專利名稱：一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)探測(cè)和圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)金屬違禁品的綠色 通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
為了服務(wù)“三農(nóng)”，進(jìn)一步降低鮮活農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸成本，穩(wěn)定農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格，力口 大對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的扶持力度，交通部規(guī)定，對(duì)在全國(guó)“五縱二橫”高速公路的“綠色通道”上行 駛的整車合法裝載鮮活農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸車輛，免收車輛通行費(fèi)。在國(guó)家政策支持“三農(nóng)”、促進(jìn)民生的同時(shí)，部分綠色通道車輛卻鉆營(yíng)國(guó)家政策， 利用混裝、偽裝等手段，在車輛內(nèi)部裝載大量非農(nóng)產(chǎn)品，外部?jī)H以少量的鮮活農(nóng)產(chǎn)品加以遮 掩，逃繳高速公路通行費(fèi)，導(dǎo)致了部分高速通行費(fèi)流失，并且這 一現(xiàn)象呈日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)， 給國(guó)家?guī)砹撕艽髶p失，影響了綠色通道政策的健康發(fā)展。為了保障國(guó)家“綠色通道”政策有效執(zhí)行，減少國(guó)有資產(chǎn)流失，必須嚴(yán)厲打擊利用 混裝、偽裝等欺騙手段逃避繳納公路通行費(fèi)的違法行為。但是目前高速公路管理部門尚缺 乏有效的綠色通道車輛檢測(cè)手段。目前綠色通道車輛檢測(cè)主要依靠人工方法進(jìn)行檢查。一種方法是由工作人員進(jìn)入 車廂內(nèi)用肉眼觀察并手動(dòng)搬移貨物進(jìn)行檢查。具體操作是，當(dāng)通過的待檢驗(yàn)綠色通道車輛 停止后，工作人員推動(dòng)帶有輪子的可移動(dòng)扶梯到車輛后方，登梯進(jìn)入車廂內(nèi)部查看，必要時(shí) 手動(dòng)搬移表面的一部分貨物，檢查是否存在不符合綠色通道通行標(biāo)準(zhǔn)的物品。這種方法檢 查速度慢，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。當(dāng)車輛裝載量大且貨物堆積較高時(shí)，工作人員手動(dòng)檢查 只能檢查貨物表層，不便于檢查貨物深處。而當(dāng)車輛完全裝滿時(shí)，工作人員無法進(jìn)入車廂內(nèi) 檢查，因此這種方法的檢測(cè)覆蓋率低。第二種方法是使用鋼釬探查，通過的待檢測(cè)車輛停止 后，工作人員將一根帶有螺旋紋的長(zhǎng)鋼釬從車輛兩側(cè)或后方的任意部位扎入，抽出后檢查 鋼釬螺旋槽內(nèi)帶出的殘留物是否和裝載貨物的特征相符合。這種方法主觀性大、檢查速度 慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大、且漏檢率非常高，對(duì)小型貨車能夠起到一定的作用。但是對(duì)大型、超長(zhǎng)的集 裝箱式貨車，鋼釬無法從兩側(cè)只能從后方插入，且從后方插入時(shí)探查深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于車廂長(zhǎng) 度，鋼釬探查法對(duì)集裝箱式貨車檢測(cè)的作用有限。另外鋼釬探查法對(duì)運(yùn)輸貨物可能會(huì)產(chǎn)生 一定的破壞作用，對(duì)運(yùn)輸高價(jià)格、易損壞農(nóng)產(chǎn)品的綠色通道車輛采用鋼釬探查法進(jìn)行檢測(cè) 時(shí)，往往會(huì)引起貨運(yùn)司機(jī)的不滿。因此，綠色通道檢查點(diǎn)急需一種快速、高效、無損探測(cè)手 段。已知的另一種正在考慮實(shí)施的檢測(cè)方法是比重法。該方法使用地面內(nèi)嵌式磅秤來 測(cè)重，當(dāng)車輛開過磅秤時(shí)測(cè)得整車重量，整車重量減去根據(jù)車型得到的車體重量就是車輛 裝載貨物所占的重量。然后用紅外探測(cè)的方法可以得到車廂體積，貨物重量與車廂體積相 除得到一個(gè)比重值，將該值和車輛裝載貨物類型的標(biāo)準(zhǔn)比重值相比較，看兩者是否相符，如 果差值過大，則可判定所檢測(cè)的車輛可能裝載有不同種類的貨物，需要重點(diǎn)檢測(cè)。但由于該 方法中測(cè)重是在車輛運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)態(tài)進(jìn)行的，得到的是一個(gè)瞬時(shí)重量值，對(duì)同一輛車多次測(cè)量的結(jié)果可能都不相同，因此貨物重量的測(cè)量準(zhǔn)確性不能保證；另外不同類型的貨物 堆積的稀疏程度也不同，有些貨物類型在車廂中放置時(shí)，個(gè)體與個(gè)體之間的空隙較大，堆積 程度稀疏，如南瓜；而另一些貨物類型在車廂中放置時(shí)，個(gè)體與個(gè)體之間的空隙較小，堆積 程度密實(shí)，如青椒，裝載貨物類型的標(biāo)準(zhǔn)比重值難以給定。而且實(shí)際中綠色通道車輛運(yùn)輸時(shí) 一輛車上可能裝有好幾種不同類型的綠色通道貨物，這也給比重法的準(zhǔn)確測(cè)量帶來困難。能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)無損探測(cè)的方法主要有超聲波檢測(cè)法、X光檢測(cè)法及核探測(cè)法。 超聲波檢測(cè)方法主要利用超聲波的反射、折射現(xiàn)象來探測(cè)物體內(nèi)部的不均勻性，通常是對(duì) 于同一種均勻、結(jié)構(gòu)致密的介質(zhì)探測(cè)其不連續(xù)程度，多用于金屬探傷，而鮮活農(nóng)產(chǎn)品形狀不 規(guī)則、堆積程度稀疏，因此超聲波探測(cè)方法不適用于農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)；X光檢測(cè)法以及核探測(cè)法 分辨率高、成像直觀，但是設(shè)備運(yùn)行成本高昂，而且對(duì)人體輻射較強(qiáng)、安全性差，因而也難以 應(yīng)用在人流通行量較大的高速公路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用雷達(dá)天線發(fā)射的電磁波對(duì)綠色通道敞篷車進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)敞篷 車回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，判斷敞篷車是否夾帶有金屬違禁品，如果有夾帶則給出敞篷車夾 帶的金屬違禁品的放置范圍。雷達(dá)檢測(cè)法能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)無損探測(cè)，利用的是電磁波在不同介電常數(shù)的介質(zhì) 中傳播時(shí)的變化差異特性。電磁波可以透過樹木、蔬菜和瓜果等農(nóng)產(chǎn)品傳輸，在電磁波傳輸 過程中，鮮活農(nóng)產(chǎn)品充當(dāng)了電磁波的傳輸介質(zhì)，電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng) 度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，本發(fā)明的雷達(dá)檢測(cè)設(shè)備正是根據(jù)電 磁波在介質(zhì)中傳播的這個(gè)特征來工作的。雷達(dá)檢測(cè)設(shè)備可以根據(jù)電磁波的變化差異，反映 出被檢測(cè)介質(zhì)體的賦存形態(tài)、尺寸大小以及各介質(zhì)體間的界面，另外，電磁波在不同介質(zhì)中 傳播的速度存在差異，不同介質(zhì)對(duì)電磁波的吸收和反射能力也有差異。利用不同介質(zhì)在雷 達(dá)檢測(cè)設(shè)備中呈現(xiàn)的圖像不同這一特征，可以揭示探測(cè)范圍內(nèi)不同填充介質(zhì)對(duì)雷達(dá)圖像的 影響規(guī)律。電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)，雷達(dá)波的穿透能力是有限的。電導(dǎo)率越高衰減越 大，反射回波就越強(qiáng)。金屬物體受到電磁波照射時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)反射，可以此為依據(jù)來檢測(cè) 綠色通道敞篷車是否夾帶有金屬違禁品。