CN114563782B - 雷达偏移成像的方法及雷达偏移成像装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种雷达偏移成像的方法及雷达偏移成像装置。该方法包括：根据多个反射信号值生成雷达剖面图；对每个反射信号值进行信号转换，得到与每个反射信号值对应的解析信号；从雷达剖面图中确定研究窗口；根据研究区域确定网格图以及与网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，网格图表征研究区域内各个位置的坐标信息，多个时间延迟是根据网格图和雷达的位置确定的；基于每个时间延迟和研究窗口，从多个解析信号中确定与时间延迟对应的至少两个目标解析信号；根据网格图中的多个网格和与每个网格对应的目标解析信号，确定偏移后的图像。
Description
技术领域
本公开涉及成像技术领域，更具体地，涉及一种雷达偏移成像的方法、雷达偏移成像装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。
背景技术
雷达探测具有方便、快捷、高分辨率等特点，从而被广泛地应用于考古、建筑行业、地质勘探、天文探测等领域。由于雷达的发射信号具有全方位性，其不仅能接收到雷达正下方的反射信号，对于偏离正下方的特定范围内，仍然能接收到反射信号，因此雷达分辨率较低，需要进行偏移处理，使得信号归位，提高信噪比。
在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：雷达偏移成像的质量较差。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供了一种雷达偏移成像的方法、雷达偏移成像装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。
本公开实施例的一个方面提供了一种雷达偏移成像的方法，包括：
根据多个反射信号值生成雷达剖面图，其中，上述多个反射信号值是在雷达移动过程中针对研究区域发射的不同发射信号后反射得到的；
对每个上述反射信号值进行信号转换，得到与每个上述反射信号值对应的解析信号，其中，上述解析信号包括上述反射信号和经过信号转换的信号值；
从上述雷达剖面图中确定研究窗口，其中，上述研究窗口是根据多个上述反射信号值中至少两个反射信号值的局部信号的信号曲线确定的，上述局部信号是由发射体反射生成的；
根据上述研究区域确定网格图以及与上述网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，上述网格图表征上述研究区域内各个位置的坐标信息，上述多个时间延迟是根据上述网格图和上述雷达的位置确定的；
基于每个上述时间延迟和上述研究窗口，从多个上述解析信号中确定与上述时间延迟对应的至少两个目标解析信号；以及
根据上述网格图中的多个上述网格和与每个上述网格对应的上述目标解析信号，确定偏移后的图像。
根据本公开的实施例，上述网格图是根据预设分辨率对上述研究区域进行处理得到的；
其中，上述根据上述网格图中的多个上述网格和与每个上述网格对应的上述目标解析信号，确定偏移后的图像，包括：
基于每个上述网格，对与上述网格对应的至少两个上述目标解析信号进行处理，得到与上述网格对应的幅度值；以及
根据多个上述幅度值，在上述网格图中确定上述偏移后的图像。
根据本公开的实施例，上述解析信号包括实部信号和虚部信号，上述实部信号表征与上述解析信号对应的反射信号值，上述虚部信号表征上述经过信号转换的信号值；
其中，上述基于每个上述网格，对与上述网格对应的至少两个上述目标解析信号进行处理，得到与上述网格对应的幅度值，包括：
将至少两个上述目标解析信号中的实部信号进行乘积处理，得到第一数值；
将至少两个上述目标解析信号中的虚部信号进行乘积处理，得到第二数值；以及
根据上述第一数值和上述第二数值，确定上述网格对应的幅度值。
根据本公开的实施例，上述对每个上述反射信号进行信号转换，得到与每个上述反射信号对应的解析信号，包括：
对每个上述反射信号值进行希尔伯特变换，得到与每个上述反射信号对应的转换信号值，其中，上述转换信号值表征上述经过信号转换的信号值；以及
根据每个上述反射信号值和与上述反射信号值对应的上述转换信号值，生成与上述反射信号对应的解析信号。
根据本公开的实施例，在对每个上述反射信号值进行信号转换之前，还包括：
