一種基于Hough變換的航跡起始方法

楊佳義

摘? 要：雷達常用的航跡起始方式有邏輯法，直觀法等方式。文章采取一種基于Hough變換的航跡起始方式，將經(jīng)典Hough變換與修正的Hough變換進行對比，分析性能。Hough變換法主要應(yīng)用于圖像中的直線檢測。由于目標在起始時其運動軌跡基本為一條直線，因此可以使用Hough變換法進行起始。但由于經(jīng)典Hough變換要求較長的掃描周期且運算量巨大，因此提出了在三個掃描周期內(nèi)采用修正的Hough變換法進行航跡起始。此方法大大提升了目標航跡起始速度。

關(guān)鍵詞：Hough變換;航跡起始;直線檢測

中圖分類號：TN953? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0012-02

1 Hough變換法原理

Hough法是將笛卡爾坐標系中的點轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間中，得到一組參數(shù)方程。設(shè)在直角坐標系中存在同一直線上的n個點x1x2x3.....。轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間，得到n組參數(shù)曲線。

？籽=cos（？茲）×x+sin？茲×y? ？茲∈（0，？仔）

根據(jù)幾何關(guān)系可以得到位于同一直線上，或近似直線上的點經(jīng)過Hough變換后得到的n組參數(shù)曲線在參數(shù)空間中必定相交于某點，或在某一特定區(qū)域內(nèi)其曲線密度很大。

由圖1可以看出在某方格區(qū)域內(nèi)其交點最為集中，則暗示著可能存在的航跡。

2 經(jīng)典Hough變換

經(jīng)典Hough變換法是在經(jīng)過長掃描周期并得到大量目標與雜波的點跡后，將所有可能點跡進行直角坐標轉(zhuǎn)參數(shù)坐標，得到若干組曲線，再將橫縱坐標進行劃分，劃分步長為？駐？茲、？駐？籽。

再對每個小方格內(nèi)曲線的數(shù)目進行統(tǒng)計。再對方格內(nèi)曲線數(shù)目進行累加，存在一條曲線則對方格進行加一計數(shù)，最終得到每個小方格的計數(shù)值。因此方格內(nèi)峰值的大小即暗示著可能的航跡。

3 修正的Hough變換

經(jīng)典Hough變換雖然理論上可行但是實際操作中仍然存在很多問題，例如方格區(qū)域的劃分大小很難確定，且要處理的點跡數(shù)量十分龐大，給計算機造成很大的壓力。且經(jīng)典法最大的缺陷是往往要經(jīng)過多次掃描周期以后才能得到較好的結(jié)果，這與快速航跡起始的理念是相悖的。

綜上所述，要達到快速建航，修正的Hough變換是很好的選擇。

4 修正Hough變換原理

假設(shè)雷達在連續(xù)三個掃描周期內(nèi)得到三組數(shù)據(jù)

z1=x1...xn、z2=x1...xn、z3=x1...xn

將三組數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到的參數(shù)方程進行差分，得到曲線的兩個零交匯點？駐？籽n。可以根據(jù)零交匯點提供的信息對點跡進行判斷，判斷是否為可能的航跡。

修正Hough變換法的判斷準則如下：

（1）零交匯點須距離非常接近

|？駐？籽1-？駐？籽2|？燮？啄

？啄為位于某一區(qū)間上的允許誤差。

（2）過零點的兩條直線的斜率必須相同，以避免V形航跡的出現(xiàn)。

5 修正Hough變換步驟

將得到的量測值進行速度判斷，剔除不滿足速度范圍的點跡。

再將剩下的相鄰兩周期內(nèi)的可能點跡進行坐標轉(zhuǎn)換，得到相鄰兩周期內(nèi)的零交匯點，再利用準則（1）、（2）進行判斷，得到滿足準則的點跡。

6 仿真分析

本文采用三掃描周期的數(shù)據(jù)，每一掃描周期包含四個點跡，圖2為經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換及直線提取后的結(jié)果。

本文選取滿足某方程的一條直線，并選取直線上的三個采樣點，再添加若干不成直線的雜波點，并進行Matlab仿真實驗。驗證是否能成功提取直線。

圖3為經(jīng)過修正Hough變換后參數(shù)空間中曲線的交匯點，即曲線的零交匯點，可以看出在一點處出現(xiàn)三條曲線同時相交的情況。此處零交匯點的距離最小，可以將其作為可能的起始航跡。

7 結(jié)束語

從圖2、3、4可以看出修正的Hough變換法能很好的進行航跡起始。

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