本發(fā)明方法包括以下幾個(gè)步驟步驟一對(duì)敞篷車錄取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)；檢測(cè)綠色通道敞篷車的硬件設(shè)備由天線支撐框架、雷達(dá)天線、雷達(dá)主機(jī)和控制計(jì) 算機(jī)組成。天線支撐框架為“門”字形天線支架，對(duì)敞篷車檢測(cè)時(shí)，將雷達(dá)天線口朝下，吊裝 在天線支撐框架的中間位置，雷達(dá)天線通過電纜與在天線支撐框架旁邊放置的雷達(dá)主機(jī)和 控制計(jì)算機(jī)相連。當(dāng)有敞篷車通過綠色通道車輛檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，驅(qū)使敞篷車以3 8公里/小 時(shí)的速度從裝有雷達(dá)天線的天線支撐框架下方勻速駛過，控制計(jì)算機(jī)通過雷達(dá)主機(jī)控制雷 達(dá)天線發(fā)射電磁波并接收敞篷車的回波數(shù)據(jù)，當(dāng)敞篷車完全通過雷達(dá)照射區(qū)域后，數(shù)據(jù)錄 取完成。步驟二 去耦合波并截取出車廂區(qū)域；錄取的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)按時(shí)間的先后順序排列成M行N列的數(shù)據(jù)矩陣，顯示為原始 數(shù)據(jù)圖像F，其中M是一個(gè)接收回波包含的采樣點(diǎn)數(shù)，N是數(shù)據(jù)錄取時(shí)間內(nèi)接收回波的總個(gè)數(shù)。圖像F中的數(shù)據(jù)經(jīng)過了取模和歸一化處理，取值范圍是O 1。由于雷達(dá)天線中發(fā)射 機(jī)和接收機(jī)分置且同時(shí)工作，接收機(jī)所接收到的回波信號(hào)會(huì)受到發(fā)射信號(hào)的耦合影響。發(fā) 射信號(hào)耦合到接收信號(hào)中的耦合波集中在接收信號(hào)的開始部分，屬無效信息，為了方便后 續(xù)處理應(yīng)該去掉。耦合波在原始數(shù)據(jù)圖像F中顯示為最上方的橫條帶狀區(qū)域。緊鄰該區(qū)域 下方的弱信號(hào)區(qū)域是雷達(dá)波在空氣中的回波，該弱信號(hào)區(qū)域的數(shù)據(jù)與耦合波區(qū)域的數(shù)據(jù)的 差值大于0. 6。通過分析耦合波區(qū)域和弱信號(hào)區(qū)域的值分布，大致確定出耦合波的截止行 位置的估計(jì)值H，然后求得1 H行范圍內(nèi)所有列上的數(shù)據(jù)的均值I，其中H的值與雷達(dá)參 數(shù)有關(guān)，可通過觀察原始數(shù)據(jù)圖像F來估計(jì)得到，均值I在0. 6 1內(nèi)取值。從第1行開始 以W為間隔獲取不同行區(qū)間內(nèi)所有列上數(shù)據(jù)的均值，也就是依次得到WXN個(gè)數(shù)據(jù)的均值， 直到均值小于I為止，此時(shí)這個(gè)均值小于I的行區(qū)間包含的最大行位置就是耦合波在原始 數(shù)據(jù)圖像F中的截止行位置X1，其中W在10 50內(nèi)取整數(shù)值。檢測(cè)時(shí)有效的數(shù)據(jù)部分是 敞篷車的車廂區(qū)域回波數(shù)據(jù)，在錄取數(shù)據(jù)過程中當(dāng)敞篷車不在雷達(dá)波的照射范圍內(nèi)時(shí)，雷 達(dá)波通過空氣傳播后直接照射到地面，接收回波包含地面的強(qiáng)反射波，這時(shí)的回波數(shù)據(jù)不 包含敞篷車的有效信息。地面回波數(shù)據(jù)大于0. 8，且分布在多行上，要去掉包含地面回波的 回波數(shù)據(jù)，首先要得到地面回波行位置D，D的取值由雷達(dá)采樣頻率和地面到雷達(dá)天線的距 離決定。統(tǒng)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖像F中每一列上D-100 D+100行范圍內(nèi)大于0. 8的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)， 按對(duì)應(yīng)的列數(shù)順序排列，得到長(zhǎng)度為N的序列Y，取Y中最大值的1/2 1/3為第一門限T1, 第一門限T1取整數(shù)值，作為搜索地面回波結(jié)束列位置和開始列位置的個(gè)數(shù)門限。從對(duì)應(yīng)第 1列上數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的序列Y的頭端開始向尾端做搜索，得到的第一個(gè)小于第一門限T1的序列 成員對(duì)應(yīng)的列位置是地面回波的結(jié)束列位置Y1，相應(yīng)的，從對(duì)應(yīng)第N列上數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的序列Y 的尾端開始向頭端做搜索，得到的第一個(gè)小于第一門限T1的序列成員對(duì)應(yīng)的列位置是地面 回波的開始列位置\。然后確定車廂底的回波行位置X2，從D行開始到D-200行為止，找出 Y1 Y2列范圍內(nèi)每一列上第一個(gè)小于0. 3的數(shù)據(jù)所在的行位置，如果得到的Y2-YJl個(gè)行 位置相互之間的差值都小于100，取這N個(gè)行位置中的最小值為X2，如果差值中有一個(gè)大于 100，則設(shè)定X2 = D。再結(jié)合耦合波的截止行位置X1與地面回波的結(jié)束列位置Y1和開始列 位置Y2,從原始數(shù)據(jù)圖像F中截取出車廂區(qū)域圖像G。步驟三找出異常子陣位置；敞篷車中夾帶的金屬違禁品會(huì)對(duì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波有強(qiáng)反射作用，由于敞篷車和 雷達(dá)天線之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接收回波數(shù)據(jù)只在電磁波照射到金屬違禁品時(shí)包含有強(qiáng)反射回 波數(shù)據(jù)，這時(shí)的接收回波數(shù)據(jù)與電磁波未照射到金屬違禁品時(shí)有很大差異。因此要對(duì)車廂 區(qū)域圖像G進(jìn)行分析和處理，判斷是否存在由金屬違禁品的回波數(shù)據(jù)產(chǎn)生的異常子陣位 置，如果存在異常子陣位置，可初步判定該敞篷車夾帶有金屬違禁品。找出異常子陣位置 時(shí)，首先在車廂區(qū)域圖像G中確定貨物表面回波的估計(jì)行位置L，得到所有行位置大于L的 數(shù)據(jù)構(gòu)成初始矩陣E，從初始矩陣E的第1行和第1列開始，依次劃分子陣，子陣的大小為 U行V列，然后在得到的以子陣為元素的k。行kB列的新矩陣中，間隔a列劃分列區(qū)間，a值 不超過kB/10。設(shè)第二門限T2在0. 5 0. 7內(nèi)取值，作為尋找異常子陣位置時(shí)的均值門限。 獲取各個(gè)列區(qū)間內(nèi)子陣的最大均值，其中大于第二門限T2的最大均值對(duì)應(yīng)的子陣的左下角 位置就是異常子陣位置，這樣就得到了初步的異常子陣位置的分布。步驟四排除車尾回波影響；
當(dāng)敞篷車后部裝載貨物不滿時(shí)，貨物表面上方的車尾金屬擋板會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)反射回 波，因此敞篷車的車尾回波數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)和金屬違禁品回波數(shù)據(jù)相混淆，因此需要判斷上面 初步得到的異常子陣位置是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)，以便排除車尾回波的影響。車廂區(qū)域圖 像G中的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)，則多個(gè)相鄰數(shù)據(jù)構(gòu)成線段，這時(shí)車尾回波數(shù)據(jù)在車廂 區(qū)域圖像G中顯示為從圖像底部向右上方延伸的多條粗曲線段，一直延伸到貨物表面回 波的位置，依次對(duì)每一個(gè)異常子陣位置進(jìn)行處理，判斷是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)，如果是則 剔除該異常子陣位置，最后得到了最終的異常子陣位置，都屬于金屬違禁品回波數(shù)據(jù)的影 響。對(duì)一個(gè)異常子陣位置進(jìn)行處理時(shí)，首先設(shè)該異常子陣位置對(duì)應(yīng)的子陣的均值為mp，設(shè)定 0.8Xmp為第三門限T3,作為轉(zhuǎn)換二值圖像的閾值。然后提取出以該異常子陣位置為左下 角的最大長(zhǎng)方形數(shù)據(jù)圖像0，根據(jù)第三門限T3將圖像0轉(zhuǎn)為二值圖像，再利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中 的細(xì)化運(yùn)算，對(duì)二值圖像“細(xì)化”后得到細(xì)化圖像S。