对每个上述反射信号进行滤波处理，得到与每个上述反射信号对应的滤波后的反射信号；
对每个上述滤波后的反射信号进行降噪处理，得到多个降噪后的反射信号；以及
对每个上述降噪后的反射信号进行增益处理，得到多个预处理后的上述反射信号值。
根据本公开的实施例，不同的上述发射信号是发射天线在不同发射位置发射的；
其中，上述根据上述研究区域确定网格图以及与上述网格图中每个网格对应的多个时间延迟，包括：
针对每个上述网格，根据与每个上述发射信号对应的发射位置和上述发射信号对应的接收位置，确定与上述发射信号对应的信号传播路径；以及
根据上述信号传播路径，确定与上述发射信号对应的上述时间延迟。
根据本公开的实施例，不同的上述发射信号是上述发射天线在不同的发射时间发射的，不同的上述反射信号值是接收天线在不同的接收时间接收的；
其中，上述基于每个上述时间延迟，从多个上述解析信号中确定与上述时间延迟对应的至少两个目标解析信号，包括：
针对每个上述发射信号和上述研究窗口，根据上述发射信号的发射时间和与上述发射信号对应的上述时间延迟，确定与上述发射信号对应的上述反射信号值的接收时间；
根据上述发射信号的发射时间和上述反射信号值的接收时间，从多个上述反射信号值中确定目标反射信号值；以及
根据多个上述目标反射信号值，从多个上述解析信号中分别确定与每个上述目标反射信号值对应的上述目标解析信号。
根据本公开的实施例，上述从上述雷达剖面图中确定研究窗口，包括：
基于预设条件，从上述雷达剖面图中筛选双曲线状的信号曲线；以及
将上述信号曲线的水平距离跨度确定为上述研究窗口。
根据本公开的实施例，上述雷达包括零偏移距探地雷达。
本公开实施例的另一个方面提供了一种雷达偏移成像装置，包括：
生成模块，用于根据多个反射信号值生成雷达剖面图，其中，上述多个反射信号值是在雷达移动过程中针对研究区域发射的不同发射信号后反射得到的；
转换模块，用于对每个上述反射信号值进行信号转换，得到与每个上述反射信号值对应的解析信号，其中，上述解析信号包括上述反射信号和经过信号转换的信号值；
第一确定模块，用于从上述雷达剖面图中确定研究窗口，其中，上述研究窗口是根据多个上述反射信号值中至少两个反射信号值的局部信号的信号曲线确定的，上述局部信号是由发射体反射生成的；
第二确定模块，用于根据上述研究区域确定网格图以及与上述网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，上述网格图表征上述研究区域内各个位置的坐标信息，上述多个时间延迟是根据上述网格图和上述雷达的位置确定的；
第三确定模块，用于基于每个上述时间延迟和上述研究窗口，从多个上述解析信号中确定与上述时间延迟对应的至少两个目标解析信号；以及
第四确定模块，用于根据上述网格图中的多个上述网格和与每个上述网格对应的上述目标解析信号，确定偏移后的图像。
本公开实施例的另一个方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。
本公开实施例的另一个方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
本公开实施例的另一个方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
根据本公开的实施例，通过根据进行信号转换后的信号值与原始的发射信号值，生成解析信号，并根据通过雷达剖面图确定的研究窗口获知每个网格的多个时间延迟，根据每个网格内的时间延迟可以从多个解析信号中确定目标解析信号，从而每个网格的多个目标解析信号和网格图确定发射体的偏移后的图像。由于目标解析信号是根据研究窗口确定的，目标解析信号能够较为准确地表征发射体，因此生成的雷达偏移后的图像能够较为准确地反映发射体的坐标信息，从而至少部分地克服了雷达偏移成像的质量较差的技术问题。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的应用雷达偏移成像的方法的示例性***架构；
图2示意性示出了根据本公开实施例的雷达偏移成像的方法的流程图；
图3示意性示出了根据本公开另一实施例的雷达偏移成像的方法的流程图；
图4示意性示出了根据本公开的实施例的雷达偏移成像装置的框图；以及
图5示意性示出了根据本公开实施例的实现雷达偏移成像的方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。
