專利名稱：短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種船用的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
短波氣象傳真因其覆蓋范圍大、免費接收、相對衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)量較小等優(yōu)點，成為目前海上船舶獲取氣象信息的重要手段。目前國內(nèi)的短波氣象傳真接收設(shè)備將接收的下邊帶高頻信號進(jìn)行解調(diào)，還原為1500Hz (黑信號)2300Hz (白信號)，將其分成8個灰度級送入后端進(jìn)行處理后，直接用熱敏紙打印出來。這種方法獲得的氣象傳真圖像不僅無法實時控制、糾錯和改變其圖像數(shù)據(jù)采集模式，更因干擾、多普勒頻移等引起對相偏差導(dǎo)致的圖像分裂也只能在接收過程中通過人工方式慢慢調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法和系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中氣象傳真圖像輸出方式不可控及雜波干擾引起的圖像模糊問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法，它包括如下步驟(101)將短波天線接收到的高頻信號解調(diào)成音頻模擬信號；(102)將所述音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(10 對所述數(shù)字信號中沒有連續(xù)性的單點或幾點進(jìn)行數(shù)據(jù)偏移選點補(bǔ)償運算后輸出。在步驟(103)中，進(jìn)一步改寫偏移選點運算后的數(shù)據(jù)并加入濾鏡效果。進(jìn)一步對常規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以及對部分丟失的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行壓縮。本發(fā)明還提供了一種實施上述方法的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)，包括射頻接收裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、處理輸出裝置以及顯示裝置。射頻接收裝置，用于將短波天線接收到的高頻信號解調(diào)成音頻模擬信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將射頻接收裝置輸出的音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；處理輸出裝置，用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置輸出的數(shù)字信號中由雜波干擾引起的模糊部分進(jìn)行可行的處理；顯示裝置，用于顯示或打印處理輸出裝置輸出的圖像結(jié)果。所述處理輸出裝置中包括數(shù)字信號處理器和嵌入式處理器。所述數(shù)字信號處理器與嵌入式處理器之間的數(shù)據(jù)交換依靠38400波特率串行通信接口進(jìn)行。相對于傳統(tǒng)氣象傳真接收設(shè)備對信號簡單處理后直接打印輸出的技術(shù)，本發(fā)明對信號中由雜波干擾引起的模糊效果進(jìn)行了可行的處理，使圖像更加清晰和易讀，同時可對圖像進(jìn)行進(jìn)一步的編輯，使船舶可以更加高效、靈活地獲得清晰的海上氣象圖、海況圖等大量海洋氣象信息，對于保障海上航行安全、選擇最佳航線等方面都具有重要意義。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法示意圖。圖2是本發(fā)明的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)基本組成示意圖。圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是偏移選點運算的邏輯示意圖。圖5-1、5-2和5-3是縮放運算實現(xiàn)示意圖。圖6A和圖6B是氣象傳真圖像對比效果示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明的圖像處理方法主要包括如下步驟SlO 將天線接收到的高頻信號轉(zhuǎn)換為音頻模擬信號；Sll 將音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；S12:對所述數(shù)字信號中沒有連續(xù)性的單點或幾點進(jìn)行數(shù)據(jù)偏移選點補(bǔ)償運算后輸出。在步驟Sll中，具體可通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)把經(jīng)過解調(diào)的傳真模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)
字信號。在步驟S12中，具體工作是將本源數(shù)據(jù)掃描后與偏移數(shù)據(jù)迭代運算，即然后將迭代運算結(jié)果小范圍壓縮后恢復(fù)即完成了圖像的數(shù)字化處理。請參閱圖2，本發(fā)明的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)包括射頻接收裝置S20、 模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置S21、處理輸出裝置S22以及顯示裝置S23。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置S21用于將解調(diào)后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；處理輸出裝置S22用于對所述數(shù)字信號進(jìn)行處理運算。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置S21采用專用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的ADC實現(xiàn)，處理輸出裝置S22中包括數(shù)字信號處理器(DSP)和嵌入式處理器(ARM)。