 다중표적 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상의 성공적인 분할을 가능하게 하는 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems according to the above background art, and it is possible to accurately arrange the distance of the multi-target inverted synthetic aperture radar image in flight in real time, and to use the multi-target ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar) And more particularly, to a method and apparatus for forming a multi-target inverse synthetic aperture radar image which enables successful division of an image.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 편대비행하는 다중표적의 역합성 개구면 레이더 영상의 실시간 정확한 거리정렬이 가능하고, 이를 이용하여 다중표적 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상의 성공적인 분할을 가능하게 하는 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is capable of real-time accurate distance alignment of a multi-target inverted synthetic aperture radar image for flight flight, and can be used for successful division of a multi-target ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar) image The present invention provides a method of forming a multi-target, inverse synthesized aperture radar image.
상기 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법은,The multi-target reverse synthesized opening surface radar image forming method includes:
a) 편대비행하는 다중 표적의 각 거리측면도별로 거리측면도 이진화 영상들을 형성하는 단계;a) forming distance side view binarized images for each street side view of multiple targets flying the flight;
b) 상기 거리측면도 이진화 영상들을 이용하여 각 이진화 영상내 거리측면도의 무게중심을 형성하는 단계;b) forming a center of gravity of the distance side view in each binarized image using the distance side view binarized images;
c) 상기 다중 표적의 비행궤적을 이용하여 상기 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 거리정렬을 수행하는 단계;c) performing distance alignment on the distance side view binarized images using the multi-target flight trajectory;
d) 거리정렬된 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 위상 보정을 수행하여 1차적인 초기 전체 영상을 형성하는 단계;d) performing a phase correction on the binarized images to form a primary initial full image;
e) 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 이용하여 상기 초기 전체 영상으로부터 2차적인 이진화 전체 영상을 형성하는 단계; 및e) forming a secondary binarized full image from the initial full image using a constant false alarm rate (CFAR) detector; And
f) 상기 이진화 전체 영상의 확장 및 침식으로 통하여 개별 이진화 영상을 추출 및 분할에 의해 분할 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.and f) extracting and segmenting the individual binarized images through expansion and erosion of the binarized whole image to generate divided images.
이때, 상기 f) 단계는, 상기 분할 영상을 수직방향 역푸리에변환을 수행하는 단계; 수직방향 역푸리에변화된 분할 영상에 1차원 엔트로피와 2차원 엔트로피를 이용하여 요동보상을 수행하는 단계; 및 요동 보상된 분할 영상에 수직방향 푸리에 변환을 수행하여 최종 영상을 획득하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the step f) includes: performing vertical inverse Fourier transform on the divided image; Performing swing compensation using a one-dimensional entropy and a two-dimensional entropy in a vertically inverse Fourier transformed divided image; And performing a vertical direction Fourier transform on the shake compensated divided image to obtain a final image.
또한, 상기 비행궤적 모델링은, 다항식 및 가우식 함수를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.The flight trajectory modeling may be performed using a polynomial and a Gaussian function.
또한, 상기 이진화 영상은 각 거리측면도별로 가장 큰 %의 거리성분을 1로, 나머지는 0으로 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the binarized image is the largest % Is set to 1, and the rest is set to zero.
또한, 상기 무게중심은 각 이진화 영상내의 이진 거리측면도의 무게중심 곡선이며, 상기 무게중심 곡선은 수학식 (여기서, 은 번째 이진 거리측면도이고, 은 거리성분의 개수이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the center of gravity is a center-of-gravity curve of a binary distance side view in each binarized image, and the center- (here, silver Lt; th > binary distance side view, Is the number of distance components).
또한, 상기 다항식과 가우스 함수는, 수학식 (여기서, 는 거리측면도 번호, 는 다항식 계수, 은 다항식 차수, 는 가우스 함수 계수, 는 가우스 함수 중심, 는 가우스함수 표준편차이다)으로 표현되는 것을 특징으로 할 수 있다.The polynomial and the Gaussian function may be expressed by the following equations (here, The street side view number, Is a polynomial coefficient, Is a polynomial order, Is the Gaussian function coefficient, Centered on the Gaussian function, Is a Gaussian function standard deviation).
또한, 상기 이진화 전체 영상은 상기 초기 이진화 전체 영상의 점 주위로 클러터의 평균 및 분산을 추정하여, 상기 일정오경보확률(CFAR) 탐지기가 일정값 이상이면 1로 설정되고, 일정값이하이면 0으로 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the binarized whole image estimates the mean and variance of the clutter around the point of the initial binarization whole image, and is set to 1 if the predetermined false alarm probability (CFAR) detector is greater than or equal to a predetermined value, Is set.
또한, 상기 f) 단계는, 상기 이진화 전체 영상을 디스크 형태 영상으로 형성하는 단계; 상기 이진화 전체 영상과 상기 디스크 형태 영상의 교집합 연산을 이용하여 확장 또는 침식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step (f) may include forming the binary image as a disc-shaped image; And enlarging or eroding the binary image using the intersection of the binary image and the disk image.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 편대비행하는 다중 표적의 각 거리측면도별로 거리측면도 이진화 영상들을 형성하고, 상기 거리측면도 이진화 영상들을 이용하여 각 이진화 영상내 거리측면도의 무게중심을 형성하는 데이터 형성부; 상기 다중 표적의 비행궤적을 이용하여 상기 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 거리정렬을 수행하는 거리정렬부; 거리정렬된 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 위상 보정을 수행하여 1차적인 초기 전체 영상을 형성하고, 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 이용하여 상기 초기 전체 영상으로부터 2차적인 이진화 전체 영상을 형성하는 이진화 영상 형성부; 및 상기 이진화 전체 영상의 확장 및 침식으로 통하여 개별 이진화 영상을 추출 및 분할에 의해 분할 영상을 생성하는 분할부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 장치를 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention forms distance side view binarized images for each distance side view of multiple targets that are flying in a flight, and uses the distance side view binarized images to form the center of gravity of the distance side view in each binarized image ; A distance alignment unit for performing distance alignment on the distance side view binarized images using the multi-target flight trajectory; Distance-based distance-side-view binarized images are subjected to phase correction to form a primary initial full image, and a secondary binarization from the initial full image is performed using a constant false alarm rate (CFAR) A binarization image forming unit for forming an image; And a division unit for extracting and segmenting individual binarized images through expansion and erosion of the binarized whole image to generate an effective multi-target reciprocal synthesized aperture image using the trajectory and morphological processing. A radar image forming apparatus is provided.