在利用雷达对介电常数异常的发射体进行偏移成像时，例如石块，在生成的雷达剖面中会形成双曲线状的反射信号。由于反射信号的空间大小并不一定代表实际的发射体的大小，进而降低了雷达的分辨率。
有鉴于此，本公开的实施例提供了一种雷达偏移成像的方法及雷达偏移成像装置。该方法包括：根据多个反射信号值生成雷达剖面图；对每个反射信号值进行信号转换，得到与每个反射信号值对应的解析信号；从雷达剖面图中确定研究窗口；根据研究区域确定网格图以及与网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，网格图表征研究区域内各个位置的坐标信息，多个时间延迟是根据网格图和雷达的位置确定的；基于每个时间延迟和研究窗口，从多个解析信号中确定与时间延迟对应的至少两个目标解析信号；根据网格图中的多个网格和与每个网格对应的目标解析信号，确定偏移后的图像。
图1示意性示出了根据本公开实施例的可以应用雷达偏移成像的方法的示例性***架构100。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的***架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、***、环境或场景。
如图1所示，根据该实施例的***架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104、服务器105和雷达106。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线和/或无线通信链路等。
用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种通讯客户端应用，例如雷达偏移成像应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端和/或社交平台软件等(仅为示例)。
终端设备101、102、103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等。
服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备101、102、103所请求的雷达偏移成像提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果反馈给终端设备。
雷达106可以利用发射天线针对发射体发射发射信号，发射信号在经过研究区域和/或发射体的反射后，雷达106的接收天线接收反射信号。
需要说明的是，本公开实施例所提供的雷达偏移成像的方法一般可以由服务器105执行。相应地，本公开实施例所提供的雷达偏移成像装置一般可以设置于服务器105中。本公开实施例所提供的雷达偏移成像的方法也可以由不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群执行。相应地，本公开实施例所提供的雷达偏移成像装置也可以设置于不同于服务器105且能够与终端设备101、102、103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群中。或者，本公开实施例所提供的雷达偏移成像的方法也可以由终端设备101、102、或103执行，或者也可以由不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备执行。相应地，本公开实施例所提供的雷达偏移成像装置也可以设置于终端设备101、102、或103中，或设置于不同于终端设备101、102、或103的其他终端设备中。
应该理解，图1中的终端设备、网络、服务器和雷达的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络、服务器和雷达。
图2示意性示出了根据本公开实施例的雷达偏移成像的方法的流程图。
如图2所示，该方法可以包括操作S201～S206。
在操作S201，根据多个反射信号值生成雷达剖面图，其中，多个反射信号值是在雷达移动过程中针对研究区域发射的不同发射信号后反射得到的。
在操作S202，对每个反射信号值进行信号转换，得到与每个反射信号值对应的解析信号，其中，解析信号包括反射信号和经过信号转换的信号值。
在操作S203，从雷达剖面图中确定研究窗口，其中，研究窗口是根据多个反射信号值中至少两个反射信号值的局部信号的信号曲线确定的，局部信号是由发射体反射生成的。