在細(xì)化圖像S中首先確定離該異常子 陣位置最近的值為1的起始點(diǎn)Q1，記Q為搜索到的點(diǎn)的集合，Q初始設(shè)為空集，先將起始點(diǎn) Q1歸入Q，然后對(duì)起始點(diǎn)Q1進(jìn)行點(diǎn)搜索，在搜索范圍R內(nèi)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)，搜索范圍 R是一個(gè)以當(dāng)前起始點(diǎn)為左下角的長(zhǎng)方形搜索區(qū)域，搜索區(qū)域的長(zhǎng)和寬對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)在20 50的范圍內(nèi)取整數(shù)值。如果搜索到下一個(gè)值為1的點(diǎn)q2，需要判斷q2與Q中的所有點(diǎn)是否 在一條曲線上，判斷依據(jù)是三階多項(xiàng)式擬合的系數(shù)。如果不是在一條曲線上就舍棄點(diǎn)q2，繼 續(xù)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)，否則將q2歸入Q，并以q2為新的起始點(diǎn)繼續(xù)在搜索范圍R內(nèi)搜 索下一個(gè)值為1的點(diǎn)，以此類推，直到搜索不到下一個(gè)值為1的點(diǎn)，則對(duì)起始點(diǎn)Q1的點(diǎn)搜索 結(jié)束，也就是對(duì)異常子陣位置(ip，jp)的處理結(jié)束，此時(shí)Q內(nèi)最后一個(gè)歸入的點(diǎn)為qn。由于 車尾回波數(shù)據(jù)是貨物表面上方的車尾金屬擋板產(chǎn)生的，車尾回波最上端數(shù)據(jù)的行位置應(yīng)與 貨物表面回波數(shù)據(jù)的行位置十分接近，但 由于得到的貨物表面回波的估計(jì)行位置L是估計(jì) 值，并且考慮到雷達(dá)回波的分辨率和點(diǎn)搜索的精確率問題，搜索得到的車尾回波數(shù)據(jù)最上 端的行位置，也就是點(diǎn)qn的行位置與貨物表面回波的估計(jì)行位置L之間會(huì)存在差值，需要 給出第四門限T4來判斷當(dāng)前處理的異常子陣位置是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和 具體試驗(yàn)操作，在100 200的范圍內(nèi)取一整數(shù)值作為第四門限T4,第四門限T4的值越小， 實(shí)際檢測(cè)時(shí)的漏檢概率越小，但誤報(bào)的概率會(huì)增大，而第四門限T4的值增大時(shí)，誤報(bào)的概率 減小，但漏檢的概率會(huì)增大。如果qn的行位置與L的差值的絕對(duì)值小于T4,說明此時(shí)處理的 異常子陣位置屬于車尾回波數(shù)據(jù)，直接剔除該異常子陣位置，否則保留該異常子陣位置，對(duì) 每一個(gè)初步得到的異常子陣位置進(jìn)行處理后，最后保留下來的就是最終的異常子陣位置。步驟五給出金屬物違禁品的放置位置；根據(jù)最終的異常子陣位置的分布，判斷敞篷車是否夾帶有金屬違禁品，如果有夾 帶，獲得金屬違禁品在車廂中的大致放置位置，并在控制計(jì)算機(jī)中顯示結(jié)果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明利用雷達(dá)設(shè)備來檢測(cè)綠色通道敞篷車，通過分析接收到的敞篷車?yán)走_(dá) 回波數(shù)據(jù)，判斷敞篷車是否夾帶有金屬違禁品；(2)本發(fā)明方法具有速度快、省時(shí)省力和檢測(cè)準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法流程圖2是本發(fā)明針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)裝置示意圖；圖3是本發(fā)明敞篷車的原始數(shù)據(jù)圖像；圖4是本發(fā)明截取出的車廂區(qū)域圖像；圖5是本發(fā)明初步得到的異常子陣位置圖；圖6是本發(fā)明車廂區(qū)域圖像對(duì)應(yīng)的細(xì)化圖像；圖7是本發(fā)明對(duì)一個(gè)屬于金屬違禁品回波數(shù)據(jù)的異常子陣位置處理后的擬合曲 線圖；
圖8是本發(fā)明對(duì)一個(gè)屬于車尾回波數(shù)據(jù)的異常子陣位置處理后的擬合曲線圖；
圖9是本發(fā)明最終的異常子陣位置圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明通過雷達(dá)設(shè)備對(duì)高速公路上行駛的綠色通道敞篷車5錄取回波數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理后給出夾帶的金屬違禁品6的大致放置范圍。圖1中給出了針對(duì)金屬違禁品的 綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法的流程圖，處理過程包括以下五個(gè)步驟步驟一對(duì)敞篷車錄取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)；檢測(cè)綠色通道敞篷車的硬件設(shè)備由天線支撐框架1、雷達(dá)天線2、雷達(dá)主機(jī)3和控 制計(jì)算機(jī)4組成。對(duì)敞篷車5檢測(cè)時(shí)將雷達(dá)天線2 口朝下，吊裝在“門”字形的天線支撐框 架1的中間位置，雷達(dá)天線2通過電纜與旁邊放置的雷達(dá)主機(jī)3和控制計(jì)算機(jī)4相連。當(dāng) 有敞篷車5通過綠色通道車輛檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，驅(qū)使敞篷車5以3 8公里/小時(shí)的速度從裝有 雷達(dá)天線2的天線支撐框架1下方勻速駛過，控制計(jì)算機(jī)4通過雷達(dá)主機(jī)3控制雷達(dá)天線 2發(fā)射電磁波并接收敞篷車5的回波數(shù)據(jù)，當(dāng)敞篷車5完全通過雷達(dá)照射區(qū)域后，數(shù)據(jù)錄取 完成。如圖2所示，天線支撐框架1為“門”字形支架，垂直豎立在地面上。雷達(dá)天線2 口朝下吊裝在天線支撐框架1的中間位置，從雷達(dá)天線2控制口連出的電纜與旁邊放置的 雷達(dá)主機(jī)3相連，雷達(dá)主機(jī)3與控制計(jì)算機(jī)4之間通過通用串行總線(Universal Serial Bus，簡(jiǎn)稱為USB)接口進(jìn)行通信。當(dāng)有綠色通道敞篷車5從雷達(dá)天線2下方通過時(shí)，控制計(jì) 算機(jī)4發(fā)送控制指令，使雷達(dá)天線2在對(duì)應(yīng)敞篷車5的各項(xiàng)參數(shù)下發(fā)射電磁波并接收回波 數(shù)據(jù)，敞篷車5完全通過雷達(dá)天線2的照射范圍后獲得車輛各個(gè)部分的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。步驟二 去耦合波并截取出車廂區(qū)域；雷達(dá)天線2對(duì)從下方通過的敞篷車5錄取完回波數(shù)據(jù)后，就形成一個(gè)雷達(dá)回波數(shù) 據(jù)矩陣，之后的處理都是圍繞該雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣來進(jìn)行的，將雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣中的每 一個(gè)數(shù)據(jù)都作為一個(gè)像素點(diǎn)，則雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)成一幅原始數(shù)據(jù)圖像，記為F。本發(fā)明中雷達(dá)天線2發(fā)射的是脈沖信號(hào)，一個(gè)接收回波脈沖信號(hào)采樣后排成一 列，多個(gè)接收回波脈沖信號(hào)按接收時(shí)間的先后順序作行對(duì)齊排列，形成雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣。采樣后的數(shù)據(jù)是復(fù)數(shù)，需要對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣中的所有數(shù)據(jù)先取模，然后采用線性函數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行歸一化處理，歸一化后數(shù)據(jù)的取值范圍是O 1。