雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.雷达被广泛应用与军事预警、导弹制导、民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。传统的雷达主要应用与远距离目标的整体追中，而近年来，雷达在室内等近距离场景的应用也在逐渐增加，与远距离的雷达应用相比，近距离的雷达运用要求对追踪目标的细节进行捕捉。
3.在相关技术中，一般采用雷达信号的反射原理对追踪目标进行追踪，通过密集的雷达点云，可以获取到追踪目标的多项细节，比如外形、各区域的相对位置等，由于雷达装置电路体积和制作成本的有限，雷达接收天线的数据量也有限，这样限制了雷达空间分辨率的大小。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质，旨在达成提高雷达空间分辨率的效果。
6.为实现上述目的，本发明提供一种雷达成像方法，所述雷达成像方法包括以下步骤：
7.控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；
8.当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；
9.当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；
10.根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。
11.可选地，所述控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤包括：
12.控制所述雷达接收模块沿水平方向移动至第二位置。
13.可选地，所述控制所述雷达接收模块沿水平方向移动至第二位置的步骤包括：
14.控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
15.可选地，所述控制雷达发射模块向追踪目标发射电磁信号的步骤包括：
16.控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第一位置可以接收到所述第一回波信号；
17.根据所述预设移动路径和所述移动速度确定所述电磁信号的偏移角度和间隔时间；
18.根据所述偏移角度和所述间隔时间控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第二位置可以接收到所述第二回波信号。
19.可选地，所述根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像的步骤之后还包括：
20.通过摄像装置获取所述追踪目标的rgb视频，根据所述rgb视频获取所述几何表面对应的颜色纹理图像；
21.将颜色纹理图像填充到所述几何表面，以构成所述追踪目标的具有深度信息和颜色纹理的几何图像。
22.可选地，所述控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤包括：
23.计算获得预设的雷达空间角度分辨率所需要的雷达接收模块的第二位置，并执行所述控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤。
24.可选地，所述雷达接收模块包括阵列天线。
25.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种雷达成像装置，所述雷达成像装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的雷达成像程序，所述雷达成像程序被所述处理器执行时实现如上所述的雷达成像方法的步骤。
26.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种雷达成像装置，所述雷达成像装置包括：
27.发射模块，用于控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；
28.移动模块，用于当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；
29.确认模块，用于当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；
30.构建模块，用于根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。
31.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有雷达成像程序，所述雷达成像程序被处理器执行时实现如上所述的雷达成像方法的步骤。
32.本发明实施例提出的一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质，先控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。通过雷达接收板块的位移，可以虚拟出加倍的雷达接收模块。因此，可以实现在不增加雷达装置电路体积和制作成本前提下，达成提高空间分辨率的效果。
附图说明
33.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
34.图2为本发明雷达成像方法的一实施例的流程示意图；
35.图3为本发明雷达成像方法的另一实施例的流程示意图；
36.图4为本发明实施例涉及的雷达成像装置架构简图。
37.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.由于在相关技术中，一般通过雷达点云来进行目标的追踪，但是在近距离雷达追踪的应用场景中，对物体的细节需要更为精准地捕捉，但是通过增加接收天线的数量来提高对物体细节的捕捉，会导致雷达装置电路体积和制作成本的增加，在不增加的雷达装置电路体积时，无法提高空间分辨率。
40.为了提高空间分辨率，本发明实施例提出一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质，其中，所述雷达成像方法包括以下步骤：
41.控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；
42.当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；
43.当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；
44.根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。