在操作S204，根据研究区域确定网格图以及与网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，网格图表征研究区域内各个位置的坐标信息，多个时间延迟是根据网格图和雷达的位置确定的。
在操作S205，基于每个时间延迟和研究窗口，从多个解析信号中确定与时间延迟对应的至少两个目标解析信号。
在操作S206，根据网格图中的多个网格和与每个网格对应的目标解析信号，确定偏移后的图像。
根据本公开的实施例，雷达剖面图是根据一个或多个反射信号生成的剖面图像，其上可以显示有每个反射信号的波形。
根据本公开的实施例，解析信号是一个复信号，其实部为反射信号值，虚部为经过信号转换的信号值。
根据本公开的实施例，发射天线在第一时刻发射该发射信号，经过发射体的反射后生成反射信号并在第二时刻被接收天线所接收转化为反射信号值，根据第一时刻和第二时刻可知其时间延迟。
根据本公开的实施例，针对每个网格，根据与每个反射信号对应的时间延迟，将该研究窗口内的多个目标解析信号两两相关，从而计算该网格的幅度值，进而根据多个网格的幅度值和网格图确定发射体的偏移后的图像。其中，两两相关可以指对不同目标解析信号的实部与实部、虚部与虚部分别两两相乘并相加。
根据本公开的实施例，通过根据进行信号转换后的发射信号值与原始的发射信号值，生成解析信号，并根据通过雷达剖面图确定的研究窗口获知每个网格的多个时间延迟，根据每个网格内的时间延迟可以从多个解析信号中确定目标解析信号，从而每个网格的多个目标解析信号和网格图确定发射体的偏移后的图像。由于目标解析信号是根据研究窗口确定的，目标解析信号能够较为准确地表征发射体，因此生成的雷达偏移后的图像能够较为准确地反映发射体的坐标信息，从而至少部分地克服了雷达偏移成像的质量较差的技术问题。
根据本公开的实施例，网格图是根据预设分辨率对研究区域进行处理得到的。
根据本公开的实施例，根据网格图中的多个网格和与每个网格对应的目标解析信号，确定偏移后的图像，可以包括如下操作：
基于每个网格，对与网格对应的至少两个目标解析信号进行处理，得到与网格对应的幅度值。根据多个幅度值，在网格图中确定偏移后的图像。
根据本公开的实施例，在每个网格中，将通过研究窗口确定的时间延迟对应的至少两个目标解析信号两两相关处理可以得到该网格的幅度值，对每个网格进行上述处理可以得到多个幅度值，根据多个幅度值可以确定发射体在网格图中的位置，从而确定了偏移后的图像。
根据本公开的实施例，解析信号包括实部信号和虚部信号，实部信号表征与解析信号对应的反射信号值，虚部信号表征经过信号转换的信号值。
其中，基于每个网格，对与网格对应的至少两个目标解析信号进行处理，得到与网格对应的幅度值，可以包括如下操作：
将至少两个目标解析信号中的实部信号进行乘积处理，得到第一数值。将至少两个目标解析信号中的虚部信号进行乘积处理，得到第二数值。根据第一数值和第二数值，确定网格对应的幅度值。
根据本公开的实施例，例如第n个反射信号的第m个采样点的信号强度为E1(m，n)，其希尔伯特变换后获得的解析信号如公式(1)所示。
E(m，n)＝E1(m，n)+iE2(m，n) (1)
其中，E2(m，n)为E1(m，n)的信号转换结果。假设研究区域中某网格的幅度为A(p，q)，则A(p，q)的计算如公式(2)所示。
A(p，q)＝∑TW∑TMWE1(m，n1)·E1(m，n2)+E2(m，n1)·E2(m，n2) (2)
其中，TW和TMW分别为研究窗口及时间窗口，时间窗口是根据研究窗口确定的，n1和n2分别为研究窗口内的不相同的两个目标解析信号，m为TMW时间窗口内的采样点。
根据本公开的实施例，对每个反射信号进行信号转换，得到与每个反射信号对应的解析信号，可以包括如下操作：
对每个反射信号值进行希尔伯特变换，得到与每个反射信号对应的转换信号值，其中，转换信号表征经过信号转换的信号值。
根据每个反射信号值和与反射信号对应的转换信号值，生成与反射信号对应的解析信号。
根据本公开的实施例，希尔伯特变换(Hilbert Transform)：一个连续时间信号x(t)的希尔伯特变换等于该信号通过具有冲激响应h(t)＝1/πt的线性***以后的输出响应xh(t)。
图3示意性示出了根据本公开另一实施例的雷达偏移成像的方法的流程图。
如图3所示，在对每个反射信号值进行信号转换之前，还可以包括操作S301～操作S303.