如果對(duì)敞篷車5錄取數(shù)據(jù)時(shí)共 接收了 N列回波脈沖信號(hào)，每列回波脈沖信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)為M,就得到一個(gè)M行N列的雷達(dá) 回波數(shù)據(jù)矩陣，該雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣的第i行第j列的數(shù)據(jù)記為數(shù)據(jù)(i，j)，對(duì)應(yīng)的是第j 個(gè)回波脈沖信號(hào)的第i個(gè)采樣值，其中N與實(shí)際的數(shù)據(jù)錄取時(shí)間Tk和脈沖重復(fù)頻率PRF有 關(guān)，取值為TkXPRF去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，M與接收時(shí)間窗長(zhǎng)度Tw和采樣頻率Fs有關(guān)， 取值為TwXFs去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，i取1 M范圍內(nèi)的整數(shù)值，j取1 N范圍內(nèi)的 整數(shù)值。在雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣中，行數(shù)1 M是從上到下排列的，列數(shù)1 N是從左往右排 列的，每一個(gè)具體位置處的數(shù)據(jù)的值都是回波脈沖信號(hào)的采樣值，數(shù)據(jù)(1，1)的位置是第1 行第1列，位于數(shù)據(jù)矩陣的左上角，該數(shù)據(jù)的值是第1個(gè)回波脈沖信號(hào)的第1個(gè)采樣值，數(shù) 據(jù)(M，N)的位置是第M行第N列，位于數(shù)據(jù)矩陣的右下角，該數(shù)據(jù)的值是第N個(gè)回波脈沖信 號(hào)的第M個(gè)采樣值。由于不同長(zhǎng)度的敞篷車5的數(shù)據(jù)錄取時(shí)間Tk不同，而且脈沖重復(fù)頻率 PRF也會(huì)變化，因此N值會(huì)相應(yīng)變化。同樣，接收時(shí)間窗長(zhǎng)度Tw和采樣頻率Fs變化時(shí)，M值 也會(huì)相應(yīng)變化，因此數(shù)據(jù)矩陣的具體尺寸不定。典型的夾帶了金屬違禁品6的敞篷車5的原始數(shù)據(jù)圖像F如圖3所示。該原始數(shù) 據(jù)圖像對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)錄取時(shí)間1^為12. 4s，脈沖重復(fù)頻率PRF為128，接收時(shí)間窗長(zhǎng)度Tw為 68. 3ns，采樣頻率Fs為30GHz，因此共錄取了 1587列回波脈沖信號(hào)，每列回波脈沖信號(hào)的采 樣點(diǎn)數(shù)為2049。從圖中可以看出橫坐標(biāo)表示1 1587的列數(shù)范圍，縱坐標(biāo)表示1 2049 的行數(shù)范圍。圖像中的數(shù)據(jù)在0 1的范圍內(nèi)取值，圖像右邊的刻度條標(biāo)示出了不同的值 所代表的灰度。圖3中顯示出了敞篷車5從車頭到車尾各個(gè)部分的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，可以看 到在車廂的前半部分靠近車廂底的區(qū)域顯示出了大于0. 8的金屬違禁品6的回波數(shù)據(jù)。由于雷達(dá)天線2中發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分置且同時(shí)工作，接收機(jī)所接收到的回波信號(hào) 會(huì)受到發(fā)射信號(hào)的耦合影響。發(fā)射信號(hào)耦合到接收信號(hào)中的耦合波集中在接收信號(hào)的開始 部分，屬于無效信息。從圖3中可以看出，耦合波在原始數(shù)據(jù)圖像F中顯示為最上方的橫條 帶狀區(qū)域，每個(gè)條帶都占據(jù)N列，分布在若干行上，且條帶上的數(shù)據(jù)都大于0. 8，圖3中共有 3個(gè)條帶，各個(gè)耦合波條帶之間還有占據(jù)1 10行，且數(shù)據(jù)小于0. 3的間斷。緊鄰該橫條 帶狀區(qū)域下方的弱信號(hào)區(qū)域是發(fā)射電磁波在空氣中的回波數(shù)據(jù)，該弱信號(hào)區(qū)域的數(shù)據(jù)的值 比耦合波區(qū)域的數(shù)據(jù)的值小的多，一般小于0. 3。當(dāng)雷達(dá)天線2參數(shù)固定時(shí)，接收的耦合波 在原始數(shù)據(jù)圖像F中的截止行位置X1不變，實(shí)際中由于雷達(dá)參數(shù)不同，耦合波截止行位置 X1的值不定?？上仍O(shè)置耦合波截止行位置X1的估計(jì)值H。由于H是估計(jì)值，不要求精確，可 通過觀察原始數(shù)據(jù)圖像F來得到。放大圖像F后觀察耦合波區(qū)域中的最后一個(gè)條帶，粗略 確定該條帶的截止行位置的取值范圍，H的值要大于這一取值范圍包含的最大值，但不能大 于出現(xiàn)車輛回波數(shù)據(jù)的最小行位置，從圖3中可以看出數(shù)據(jù)大于0.8的耦合波區(qū)域的最后 一個(gè)條帶的截止行位置在50 150之間，而出現(xiàn)車輛回波數(shù)據(jù)的行位置大于200，則H可 設(shè)為200。然后求得1 H行范圍內(nèi)所有列上的HXN個(gè)數(shù)據(jù)的均值I。為了得到比H更精 確的耦合波截止行位置，以W為間隔劃分1 H的行范圍，假設(shè)最多可分為kw個(gè)行區(qū)間，則 (kw+l) Xff > H。由于各個(gè)耦合波條帶間還有數(shù)據(jù)值小于0. 3，占據(jù)1 10行的間斷，因此 W在10 50內(nèi)取整數(shù)值，且不能大于H/3。依次獲取行區(qū)間1 W，W+1 2XW，2XW+1 3XW，…，(kw-l)XW+l kwXW內(nèi)的所有列上的數(shù)據(jù)的均值，也就是從第1行開始以W為間隔依次獲取WXN個(gè)數(shù)據(jù)的均值，設(shè)第一個(gè)均值小于I的行區(qū)間為第Ici個(gè)行區(qū)間，則該行 區(qū)間包含的最大值hXW就是耦合波截止行位置，記為XnX1取1 M內(nèi)的整數(shù)值。對(duì)圖3 所示的原始數(shù)據(jù)圖像來說，求得的均值I為0. 4322，W的值設(shè)為10，劃分了 20個(gè)行區(qū)間，第 一個(gè)均值小于I的行區(qū)間為第10個(gè)行區(qū)間，則X1的值為100。 處理時(shí)有效的數(shù)據(jù)部分是敞篷車5的車廂區(qū)域回波數(shù)據(jù)，在錄取數(shù)據(jù)過程中當(dāng)敞 篷車5不在雷達(dá)波的照射范圍內(nèi)時(shí)，雷達(dá)天線2發(fā)射的電磁波通過空氣傳播后照射到地面， 接收回波包含了地面的直接強(qiáng)反射波，顯示為圖3兩端縱坐標(biāo)900 1100行之間大于0. 8 的地面強(qiáng)回波數(shù)據(jù)，這時(shí)的回波數(shù)據(jù)不包含有效信息，需要去掉。當(dāng)雷達(dá)天線2位置固定 后，地面與雷達(dá)天線2距離不變，地面回波在圖3中的位置也不變，可根據(jù)實(shí)際情況確定地 面回波行位置D，D的取值為2XRdXFs/C去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，其中Rd是雷達(dá)天線2 到地面的垂直距離，F(xiàn)s是采樣頻率，C是光速。對(duì)于圖3所示的原始數(shù)據(jù)圖像，Rd為5米，則 地面回波行位置D為1000。從圖3中可以看出，敞篷車5通過雷達(dá)天線2下方時(shí)，地面回波 數(shù)據(jù)在圖像中部有間斷，間斷處顯示的就是敞篷車5的回波數(shù)據(jù)，間斷處兩端的列位置分 別是地面回波結(jié)束列位置Y1和開始列位置\。統(tǒng)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖像F中D-100 D+100行 范圍內(nèi)每一列上大于0. 8的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，按對(duì)應(yīng)的列數(shù)順序排列，得到了長(zhǎng)度為N的序列Y，取 Y中最大值的1/2 1/3為第一門限T1，第一門限T1取整數(shù)值，作為搜索地面回波結(jié)束和開 始列位置的個(gè)數(shù)門限。從對(duì)應(yīng)第1列上數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的序列Y的頭端開始向尾端做搜索，得到 的第一個(gè)小于第一門限T1的序列成員對(duì)應(yīng)的列位置是地面回波的結(jié)束列位置Y1，相應(yīng)的， 從對(duì)應(yīng)第N列上數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的序列Y的尾端開始向頭端做搜索，得到的第一個(gè)小于第一門限 T1的序列成員對(duì)應(yīng)的列位置是地面回波的開始列位置Y2，Y1和Y2都取1 N內(nèi)的整數(shù)值， 且Y1彡Y2。圖3中的原始數(shù)據(jù)圖像對(duì)應(yīng)的Y1是670列，Y2是1325列。