一种雷达背景视频绘制方法与流程

本发明涉及雷达背景视频绘制工程应用技术领域，特别涉及一种雷达背景视频绘制方法。

背景技术：

雷达背景视频是由若干条包含角度值和像素值的距离线通过坐标转换投影至相应的雷达坐标系下，在屏幕上积累形成的。其中，极坐标是较为常用的雷达坐标系。通常，通过距离线角度的正弦和余弦计算距离线在屏幕对应的像素坐标，完成距离线的投影过程。

由于雷达背景距离线之间存在角度差，如果将若干距离线直接投影至综合任务显示器上时，距离线之间会出现较为明显的间隔，显示质量很差。为了解决这一问题，传统的方法是在相邻两条距离线之间插入数条相同的距离线，已达到填充效果。

由于传统雷达背景视频显示区域小，背景距离线更新速度低，故画面显示对处理器计算能力要求不高，通常不存在处理器计算瓶颈问题。但随着高分辨率雷达的逐渐应用，对雷达背景视频显示质量要求越来越高，背景视频显示区域也越来越来大。以传统投影方法和填充方法，处理器的运算能力无法满足实时更新高质量的雷达背景视频。如何利用有限的硬件资源完成高质量的雷达背景视频实时更新成了工程应用上的一大难点和热点。

中点画圆和中点画线算法是目前图像处理领域中常用的快速画圆和画线算法。将这两种算法应用于雷达背景视频的绘制目前还鲜有相关研究应用。但是，传统中点画线法画出的直线的像素值是一致的，而雷达背景距离线上每个像素点的像素值是根据不同距离门上的回波幅值确定的，因而直接使用不适用于雷达距离线的绘制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种雷达背景视频绘制方法，以至少解决目前雷达背景视频绘制方法中出现的雷达背景视频显示质量差、运算效率低的问题。

本发明的技术方案是：

一种雷达背景视频绘制方法，包括：

步骤一、雷达图像处理单元接收雷达信号处理单元发送的一条第一雷达背景距离线；

步骤二、以屏幕左上角为原点，根据所述第一雷达背景距离线角度信息以及背景视频扇区圆心坐标，计算出在屏幕上所述第一雷达背景距离线末端(即扇形末端)的像素点坐标；

步骤三、重复步骤一和步骤二，获取相邻的一条第二雷达背景距离线末端(即扇形末端)的像素点坐标；

步骤四、根据相邻两条所述雷达背景距离线的末端坐标以及所述背景视频扇区圆心坐标，利用中点画圆法计算出所述相邻两条雷达背景距离线之间末端圆弧的预定数量的像素点坐标；

步骤五、利用中点画线法将所述末端圆弧上预定数量的像素点坐标与所述背景视频扇区圆心坐标直接连线，形成预定数量的预定雷达背景距离线，完成所述第一雷达背景距离线与所述第二雷达背景距离线之间背景扇面，并且，所述预定数量的预定雷达背景距离线的像素值与所述第二雷达背景距离线上的像素值等比例对应；

步骤六、重复步骤三，获取与所述第二雷达背景距离线相邻的一条第三雷达背景距离线末端的像素点坐标；再重复步骤四和步骤五，完成所述第二雷达背景距离线与所述第三雷达背景距离线之间的背景扇面；

步骤七、重复步骤六，完成雷达背景视频绘制更新(是一个持续不断的绘制过程)。

可选的，在所述步骤四中，所述中点画圆法中是以屏幕左上角为原点。

可选的，在所述步骤五中，所述中点画线法包括：

当|k|≤1时，以所述屏幕的X轴坐标进行等比例抽取，并根据如下关系式(1)确定所述预定雷达背景距离线上点的像素值：

其中，k为所述第二雷达背景距离线的斜率，xn为所述第二雷达背景距离线上某个点的横轴坐标值，CentX是所述背景视频扇区圆心坐标，Len为背景距离线的长度(即像素点数)，BUFFDATA为所述第二雷达背景距离线的像素值，取整；

