專利名稱：基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航海導航領(lǐng)域，尤其是一種基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法。
背景技術(shù)：
在船舶航海過程中，存在如下一些影響航行安全的危險因素海上存在會遇危險船只、擱淺危險區(qū)域、穿越安全等深線、穿越限制區(qū)域、穿越危險區(qū)域、穿越航海人員自定義的禁止航行區(qū)域、靠近危險物標、船舶高度超過物標限高等，因此，如何保證船舶的航海安全是目前迫切需要解決的問題。雖然，在現(xiàn)有船舶上普遍安裝有定位、羅經(jīng)、測深、雷達等設(shè)備，但是這些設(shè)備均獨立工作，并沒有充分利用電子航海圖(ENC)以及雷達視頻圖像信息，其航海安全主要靠經(jīng)驗來保證，船舶航海時存在極大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、可快速準確地匹配電子海圖上的各種物標、區(qū)域和雷達視頻圖像的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法。本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，包括以下步驟步驟I :采用統(tǒng)一的投影方式建立坐標系，根據(jù)投影參數(shù)建立雷達視頻緩沖區(qū)；步驟2 :獲取雷達中心位置信息，初始化雷達視頻緩沖區(qū)；步驟3 :根據(jù)顯示區(qū)域中心地理位置、顯示比例尺和顯示區(qū)域像素尺寸，設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示區(qū)域地理范圍參數(shù)；步驟4 :設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的視頻處理參數(shù)；步驟5 :設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示色彩參數(shù)；步驟6 :將實時雷達視頻圖像數(shù)據(jù)填入雷達視頻緩沖區(qū)中；步驟7 :利用雙緩沖方式將透明化處理后雷達視頻緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制在電子海圖數(shù)據(jù)上；步驟8 :實時更新船舶地理位置、航向信息和雷達視頻圖像數(shù)據(jù)，更新船舶位置信息和雷達視頻圖像顯示，重復步驟6至步驟8。而且，步驟I所述投影參數(shù)包括投影坐標系、顯示比例尺、顯示區(qū)域像素尺寸、坐標系旋轉(zhuǎn)角度和顯示區(qū)域中心經(jīng)緯度。而且，步驟2所述獲取雷達中心位置的方法為建立基于統(tǒng)一的投影方式的坐標系，將船舶GPS位置轉(zhuǎn)換為該坐標系下的坐標值；根據(jù)GPS天線安裝位置與船舶中心基準點位置的距離和方位，計算船舶中心基準點的坐標；根據(jù)雷達天線安裝位置與船舶中心基準點位置的距離和方位，計算雷達中心位置的坐標；通過投影反變換將雷達中心位置的投影坐標轉(zhuǎn)換為地理坐標。而且，步驟4所述雷達視頻緩沖區(qū)的視頻處理參數(shù)包括雷達視頻圖像顯示是否具有余暉效果、圖像余暉持續(xù)時間長度和雷達輸入門限值。
而且，步驟5所述雷達視頻緩沖區(qū)的顯示色彩參數(shù)包括最高/最低對比度數(shù)值、最高/最低亮度數(shù)值、對比度數(shù)值、亮度數(shù)值和顏色RGB數(shù)值。而且，在步驟6中，還包括去除航海者自定義的屏蔽區(qū)域內(nèi)圖像信息的處理步驟；所述航海者自定義的屏蔽區(qū)域為航海者自行定義的經(jīng)緯度坐標的多邊形區(qū)域。而且，所述步驟7的具體方法為首先建立空白內(nèi)存位圖，在此空白內(nèi)存位圖中根據(jù)當前顯示比例尺、顯示區(qū)域尺寸、坐標系旋轉(zhuǎn)角度和顯示區(qū)域中心地理位置篩選、繪制電子海圖數(shù)據(jù)，然后對雷達視頻圖像緩沖區(qū)內(nèi)的視頻圖像數(shù)據(jù)進行透明化處理，在已有電子海圖數(shù)據(jù)的內(nèi)存位圖上繪制透明化處理后的雷達視頻圖像，最后將此內(nèi)存位圖拷貝至屏幕上。而且，在步驟7中，如果電子海圖當前顯示比例尺和顯示區(qū)域中心位置發(fā)生變化 時，則重新設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)相關(guān)參數(shù)，刷新電子海圖顯示的同時重新繪制雷達視頻圖像。 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明將雷達視頻圖像數(shù)據(jù)與電子海圖數(shù)據(jù)相融合，加快了雷達視頻圖像繪制速度，可快速、精確地匹配電子海圖上的各種物標、區(qū)域和雷達視頻圖像，從圖像分析目標運動軌跡和趨勢，并結(jié)合海圖要素信息分析航行態(tài)勢，輔助駕駛員進行航行決策，作為船舶航行過程中的一個重要的避碰手段，可以最大程度地保障船舶航行安全。