最后還需要確定車廂底的回波行位置X2，在原始數(shù)據(jù)圖像F中，以地面回波行位置 D為基準(zhǔn)，從D行開始到D-200行為止，在Y1 Y2列范圍內(nèi)找出每列中第一個(gè)小于0. 3的 數(shù)據(jù)的行位置，得到了 Y2-YAl個(gè)行位置，如果這些行位置相互之間的差值都小于100，則取 這Y2-Yfl個(gè)行位置中的最小值為車廂底的回波行位置χ2。但有時(shí)由于回波在貨物中的傳 播衰減強(qiáng)，車廂底的回波數(shù)據(jù)小于0.3，顯示不明顯，則得到的Y2-YJl個(gè)行位置之間的差值 之一可能大于100，這時(shí)將地面回波行位置D作為車廂底的回波行位置X2來進(jìn)行后續(xù)處理。 此時(shí)在原始數(shù)據(jù)圖像F中截取X1 X2行，Y1 Y2列之間的所有數(shù)據(jù)，得到的圖像G為敞篷 車5的有效車廂區(qū)域圖像。設(shè)車廂區(qū)域圖像G對(duì)應(yīng)的矩陣為A行B列，其中A = WLB =Y2-Y1+! ο圖3中車廂底的回波數(shù)據(jù)顯示并不明顯，則設(shè)X2 = D= 1000，結(jié)合之前得到的 Y1^ Y2和X1的值，截取100 1000行，670 1325列之間的所有數(shù)據(jù)構(gòu)成的車廂區(qū)域圖像 G，在圖4中給出，對(duì)應(yīng)的A值為901，B值為656。步驟三找出異常子陣位置；敞篷車5內(nèi)夾帶的金屬違禁品6會(huì)對(duì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波有強(qiáng)反射作用，由于敞篷 車5和雷達(dá)天線2之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，雷達(dá)天線2接收的回波數(shù)據(jù)中只在電磁波照射到金屬 違禁品6時(shí)包含有強(qiáng)反射回波數(shù)據(jù)，與電磁波未照射到金屬違禁品6時(shí)的回波數(shù)據(jù)有很大 差異，在車廂區(qū)域圖像G中顯示為強(qiáng)值區(qū)域。因此對(duì)車廂區(qū)域圖像G進(jìn)行分析和處理，判斷 是否存在金屬違禁品回波數(shù)據(jù)產(chǎn)生的異常子陣位置。為了找到金屬違禁品回波數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域圖像G中顯示的強(qiáng)值區(qū)域，首先應(yīng)確定貨物表面回波的估計(jì)行位置L，對(duì)車廂區(qū)域圖像G中的每一列都從第1行開始找到第一個(gè) 大于0. 8的數(shù)據(jù)，記錄該數(shù)據(jù)所在的行位置，最后得到每一列上大于0. 8的數(shù)據(jù)的最小行位 置，其中的最大值為Bm。將1 Bm的行范圍劃分成大小為100的若干個(gè)行區(qū)間，若Bm能被 100整除，則劃分為Bm/100個(gè)行區(qū)間，如果不能整除，也就是Bm = bkX 100+br, br < 100，其 中bk和札都取整數(shù)值，則仍劃分為bk個(gè)行區(qū)間，但前bk-l個(gè)行區(qū)間的大小都為100，最后 一個(gè)行區(qū)間的大小為lOO+bp統(tǒng)計(jì)前面得到的每一列上大于0. 8的數(shù)據(jù)的最小行位置在各 個(gè)行區(qū)間內(nèi)的分布個(gè)數(shù)，將分布個(gè)數(shù)最多的區(qū)間的中心值作四舍五入取整后，得到的就是 貨物表面回波的估計(jì)行位置，記為L(zhǎng)。敞篷車5內(nèi)夾帶的金屬違禁品6 —般放置在車廂底 上，遠(yuǎn)離貨物表面。因此尋找異常子陣位置時(shí)，可在車廂區(qū)域圖像G中截取行位置大于L的 所有數(shù)據(jù)，構(gòu)成C行B列的初始矩陣E，其中C = A-L。從第1行和第1列開始，將初始矩陣 E劃分成若干個(gè)大小為U行V列的子陣，子陣大小相同且依次排列，相鄰子陣間的行與列上 允許有一部分重疊，其中U和V在10 30內(nèi)取整數(shù)值，但都不能超過min(C，B)/10。假設(shè) 劃分子陣時(shí)，相鄰子陣間在行方向上重疊了 行，列方向上重疊了 0V列，其中0 < < U， 0 < 0V < V，和0V的值越小則后續(xù)處理步驟的結(jié)果準(zhǔn)確率越高，但計(jì)算量會(huì)增大。初始矩 陣E劃分為keXkB個(gè)子陣，ke取值為(C-UVQu去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，kB取值為(B-U)/ Qv去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，構(gòu)成了 &行、列的新矩陣，新矩陣的元素是子陣。然后在新 矩陣中間隔a列劃分列區(qū)間，得到列區(qū)間的個(gè)數(shù)為kB/a去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，每個(gè)列 區(qū)間都有keXa個(gè)子陣，其中a值不超過、/10，a的值越小，確定的異常子陣位置越準(zhǔn)確， 但計(jì)算量會(huì)增大。設(shè)第二門限T2在0. 5 0. 7內(nèi)取值，作為尋找異常子陣位置時(shí)的均值門 限。依次獲取每一個(gè)列區(qū)間內(nèi)子陣的最大均值，如果最大均值大于第二門限1~2，設(shè)定該最 大均值對(duì)應(yīng)的子陣存在異常，標(biāo)定該子陣左下角的數(shù)據(jù)在G中的列位置和行位置為異常子 陣位置，這樣就初步得到了異常子陣位置的分布。針對(duì)圖4的車廂區(qū)域圖像，圖5給出了初 步得到的異常子陣位置圖，圖中各個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別代表了異常子陣位置在車廂 區(qū)域圖像G中的列位置和行位置，可以看出除了金屬違禁品回波數(shù)據(jù)產(chǎn)生的異常子陣位置 外，還有車尾回波數(shù)據(jù)產(chǎn)生的異常子陣位置，應(yīng)當(dāng)剔除。圖中分別用小箭頭標(biāo)示出了金屬違 禁品回波數(shù)據(jù)產(chǎn)生的一個(gè)異常子陣位置(796，81)，和車尾回波數(shù)據(jù)產(chǎn)生的一個(gè)異常子陣位 置(797，410)。步驟四排除車尾回波影響；由于敞篷車5是勻速通過雷達(dá)天線2下方的，車頭和車尾的回波數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域 圖像G中顯示為兩條較長(zhǎng)的交叉曲線，其中車尾的影響尤其明顯。從圖4中可以看出，敞篷 車5的車尾回波數(shù)據(jù)大于0.8，容易和金屬違禁品回波數(shù)據(jù)相混淆。因此需要對(duì)每一個(gè)初 步得到的異常子陣位置進(jìn)行處理，判斷是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)，以便排除車尾回波的影響。 車廂區(qū)域圖像G中的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)，則多個(gè)相鄰數(shù)據(jù)構(gòu)成線段，這時(shí)車尾回波 數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域圖像G中顯示為多條粗曲線段，依次處理每一個(gè)異常子陣位置，對(duì)一個(gè)異 常子陣位置(ip，jp)進(jìn)行處理時(shí)，具體步驟為設(shè)異常子陣位置(ip，jp)對(duì)應(yīng)的子陣P的均 值為mp，其中ip是子陣p左下角的數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域圖像G中的行位置，jp是子陣p左下角 的數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域圖像G中的列位置。首先提取圖像G中所有行位置小于等于ip且列位 置大于等于jp的點(diǎn)所組成的數(shù)據(jù)區(qū)域，也就是車廂區(qū)域圖像G中以異常子陣位置為左下角 的最大長(zhǎng)方形數(shù)據(jù)圖像0，為方便和圖像G比較，圖像0中數(shù)據(jù)的行位置和列位置不重新設(shè)置，和在G中相同，也就是說G中的數(shù)據(jù)(ip_ik，jp+jk)在O中仍記為數(shù)據(jù)(ip_ik，jp+jk)，這 一操作不影響后續(xù)步驟。設(shè)定第三門限T3*0.6Xmp，作為轉(zhuǎn)換二值圖像的閾值。根據(jù)第 三門限T3將圖像O轉(zhuǎn)為二值圖像，將大于等于第三門限T3的數(shù)據(jù)變?yōu)?，將小于第三門限 T3的數(shù)據(jù)變?yōu)镺。然后利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中由開關(guān)變換導(dǎo)出的細(xì)化運(yùn)算，對(duì)該二值圖像進(jìn)行 “細(xì)化”，最后得到細(xì)化圖像S。