본 발명에 따르면, 다중표적의 역합성 개구면 레이더 영상의 실시간 정확한 거리정렬이 가능하다.According to the present invention, it is possible to perform accurate real-time alignment of the multi-target inverted-aperture radar image in real time.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 이러한 실시간 정확한 거리정렬을 이용하여 다중표적 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상의 성공적인 분할이 가능하다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that successful division of a multi-target Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) image using such real-time accurate distance alignment is possible.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 분할 기법을 적용하여 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상 및/또는 다른 광학 영상내에서 표적의 분할이 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, another advantage of the present invention is that it is possible to divide a target within a SAR (Synthetic Aperture Radar) image and / or another optical image by applying a segmentation technique.
도 1은 일반적인 처프 신호의 시간 영역 신호 개념을 보여주는 도면이다.
도 2는 일반적인 처프 신호의 주파수 영역 신호 개념을 보여주는 도면이다.
도 3은 일반적인 정합 필터링 개념을 보여주는 도면이다.
도 4는 일반적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영성 형성 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 일반적인 방식의 경우 제대로 정렬되지 않는 거리 측면도의 개념도이다.
도 6은 일반적인 거리정렬을 위하여 PS0에 사용되는 비용함수의 개념도이다.
도 7은 일반적인 표적크기의 윈도우 이내에 존재하는 이진화 영상의 무게중심을 계산하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 장치(800)의 블록 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상을 형성하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 확장 및 침식에 사용되는 디스크 형태의 형상을 보여주는 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 영상을 확장하는 것을 보여주는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 영상을 침식하는 것을 보여주는 개념도이다.1 is a diagram showing a concept of a time-domain signal of a general chirp signal.
2 is a diagram showing a concept of a frequency domain signal of a general chirp signal.
3 is a diagram showing a general matched filtering concept.
4 is a flow chart illustrating a general multi-target inverse synthetic aperture radar spiritual formation process.
5 is a conceptual diagram of a street side view that is not properly aligned in the case of a general method.
6 is a conceptual diagram of a cost function used for PS0 for general distance alignment.
7 is a conceptual diagram for calculating the center of gravity of a binarized image existing within a window of a general target size.
8 is a block diagram of an effective multi-target inverse synthesized opening surface radar
FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of forming an effective multi-target inverted synthesized opening radar image using a flight path and morphological processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a shape of a disk shape used for image expansion and erosion according to an embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram showing an image expansion according to an embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram showing eroding an image according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법 및 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and an apparatus for effectively generating a multi-target inverse synthetic aperture radar image using a flight path and a morphological process according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명하기에 앞서 기본 이론으로서 거리 측면도 및 정지된 표적의 역합성 개구면 영상 형성에 대한 개념을 먼저 설명하기로 한다. Before describing the present invention, the concept of the distance side view and the inverse synthesized opening image formation of the stopped target will be described as a basic theory.
고해상도 거리측면도 형성 시에 가장 널리 사용되는 신호는 처프 신호이다.처프 신호는 시간에 따라 주파수가 증가(up-chirp) 또는 감소(down-chirp)하는 신호이다. 이 신호는 주로 소나(sonar)나 레이다(radar)에 사용되지만, 광대역 통신을 포함한 여러 분야에 사용된다. 처프 신호는 다음과 같이 수식으로 표시될 수 있다.The most widely used signal in the formation of a high-resolution street side view is a chirp signal. The chirp signal is a signal that is up-chirped or down-chirped with time. This signal is mainly used for sonar and radar, but it is used in various fields including broadband communication. The chirp signal can be expressed by the following equation.
여기서, 는 송신된 송신 처프 신호, 는 표적으로부터 반사된 반사 처프 신호, ,, 는 각각 시작 주파수, 밴드폭, 사각펄스를 나타낸다. 또한, 는 각각 펄스 지속시간, 레이더 시선방향 투영 거리로 인한 시간지연, 송신 처프의 진폭, 수신 처프의 진폭을 나타낸다. here, Transmitted chirp signal, A reflected chirp signal reflected from the target, , , Respectively represent a start frequency, a bandwidth, and a square pulse. Also, Represent the pulse duration, the time delay due to the radial line-of-sight projection distance, the amplitude of the transmission chirp, and the amplitude of the reception chirp, respectively.
도 1 및 도 2는 각각 처프신호의 시간 영역 및 주파수 영역의 신호를 나타낸다. 1 and 2 show signals in the time domain and the frequency domain of the chirp signal, respectively.
K개의 산란원으로 구성된 표적의 경우 레이더 반사신호는 다음과 같이 모델링할 수 있다.In the case of a target composed of K scattering sources, the radar reflection signal can be modeled as follows.
여기서, 는 번째 산란원의 크기이고, 는 번째 산란원의 레이더 시선방향으로 투영된 거리로 인한 시간지연을 나타낸다. 대의 표적이 편대비행 할 경우, 위 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.here, The The size of the first scattering circle, The Lt; RTI ID = 0.0 > scattering circle. ≪ / RTI > When the target of the target is flying the flight, the above signal can be expressed as:
여기서, 는 번째 표적의 번째 산란원의 크기이고, 는 번째 표적의 번째 산란원의 레이더 시선방향으로 투영된 거리로 인한 시간지연을 나타낸다. 이러한 처프 신호를 이용하여 고해상도 거리 측면도를 형성하기 위해서는 정합 필터링 과정이 요구된다. 이를 보여주는 도면이 도 3에 도시된다.here, The Of the second target The size of the first scattering circle, The Of the second target Lt; RTI ID = 0.0 > scattering circle. ≪ / RTI > A matched filtering process is required to form a high-resolution distance side view using such a chirp signal. A diagram showing this is shown in Fig.