在操作S301，对每个反射信号进行滤波处理，得到与每个反射信号对应的滤波后的反射信号。
在操作S302，对每个滤波后的反射信号进行降噪处理，得到多个降噪后的反射信号。
在操作S303，对每个降噪后的反射信号进行增益处理，得到多个预处理后的反射信号值。
根据本公开的实施例，增益处理的方法包括自动增益控制算法或固定增益控制算法。
根据本公开的实施例，由于原始的反射信号中包含大量的水平干扰信号，例如发射天线发射的发射信号未经过反射直接被接收天线所接收的信号，因此需要对反射信号进行减背景处理，以将水平干扰等背景信号进行滤除，其中，滤波处理可以根据雷达的频带选择合适的带通滤波器。同时由于信号的传播、散射及衰减，反射信号的幅度随着时间逐渐减弱，以至于无法分辨，因此需要对接收到的反射信号加增益以提高分辨率。
在一种示例性的实施例中，可以使用预处理后的反射信号进行信号转换，以便于根据转换后得到的解析信号确定偏移后的图像，使用预处理后的反射信号值能够提高雷达偏移成像的成像质量。
根据本公开的实施例，不同的发射信号是发射天线在不同发射位置发射的。
根据本公开的实施例，根据研究区域确定网格图以及与网格图中每个网格对应的多个时间延迟，可以包括如下操作：
针对每个网格，根据与每个发射信号对应的发射位置和发射信号对应的接收位置，确定与发射信号对应的信号传播路径。根据信号传播路径，确定与发射信号对应的时间延迟。
根据本公开的实施例，利用每个网格和每个发射信号的几何关系和发射信号对应的接收位置，确定光路的信号传播路径，再利用波速转换成时间延迟，其中，波速可以包括光速，也可以根据不同的传播介质确定该传播介质下的波速。
根据本公开的实施例，不同的发射信号是发射天线在不同的发射时间发射的，不同的反射信号值是接收天线在不同的接收时间接收的。
根据本公开的实施例，基于每个时间延迟，从多个解析信号中确定与时间延迟对应的至少两个目标解析信号，可以包括如下操作：
针对每个发射信号和研究窗口，根据发射信号的发射时间和与发射信号对应的时间延迟，确定与发射信号对应的反射信号值的接收时间。
根据发射信号的发射时间和反射信号值的接收时间，从多个反射信号值中确定目标反射信号值。
根据多个目标反射信号值，从多个解析信号中分别确定与每个目标反射信号值对应的目标解析信号。
根据本公开的实施例，在确定研究窗口后，可以确定该研究窗口内的发射信号的时间延迟，从而能够根据该发射信号的发射时间确定反射信号值的接收时间。在确定反射信号值的接收时间后可以在多个反射信号值中确定与该反射信号值对应的目标反射信号值，进而根据该目标反射信号值从多个解析信号中确定与其对应的目标解析信号，以便于根据该研究窗口内的多个目标解析信号计算该研究窗口对应的网格的幅度值。
根据本公开的实施例，从雷达剖面图中确定研究窗口，可以包括如下操作：
基于预设条件，从雷达剖面图中筛选双曲线状的信号曲线；以及
将信号曲线的水平距离跨度确定为研究窗口。
根据本公开的实施例，研究窗口为一距离窗口，例如可以在雷达剖面图中挑选符合条件的双曲线状的两个反射信号，双曲线的水平跨度的距离可以为距离窗口，其中，该双曲线的每个曲线为一局部信号，挑选的条件可以包括但不限于曲线的曲率、幅度等。
根据本公开的实施例，雷达包括零偏移距探地雷达。
根据本公开的实施例，雷达可以包括一发一收(一个发射天线和一个接收天线)的零偏移距探地雷达，也可以包括只使用一个发射天线和一个接收天线的其他类型的雷达，例如月壤结构探测仪等多偏移距探地雷达。
图4示意性示出了根据本公开的实施例的雷达偏移成像装置的框图。
如图4所示，雷达偏移成像装置可以包括生成模块410、转换模块420、第一确定模块430、第二确定模块440、第三确定模块450和第四确定模块460。
生成模块410，用于根据多个反射信号值生成雷达剖面图，其中，多个反射信号值是在雷达移动过程中针对研究区域发射的不同发射信号后反射得到的。
转换模块420，用于对每个反射信号值进行信号转换，得到与每个反射信号值对应的解析信号，其中，解析信号包括反射信号和经过信号转换的信号值。
第一确定模块430，用于从雷达剖面图中确定研究窗口，其中，研究窗口是根据多个反射信号值中至少两个反射信号值的局部信号的信号曲线确定的，局部信号是由发射体反射生成的。
第二确定模块440，用于根据研究区域确定网格图以及与网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，网格图表征研究区域内各个位置的坐标信息，多个时间延迟是根据网格图和雷达的位置确定的。
第三确定模块450，用于基于每个时间延迟和研究窗口，从多个解析信号中确定与时间延迟对应的至少两个目标解析信号。
第四确定模块460，用于根据网格图中的多个网格和与每个网格对应的目标解析信号，确定偏移后的图像。