圖6中給出了車廂區(qū)域圖像G對(duì)應(yīng)的細(xì)化圖像，對(duì)比圖4可 以看出“細(xì)化”操作將車尾回波數(shù)據(jù)的粗曲線段細(xì)化成了細(xì)曲線段，便于下一步的點(diǎn)搜索。然后要在細(xì)化圖像S中，從異常子陣位置(ip，jp)開始在異常子陣ρ中找出位置為 (I1, J1)的起始點(diǎn)Q1，該點(diǎn)的值為1，且相對(duì)于子陣ρ中其它值為1的點(diǎn)來說，I irip I +1 J1-Jp I 的值最小。然后對(duì)起始點(diǎn)Q1進(jìn)行點(diǎn)搜索，搜索范圍R是一個(gè)以當(dāng)前起始點(diǎn)為左下角的長(zhǎng)方 形搜索區(qū)域，搜索區(qū)域的長(zhǎng)和寬對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)在20 50的范圍內(nèi)取整數(shù)值。對(duì)起始點(diǎn)qi進(jìn)行點(diǎn)搜索，先設(shè)記錄搜索到的點(diǎn)的集合為Q，Q初始為空集，首先將 起始點(diǎn)Q1歸入Q，然后在搜索范圍R內(nèi)搜索下一個(gè)值為ι的點(diǎn)，在搜索范圍R中的進(jìn)行點(diǎn)搜 索順序是首先按列數(shù)從小到大的順序搜索各列，在各列中按行數(shù)從大到小的順序搜索各 行。如果搜索到下一個(gè)值為1的點(diǎn)q2，需要判斷％與9中的所有點(diǎn)是否在一條曲線上，判斷 依據(jù)是三階多項(xiàng)式擬合的系數(shù)。分別對(duì)集合Q和包含q2的集合{Q，Q2I進(jìn)行三階多項(xiàng)式擬 合，得到兩組擬合系數(shù)，每組分別有四個(gè)擬合系數(shù)，對(duì)應(yīng)的擬合系數(shù)相減后求絕對(duì)值，將得 到的四個(gè)絕對(duì)值相加，如果和大于0. 1就舍棄點(diǎn)q2，繼續(xù)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)，否則將q2 歸入Q，并以q2為新的起始點(diǎn)繼續(xù)在搜索范圍R內(nèi)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)，以此類推，直到 搜索不到下一個(gè)值為1點(diǎn)為止，則此時(shí)對(duì)異常子陣位置(ip，jp)的處理結(jié)束，最后記錄Q中 最后一個(gè)歸入的點(diǎn)qn的位置為(in，jn)。由于車尾回波是貨物表面上方的車尾金屬擋板產(chǎn)生的，車尾回波數(shù)據(jù)的最小行位 置應(yīng)與貨物表面回波數(shù)據(jù)的行位置十分接近，但由于得到的貨物表面回波的估計(jì)行位置L 是估計(jì)值，并且考慮到雷達(dá)回波的分辨率和點(diǎn)搜索的精確性問題，搜索得到的車尾回波數(shù) 據(jù)的最小行位置，也就是qn的行位置與貨物表面回波的估計(jì)行位置L之間會(huì)存在差值，需 要給出第四門限1\來判斷當(dāng)前處理的異常子陣位置是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn) 和具體試驗(yàn)操作，在100 200范圍內(nèi)取一整數(shù)值作為第四門限T4，第四門限T4的值越小， 實(shí)際檢測(cè)時(shí)的漏檢概率越小，但同時(shí)誤報(bào)的概率會(huì)增大，而第四門限T4的值增大時(shí)，誤報(bào)的 概率減小，但漏檢的概率會(huì)增大。如果|L_in| < T4，說明此時(shí)的異常子陣位置(ip，jp)屬于 車尾回波數(shù)據(jù)，應(yīng)直接予以剔除，否則保留該異常子陣位置為最終的異常子陣位置。對(duì)圖4中的車廂區(qū)域圖像，第四門限1\設(shè)為170，在步驟三中得到的貨物表面回波 的估計(jì)行位置L為285。對(duì)圖5中左邊小箭頭標(biāo)示出的屬于金屬違禁品回波數(shù)據(jù)的異常子 陣位置(796，81)進(jìn)行處理后，為方便觀察，對(duì)Q內(nèi)的所有點(diǎn)進(jìn)行三階多項(xiàng)式擬合，得到的擬 合曲線顯示在圖7中，可以看出擬合曲線中點(diǎn)的最小行位置為723，L-723 >T4，則保留該 異常子陣位置為最終的異常子陣位置。對(duì)圖5中右邊小箭頭標(biāo)示出的屬于車尾回波數(shù)據(jù)的 異常子陣位置(797，410)進(jìn)行處理后，為方便觀察，同樣對(duì)Q內(nèi)的所有點(diǎn)進(jìn)行三階多項(xiàng)式擬 合，將得到的擬合曲線顯示在圖8中，擬合曲線中點(diǎn)的最小行位置為401，L-401 <Τ4，則 剔除該異常子陣位置。通過對(duì)所有初步得到的異常子陣位置進(jìn)行處理，排除車尾回波數(shù)據(jù)的影響后，得 到最終的異常子陣位置如圖9所示。
步驟五給出金屬物違禁品的放置位置；根據(jù)最終的異常子陣位置的分布，判斷敞篷車5是否夾帶有金屬違禁品6，如果有 夾帶，獲得金屬違禁品6在敞篷車5中的大致放置位置，并在控制計(jì)算機(jī)4中顯示結(jié)果。對(duì)最終的異常子陣位置，通過統(tǒng)計(jì)各個(gè)異常子陣位置的行位置和列位置的 分布，得到了行位置的最大值和最小值imin，列位置的最大值jmax和最小值jmin， |A-(i_+imin)/2|/A為金屬違禁品6的中心位置到車廂底的距離與車廂高度的比值，
( U+jJ/2 I/B為金屬違禁品6的中心位置到車廂前背板的距離與車廂長(zhǎng)度的比值，最后 為了方便檢測(cè)，給出的是金屬違禁品6在車廂中的大致放置位置，前面的兩個(gè)比值結(jié)果在 控制計(jì)算機(jī)4中顯示成分母為10的分?jǐn)?shù)形式。針對(duì)圖4中的車廂區(qū)域圖像，金屬違禁品6 的中心位置在離車廂底0. 89/10，離車廂前背板4. 8/10處。如果對(duì)車廂區(qū)域圖像處理后沒 有得到最終的異常子陣位置，則在控制計(jì)算機(jī)4中顯示“敞篷車未夾帶金屬違禁品”。對(duì)綠色通道敞篷車5檢測(cè)時(shí)，經(jīng)過以上五個(gè)步驟的處理后，可判斷敞篷車5是否夾 帶有金屬違禁品6，如果有夾帶則給出金屬違禁品6的放置位置，根據(jù)這一結(jié)果可以對(duì)敞篷 車5做進(jìn)一步的人工檢查。本發(fā)明使用雷達(dá)設(shè)備來檢測(cè)綠色通道敞篷車5，通過分析和處理雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，判 斷敞篷車5是否夾帶有金屬違禁品6，可以大大減輕綠色通道工作人員的工作量，加快車輛 檢測(cè)速度，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率，為防止通過夾帶非農(nóng)產(chǎn)品來逃繳高速公路通行費(fèi)的行為起到 積極作用。
權(quán)利要求
一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一對(duì)敞篷車錄取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)；檢測(cè)綠色通道敞篷車的硬件設(shè)備由天線支撐框架(1)、雷達(dá)天線(2)、雷達(dá)主機(jī)(3)和控制計(jì)算機(jī)(4)組成；對(duì)敞篷車(5)檢測(cè)時(shí)將雷達(dá)天線(2)口朝下，吊裝在“門”字形的天線支撐框架(1)的中間位置，雷達(dá)天線(2)通過電纜與在天線支撐框架(1)旁邊放置的雷達(dá)主機(jī)(3)和控制計(jì)算機(jī)(4)相連；當(dāng)有敞篷車(5)通過綠色通道車輛檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，驅(qū)使敞篷車(5)以3～8公里/小時(shí)的速度從裝有雷達(dá)天線(2)的天線支撐框架(1)下方駛過，控制計(jì)算機(jī)(4)通過雷達(dá)主機(jī)(3)控制雷達(dá)天線(2)發(fā)射電磁波并接收敞篷車(5)的回波數(shù)據(jù)，當(dāng)敞篷車(5)完全通過雷達(dá)照射區(qū)域后，數(shù)據(jù)錄取完成；步驟二去耦合波并截取出車廂區(qū)域；雷達(dá)天線(2)對(duì)從其下方通過的敞篷車(5)錄取完回波數(shù)據(jù)后，就形成一個(gè)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣，將該雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣中的每一個(gè)數(shù)據(jù)都作為一個(gè)像素點(diǎn)，則雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)成一幅原始數(shù)據(jù)圖像，記為F；通過分析原始數(shù)據(jù)圖像F最上方橫條帶狀區