정합 필터링은 송신된 송신신호의 시간축으로 대칭이동 신호의 켤레값과 표적으로부터 반사된 수신신호를 컨볼루션(convolution)하는 과정이며, 그 결과 레이다 시선 방향에 존재하는 산란원의 위치와 크기를 얻을 수 있다. The matched filtering is a process of convoluting the received signal reflected from the target with the conjugate value of the symmetric signal on the time axis of the transmitted signal. As a result, the position and size of the scatterer in the radar direction are obtained have.
하지만, 컨볼루션시 과도한 시간이 걸리기 때문에 도 3과 같이 주파수 영역으로 변환을 한 후 각각의 원소를 곱해서 수행한다. 정합 필터링을 하여 얻은 거리 측면도의 거리 해상도는 다음식과 같다.However, since the convolution takes an excessive amount of time, it is converted into the frequency domain as shown in FIG. 3, and then multiplied by each element. The distance resolution of the street side view obtained by matched filtering is as follows.
여기서 는 빛의 속도, 는 밴드폭을 나타낸다. 정지된 표적의 경우, 표적을 균일한 각도로 회전하면서 거리 측면도를 얻은 후에 각 거리 성분별로 푸리에 변환을 수행하면 (거리, 도플러 주파수) 영역의 역합성 개구면 레이더 영상을 얻을 수 있다. here The speed of light, Represents the bandwidth. In the case of a stationary target, it is possible to obtain an inverse composite aperture radar image of a region (distance, Doppler frequency) by performing Fourier transform for each distance component after obtaining a distance side view while rotating the target at a uniform angle.
그런데, 정지된 표적과는 달리 실제로 표적은 다양한 형태의 병진운동을 한다. 이 경우 동일한 산란원이 다른 지점에서 관측되어 역합성 개구면 레이더 영상이 심하게 흐려지게 된다. 따라서 병진운동 보상 문제가 역합성 개구면 레이더 영상을 얻기 위한 핵심이며, 이는 크게 거리 정렬 및 위상 보정으로 구성된다. However, unlike a stationary target, the target actually performs various types of translational motion. In this case, the same scattering circle is observed at different points, and the inverse composite aperture radar image is severely blurred. Therefore, the translational motion compensation problem is the key to obtaining the inverse synthesized aperture radar image, which consists largely of distance alignment and phase correction.
거리정렬 시에는 두 거리 측면도가 잘 정렬되었을 때 두 거리 측면도의 합의 엔트로피가 최소화된다는 원리를 이용한다. 이라는 두 개의 인접한 거리 측면도를 가정할 경우, 두 거리측면도의 엔트로피는 다음과 같다.In the case of distance alignment, the principle is that the entropy of the sum of the two side views is minimized when the two side views are well aligned. , The entropy of the two distance side views is as follows.
이 엔트로피 함수를 이용하여 두 개의 거리 측면도 중에 하나를 이동시키면서 함수값을 계산한다. 따라서, 엔트로피 함수(H)의 값을 최소화시키는 상대적인 이동이 표적의 움직임으로 인한 값이다. Using this entropy function, we calculate the function value by moving one of two distance side views. Therefore, the relative movement that minimizes the value of the entropy function H is due to the motion of the target.
하지만 실제 상황에서 현재 거리 측면도를 인접한 거리 측면도와 정렬할 경우 오차가 축적된다. 따라서, 이를 최소화하기 위하여 이전까지 정렬된 거리 측면도의 평균과 정렬될 거리 측면도의 엔트로피를 이용한다.However, in actual situations, when the current street side view is aligned with the adjacent street side view, errors accumulate. Therefore, in order to minimize this, an entropy of a distance side view to be aligned with the average of the previously arranged distance side view is used.
거리 정렬후의 단계는 잔존하는 위상오차를 제거하기 위한 위상보정 단계이다. 이러한 위상보상이 없이는 초점이 맞춰진 이미지를 얻을 수가 없다.The step after the distance alignment is a phase correction step for eliminating the residual phase error. Without this phase compensation, you can not get the focused image.
개의 거리 측면도가 정렬되고, 을 각 원소가 각 거리 측면도의 위상 오차인 위상 오차 벡터라 가정할 경우, 위상보상 후의 거리 측면도는 아래와 같이 나타낼 수 있다. The distance side views of the dogs are aligned, Is the phase error vector which is the phase error of each distance side view, the distance side view after phase compensation can be expressed as follows.
여기서, 은 정렬된 거리 측면도이다. 의 각 성분 별로 푸리에 변환하여 역합성 개구면 영상 을 얻을 경우, 영상이 매우 흐려지게 되므로 위상오차 벡터를 추정하기 위하여 다음과 같이 역합성 개구면 레이더 영상의 2차원 엔트로피를 사용하여 엔트로피가 최소가 되도록 하는 위상 오차 벡터()를 얻는다.here, Is an aligned street side view. Each component Fourier transform is applied to each pixel, , The image becomes very blurred. Therefore, in order to estimate the phase error vector, we use the 2-D entropy of the inverse synthetic aperture radar image to estimate the phase error vector ).
여기서, 이고, 이는 의 정규화된 역합성 개구면 레이더 영상이다. here, , Which Is a normalized inverted composite aperture radar image.
다중 표적의 요동 보상 및 분할에 대한 이론 바탕을 설명하기로 한다.The theoretical basis for shaking compensation and segmentation of multiple targets will be described.
도 4는 일반적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영성 형성 과정을 보여주는 흐름도이다. 즉, 도 4는 획득된 거리 측면도에 대하여 이진화 영상과 PSO를 이용하여 거리정렬한다(단계 S401,S402) 후, 위상보정 + 푸리에 변환을 수행하여 전체영상을 형성한다(단계 S403,S404). 4 is a flow chart illustrating a general multi-target inverse synthetic aperture radar spiritual formation process. That is, FIG. 4 shows a distance-side view obtained by distance-aligning using the binary image and the PSO (steps S401 and S402), and then performs a phase correction + Fourier transform to form the entire image (steps S403 and S404).
