专利名称：一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法
技术领域：
本发明涉及视频压缩处理方法，特别涉及一种针对船舶交通导航系统中雷达视频的压缩方法。
背景技术：
在VTS系统(船舶交通导航系统)中，传输的信息主要有雷达原始信息(雷达视频，方位和触发信号等)、VHF-DF信息、雷达目标跟踪信息、无人站监控信息、工业电视等， 由于受到网络带宽所限制，导致雷达视频往往无法做到无损失传输，当前的VTS系统中所传输的雷达视频往往是进行了有损失的压缩(降低所传输雷达角度及距离分辨率)，导致目标无法正确分离，无法区分目标和地物，无法区分相邻的多个目标。也有的VTS系统采用的是某种单一的压缩算法(如LZW、哈夫曼编码等)，往往存在压缩率低、传输带宽要求高、 对机器性能要求高的特点。
几种传统的压缩算法及其特点列举如下
(I)LZW 算法
LZW压缩算法的基本原理是提取原始文本文件数据中的不同字符，基于这些字符创建一个编译表，然后用编译表中的字符的索引来替代原始文本文件数据中的相应字符，减少原始数据大小。
特点对复杂数据(信息含量大)有较好的压缩率。
压缩速率算法复杂度适中，压缩速率适中。
(2)行程编码
仅存储一个像素值以及具有相同颜色的像素数目的图像数据编码方式称为行程编码，或称游程编码，常用RLE (Run-Length Encoding)表示。该压缩编码技术相当直观和经济，运算也相当简单，因此解压缩速度很快。
优点对简单数据(信息含量低)有较好的压缩率。
压缩速率算法复杂度低，压缩速率快。
(3) LZMA 编码
LZMA编码是一种将Deflate和LZ77算法改良和优化后的压缩算法，开发者是Igor Pavlov, 2001年被首次应用于7_Zip压缩工具中，是2001年以来得到发展的一个数据压缩算法。它使用类似于LZ77的字典编码机制，在一般的情况下压缩率比bzip2高，用于压缩的可变字典(字典为压缩后和压缩前数据对应关系表，一般根据数据不同实时生成)最大可达46B。
优点对复杂数据(信息含量高)有很好的压缩率。
压缩速率算法复杂度高，压缩速率慢。
(4)视频压缩
视频压缩算法属于有损压缩算法，如div、mpge。
特点压缩率高，但属于有损压缩。
压缩速率算法复杂度高，压缩速率慢。
本发明人即是基于以上分析，针对不同压缩算法的特点，研发一种自适应压缩方法。发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，降低了雷达视频信号所传输的带宽，增加了在相同存储空间下雷达视频记录时间，并减少了压缩计算时间，实现实时无损压缩雷达视频。
本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是
一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，包括如下步骤
(1)获取采集器所采集的雷达视频信号；
(2)根据地理环境信息系统获取VTS交通管理所监管的有效区域位置，对雷达视频和水域位置进行匹配，去除无实用价值的雷达视频，保留对水域探测的雷达视频；
(3)根据气象系统获取当前的气象信息，通过雷达数据采集卡获取杂波区，根据前述气象信息及杂波区信息把雷达视频划分为不同区域，并根据当前气象信息及杂波区计算出各个已划分的雷达区域的环境参数，该环境参数的取值在0到1之间，其中0表示环境最佳，1表示环境最恶劣；
(4)根据下列规则对不同环境区域下的雷达视频进行自适应编码
a.对于环境参数低于0. 2的区域，采用RLE算法；
b.对于环境参数介于0. 2与0. 9之间的区域，采用LZW算法；
c.对于环境参数高于0. 9的区域，采用LZMA编码。
上述步骤(3)中，环境参数的计算方法是分别计算杂波复杂度和气象复杂度，并设杂波复杂度为4，其权重为χ，气象复杂度为A，其权重为y，且使得χ+y = 1，则环境参数 H的表达式为
H = xX4+yX%。
上述杂波复杂度的计算方法是设杂波区域雷达回波单元幅度值不为0的个数 Ea,杂波区域雷达回波单元总个数为Em，杂波区面积为Za，当前区域总面积为K，则杂波复杂度\的计算公式如下E Z
忍=fxf。Em Aa