(qū)域的值分布，確定耦合波的分布范圍，得到耦合波在原始數(shù)據(jù)圖像F中的截止行位置X1；通過分析地面強(qiáng)回波的值分布，找出敞篷車(5)通過雷達(dá)天線(2)前后地面回波的結(jié)束列位置Y1和開始列位置Y2，然后確定車廂底的回波行位置X2；最后在原始數(shù)據(jù)圖像F中截取X1～X2行，Y1～Y2列之間的所有數(shù)據(jù)，得到的車廂區(qū)域圖像G為敞篷車(5)的有效車廂區(qū)域圖像；設(shè)車廂區(qū)域圖像G對(duì)應(yīng)的矩陣為A行B列，其中A＝X2-X1+1，B＝Y(jié)2-Y1+1；步驟三找出異常子陣位置；首先在車廂區(qū)域圖像G中對(duì)每一列都從第1行開始找到第一個(gè)大于0.8的數(shù)據(jù)，記錄該數(shù)據(jù)所在的行位置，最后得到了每一列上大于0.8的數(shù)據(jù)的最小行位置，其中的最大值為BM；然后在車廂區(qū)域圖像G中將1～BM的行范圍劃分成大小為100的bk個(gè)行區(qū)間若BM能被100整除，則劃分bk＝BM/100個(gè)行區(qū)間；如果不能整除，也就是BM＝bk×100+br，br＜100，其中bk和br都取整數(shù)值，則仍劃分為bk個(gè)行區(qū)間，但前bk-1個(gè)區(qū)間的大小都為100，最后一個(gè)區(qū)間的大小為100+br；統(tǒng)計(jì)前面得到的每一列上大于0.8的數(shù)據(jù)的最小行位置在各行區(qū)間內(nèi)的分布個(gè)數(shù)，將分布個(gè)數(shù)最多的區(qū)間的中心值四舍五入取整后，得到的就是貨物表面回波的估計(jì)行位置，記為L(zhǎng)；尋找異常子陣位置時(shí)，首先在車廂區(qū)域圖像G中截取行位置大于L的所有數(shù)據(jù)，構(gòu)成C行B列的初始矩陣E，其中C＝A-L；從第1行和第1列開始，將初始矩陣E劃分成若干個(gè)大小為U行V列的子陣，子陣大小相同且依次排列，相鄰子陣間的行與列上允許有一部分重疊，其中U和V在10～30內(nèi)取整數(shù)值，但都不能超過min(C，B)/10；假設(shè)劃分子陣時(shí)，相鄰的子陣之間在行方向上重疊了OU行，列方向上重疊了OV列，其中0≤OU＜U，0≤OV＜V，OU和OV的值越小則后續(xù)處理步驟的結(jié)果準(zhǔn)確率越高，但計(jì)算量增大；初始矩陣E劃分為kC×kB個(gè)子陣，kC為(C-U)/OU去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，kB為(B-U)/OV去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，構(gòu)成了kC行kB列的新矩陣，新矩陣的元素是子陣；然后在新矩陣中間隔a列劃分列區(qū)間，得到列區(qū)間的個(gè)數(shù)為kB/a去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，每個(gè)列區(qū)間都有kC×a個(gè)子陣，其中a值不超過kB/10，a的值越小，確定的異常子陣位置越準(zhǔn)確，但計(jì)算量增大；設(shè)第二門限T2在0.5～0.7內(nèi)取值，作為尋找異常子陣位置時(shí)的均值門限；依次獲取每一個(gè)列區(qū)間內(nèi)子陣的最大均值，如果最大均值大于第二門限T2，設(shè)定該最大均值對(duì)應(yīng)的子陣存在異常，標(biāo)定該子陣左下角的數(shù)據(jù)在G中的列位置和行位置為異常子陣位置；步驟四排除車尾回波影響；對(duì)每一個(gè)初步得到的異常子陣位置都需要進(jìn)行是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)的判斷，對(duì)一個(gè)異常子陣位置(ip，jp)，處理的具體步驟為設(shè)異常子陣位置(ip，jp)對(duì)應(yīng)的子陣p的均值為mp，其中ip是子陣p左下角的數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域圖像G中的行位置，jp是子陣p左下角的數(shù)據(jù)在車廂區(qū)域圖像G中的列位置；車廂區(qū)域圖像G中的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)，首先提取車廂區(qū)域圖像G中所有行位置小于等于ip且列位置大于等于jp的點(diǎn)所組成的數(shù)據(jù)區(qū)域，也就是車廂區(qū)域圖像G中以異常子陣位置為左下角的最大長(zhǎng)方形數(shù)據(jù)區(qū)域O；設(shè)定第三門限T3為0.6×mp，并將第三門限T3作為轉(zhuǎn)換二值圖像的閾值；根據(jù)第三門限T3將圖像O轉(zhuǎn)為二值圖像，將大于等于第三門限T3的數(shù)據(jù)變?yōu)?，將小于第三門限T3的數(shù)據(jù)變?yōu)?；然后利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中由開關(guān)變換導(dǎo)出的細(xì)化運(yùn)算，對(duì)該二值圖像進(jìn)行“細(xì)化”，最后得到細(xì)化圖像S；然后在細(xì)化圖像S中，從異常子陣位置(ip，jp)開始在子陣p中找出位置為(i1，j1)的起始點(diǎn)q1，該點(diǎn)的值為1，且相對(duì)于子陣p中其它值為1的點(diǎn)來說，|i1-ip|+|j1-jp|的值最?。粚?duì)起始點(diǎn)q1進(jìn)行點(diǎn)搜索，先設(shè)記錄搜索到的點(diǎn)的集合為Q，Q初始為空集，首先將起始點(diǎn)q1歸入Q，然后在搜索范圍R內(nèi)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)；如果搜索到下一個(gè)值為1的點(diǎn)q2，需要判斷q2與Q中的所有點(diǎn)是否在一條曲線上，判斷依據(jù)是三階多項(xiàng)式擬合的系數(shù)，分別對(duì)集合Q和包含q2的集合{Q，q2}進(jìn)行三階多項(xiàng)式擬合，得到兩組擬合系數(shù)，每組分別有四個(gè)擬合系數(shù)，對(duì)應(yīng)的擬合系數(shù)相減后求絕對(duì)值，將得到的四個(gè)絕對(duì)值相加，如果和大于0.1就舍棄點(diǎn)q2，繼續(xù)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)，否則將q2歸入Q，并以q2為新的起始點(diǎn)繼續(xù)在搜索范圍R內(nèi)搜索下一個(gè)值為1的點(diǎn)；以此類推，直到搜索不到下一個(gè)值為1點(diǎn)為止，則此時(shí)對(duì)異常子陣位置(ip，jp)的處理結(jié)束，最后記錄Q中最后一個(gè)歸入的點(diǎn)qn的位置為(in，jn)；使用第四門限T4來判斷當(dāng)前處理的異常子陣位置是否屬于車尾回波數(shù)據(jù)；根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和具體試驗(yàn)操作，在100～200的范圍內(nèi)取一整數(shù)值作為第四門限T4，第四門限T4的值越小，實(shí)際檢測(cè)時(shí)的漏檢概率越小，但同時(shí)誤報(bào)的概率增大，而第四門限T4的值增大時(shí)，誤報(bào)的概率減小，但漏檢概率增大；如果|L-in|＜T4，說明此時(shí)的異常子陣位置屬于車尾回波數(shù)據(jù)，應(yīng)直接予以剔除；否則保留該異常子陣位置為最終的異常子陣位置；步驟五給出金屬物違禁品的放置位置；對(duì)最終的異常子陣位置，通過統(tǒng)計(jì)各個(gè)異常子陣位置的行位置和列位置的分布，得到了行位置的最大值imax和最小值imin，列位置的最大值jmax和最小值jmin，|A-(imax+imin)/2|/A為金屬違禁品(6)的中心位置到車廂底的距離與車廂高度的比值，|(jmin+jmax)/2|/B為金屬違禁品(6)的中心位置到車廂前背板的距離與車廂長(zhǎng)度的比值；最后為了方便檢測(cè)，給出的是金屬違禁品(6)在車廂中的大致放置位置，前面的兩個(gè)比值結(jié)果在控制計(jì)算機(jī)(4)中顯示成分母為10的分?jǐn)?shù)形式；如果對(duì)車廂區(qū)域圖像G處理后沒有得到最終的異常子陣位置，則在控制計(jì)算機(jī)(4)中顯示“敞篷車未夾帶金屬違禁品”。