일반적으로 표적이 여러 대가 존재할 경우, 거리측면도 형성 시에 산란원들의 간섭으로 인하여 산란원의 크기가 매우 변하게 된다. 이를 보여주는 도면이 도 5에 도시된다. 도 5는 일반적인 방식의 경우 제대로 정렬되지 않는 거리 측면도의 개념도이다. 도 5를 참조하면, 다중표적의 산란원 간섭으로 인하여 3번 및 5번 거리성분 값이 매우 크게 되어 정렬 시에 각각 5번과 7번과 정렬되었다. 도 5와 같이 거리정렬 시에 큰 산란원 여러 개가 1차원 엔트로피 값에 지대한 영향을 주어 큰 산란원들끼리 정렬되는 결과가 발생한다. 이로 인하여 역합성 개구면 영상에서 다른 산란원들은 보이지 않고 큰 산란원만 보이게 된다. Generally, when several targets are present, the size of the scattering circle changes greatly due to the interference of the scattering sources when forming the side view of the distance. A diagram showing this is shown in Fig. 5 is a conceptual diagram of a street side view that is not properly aligned in the case of a general method. Referring to FIG. 5, the values of the third and fifth distance components are very large due to multi-target scattering source interference, and are aligned with the fifth and seventh positions at the time of alignment. As shown in FIG. 5, when a distance is aligned, several large scattering sources greatly affect the one-dimensional entropy value, resulting in a result that large scattering sources are aligned with each other. Therefore, the scattered circles are not seen in the synthesized opening image and only the large scattered circles are visible.
이러한 정렬 시의 문제를 극복하기 위하여 각 거리측면도별로 크기가 큰 %의 산란원들을 선택한 후, 그 값들을 1로 설정한 이진화 영상을 구성한다. 또한, 비행궤적을 다음과 같은 다항식으로 구성하여 각 거리성분이 동일한 비중을 가지는 정렬을 수행한다.In order to overcome this sorting problem, % Scatterers, and then construct a binarized image with the values set to 1. Also, the trajectory is composed of the following polynomials, and each distance component has the same weight.
여기서, 는 거리측면도 번호이고, 은 거리측면도의 개수이다. here, Is a street side view number, Is the number of street side views.
위의 비행궤적의 각 계수는 도 6과 같이 궤적상에 존재하는 이진화 영상의 값의 합을 비용함수로 하여 군집 알고리즘인 Partle Swarm Optimization(PSO) 알고리즘을 적용하여 찾는다. The coefficients of the above trajectory are found by applying the Partle Swarm Optimization (PSO) algorithm, which is a cluster algorithm, as the cost function as the sum of the values of the binarization images existing on the locus as shown in FIG.
도 6의 비용함수는 비행궤적을 영상의 가장 좌측에서 시작하여 우측까지 이동하면서 궤적상에 존재하는 모든 이진화 영상의 값을 더한 값이다. 따라서 비행궤적이 표적의 궤적과 동일하다면 큰 값을 가지고 되고, 그렇지 않을 경우에는 작은 값을 가지게 된다. 이진화 영상을 사용하기 때문에 각 거리성분이 동일한 비율로 정렬에 기여한다. The cost function of FIG. 6 is a value obtained by adding the values of all binarization images existing on the trajectory while moving the flight trajectory from the leftmost side of the image to the right side. Therefore, if the trajectory is equal to the trajectory of the target, it has a large value, otherwise it has a small value. Since the binarized images are used, each distance component contributes to the alignment at the same rate.
정렬 후, 분할을 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 위상보정 및 거리성분별로 수직방향 푸리에 변환을 수행하여 전체 영상을 구성한다. 전체영상 구성 후, 전체 영상의 픽셀값의 평균값 이상의 값을 1로, 그렇지 않을 경우에는 0으로 한 이진화 영상 을 구성하여 분할을 수행한다. After the alignment, as shown in FIG. 4, a phase correction and a vertical direction Fourier transform for each distance component are performed to form a whole image. After composing the entire image, a binarization image with a value equal to or greater than the average value of the pixel values of the entire image is set to 1, And performs the division.
분할 시에는, 이진화 영상의 왼쪽 제일 위 픽셀에서 시작하여 처음 1이 되는 지점에 도 7과 같이 표적크기의 윈도우(720) 이내에 존재하는 이진화 영상의 무게중심(730)을 계산한다. 표적(710)의 무게중심은 다음식과 같이 표현된다.At the time of segmentation, the center of
여기서, , 는 각각 의 행과 열의 개수이다. 는 다음식과 같이 이진화 영상의 2차원 확률분포 함수이다.here, , Respectively ≪ / RTI > Is given by Dimensional probability distribution function of the binarized image.
이후 계산된 무게중심을 중심으로 하는 윈도우 이내의 또 다른 이진화 영상을 무게중심을 구하여 새로운 무게중심을 계산하고, 이를 순차적으로 적용하여 윈도우 이내에 표적이 포함될 때까지 수행하여 영상을 분할한다. Then, another binarization image within the window centered on the calculated center of gravity is calculated and the new center of gravity is calculated. Then, the new center of gravity is sequentially applied until the target is included within the window to divide the image.
도 4를 계속 참조하면, 최종적으로 분할된 이내의 이진화 영상과 기존의 전체 영상을 곱하여 최종적으로 단일표적의 역합성 개구면 레이더 영상을 분할한다(단계 S405).With continued reference to Figure 4, (Step S405). In step S405, the binarized image is multiplied by the existing overall image to divide the single synthesized opening radar image.
마지막 과정은 분할된 영상의 품질향상 과정이다. 전체 영상 형성 시에 다른 산란원들의 간섭으로 인하여 분할된 영상에는 오차가 존재하게 된다. 따라서 각 분할된 영상별로 수직방향 역푸리에변환을 수행한 후(단계 S410,S411,S412), 1차원 엔트로피와 2차원 엔트로피를 이용하여 요동보상을 수행한다(단계 S413). 이후에, 다시 수직방향 푸리에 변환을 수행하여 개선된 영상을 획득한다(단계 S414,S415). 이러한 위 단계 S410 내지 S415로 이루어지는 개선된 영상 산출 블록(410-1 내지 410-N)은 N개의 분할된 영상 각각에 대하여 수행된다.The final step is the quality improvement process of the segmented image. There is an error in the divided images due to interference of other scattering sources in the whole image formation. Accordingly, after the vertical direction inverse Fourier transform is performed for each divided image (steps S410, S411, and S412), shaking compensation is performed using one-dimensional entropy and two-dimensional entropy (step S413). Thereafter, the enhanced image is obtained again by performing the vertical direction Fourier transform (steps S414 and S415). The improved image calculation blocks 410-1 to 410-N comprising the above steps S410 to S415 are performed for each of the N divided images.