采用上述方案后，本发明首先根据地理环境信息系统获取VTS交通管理所监管的有效区域位置(水域位置)，对雷达视频和水域位置进行匹配，去除地物、岛屿等无实用价值的雷达视频，保留对水域探测的雷达视频，减少数据量；再根据气象系统获取当前的气象信息，通过雷达数据采集卡获取杂波区(海杂波区、大浪区等)，根据气象信息及杂波区信息把雷达探测的视频划分为几个不同区域、根据当前气象信息(雨雪、雾天、海况)及杂波区计算出各已划分的雷达区域环境参数，对不同的环境区域下的雷达视频采用最适合的压缩算法，最后统一编码实现压缩数据文件。这种方法降低了雷达视频信号所传输的带宽，增加了在相同存储空间下雷达视频记录时间，并减少了压缩计算时间，通过普通计算机即可实现实时无损压缩雷达视频。
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，包括如下步骤
(1)获取雷达数据采集卡所采集的雷达视频信号；
(2)根据地理环境信息系统获取VTS交通管理所监管的有效区域位置(此处主要是指水域位置)，对雷达视频和水域位置进行匹配，去除地物、岛屿等无实用价值的雷达视频，保留对水域探测的雷达视频，以减少数据量；
(3)根据气象系统获取当前的气象信息，通过雷达数据采集卡获取杂波区(如海杂波区、地物区等)，把雷达探测的区域均勻划分为若干(如32个)区域，并根据当前气象信息(降水量、海情)及杂波区计算出各个已划分的雷达区域的环境参数(取值在0到1 之间，其中0表示环境最佳，1表示环境最恶劣)。
其中，环境参数的计算方法为
a.计算杂波复杂度
首先计算当前区域雷达视频是否落在杂波区，如果落在杂波区则计算当前杂波复杂度，否则则认为雷达杂波强度为0。
设杂波复杂度为Zb，杂波区域雷达回波单元幅度值不为0的个数Ea，杂波区域雷达回波单元总个数为&，杂波区面积为Za，当前区域总面积为Aa，则杂波复杂度的计算公式如下
权利要求
1.一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，其特征在于包括如下步骤(1)获取采集器所采集的雷达视频信号；(2)根据地理环境信息系统获取VTS交通管理所监管的有效区域位置，对雷达视频和水域位置进行匹配，去除无实用价值的雷达视频，保留对水域探测的雷达视频；(3)根据气象系统获取当前的气象信息，通过雷达数据采集卡获取杂波区，根据前述气象信息及杂波区信息把雷达视频划分为不同区域，并根据当前气象信息及杂波区计算出各个已划分的雷达区域的环境参数，该环境参数的取值在0到1之间，其中0表示环境最佳，1 表示环境最恶劣；(4)根据下列规则对不同环境区域下的雷达视频进行自适应编码a.对于环境参数低于0.2的区域，采用RLE算法；b.对于环境参数介于0.2与0. 9之间的区域，采用LZW算法；c.对于环境参数高于0.9的区域，采用LZMA编码。
2.如权利要求1所述的一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，其特征在于所述步骤(3)中，环境参数的计算方法是分别计算杂波复杂度和气象复杂度，并设杂波复杂度为其权重为X，气象复杂度为％，其权重为y，且使得x+y = 1，则环境参数H的表达式为H = xX4+yX%。
3.如权利要求2所述的一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，其特征在于所述杂波复杂度的计算方法是设杂波区域雷达回波单元幅度值不为0的个数Ea，杂波区域雷达回波单元总个数为Em，杂波区面积为Za，当前区域总面积为K，则杂波复杂度\的计算公式如下
全文摘要
本发明公开一种船舶交通导航系统雷达视频自适应压缩方法，包括如下步骤(1)获取采集器所采集的雷达视频信号；(2)对雷达视频和水域位置进行匹配，去除无实用价值的雷达视频，保留对水域探测的雷达视频；(3)根据气象信息及杂波区信息把雷达视频划分为不同区域，并计算出各个区域的环境参数，并根据下列规则进行自适应编码a.对于环境参数低于0.2的区域，采用RLE算法；b.对于环境参数介于0.2与0.9之间的区域，采用LZW算法；c.对于环境参数高于0.9的区域，采用LZMA编码。此种压缩方法降低了雷达视频信号所传输的带宽，增加了在相同存储空间下雷达视频记录时间，并减少了压缩计算时间，实现实时无损压缩雷达视频。
文档编号G01S13/91GK102523446SQ20111044082
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者曹伟, 李栋, 杨明远, 盛龙, 穆加艳, 赵飞 申请人:南京鹏力科技有限公司, 南京鹏力系统工程研究所