当|k|＞1时，以所述屏幕的Y轴坐标进行等比例抽取，并根据如下关系式(2)确定所述预定雷达背景距离线上点的像素值；以Y轴坐标进行等比例抽取，假设yn为距离线上某个点的纵轴坐标值，则此点对的像素值：

其中，Yn为所述第二雷达背景距离线上某个点的纵轴坐标值，CentY是所述背景视频扇区圆心坐标，取整。

发明效果：

本发明的雷达背景视频绘制方法，利用中点画圆法确定待插入的距离线，然后利用中点画线法，完成距离线以及待插入的距离线的绘制，取代传统的雷达背景视频绘制方法中像素点坐标的繁琐计算，一方面是提高了雷达背景视频的质量，另外，还提高运算效率、缩短计算时间，能够更好地应用于工程实践。

附图说明

图1是本发明雷达背景视频绘制方法中雷达背景视频绘制总体方案图；

图2是本发明基于改进中点画圆和画线法雷达背景视频增强的绘制流程图；

图3是本发明雷达背景视频绘制方法中点画圆算法示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1至图3对本发明雷达背景视频绘制方法做进一步详细说明。

由于雷达背景距离线之间存在角度差，如果不做处理，直接投影至综合任务显示器上时，距离线之间会出现较为明显的间隔，显示质量很差。

为此，本发明提供了一种雷达背景视频绘制方法，包括如下步骤：

步骤一、雷达图像处理单元接收雷达信号处理单元发送的一条第一雷达背景距离线，图像处理单元在相同周期内完成对背景距离线的投影；通常，雷达信号处理单元会以固定周期进行发送；本实施例中，优选的是相对现有固定周期的更快速周期。

步骤二、以屏幕左上角为原点(参见图3)，根据所述第一雷达背景距离线角度信息以及背景视频扇区圆心坐标，计算出在屏幕上第一雷达背景距离线末端(即扇形末端)的像素点坐标。

步骤三、重复步骤一和步骤二，获取相邻的一条第二雷达背景距离线末端(即扇形末端)的像素点坐标。

步骤四、根据相邻两条雷达背景距离线的末端坐标以及背景视频扇区圆心坐标，利用中点画圆法计算出相邻两条雷达背景距离线之间末端圆弧的预定数量(具体数量是根据实际条件不同而不同)的像素点坐标(参见图3)。并且，此步骤中优选中点画圆法中是以屏幕左上角为原点。

步骤五、利用中点画线法将末端圆弧上预定数量的像素点坐标与背景视频扇区圆心坐标直接连线，形成预定数量的预定雷达背景距离线，完成第一雷达背景距离线与第二雷达背景距离线之间背景扇面，并且，预定数量的预定雷达背景距离线的像素值与第二雷达背景距离线上的像素值等比例对应(即连线上每个像素点的像素值通过等比例抽距离线像素值取确定)。

具体地，以屏幕左上角为原点，中点画圆算法推导解算如下：

如附图3所示，假设P1，P2分别为相邻的两条距离线的末端坐标，令P1＝(x₀，y₀)，P2＝(x₁，y₁)，距离线方位角分别为θ₀，θ₁。设雷达背景视频扇区圆点坐标为CentP(CentX，CentY)，距离线长度为Len，则