45.以下结合附图对本发明权利要求要求保护的内容进行详细说明。
46.如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
47.本发明实施例终端可以是雷达成像装置。
48.如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如cpu，存储器1003，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。存储器1003可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1003可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
49.本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
50.如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1003中可以包括操作系统以及雷达成像程序。
51.在图1所示的终端中，处理器1001可以用于调用存储器1003中存储的雷达成像程序，并执行以下操作：
52.控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；
53.当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；
54.当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；
55.根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。
56.进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达成像程序，还执行以下操作：
57.控制所述雷达接收模块沿水平方向移动至第二位置。
58.进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达成像程序，还执行以下操作：
59.控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置。
60.进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达成像程序，还执行以下操作：
61.控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第一位置可以接收到所述第一回波信号；
62.根据所述预设移动路径和所述移动速度确定所述电磁信号的偏移角度和间隔时间；
63.根据所述偏移角度和所述间隔时间控制所述雷达发射模块向所述追踪目标发送所述电磁信号，以使所述雷达接收模块在所述第二位置可以接收到所述第二回波信号。
64.进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达成像程序，还执行以下操作：
65.通过摄像装置获取所述追踪目标的rgb视频，根据所述rgb视频获取所述几何表面对应的颜色纹理图像；
66.将颜色纹理图像填充到所述几何表面，以构成所述追踪目标的具有深度信息和颜色纹理的几何图像。
67.进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的雷达成像程序，还执行以下操作：
68.计算获得预设的雷达空间角度分辨率所需要的雷达接收模块的第二位置，并执行所述控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤。
69.雷达被广泛应用与军事预警、导弹制导、民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。传统的雷达主要应用与远距离目标的整体追中，而近年来，雷达在室内等近距离场景的应用也在逐渐增加，与远距离的雷达应用相比，近距离的雷达运用要求对追踪目标的细节进行捕捉。
70.在相关技术中，一般采用雷达信号的反射原理对追踪目标进行追踪，依次获得追踪目标上对应点的空间分辨率，以密集的点构建雷达点云，通过雷达点云，可以获取到追踪目标的多项细节，比如外形、各区域的相对位置等，可以适用于近距离场景的雷达应用，使基于雷达点去进行人体姿态识别、场景三维重建变为可能。提高雷达空间分辨率的方式主要有机械扫描、雷达天线级联、多发多收等。其背后的原理都是通过增加接收天线的数量，来提高分辨率。但是这类提高雷达空间分辨率的方式是通过增加雷达接收天线的数量，这样导致了雷达装置电路体积和制作成本的增加，在不增加接收天线数量的前提下，无法提高空间分辨率。
71.由此可见，在相关雷达成像方法中，存在上述缺陷。本发明实施例为解决上述缺
陷，提出一种雷达成像方法，旨在达成通过在移动雷达成像装置中的雷达接收模块，虚拟出更多的雷达接收模块，这样在物理的增加雷达接收模块，提高雷达装置的空间分辨率。
72.以下，通过具体示例性方案对本发明权利要求要求保护的内容，进行解释说明，以便本领域技术人员更好地理解本发明权利要求的保护范围。可以理解的是，以下示例性方案不对本发明的保护范围进行限定，仅用于解释本发明。
73.示例性地，参照图2，在本发明雷达成像方法的一实施例中，所述雷达成像方法包括以下步骤：
74.s10、控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；
75.本实施例中，执行主体是雷达成像装置，雷达成像装置包括雷达发射模块和雷达接收模块。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射模块发射电磁信号对追踪目标进行发射并由雷达接收模块接收回波信号，由此可以获得追中目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息，雷达发送模块可以根据预设规则分时段、分方向地向追踪目标发射电磁信号，保证雷达接收模块在移动前和移动后都能接收到雷达发射模块发送的信号。
76.可选地，雷达接收模块可以是阵列天线，雷达发射模块也可以是阵列天线。天线是一种用于发射和接收电磁能量的设备，由单个天线就能完成发射和接收电磁能量的任务，但天线形式一旦确定，则其辐射特性便固定下来，使其无法满足一些应用场合，如很窄的波束宽度、波束电扫描等。这时需要多个天线的组合形成阵列天线实现预定的指标。阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线，可以是线阵，也可以是面阵，通过改变阵中每个单元天线的激励电流的相位，其辐射方向图可在空间扫描，以扩宽雷达成像装置的应用场景。