根据本公开的实施例，通过根据进行信号转换后的信号值与原始的发射信号值，生成解析信号，并根据通过雷达剖面图确定的研究窗口获知每个网格的多个时间延迟，根据每个网格内的时间延迟可以从多个解析信号中确定目标解析信号，从而每个网格的多个目标解析信号和网格图确定发射体的偏移后的图像。由于目标解析信号是根据研究窗口确定的，目标解析信号能够较为准确地表征发射体，因此生成的雷达偏移后的图像能够较为准确地反映发射体的坐标信息，从而至少部分地克服了雷达偏移成像的质量较差的技术问题。
根据本公开的实施例，网格图是根据预设分辨率对研究区域进行处理得到的。
根据本公开的实施例，第四确定模块460可以包括处理单元和第一确定单元。
处理单元，用于基于每个网格，对与网格对应的至少两个目标解析信号进行处理，得到与网格对应的幅度值。
第一确定单元，用于根据多个幅度值，在网格图中确定偏移后的图像。
根据本公开的实施例，解析信号包括实部信号和虚部信号，实部信号表征与解析信号对应的反射信号值，虚部信号表征经过信号转换的信号值。
根据本公开的实施例，处理单元可以包括第一处理子单元、第二处理子单元和确定子单元。
第一处理子单元，用于将至少两个目标解析信号中的实部信号进行乘积处理，得到第一数值。
第二处理子单元，用于将至少两个目标解析信号中的虚部信号进行乘积处理，得到第二数值。
确定子单元，用于根据第一数值和第二数值，确定网格对应的幅度值。
根据本公开的实施例，转换模块420可以包括变换单元和生成单元。
变换单元，用于对每个反射信号值进行希尔伯特变换，得到与每个反射信号对应的转换信号值，其中，转换信号值表征经过信号转换的信号值。
生成单元，用于根据每个反射信号值和与反射信号值对应的转换信号值，生成与反射信号对应的解析信号。
根据本公开的实施例，雷达偏移成像装置还可以包括滤波模块、降噪模块和增益模块。
滤波模块，用于对每个反射信号进行滤波处理，得到与每个反射信号对应的滤波后的反射信号。
降噪模块，用于对每个滤波后的反射信号进行降噪处理，得到多个降噪后的反射信号。
增益模块，用于对每个降噪后的反射信号进行增益处理，得到多个预处理后的反射信号值。
根据本公开的实施例，不同的发射信号是发射天线在不同发射位置发射的。
根据本公开的实施例，第二确定模块440可以包括第二确定单元和第三确定单元。
第二确定单元，用于针对每个网格，根据与每个发射信号对应的发射位置和发射信号对应的接收位置，确定与发射信号对应的信号传播路径。
第三确定单元，用于根据信号传播路径，确定与发射信号对应的时间延迟。
根据本公开的实施例，不同的发射信号是发射天线在不同的发射时间发射的，不同的反射信号值是接收天线在不同的接收时间接收的。
根据本公开的实施例，第三确定模块450可以包括第四确定单元、第五确定单元和第六确定单元。
第四确定单元，用于针对每个发射信号和研究窗口，根据发射信号的发射时间和与发射信号对应的时间延迟，确定与发射信号对应的反射信号值的接收时间。
第五确定单元，用于根据发射信号的发射时间和反射信号值的接收时间，从多个反射信号值中确定目标反射信号值。
第六确定单元，用于根据多个目标反射信号值，从多个解析信号中分别确定与每个目标反射信号值对应的目标解析信号。
根据本公开的实施例，第一确定模块430可以包括筛选单元和第七确定单元。
筛选单元，用于基于预设条件，从雷达剖面图中筛选双曲线状的信号曲线。
第七确定单元，用于将信号曲线的水平距离跨度确定为研究窗口。
根据本公开的实施例，雷达包括零偏移距探地雷达。
根据本公开的实施例的模块、单元、子单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Arrays，PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块、单元、子单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
例如，生成模块410、转换模块420、第一确定模块430、第二确定模块440、第三确定模块450和第四确定模块460中的任意多个可以合并在一个模块/单元/子单元中实现，或者其中的任意一个模块/单元/子单元可以被拆分成多个模块/单元/子单元。或者，这些模块/单元/子单元中的一个或多个模块/单元/子单元的至少部分功能可以与其他模块/单元/子单元的至少部分功能相结合，并在一个模块/单元/子单元中实现。根据本公开的实施例，生成模块410、转换模块420、第一确定模块430、第二确定模块440、第三确定模块450和第四确定模块460中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，生成模块410、转换模块420、第一确定模块430、第二确定模块440、第三确定模块450和第四确定模块460中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
需要说明的是，本公开的实施例中雷达偏移成像装置部分与本公开的实施例中雷达偏移成像的方法部分是相对应的，雷达偏移成像装置部分的描述具体参考雷达偏移成像的方法部分，在此不再赘述。