도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 일반적인 역합성 개구면 레이더 영상을 분할하기 위한 거리정렬 기술의 경우, 위에서 언급한 다항식 형태의 표적 궤적과 실제 궤적이 다를 경우에 심각한 영상의 왜곡이 생길 수 있다. In the case of the distance alignment technique for dividing the generalized synthesized opening surface radar image described with reference to Figs. 1 to 7, serious image distortion may occur when the target trajectory of the above-mentioned polynomial shape is different from the actual trajectory.
또한, 분할 시에 영상의 윈도우가 적절히 설정되어 있지 않을 경우, 두 표적이 한 윈도우 내에 존재하여 영상이 분할되지 않을 수 있다. Also, if the window of the image is not properly set at the time of division, the two targets may exist in one window and the image may not be divided.
본 발명의 일실시예에서는 도 1 내지 도 7에 기술된 내용을 바탕으로 이러한 영상 왜곡 및 영상 미분할 등의 문제를 해소한다. 이에 대하여는 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명하며, 도 1 내지 도 7에 기술된 내용중 중복되는 것들에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. In one embodiment of the present invention, such problems as image distortion and image differentiation are solved based on the contents described in Figs. 1 to 7. This will be described with reference to FIGS. 8 to 12, and a detailed description of the overlapping of the contents described in FIG. 1 to FIG. 7 will be omitted.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 장치(800)의 블록 구성도이다. 도 8을 참조하면, 편대비행하는 다중 표적의 각 거리측면도별로 거리측면도 이진화 영상들을 형성하고, 상기 거리측면도 이진화 영상들을 이용하여 각 이진화 영상내 거리측면도의 무게중심을 형성하는 데이터 형성부(810), 상기 다중 표적의 비행궤적을 이용하여 상기 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 거리정렬을 수행하는 거리정렬부(820), 거리정렬된 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 위상 보정을 수행하여 1차적인 초기 전체 영상을 형성하고, 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 이용하여 상기 초기 전체 영상으로부터 2차적인 이진화 전체 영상을 형성하는 이진화 영상 형성부(840), 및 상기 이진화 전체 영상의 확장 및 침식으로 통하여 개별 이진화 영상을 추출 및 분할에 의해 분할 영상을 생성하는 분할부(850) 등을 포함하여 구성된다.8 is a block diagram of an effective multi-target inverse synthesized opening surface radar
이들 데이터 형성부(810), 거리 정렬부(820), 이진화 영상 형성부(840) 및 분할부(850) 등은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.The
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상을 형성하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 각 거리측면도별로 크기가 큰 %의 거리성분을 선택하여 값을 1로, 나머지는 0으로 한 이진화된 거리측면도 이진화 영상을 형성한다. 이후 형성된 이진화 영상을 이용하여 각 이진화 영상내의 거리측면도의 무게중심을 형성한다(단계 S910).FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of forming an effective multi-target inverted synthesized opening radar image using a flight path and morphological processing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, % Of the distance component is selected and a binarized distance side view binarized image is formed with the value of 1 and the rest of 0. Then, the center of gravity of the distance side view in each binarized image is formed using the formed binarized image (step S910).
전체 영상형성을 위한 거리정렬을 위하여 비행궤적을 다항식+가우스 함수로 모델링하고, 이를 도 6에 도시된 비용함수를 적용하여 거리정렬을 수행한 후, 위상보정을 수행하여 1차적으로 초기 전체 영상을 형성한다(단계 S930). The distance trajectory is modeled as a polynomial + Gaussian function for distance alignment for full image formation, distance alignment is performed by applying the cost function shown in FIG. 6, phase correction is performed, (Step S930).
부연하면, 초기 전체 영상의 형성을 위하여 위에서 언급한 바와 같이 각 거리측면도별로 가장 큰 %의 거리성분을 1로, 나머지는 0으로 설정된 이진화 영상을 구성한 후, 거리정렬을 위하여 다음식과 같이 각 이진화 영상내의 이진 거리측면도의 무게중심 곡선을 형성한다.In addition, for the formation of the initial full image, as described above, After constructing the binarization image with the distance component of 1% and the rest of 0 as 0, the center-of-gravity curve of the binary distance side view in each binarized image is formed as follows.
여기서, 은 번째 이진 거리측면도이고, 은 거리성분의 개수이다. 이후 무게중심 곡선을 이용한 정렬을 위하여 다음식과 같이 다항식과 가우스 함수로 구성된 비행궤적을 구성한다.here, silver Lt; th > binary distance side view, Is the number of distance components. Then, for the alignment using the center-of-gravity curve, a flight path composed of a polynomial and a Gaussian function is constructed as shown in the following equation.
여기서, 는 거리측면도 번호, 는 다항식 계수, 은 다항식 차수, 는 가우스 함수 계수, 는 가우스 함수 중심, 는 가우스함수 표준편차이다. here, The street side view number, Is a polynomial coefficient, Is a polynomial order, Is the Gaussian function coefficient, Centered on the Gaussian function, Is the Gaussian standard deviation.
각 변수를 구하기 위하여 기울기를 기반으로 한 가우스 뉴턴 알고리즘을 이용하여 무게중심 곡선과 의 오차가 최소가 되는 방법으로 대강 추정 변수를 대강 추정한 후, 도 6의 비용함수 및 PSO를 적용하여 변수들을 세부적으로 추정한다. 이를 이용하여 획득된 을 이용한 정렬 후, 전체 역합성 개구면 레이더 영상 형성한다.To obtain each variable, we used the Gaussian Newton algorithm based on the slope, The estimation method is roughly estimated, and then the cost function and the PSO of FIG. 6 are applied to estimate the parameters in detail. Using this, And then, a total reverse synthetic aperture surface radar image is formed.
