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換到參數空間中，得到一組參數方程。設在直角坐標系中存在同一直線上的n個點x1x2x3.....。轉換到參數空間，得到n組參數曲線。

？籽=cos（？茲）×x+sin？茲×y? ？茲∈（0，？仔）

根據幾何關系可以得到位于同一直線上，或近似直線上的點經過Hough變換后得到的n組參數曲線在參數空間中必定相交于某點，或在某一特定區域內其曲線密度很大。

由圖1可以看出在某方格區域內其交點最為集中，則暗示著可能存在的航跡。

2 經典Hough變換

經典Hough變換法是在經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參數坐標，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。

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

3 修正的Hough變換

經典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，例如方格區域的劃分大小很難確定，且要處理的點跡數量十分龐大，給計算機造成很大的壓力。且經典法最大的缺陷是往往要經過多次掃描周期以后才能得到較好的結果，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

假設雷達在連續三個掃描周期內得到三組數據

z1=x1...xn、z2=x1...xn、z3=x1...xn

將三組數據經過轉換后得到的參數方程進行差分，得到曲線的兩個零交匯點？駐？籽n。可以根據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。

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的可能點跡進行坐標轉換，得到相鄰兩周期內的零交匯點，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據，每一掃描周期包含四個點跡，圖2為經過坐標轉換及直線提取后的結果。

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為經過修正Hough變換后參數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。

參考文獻：

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