圖I是本發(fā)明的GPS位置、船舶初始位置和雷達天線位置示意圖；圖2是電子海圖疊加雷達視頻圖像總體流程圖；圖3是電子海圖疊加雷達視頻圖像效果圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述。—種基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，如圖I及圖2所示，包括以下步驟步驟I :采用統(tǒng)一的投影方式建立坐標系，根據(jù)投影參數(shù)建立雷達視頻緩沖區(qū)，這些投影參數(shù)包括投影坐標系、顯示比例尺、顯示區(qū)域像素尺寸、坐標系旋轉(zhuǎn)角度和顯示區(qū)域中心經(jīng)緯度。在本實施例中，系統(tǒng)采用墨卡托投影方式建立坐標系，電子海圖顯示區(qū)域像素為1280*1024,當前顯示比例尺為1:10000,海圖顯示方向為北向上,顯示區(qū)域中心地理坐標為(38° 59. 280ΓΝ，117° 42. 8741’E)。將船舶GPS位置轉(zhuǎn)換為坐標系下的坐標值；根據(jù)GPS天線安裝位置與船舶中心基準點位置(CCRP)的距離和方位，計算船舶中心基準點的坐標；根據(jù)雷達天線安裝位置與船舶中心基準點位置的距離和方位，計算雷達中心位置的坐標；通過墨卡托投影反變換將雷達中心位置的投影坐標轉(zhuǎn)換為地理坐標。根據(jù)以上投影參數(shù)，建立大小為1280*1024雷達視頻緩沖區(qū)。步驟2 :獲取雷達中心位置信息，初始化雷達視頻緩沖區(qū)。步驟3 :根據(jù)顯示區(qū)域中心地理位置、顯示比例尺和顯示區(qū)域像素尺寸，設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示區(qū)域地理范圍參數(shù)。
在本實施例中，根據(jù)顯示區(qū)域中心地理位置(38° 59. 280ΓΝ，117° 42.8741’E)、顯示比例尺1:10000和顯示區(qū)域像素尺寸1280*1024設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示區(qū)域地理
范圍參數(shù)。步驟4 :設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的視頻處理參數(shù)，所述的視頻處理參數(shù)包括雷達視頻圖像顯示具有余暉效果、圖像余暉持續(xù)時間長度、雷達輸入門限值。在本實施例中圖像余暉持續(xù)時間長度為2s，雷達輸入門限值為O。步驟5 :設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示色彩參數(shù)，所述的顯示色彩參數(shù)包括最高/最 低對比度數(shù)值、最高/最低亮度數(shù)值、對比度數(shù)值、亮度數(shù)值和顏色RGB數(shù)值。在本實施例中，最高對比度數(shù)值為100，最低對比度數(shù)值為-100、最高亮度數(shù)值為3、最低亮度數(shù)值為O. 5、對比度數(shù)值為O、亮度數(shù)值為6、顏色RGB數(shù)值為(240，225，O)和(115，107，37)。步驟6 :將實時雷達視頻圖像數(shù)據(jù)填入雷達視頻緩沖區(qū)中，需要去除航海者自定義的屏蔽區(qū)域內(nèi)圖像信息。根據(jù)航海者自行定義的經(jīng)緯度坐標的多邊形屏蔽區(qū)域，處理航海者自定義的屏蔽區(qū)域內(nèi)的圖像信息，在此區(qū)域內(nèi)的雷達視頻圖像不需要處理和疊加顯示在電子海圖上，如果發(fā)現(xiàn)屏蔽區(qū)內(nèi)有視頻數(shù)據(jù)，則清除此區(qū)域內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)。步驟7 :利用雙緩沖方式將透明化處理后雷達視頻緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制在電子海圖數(shù)據(jù)上，其具體繪制步驟為首先建立空白內(nèi)存位圖，在此空白內(nèi)存位圖中根據(jù)當前顯示比例尺、顯示區(qū)域尺寸、坐標系旋轉(zhuǎn)角度和顯示區(qū)域中心地理位置篩選、繪制電子海圖數(shù)據(jù)，然后對雷達視頻圖像緩沖區(qū)內(nèi)的視頻圖像數(shù)據(jù)進行透明化處理，在已有電子海圖數(shù)據(jù)的內(nèi)存位圖上繪制透明化處理后的雷達視頻圖像，最后將此內(nèi)存位圖拷貝至屏幕上。步驟8 :實時更新船舶地理位置、航向信息和雷達視頻圖像數(shù)據(jù)，更新船舶位置信息和雷達視頻圖像顯示，重復視頻數(shù)據(jù)處理和繪制步驟。通過上述步驟，在電子海圖疊加雷達視頻圖像的效果如圖3所示。為了精確匹配雷達視頻圖像和電子海圖信息，需要對雷達中心位置、雷達方位角和顯示比例尺進行微調(diào)，雷達中心位置、雷達方位角和顯示比例尺原始數(shù)值分別疊加設(shè)置的偏移量數(shù)值得到新的雷達中心位置、雷達方位角和顯示比例尺數(shù)值，據(jù)此調(diào)整雷達視頻圖像顯示比例尺和圖像旋轉(zhuǎn)角度的投影參數(shù)，根據(jù)所述的雷達中心位置的獲取方法重新計算雷達中心位置坐標，從而重新設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的雷達中心位置坐標參數(shù)，刷新電子海圖顯示的同時重新繪制雷達視頻圖像。當對電子海圖顯示比例尺進行縮放或平移電子海圖時，調(diào)整雷達視頻圖像顯示比例尺和顯示區(qū)域中心地址坐標的投影參數(shù)，從而重新設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示區(qū)域地理范圍參數(shù)，刷新電子海圖顯示的同時重新繪制雷達視頻圖像。