图5示意性示出了根据本公开实施例的适于实现上文描述的方法的电子设备的框图。图5示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，根据本公开实施例的电子设备500包括处理器501，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器501例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器501还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器501可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 503中，存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理器501、ROM502以及RAM 503通过总线504彼此相连。处理器501通过执行ROM 502和/或RAM 503中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 502和RAM 503以外的一个或多个存储器中。处理器501也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。
根据本公开的实施例，电子设备500还可以包括输入/输出(I/O)接口505，输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。***500还可以包括连接至I/O接口505的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。
根据本公开的实施例，根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被处理器501执行时，执行本公开实施例的***中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的***、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/***中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/***中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质。例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(Computer Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，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***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 502和/或RAM 503和/或ROM 502和RAM 503以外的一个或多个存储器。
本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行本公开实施例所提供的方法的程序代码，当计算机程序产品在电子设备上运行时，该程序代码用于使电子设备实现本公开实施例所提供的雷达偏移成像的方法。
在该计算机程序被处理器501执行时，执行本公开实施例的***/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的***、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分509被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“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设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种雷达偏移成像的方法，包括：
根据多个反射信号值生成雷达剖面图，其中，所述多个反射信号值是在雷达移动过程中针对研究区域发射的不同发射信号后反射得到的；
对每个所述反射信号值进行信号转换，得到与每个所述反射信号值对应的解析信号，其中，所述解析信号包括所述反射信号和经过信号转换的信号值；
从所述雷达剖面图中确定研究窗口，其中，所述研究窗口是根据多个所述反射信号值中至少两个反射信号值的局部信号的信号曲线确定的，所述局部信号是由发射体反射生成的；
根据所述研究区域确定网格图以及与所述网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，所述网格图表征所述研究区域内各个位置的坐标信息，所述多个时间延迟是根据所述网格图和所述雷达的位置确定的；
