一种基于Hough变换的航迹起始方法

杨佳义

摘  要：雷达常用的航迹起始方式有逻辑法，直观法等方式。文章采取一种基于Hough变换的航迹起始方式，将经典Hough变换与修正的Hough变换进行对比，分析性能。Hough变换法主要应用于图像中的直线检测。由于目标在起始时其运动轨迹基本为一条直线，因此可以使用Hough变换法进行起始。但由于经典Hough变换要求较长的扫描周期且运算量巨大，因此提出了在三个扫描周期内采用修正的Hough变换法进行航迹起始。此方法大大提升了目标航迹起始速度。

关键词：Hough变换;航迹起始;直线检测

中图分类号：TN953         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）06-0012-02

1 Hough变换法原理

Hough法是将笛卡尔坐标系中的点转换到参数空间中，得到一组参数方程。设在直角坐标系中存在同一直线上的n个点x1x2x3.....。转换到参数空间，得到n组参数曲线。

？籽=cos（？兹）×x+sin？兹×y  ？兹∈（0，？仔）

根据几何关系可以得到位于同一直线上，或近似直线上的点经过Hough变换后得到的n组参数曲线在参数空间中必定相交于某点，或在某一特定区域内其曲线密度很大。

由图1可以看出在某方格区域内其交点最为集中，则暗示着可能存在的航迹。

2 经典Hough变换

经典Hough变换法是在经过长扫描周期并得到大量目标与杂波的点迹后，将所有可能点迹进行直角坐标转参数坐标，得到若干组曲线，再将横纵坐标进行划分，划分步长为？驻？兹、？驻？籽。

再对每个小方格内曲线的数目进行统计。再对方格内曲线数目进行累加，存在一条曲线则对方格进行加一计数，最终得到每个小方格的计数值。因此方格内峰值的大小即暗示着可能的航迹。

3 修正的Hough变换

经典Hough变换虽然理论上可行但是实际操作中仍然存在很多问题，例如方格区域的划分大小很难确定，且要處理的点迹数量十分庞大，给计算机造成很大的压力。且经典法最大的缺陷是往往要经过多次扫描周期以后才能得到较好的结果，这与快速航迹起始的理念是相悖的。

综上所述，要达到快速建航，修正的Hough变换是很好的选择。

4 修正Hough变换原理

假设雷达在连续三个扫描周期内得到三组数据

z1=x1...xn、z2=x1...xn、z3=x1...xn

将三组数据经过转换后得到的参数方程进行差分，得到曲线的两个零交汇点？驻？籽n。可以根据零交汇点提供的信息对点迹进行判断，判断是否为可能的航迹。

修正Hough变换法的判断准则如下：

（1）零交汇点须距离非常接近

|？驻？籽1-？驻？籽2|？燮？啄

？啄为位于某一区间上的允许误差。

（2）过零点的两条直线的斜率必须相同，以避免V形航迹的出现。

5 修正Hough变换步骤

将得到的量测值进行速度判断，剔除不满足速度范围的点迹。

再将剩下的相邻两周期内的可能点迹进行坐标转换，得到相邻两周期内的零交汇点，再利用准则（1）、（2）进行判断，得到满足准则的点迹。

6 仿真分析

本文采用三扫描周期的数据，每一扫描周期包含四个点迹，图2为经过坐标转换及直线提取后的结果。

本文选取满足某方程的一条直线，并选取直线上的三个采样点，再添加若干不成直线的杂波点，并进行Matlab仿真实验。验证是否能成功提取直线。

图3为经过修正Hough变换后参数空间中曲线的交汇点，即曲线的零交汇点，可以看出在一点处出现三条曲线同时相交的情况。此处零交汇点的距离最小，可以将其作为可能的起始航迹。

7 结束语

从图2、3、4可以看出修正的Hough变换法能很好的进行航迹起始。

参考文献：

[1]何友，修建娟.雷达数据处理及应用[M].北京：电子工业出版社，2009（09）：160-162.

[2]何友，王国宏.多传感器信息融合及应用[M].北京：电子工业出版社，2007（11）：88-102.

[3]薄煜明，郭治.现代火控理论与应用基础[M].北京：科学出版社，2013（02）：89-90.