도 9를 계속 참조하면, 다음으로, 분할을 위하여 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 이용하여 2차적으로 이진화된 이진화 전체영상을 형성한다(단계 S940).Referring still to FIG. 9, a secondary binarized binary image is formed using a constant false alarm rate (CFAR) detector for segmentation (step S940).
이 후, 이진화 전체 영상의 확장 및 침식을 통하여 연결된 개별 이진화 영상을 추출하여 분할을 수행한다(단계 S950,S960). Thereafter, the individual binarized images connected through the expansion and erosion of the binarized whole image are extracted and divided (steps S950 and S960).
부연하면, 초기 전체영상의 형성 후, 각 영상을 분할하기 위하여 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 적용한 전체영상의 이진화된 이진화 전체 영상 을 형성한다. 이를 위하여 초기 전체 영상(ISAR: Inverse Synthetic Aperture Radar)의 점 주위로 클러터의 평균 및 분산 추정한 후, 다음식과 같이 CFAR 탐지기를 설정한다.In order to divide each image after the formation of the initial full image, a binarized binary image of the entire image to which a constant false alarm rate (CFAR) detector is applied . For this purpose, the average of the clutter around the point of the initial full image (ISAR: Inverse Synthetic Aperture Radar) And dispersion After the estimation, the CFAR detector is set as shown in the following equation.
여기서, 는 전체영상 중 한 점의 값이다. 가 일정값 이상이면 을 1로, 그렇지 않으면 0으로 설정하여 이진화 전체 영상이 형성된다.here, Is the value of one point in the whole image. Is equal to or greater than a predetermined value Is set to 1, otherwise, a binary full image is formed.
CFAR 탐지기를 이용한 전체영상의 이진화 후, 도 10과 같이 이진화 영상 확장 및 침식을 위한 디스크 형태 영상 을 형성하고, 이를 이용하여 전체 이진화 영상 을 확장한다. After the whole image is binarized using the CFAR detector, as shown in FIG. 10, a disk-shaped image for binarized image expansion and erosion And the entire binarization image .
확장 시에는 도 11과 같이 영상 을 반사시킨 후, 만큼 을 이동하면서 이진화 전체 영상 와의 교집합이 존재하는 부분을 1로 설정하여 확장된 영상을 획득한다. 수식으로 표현하면 다음과 같다. 11, After reflection, as much as The entire binary image Is set to 1 to acquire an extended image. The expression is as follows.
여기서, 이고, 이는 영상의 반사이며, 이고 이는 영상의 이동을 나타낸다. 는 영상의 이동 정도를 나타낸다. here, , Which is the reflection of the image, Which represents the movement of the image. Represents the degree of movement of the image.
영상 확장 후 확장된 영상을 도 12와 같이 을 만큼 이동하면서 확장된 영상 내부에 존재하는 부분만 1로 설정하는 침식과정을 거친 후 영상의 내부를 채운다. 수식으로 표현하면 다음과 같다.The expanded image after the image expansion is shown in FIG. 12 of Extended moving image And the inside of the image is filled after the erosion process in which only the portion existing inside is set to 1. The expression is as follows.
최종적으로 영상의 연결된 부분들을 탐색한 후, 이를 전체 영상에 곱한 후에 각 영상을 분할하고, 분할된 영상을 개선한다. Finally, the connected parts of the image are searched, and then the whole image is multiplied, and then each image is divided and the divided image is improved.
부연하면, 분할된 분할 영상을 수직방향 역푸리에변환을 수행한 후, 1차원 엔트로피와 2차원 엔트로피를 이용하여 요동보상을 수행한다. 이후, 다시 수직방향 푸리에 변환을 수행하여 개선된 최종 영상을 획득한다.In other words, after performing the vertical direction inverse Fourier transform on the divided images, the motion compensation is performed using the one-dimensional entropy and the two-dimensional entropy. Thereafter, further vertical direction Fourier transform is performed to obtain an improved final image.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 영상의 확장 및 침식에 사용되는 디스크 형태 형상을 보여주는 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a disk shape used for image expansion and erosion according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 영상을 확장하는 것을 보여주는 개념도이다. 도 11을 참조하면, B를 이용하면서 A와 교집합이 있는 부분을 1로 설정하여 이진화 영상을 확보한다.11 is a conceptual diagram showing an image expansion according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, a binary image is obtained by setting a portion having intersection with A to 1 by using B.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 영상을 침식하는 것을 보여주는 개념도이다. 도 12를 참조하면, B를 이용하면서 내부에 존재하는 부분만 1로 설정하여 이진화 영상을 확보한다.12 is a conceptual diagram showing eroding an image according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 12, using B And only the portion existing inside is set to 1 to secure a binarized image.
900: 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 장치
910: 데이터 형성부
920: 거리 정렬부
940: 이진화 영상 형성부
450: 분할부900: Multi-Target Inverted Composite Opening Radar Imager
910:
920:
940: Binarization image forming unit
450: minute installment
Claims (9)
b) 상기 거리측면도 이진화 영상들을 이용하여 각 이진화 영상내 거리측면도의 무게중심을 형성하는 단계;
c) 상기 다중 표적의 비행궤적을 이용하여 상기 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 거리정렬을 수행하는 단계;
d) 거리정렬된 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 위상 보정을 수행하여 1차적인 초기 전체 영상을 형성하는 단계;
e) 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 이용하여 상기 초기 전체 영상으로부터 2차적인 이진화 전체 영상을 형성하는 단계; 및
f) 상기 이진화 전체 영상의 확장 및 침식을 통하여 개별 이진화 영상을 추출 및 분할에 의해 분할 영상을 생성하는 단계;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
a) forming distance side view binarized images for each street side view of multiple targets flying the flight;
b) forming a center of gravity of the distance side view in each binarized image using the distance side view binarized images;
c) performing distance alignment on the distance side view binarized images using the multi-target flight trajectory;
d) performing a phase correction on the binarized images to form a primary initial full image;
e) forming a secondary binarized full image from the initial full image using a constant false alarm rate (CFAR) detector; And
f) generating a segmented image by extracting and segmenting individual binarized images through expansion and erosion of the binarized whole image;
The method comprising the steps of: (a) generating an effective multi-target inverse synthetic aperture radar image using a flight path and morphological processing.