77.s20、当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；
78.本实施例中，雷达发射模块向追踪目标发射电磁信号，雷达接收模块在第一位置接收到第一回波信号后，按照预设运动路径快速地移动到第二位置。
79.可选地，预设运动路径可以是水平移动，控制雷达接收模块沿水平方向移动至第二位置，雷达接收模块可以是面阵天线，第二位置的边缘线可以与第一位置的边缘线重合，以更好地获取到回波信号。
80.可选地，控制连接所述雷达接收模块的电驱动元件，以使所述雷达接收模块按预设速度从所述第一位置移动到所述第二位置，雷达接收模块的移动需要设置数值较大的预设移动速度，以使雷达接收模块从第一位置快速的移动到第二位置，以更好地实现构建虚拟天线。同样地，也可以通过雷达发射模块的位移来构建多一倍的发射天线，通过构建虚拟的天线可以提高雷达成像装置的角度分辨率，得到更精准的角度信息。
81.可以理解的是，接收模块的移动会干扰角度fft(fast fourier transform快速傅立叶变换)的计算，因此需要精准控制天线的移动，并基于移动速度进行多普勒校正。
82.可选地，计算获得预设的雷达空间角度分辨率所需要的雷达接收模块的第二位置，并执行所述控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置的步骤。在预设雷达空间角度分辨率确定的前提下，可以根据空间角度分辨率、雷达波波长等信息计算出雷达发射模块的第二位置。
83.进一步地，雷达成像装置上的雷达发射模块可以根据预设雷达空间角度分辨率调整发射的电磁信号的特性，包括强度、频率、角度、覆盖范围等，当雷达发射模块检测到雷达接收模块已经得到对应的第一雷达信号后，可以对其发射的电磁信号对偏移调整，雷达接收模块根据雷达发送信号偏移的角度确定第二位置，可以更好的接收到第二回波信号。
84.可以理解的是，发送模块和接收模块使用多个阵列天线模块，在收发之间构成多个信道的天线系统，这样的天线系统具有极高的频谱利用效率，在对现有频谱资源充分利用的基础上通过利用空间资源来获取可靠性与有效性两方面增益，其代价是增加了发送端与接收端的处理复杂度。
85.s30、当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；
86.本实施例中，雷达接收模块已经在第一位置接收了雷达发射模块发射的电磁信号的第一回波信号，回波信号即反射波，波的发送实际上也是能量的传送过程，当接收端不能完全吸收波的能量时(如阻抗不匹配时)，波的一部分能量会被反射回来，就形成了回波，回波信号的本质依然是电磁信号。根据第一回波信号和第二回波信号可以确定追踪目标各个端点的相对位置关系，基于相对位置关系可以确定追踪目标的架构信息。
87.s40、根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。
88.本实施例中，架构信息可以反映物体表面的细节信息，也即追踪目标的端点信息，根据将这些端点信息将对应的端点相连，可以构建出几何表面，几何表面组合为追踪目标的几何图像。
89.在本实施例公开的技术方案中，先控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。通过控制雷达接收模块的移动，可以获取到更多的回波信号，在不增加雷达接收模块的前提下，通过利用空间资源来获取可靠性与有效性两方面增益，可以获得更多追踪目标的细节信息，这样减少了雷达装置电路体积，降低了制作成本。
90.可选地，参照图3，基于上述任一实施例，在本发明雷达成像方法的另一实施例中，所述雷达成像方法包括：
91.s50、通过摄像装置获取所述追踪目标的rgb视频，根据所述rgb视频获取所述几何表面对应的颜色纹理图像；
92.s60、将颜色纹理图像填充到所述几何表面，以构成所述追踪目标的具有深度信息和颜色纹理的几何图像。
93.本实施例中，雷达成像装置还包括摄像装置，通过摄像装置获取追踪目标的rgb视频，从对应的rgb视频中解析出追踪目标对应的结构，选取rgb视频中对应的颜色纹理图像，并将该颜色纹理图像对应的填充到追踪目标的几何表面上，由于通过雷达获取到的几何图像具有追踪目标的位置信息，在通过颜色纹理图像的填充，可以获得具有高精度的深度信息的追踪目标图像。
94.可以理解的是，仅通过摄像装置获取的追踪目标的图像不具有位置信息，也即不
能确定追踪目标的架构信息。
95.在本实施例公开的技术方案中，通过摄像装置获取追中目标的rgb视频，获取几何表面对应的颜色纹理图像，并将颜色纹理图像对应的填充到追踪目标的几何表面上，这样得到的追踪目标几何图像具有深度信息和颜色纹理信息，提高了追踪目标几何图像的识别度。
96.此外，本发明实施例还提出一种雷达成像装置，所述雷达成像装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的雷达成像程序，所述雷达成像程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的雷达成像方法的步骤。
97.此外，本发明实施例还提出一种雷达成像装置，示例性地，参照图4，所述雷达成像装置100包括：
98.发射模块101、移动模块102、确认模块103和构建模块104，其中，发射模块101用于控制雷达发射模块向追踪目标分时发射电磁信号；移动模块102，用于当雷达接收模块在第一位置接收第一回波信号后，在相邻雷达信号发射间隔期间，控制所述雷达接收模块按预设运动路径移动至第二位置；确认模块103，用于当所述雷达接收模块在所述第二位置接收到第二回波信号后，根据所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述预设运动路径确定所述追踪目标的物体架构信息；构建模块104，用于根据所述物体架构信息构建几何表面，以构建所述追踪目标的几何图像。
99.此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有雷达成像程序，所述雷达成像程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的雷达成像方法的步骤。
100.需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
101.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
102.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得雷达成像装置执行本发明各个实施例所述的方法。
103.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。