需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:采用統(tǒng)一的投影方式建立坐標系，根據(jù)投影參數(shù)建立雷達視頻緩沖區(qū)； 步驟2 :獲取雷達中心位置信息，初始化雷達視頻緩沖區(qū)； 步驟3 :根據(jù)顯示區(qū)域中心地理位置、顯示比例尺和顯示區(qū)域像素尺寸，設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示區(qū)域地理范圍參數(shù)； 步驟4 :設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的視頻處理參數(shù)； 步驟5 :設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示色彩參數(shù)； 步驟6 :將實時雷達視頻圖像數(shù)據(jù)填入雷達視頻緩沖區(qū)中； 步驟7 :利用雙緩沖方式將透明化處理后雷達視頻緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制在電子海圖數(shù) 據(jù)上； 步驟8 :實時更新船舶地理位置、航向信息和雷達視頻圖像數(shù)據(jù)，更新船舶位置信息和雷達視頻圖像顯示，重復步驟6至步驟8。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于步驟I所述投影參數(shù)包括投影坐標系、顯示比例尺、顯示區(qū)域像素尺寸、坐標系旋轉(zhuǎn)角度和顯示區(qū)域中心經(jīng)緯度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于步驟2所述獲取雷達中心位置的方法為建立基于統(tǒng)一的投影方式的坐標系，將船舶GPS位置轉(zhuǎn)換為該坐標系下的坐標值；根據(jù)GPS天線安裝位置與船舶中心基準點位置的距離和方位，計算船舶中心基準點的坐標；根據(jù)雷達天線安裝位置與船舶中心基準點位置的距離和方位，計算雷達中心位置的坐標；通過投影反變換將雷達中心位置的投影坐標轉(zhuǎn)換為地理坐標。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于步驟4所述雷達視頻緩沖區(qū)的視頻處理參數(shù)包括雷達視頻圖像顯示是否具有余暉效果、圖像余暉持續(xù)時間長度和雷達輸入門限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于步驟5所述雷達視頻緩沖區(qū)的顯示色彩參數(shù)包括最高/最低對比度數(shù)值、最高/最低亮度數(shù)值、對比度數(shù)值、亮度數(shù)值和顏色RGB數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于在步驟6中，還包括去除航海者自定義的屏蔽區(qū)域內(nèi)圖像信息的處理步驟；所述航海者自定義的屏蔽區(qū)域為航海者自行定義的經(jīng)緯度坐標的多邊形區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于所述步驟7的具體方法為首先建立空白內(nèi)存位圖，在此空白內(nèi)存位圖中根據(jù)當前顯示比例尺、顯示區(qū)域尺寸、坐標系旋轉(zhuǎn)角度和顯示區(qū)域中心地理位置篩選、繪制電子海圖數(shù)據(jù)，然后對雷達視頻圖像緩沖區(qū)內(nèi)的視頻圖像數(shù)據(jù)進行透明化處理，在已有電子海圖數(shù)據(jù)的內(nèi)存位圖上繪制透明化處理后的雷達視頻圖像，最后將此內(nèi)存位圖拷貝至屏幕上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，其特征在于在步驟7中，如果電子海圖當前顯示比例尺和顯示區(qū)域中心位置發(fā)生變化時，則重新設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)相關(guān)參數(shù)，刷新電子海圖顯示的同時重新繪制雷達視頻圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電子海圖的雷達視頻圖像疊加方法，包括以下步驟1、采用統(tǒng)一的投影方式建立坐標系，根據(jù)投影參數(shù)建立雷達視頻緩沖區(qū)；2、獲取雷達中心位置信息，初始化雷達視頻緩沖區(qū)；3、設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示區(qū)域地理范圍參數(shù)；4、設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的視頻處理參數(shù)；5、設(shè)置雷達視頻緩沖區(qū)的顯示色彩參數(shù)；6、將實時雷達視頻圖像數(shù)據(jù)填入雷達視頻緩沖區(qū)中；7、將雷達視頻緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制在電子海圖數(shù)據(jù)上；8、實時更新船舶地理位置、航向信息和雷達視頻圖像數(shù)據(jù)，更新船舶位置信息和雷達視頻圖像顯示。本發(fā)明將雷達視頻圖像數(shù)據(jù)與電子海圖數(shù)據(jù)相融合，作為船舶航行過程中的一個重要的避碰手段，可最大程度地保障船舶航行安全。
文檔編號G01C21/00GK102967309SQ201210539779
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者張晶晶, 趙燕, 竇玉寶, 周璐, 韓冷, 趙晶睛 申請人:中國船舶重工集團公司第七〇七研究所