상기 f) 단계는,
상기 분할 영상을 수직방향 역푸리에변환을 수행하는 단계;
수직방향 역푸리에변화된 분할 영상에 1차원 엔트로피와 2차원 엔트로피를 이용하여 요동보상을 수행하는 단계; 및
요동 보상된 분할 영상에 수직방향 푸리에 변환을 수행하여 최종 영상을 획득하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method according to claim 1,
The step (f)
Performing vertical inverse Fourier transform on the divided image;
Performing swing compensation using a one-dimensional entropy and a two-dimensional entropy in a vertically inverse Fourier transformed divided image; And
And performing a vertical direction Fourier transform on the shake compensated divided image to obtain a final image. The method of forming an effective multiple-target inverted-synthesized opening surface radar image using the trajectory and morphological processing.
상기 비행궤적은 다항식 및 가우식 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flight trajectory is represented by a polynomial and a Gaussian function. The method of claim 1, wherein the flight trajectory is represented by a polynomial and a Gaussian function.
상기 이진화 영상들은 각 거리측면도별로 가장 큰 %의 거리성분을 1로, 나머지는 0으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method according to claim 1,
The binarized images are the largest % Is set to 1, and the rest is set to 0. The method of forming an effective multi-target inverse synthesized opening surface radar image using the trajectory and morphological processing.
상기 무게중심은 각 이진화 영상내의 이진 거리측면도의 무게중심 곡선이며, 상기 무게중심 곡선은 수학식 (여기서, 은 번째 이진 거리측면도이고, 은 거리성분의 개수이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the center of gravity is a center-of-gravity curve of the binary distance side view in each binarized image, (here, silver Lt; th > binary distance side view, Wherein the number of the distance components is the number of the distance components.
상기 다항식과 가우스 함수는, 수학식 (여기서, 는 거리측면도 번호, 는 다항식 계수, 은 다항식 차수, 는 가우스 함수 계수, 는 가우스 함수 중심, 는 가우스함수 표준편차이다)으로 표현되는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method of claim 3,
The polynomial and the Gaussian function are expressed by the following equations (here, The street side view number, Is a polynomial coefficient, Is a polynomial order, Is the Gaussian function coefficient, Centered on the Gaussian function, Is a Gaussian function standard deviation). The method of claim 1, further comprising:
상기 이진화 전체 영상은 상기 초기 전체 영상의 점 주위로 클러터의 평균 및 분산을 추정하여, 상기 일정오경보확률(CFAR) 탐지기가 일정값 이상이면 1로 설정되고, 일정값이하이면 0으로 설정되는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method according to claim 1,
The binary full image estimates the average and variance of the clutter around the point of the initial full image and is set to 1 if the predetermined false alarm probability CFAR detector is greater than or equal to a predetermined value and to 0 if the predetermined false alarm probability An effective multi-target inverse synthesized aperture radar image formation method using characteristic trajectory and morphological processing.
상기 f) 단계는,
상기 이진화 전체 영상을 디스크 형태 영상으로 형성하는 단계;
상기 이진화 전체 영상과 상기 디스크 형태 영상의 교집합 연산을 이용하여 확장 또는 침식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 방법.
The method according to claim 1,
The step (f)
Forming a binary image as a disc-shaped image;
And expanding or eroding the binarized image using the intersection operation of the binarized whole image and the disk-shaped image. The method of forming an effective multi-target inverse synthetic aperture radar image using the trajectory and morphological processing.
상기 다중 표적의 비행궤적을 이용하여 상기 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 거리정렬을 수행하는 거리 정렬부;
거리정렬된 거리측면도 이진화 영상들에 대하여 위상 보정을 수행하여 1차적인 초기 전체 영상을 형성하고, 일정오경보확률(Constant False Alarm Rate: CFAR) 탐지기를 이용하여 상기 초기 전체 영상으로부터 2차적인 이진화 전체 영상을 형성하는 이진화 영상 형성부; 및
상기 이진화 전체 영상의 확장 및 침식을 통하여 개별 이진화 영상을 추출 및 분할에 의해 분할 영상을 생성하는 분할부;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 궤적 및 형태학적 처리를 이용한 효과적인 다중 표적 역합성 개구면 레이더 영상 형성 장치.A data forming unit for forming distance-side-view binarized images for each of the plurality of target side-by-side distance-side views, and forming a center of gravity of the distance-side viewpoint within each binarized image using the distance-side-view binarized images;
A distance alignment unit for performing distance alignment on the distance side view binarized images using the multi-target flight trajectory;
Distance-based distance-side-view binarized images are subjected to phase correction to form a primary initial full image, and a secondary binarization from the initial full image is performed using a constant false alarm rate (CFAR) A binarization image forming unit for forming an image; And
Extracting and segmenting individual binarized images through expansion and erosion of the binarized whole image to generate divided images;
Wherein the multi-target inverse synthesized opening surface radar image forming apparatus is constructed by using a flight trajectory and morphological processing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140152673A KR101627612B1 (en) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Efficient Method and Apparatus of Generating Inverse Synthetic Aperture Radar Image of Multiple Targets Using Flight Trajectory and Morphological Processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140152673A KR101627612B1 (en) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Efficient Method and Apparatus of Generating Inverse Synthetic Aperture Radar Image of Multiple Targets Using Flight Trajectory and Morphological Processing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160053520A KR20160053520A (en) | 2016-05-13 |
KR101627612B1 true KR101627612B1 (en) | 2016-06-07 |
Family
ID=56023360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140152673A Active KR101627612B1 (en) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Efficient Method and Apparatus of Generating Inverse Synthetic Aperture Radar Image of Multiple Targets Using Flight Trajectory and Morphological Processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101627612B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106597431A (en) * | 2016-12-12 | 2017-04-26 | 西安电子工程研究所 | Ground static object classification method based on Hough transform |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105974412B (en) * | 2016-06-07 | 2018-03-02 | 电子科技大学 | A kind of target's feature-extraction method for synthetic aperture radar |
KR101984274B1 (en) * | 2017-08-30 | 2019-05-30 | 주식회사 한화 | Apparatus for detecting target and identifying shape in surveillance scout and method thereof |