基于每个所述时间延迟和所述研究窗口，从多个所述解析信号中确定与所述时间延迟对应的至少两个目标解析信号；以及
根据所述网格图中的多个所述网格和与每个所述网格对应的所述目标解析信号，确定偏移后的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，所述网格图是根据预设分辨率对所述研究区域进行处理得到的；
其中，所述根据所述网格图中的多个所述网格和与每个所述网格对应的所述目标解析信号，确定偏移后的图像，包括：
基于每个所述网格，对与所述网格对应的至少两个所述目标解析信号进行处理，得到与所述网格对应的幅度值；以及
根据多个所述幅度值，在所述网格图中确定所述偏移后的图像。
3.根据权利要求2所述的方法，所述解析信号包括实部信号和虚部信号，所述实部信号表征与所述解析信号对应的反射信号值，所述虚部信号表征所述经过信号转换的信号值；
其中，所述基于每个所述网格，对与所述网格对应的至少两个所述目标解析信号进行处理，得到与所述网格对应的幅度值，包括：
将至少两个所述目标解析信号中的实部信号进行乘积处理，得到第一数值；
将至少两个所述目标解析信号中的虚部信号进行乘积处理，得到第二数值；以及
根据所述第一数值和所述第二数值，确定所述网格对应的幅度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对每个所述反射信号进行信号转换，得到与每个所述反射信号对应的解析信号，包括：
对每个所述反射信号值进行希尔伯特变换，得到与每个所述反射信号对应的转换信号值，其中，所述转换信号值表征所述经过信号转换的信号值；以及
根据每个所述反射信号值和与所述反射信号值对应的所述转换信号值，生成与所述反射信号对应的解析信号。
5.根据权利要求1所述的方法，在对每个所述反射信号值进行信号转换之前，还包括：
对每个所述反射信号进行滤波处理，得到与每个所述反射信号对应的滤波后的反射信号；
对每个所述滤波后的反射信号进行降噪处理，得到多个降噪后的反射信号；以及
对每个所述降噪后的反射信号进行增益处理，得到多个预处理后的所述反射信号值。
6.根据权利要求1所述的方法，不同的所述发射信号是发射天线在不同发射位置发射的；
其中，所述根据所述研究区域确定网格图以及与所述网格图中每个网格对应的多个时间延迟，包括：
针对每个所述网格，根据与每个所述发射信号对应的发射位置和所述发射信号对应的接收位置，确定与所述发射信号对应的信号传播路径；以及
根据所述信号传播路径，确定与所述发射信号对应的所述时间延迟。
7.根据权利要求6所述的方法，不同的所述发射信号是所述发射天线在不同的发射时间发射的，不同的所述反射信号值是接收天线在不同的接收时间接收的；
其中，所述基于每个所述时间延迟，从多个所述解析信号中确定与所述时间延迟对应的至少两个目标解析信号，包括：
针对每个所述发射信号和所述研究窗口，根据所述发射信号的发射时间和与所述发射信号对应的所述时间延迟，确定与所述发射信号对应的所述反射信号值的接收时间；
根据所述发射信号的发射时间和所述反射信号值的接收时间，从多个所述反射信号值中确定目标反射信号值；以及
根据多个所述目标反射信号值，从多个所述解析信号中分别确定与每个所述目标反射信号值对应的所述目标解析信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述从所述雷达剖面图中确定研究窗口，包括：
基于预设条件，从所述雷达剖面图中筛选双曲线状的信号曲线；以及
将所述信号曲线的水平距离跨度确定为所述研究窗口。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述雷达包括零偏移距探地雷达。
10.一种雷达偏移成像装置，包括：
生成模块，用于根据多个反射信号值生成雷达剖面图，其中，所述多个反射信号值是在雷达移动过程中针对研究区域发射的不同发射信号后反射得到的；
转换模块，用于对每个所述反射信号值进行信号转换，得到与每个所述反射信号值对应的解析信号，其中，所述解析信号包括所述反射信号和经过信号转换的信号值；
第一确定模块，用于从所述雷达剖面图中确定研究窗口，其中，所述研究窗口是根据多个所述反射信号值中至少两个反射信号值的局部信号的信号曲线确定的，所述局部信号是由发射体反射生成的；
第二确定模块，用于根据所述研究区域确定网格图以及与所述网格图中每个网格对应的多个时间延迟，其中，所述网格图表征所述研究区域内各个位置的坐标信息，所述多个时间延迟是根据所述网格图和所述雷达的位置确定的；
第三确定模块，用于基于每个所述时间延迟和所述研究窗口，从多个所述解析信号中确定与所述时间延迟对应的至少两个目标解析信号；以及
第四确定模块，用于根据所述网格图中的多个所述网格和与每个所述网格对应的所述目标解析信号，确定偏移后的图像。
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