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其特 征在于，步驟二中所述的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣是由多個(gè)排成一列的回波脈沖信號(hào)按接收時(shí)間 的先后順序作行對(duì)齊排列形成的； 采樣后的數(shù)據(jù)是復(fù)數(shù)，對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣中的所有數(shù)據(jù)先取模，然后采用線性函數(shù) 轉(zhuǎn)換進(jìn)行歸一化處理，歸一化后數(shù)據(jù)的取值范圍是0 1 ；如果對(duì)敞篷車(5)錄取數(shù)據(jù)時(shí)共接收了 N列回波脈沖信號(hào)，每列回波脈沖信號(hào)的采樣 點(diǎn)數(shù)為M，則得到一個(gè)M行N列的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣；該雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣的第i行第j列 的數(shù)據(jù)記為數(shù)據(jù)(i，j)，對(duì)應(yīng)的是第j個(gè)回波脈沖信號(hào)的第i個(gè)采樣值，其中N與實(shí)際的數(shù) 據(jù)錄取時(shí)間Tk和脈沖重復(fù)頻率PRF有關(guān)，取值為TkXPRF去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，M與接 收時(shí)間窗長(zhǎng)度Tw和采樣頻率Fs有關(guān)，取值為TwXFs去掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，i值取1 M范圍內(nèi)的整數(shù)值，j值取1 N范圍內(nèi)的整數(shù)值；在雷達(dá)回波數(shù)據(jù)矩陣中，行數(shù)1 M是從上到下排列的，列數(shù)1 N是從左往右排列的， 每一個(gè)具體位置處的數(shù)據(jù)的值都是回波脈沖信號(hào)的采樣值，也就是說數(shù)據(jù)(1，1)的位置是 第1行第1列，位于數(shù)據(jù)矩陣的左上角，該數(shù)據(jù)的值是第1個(gè)回波脈沖信號(hào)的第1個(gè)采樣值， 數(shù)據(jù)(M，N)的位置是第M行第N列，位于數(shù)據(jù)矩陣的右下角，該數(shù)據(jù)的值是第N個(gè)回波脈沖 信號(hào)的第M個(gè)采樣值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其 特征在于，步驟二中所述的耦合波的分布范圍集中在接收信號(hào)的開始部分，屬于無效信息； 耦合波在原始數(shù)據(jù)圖像F中顯示為最上方的橫條帶狀區(qū)域，每個(gè)條帶都占據(jù)N列，且每個(gè)條 帶上的數(shù)據(jù)都大于0.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其 特征在于，步驟二中所述的耦合波在原始數(shù)據(jù)圖像F中的截止行位置X1的確定方法如下當(dāng)雷達(dá)天線(2)參數(shù)固定時(shí)，接收的耦合波在原始數(shù)據(jù)圖像F中的截止行位置X1不變； 首先設(shè)置耦合波截止行位置X1的估計(jì)值H，H是估計(jì)值，通過觀察原始數(shù)據(jù)圖像F來得到 放大原始數(shù)據(jù)圖像F后觀察耦合波區(qū)域中的最后一個(gè)條帶，粗略確定該條帶的截止行位置 的取值范圍，H的值大于這一取值范圍包含的最大值，但不大于出現(xiàn)車輛回波數(shù)據(jù)的最小行 位置；然后求得1 H行范圍內(nèi)所有列上的HXN個(gè)數(shù)據(jù)的均值I ；為了得到比H更精確 的耦合波截止行位置X1,以W為間隔劃分1 H的行范圍，假設(shè)最多分為kw個(gè)行區(qū)間，則 (kff+l) XW > H ;W在10 50內(nèi)取整數(shù)值，且不大于H/3 ；依次獲取行區(qū)間1 W，W+1 2XW，2XW+1 3XW，…，(kw-l) XW+1 kwXW內(nèi)的所有列上的數(shù)據(jù)的均值，從第一行開 始以W為間隔依次獲取WXN個(gè)數(shù)據(jù)的均值，設(shè)第一個(gè)均值小于I的行區(qū)間為第Iii個(gè)行區(qū)間，則該行區(qū)間包含的最大值kiXW就是耦合波截止行位置X1, X1取1 M內(nèi)的整數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其 特征在于，步驟二中所述的地面回波的結(jié)束列位置Y1和開始列位置Y2的確定方法如下當(dāng)雷達(dá)天線(2)位置固定后，地面與雷達(dá)天線(2)距離不變，地面回波數(shù)據(jù)在原始數(shù)據(jù) 圖像F中的位置也不變，根據(jù)實(shí)際情況確定地面回波行位置D，D的取值為2XRDXFS/C去 掉小數(shù)部分后的整數(shù)值，其中Rd是雷達(dá)天線(2)到地面的垂直距離，F(xiàn)s是采樣頻率，C是光 速；敞篷車(5)通過雷達(dá)天線(2)下方時(shí)，地面回波數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)圖像中部有間斷，間斷處顯 示的就是敞篷車(5)的回波數(shù)據(jù)，間斷處兩端的列位置分別是地面回波結(jié)束列位置Y1和開 始列位置Y2 ；統(tǒng)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖像F中D-IOO D+100行范圍內(nèi)每一列中大于0. 8的數(shù)據(jù)的 個(gè)數(shù)，按對(duì)應(yīng)的列數(shù)順序排列，得到長(zhǎng)度為N的序列Y，取Y中最大值的1/2 1/3為第一門 限T1，第一門限T1取整數(shù)值，作為搜索地面回波結(jié)束和開始列位置的個(gè)數(shù)門限；從對(duì)應(yīng)第1 列上數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的序列Y的頭端開始向尾端做搜索，得到的第一個(gè)小于第一門限T1的序列成 員對(duì)應(yīng)的列位置是地面回波的結(jié)束列位置Y1，相應(yīng)的，從對(duì)應(yīng)第N列上數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的序列Y的 尾端開始向頭端做搜索，得到的第一個(gè)小于第一門限T1的序列成員對(duì)應(yīng)的列位置是地面回 波的開始列位置Y2，Y1和Y2都取1 N內(nèi)的整數(shù)值，且Y1彡Y2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其 特征在于，步驟二中所述的車廂底的回波行位置X2的確定方法如下在原始數(shù)據(jù)圖像F中，以地面回波行位置D為基準(zhǔn)，從D行開始到D-200行為止，在Y1 Y2列范圍內(nèi)找出每列中第一個(gè)小于0. 3的數(shù)據(jù)的行位置，得到Y(jié)2-Y^l個(gè)行位置；如果這些行位置相互之間的差值都小于100，則取這些行位置中的最小值作為車廂底 的回波行位置X2;如果這些行位置相互之間的差值之一大于100，這時(shí)直接將地面回波行位置D作為車 廂底的回波行位置Χ2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其 特征在于，步驟四中所述的搜索范圍R是一個(gè)以當(dāng)前起始點(diǎn)為左下角的長(zhǎng)方形搜索區(qū)域， 搜索區(qū)域的長(zhǎng)和寬對(duì)應(yīng)的點(diǎn)數(shù)在20 50的范圍內(nèi)取整數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法，其 特征在于，步驟四中所述的在搜索范圍R內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)搜索的順序是首先按列數(shù)從小到大的 順序搜索各列，在各列中按行數(shù)從大到小的順序搜索各行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針對(duì)金屬違禁品的綠色通道敞篷車?yán)走_(dá)檢測(cè)方法。首先對(duì)敞篷車錄取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，然后去耦合波并截取出車廂區(qū)域，接著找出異常子陣位置，然后排除車尾回波影響，最后給出金屬物違禁品的放置范圍。檢測(cè)人員參考得到的金屬違禁品的放置范圍，可以判斷綠色通道敞篷車輛是否夾帶了金屬違禁品，并人工檢查對(duì)應(yīng)的車輛位置。本發(fā)明中的方法具有速度快、省時(shí)省力和檢測(cè)準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N23/04GK101840003SQ20101012012
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者尤政, 康省楨, 李軍顯, 段世忠, 江帆, 牛建強(qiáng), 王先堯, 王明明, 袁昊 申請(qǐng)人:清華大學(xué);河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司