其中DSP用于數(shù)字上變頻控制、數(shù)字濾波和將實時位圖數(shù)據(jù)處理后以串口形式上送至ARM處理器，而ARM則執(zhí)行復(fù)雜的迭代運算和縮放運算。請參閱圖3，專用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號上送至DSP的緩存中， DSP實時地調(diào)用緩存數(shù)據(jù)，經(jīng)過采點運算形成有時鐘特性的數(shù)據(jù)流，并將該數(shù)據(jù)流通過串口上傳至ARM進(jìn)行迭代，和縮放運算，最后將運算結(jié)果送至顯示器。請參閱圖4，其中原始位圖數(shù)據(jù)為DSP上送的不經(jīng)過數(shù)字化處理的二進(jìn)制位圖數(shù)據(jù)，其中包含噪聲，云霧，以及電磁等干擾數(shù)據(jù)。中間運算過程圖中顯示的是在迭代運算過程中二進(jìn)制數(shù)據(jù)所遵循的迭代規(guī)則。例如數(shù)據(jù)1000的前兩個數(shù)1與0在迭代過程中會出現(xiàn)溢出，則這個位置會有一個反寫動作，反寫依據(jù)為當(dāng)前掃描位置的后兩位，即00。反寫后， 原數(shù)據(jù)將改為0000并儲存進(jìn)入下一個處理環(huán)節(jié)。類似的迭代邏輯請詳細(xì)參考圖中所舉。請參閱圖5-1，當(dāng)掃描點運算值小于臨界條件值時，即使無限趨近極限值，運算結(jié)果也為0 ；同理，當(dāng)掃描點運算值大于臨界值時，運算結(jié)果為1。圖5-2為運算前數(shù)據(jù)流波形示意圖，圖中的兩個獨立峰波在縮放運算中分別被分為四位運算數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，最后得出的運算結(jié)果為二分之一波形納入波前或波后波形中，如圖5-3所示。請參閱圖6A和B，圖6A中干擾數(shù)據(jù)產(chǎn)生的模糊紋理在圖6B中變窄甚至消失了。雖然圖6B中有部分有效圖像弱化，但在整體效果上，比圖6A要清晰和明確得多。
通過上述短波氣象傳真圖像實現(xiàn)和處理方法，使氣象傳真接收設(shè)備由簡單的處理傳真信號和直接打印輸出圖像，變?yōu)橥ㄟ^數(shù)字上變頻技術(shù)提高中頻選擇性，通過16通道、 12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過數(shù)字濾波、迭代降噪等技術(shù)和方法主動處理，不僅大大提高了圖像生成的效果，更加清晰、更加明確地突出了圖像的有效輪廓，而且在此發(fā)明基礎(chǔ)之上，可具備對圖像進(jìn)一步處理和增加短波氣象傳真接收設(shè)備功能的可能性。
權(quán)利要求
1.一種短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法，其特征在于，它包括如下步驟(101)將短波天線接收到的高頻信號解調(diào)成音頻模擬信號；(102)將所述音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(103)對所述數(shù)字信號中沒有連續(xù)性的單點或幾點進(jìn)行數(shù)據(jù)偏移選點補(bǔ)償運算后輸出ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法，其特征在于，在步驟 (103)中，進(jìn)一步改寫偏移選點運算后的數(shù)據(jù)并加入濾鏡效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法，其特征在于，進(jìn)一步對常規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以及對部分丟失的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行壓縮補(bǔ)償。
4.一種短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)，包括射頻接收裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、處理輸出裝置以及顯示裝置，其特征在于，射頻接收裝置，用于將短波天線接收到的高頻信號解調(diào)成音頻模擬信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將射頻接收裝置輸出的音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 處理輸出裝置，用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置輸出的數(shù)字信號中由雜波干擾引起的模糊部分進(jìn)行可行的處理；顯示裝置，用于顯示或打印處理輸出裝置輸出的圖像結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理輸出裝置中包括數(shù)字信號處理器和嵌入式處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器與嵌入式處理器之間的數(shù)據(jù)交換依靠38400波特率串行通信接口進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理方法，它包括如下步驟(101)將短波天線接收到的高頻信號解調(diào)成音頻模擬信號；(102)將所述音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(103)對所述數(shù)字信號中沒有連續(xù)性的單點或幾點進(jìn)行數(shù)據(jù)偏移選點補(bǔ)償運算后輸出。本發(fā)明還公開了一種短波氣象傳真圖像數(shù)字化處理系統(tǒng)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣象傳真圖像輸出方式不可控及雜波干擾引起的圖像模糊問題。
文檔編號H04N1/00GK102256031SQ20111008409
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者陳杰波 申請人:海華電子企業(yè)(中國)有限公司