构造判别式：

F(X,Y)＝(X-CentX)²+(Y-CentY)²-Len²......(5)；

默认F(x0，y0)＝0，F(x1，y1)＝0。

如附图3所示，确定第一个点P1坐标后，下一个坐标必然在n1和n2中选择。通过两点之间的中间点m坐标代入判别式后，通过结果的正负选择n1或者n2；具体如下：

d₀＝F(x₀+1,y₀-0.5)＝(x₀+1-CentX)²+(y₀-0.5-CentY)²-Len²...(6)；

若d0<0，则选择n1(x0+1，y0)为下一个坐标点，那么下一个坐标点的判别式应为：

d₁＝F(x₀+2,y₀-0.5)＝(x₀+2-CentX)²+(y₀-0.5-CentY)²-Len²

＝(x₀+1-CentX)²+(y₀-0.5-CentY)²-Len²+2*(x₀-CentX)+3

＝d₀+2*(x₀-CentX)+3...(7)；

若d0>＝0，则选择n2(x0+1，y0+1)为下一个坐标点，那么下一个坐标点的判别式应为：

d₁＝F(x₀+2,y₀-1.5)＝(x₀+2-CentX)²+(y₀-1.5-CentY)²-Len²

＝(x₀+1-CentX)²+(y₀-0.5-CentY)²-Len²+2*(x₀-y₀-CentX+CentY)+2

＝d₀+2*(x₀-y₀-CentX+CentY)+2...(8)；

通过式(5)和式(6)可以分析出：

当d<0时，d_n+1＝d_n+2*(x_n-CentX)+3......(9)；

当d>＝0时，d_n+1＝d_n+2*(x_n-y_n-CentX+CentY)+2......(10)；

最终由式(9)和式(10)可以将P1和P2两点之间的坐标逐一确定。

传统的中点画线法只适用于在屏幕中画像素值一致的直线，无法用于雷达背景视频的绘制。本发明在中点画线法过程中，加入等比例抽取距离线像素值获取距离线上每个点的像素值，应用于雷达背景视频绘制。具体方法如下：

当|k|≤1时，以所述屏幕的X轴坐标进行等比例抽取，并根据如下关系式(1)确定所述预定雷达背景距离线上点的像素值：

其中，k为所述第二雷达背景距离线的斜率，x_n为所述第二雷达背景距离线上某个点的横轴坐标值，CentX是所述背景视频扇区圆心坐标，Len为背景距离线的长度，BUFFDATA为所述第二雷达背景距离线的像素值，取整；

当|k|＞1时，以所述屏幕的Y轴坐标进行等比例抽取，并根据如下关系式(2)确定所述预定雷达背景距离线上点的像素值；以Y轴坐标进行等比例抽取，假设y_n为距离线上某个点的纵轴坐标值，则此点对的像素值：

其中，y_n为所述第二雷达背景距离线上某个点的纵轴坐标值，CentY是所述背景视频扇区圆心坐标，取整。

具体地，以屏幕分辨率为1920*1080，屏幕原点为左上角，距离线角度为30°，长度为900为例；设背景视频扇区圆心坐标为(960，1000)；则距离线末端坐标为：

x0＝cos(30°)*900+960＝1739；

y0＝1000–sin(30°)＝550；

此时距离线斜率k＝0.557，以X轴坐标进行等比例抽取，当xn＝1500时，

步骤六、重复步骤三，获取与第二雷达背景距离线相邻的一条第三雷达背景距离线末端的像素点坐标；再重复步骤四和步骤五，完成第二雷达背景距离线与所述第三雷达背景距离线之间的背景扇面。

步骤七、重复步骤六，完成雷达背景视频绘制更新；相当于是一个持续不断的绘制过程。

综上所述，本发明的雷达背景视频绘制方法技术方案可以归纳如下：

1)、如图1所示，图像处理单元以快速的周期接收雷达背景距离线，并以相同周期完成距离线投影以及相邻距离线之间的缝隙填充。

2)、如图2所示，在图像处理时，以屏幕左上角为原点，根据背景距离线角度信息以及背景视频扇区圆心坐标计算出，在屏幕上此距离线末端的像素点坐标。然后根据相邻的距离线的末端坐标以及雷达背景视频的扇区圆心，利用改进的中点画圆法，计算出相邻距离线之间圆弧的各个像素点坐标。这些坐标即为待插入的各个距离线的末端坐标。

3)、如图3所示，利用中点画线法将距离线末端坐标点与雷达背景视频的扇区圆心直接连线，通过等比例抽取法获取待画直线上各个像素点的像素值，需要注意的是，此过程中待画的距离线包含了本次接收到的距离线。

本发明的雷达背景视频绘制方法，利用中点画圆法确定待插入的距离线，然后利用中点画线法，完成距离线以及待插入的距离线的绘制，取代传统的雷达背景视频绘制方法中像素点坐标的繁琐计算，一方面是提高了雷达背景视频的质量，另外，还提高运算效率、缩短计算时间，能够更好地应用于工程实践。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。