CN108445466B (en) * | 2018-05-04 | 2021-09-28 | 西安电子科技大学 | Radar adjacent target segmentation method based on rain erosion algorithm |
CN108627831B (en) * | 2018-05-11 | 2020-06-09 | 西安空间无线电技术研究所 | An ISAR imaging method for ultra-low signal-to-noise ratio medium and high orbit satellite targets |
CN110068802A (en) * | 2019-04-16 | 2019-07-30 | 北京遥感设备研究所 | A kind of target constant false alarm rate detection method and system |
CN110286375B (en) * | 2019-05-16 | 2021-06-08 | 哈尔滨工业大学(深圳) | LS high-order fast motion compensation method and system for near real-time ISAR imaging |
KR102296961B1 (en) * | 2019-10-01 | 2021-09-01 | 엘아이지넥스원 주식회사 | GPU based SAR Image Restoration Device and Image Radar System for Small Unmanned Mobile |
CN111562569B (en) * | 2020-04-21 | 2022-12-06 | 哈尔滨工业大学 | Multi-object constant false alarm detection method in Weibull background based on weighted group sparsity constraints |
CN112484728B (en) * | 2020-10-29 | 2022-04-08 | 杭州电子科技大学 | Based on OSPA(2)Multi-sensor multi-target track association and fusion method for distance |
KR102504675B1 (en) * | 2020-11-17 | 2023-03-02 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Low latency point target detection and tracking apparatus implemented in field programmable gate array |
CN112782696B (en) * | 2021-01-28 | 2023-04-11 | 西安电子科技大学 | Sequence ISAR image scattering center multi-hypothesis tracking track correlation method |
KR102630234B1 (en) * | 2021-06-17 | 2024-01-29 | 국방과학연구소 | Apparatus and method for generating a range-doppler map using a radar signal reflected form a target in a rader system |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100982900B1 (en) | 2002-03-15 | 2010-09-20 | 록히드 마틴 코포레이션 | System and method for target signature calculation and recognition |
KR101570241B1 (en) * | 2008-12-12 | 2015-11-18 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid crystal display |
KR101016845B1 (en) * | 2009-05-14 | 2011-02-22 | 영남대학교 산학협력단 | Method and apparatus for generating inverse synthetic aperture radar image for multiple targets in flight |
KR101029175B1 (en) * | 2009-09-09 | 2011-04-12 | 영남대학교 산학협력단 | Method and apparatus for generating long range inverse synthetic aperture radar image using polynomial and Gaussian basis function |
KR101056608B1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | 영남대학교 산학협력단 | Method and apparatus for discriminating target in synthetic aperture radar image |
KR101311393B1 (en) | 2012-01-09 | 2013-09-25 | 포항공과대학교 산학협력단 | Method for recognizing target using radar signal and apparatus thereof |
-
2014
- 2014-11-05 KR KR1020140152673A patent/KR101627612B1/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106597431A (en) * | 2016-12-12 | 2017-04-26 | 西安电子工程研究所 | Ground static object classification method based on Hough transform |
CN106597431B (en) * | 2016-12-12 | 2018-12-11 | 西安电子工程研究所 | The quiet objective classification method in ground based on Hough transform |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160053520A (en) | 2016-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101627612B1 (en) | Efficient Method and Apparatus of Generating Inverse Synthetic Aperture Radar Image of Multiple Targets Using Flight Trajectory and Morphological Processing | |
KR101617620B1 (en) | Method and device for target classification by fusion of high resolution range profile and inverse synthetic aperture radar image | |
KR100991348B1 (en) | Fluctuation compensation method of step frequency radar image using POS | |
KR101311393B1 (en) | Method for recognizing target using radar signal and apparatus thereof | |
Park et al. | Performance analysis of the scenario-based construction method for real target ISAR recognition | |
CN103543451A (en) | Multipath virtual image suppression SAR processing method based on compressed sensing | |
KR101016862B1 (en) | Method and apparatus for generating long range desynthetic aperture radar image | |
Brisken et al. | Multistatic ISAR autofocussing using image contrast optimization | |
KR101029175B1 (en) | Method and apparatus for generating long range inverse synthetic aperture radar image using polynomial and Gaussian basis function | |
Ma et al. | Sparse array 3-D ISAR imaging based on maximum likelihood estimation and CLEAN technique | |
KR101823753B1 (en) | Clutter Rejection with Multimodal Image Registration and Target Detection Method Based on Doppler Beam Sharpening | |
Zhu et al. | Estimating ambiguity-free motion parameters of ground moving targets from dual-channel SAR sensors | |
Park et al. | Construction of ISAR training database for automatic target recognition | |
Jia et al. | Modified back projection reconstruction for circular FMCW SAR | |
Xu et al. | A variable PRF imaging method for high squint diving SAR | |
Li et al. | Doppler keystone transform for SAR imaging of moving targets | |
Gorham | Large scene SAR image formation | |
Wu et al. | A new approach to moving targets and background separation in multi-channel SAR | |
Sun et al. | Target deception jamming method against spaceborne synthetic aperture radar using electromagnetic scattering | |
KR101016845B1 (en) | Method and apparatus for generating inverse synthetic aperture radar image for multiple targets in flight | |
Malamou et al. | Application of a fully automatic autofocusing algorithm for post-processing of synthetic aperture radar images based on image entropy minimization | |
Cexus et al. | 2D Teager-Kaiser Energy Operator for the translation motion compensation in ISAR signatures | |
Wang et al. | Velocity estimation of moving targets using SAR | |
Choi et al. | Efficient estimation of the helicopter blade parameter by independent component analysis | |
Park | Automatic recognition of ISAR images of multiple targets and ATR results |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20141105 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20151130 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20160530 |
|
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20160531 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20160601 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190503 Year of fee payment: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20190503 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20200506 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210504 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220503 Start annual number: 7 End annual number: 7 |