船载航行数据记录仪雷达图像的位置误差测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达图像处理技术，尤其涉及一种船载航行数据记录仪雷达图像的位置误差测试方法。
【背景技术】
[0002]船载航行数据记录仪(VDR)是实时记录船舶状态的装置。在船舶失事或发生故障后，可以提供船舶在事发时的各种数据，以便进行后续调查。雷达图像是VDR记录的重要数据之一。在IEC 61996标准中给出了对VDR雷达图像的位置误差测试方法。该方法用来测试VDR雷达图像的位置是否符合标准的保真度。VDR雷达图像测量分析系统的示意图如图1所示。所有图像都应先进行颜色测试，通过颜色测试后，再进行位置测试。该发明的重点在于位置测试，发明中提到的图像均已通过颜色测试，颜色测试部分说明省略。
[0003]IEC 61996标准中的位置测试方法示意图如图3。图3中x轴、y轴与虚线构成的区域为位置误差测试输入图(后面简称输入图)；在图形范围内，X轴和y轴分别被平均分成8份，则共有64个小矩形；为了清楚表示和说明测试方法，X轴和y轴方向的分割线所在位置在图3中以实线表示出来，位置测试是检测图3中所有水平实线(包括X轴)和垂直实线(包括y轴)的交点的横纵坐标；对于图3中每一个小矩形，VDR的输出图(输入图经VDR采集、存储后，由回放设备输出的图像就是输出图，后面简称输出图)中都有其对应的小矩形；当输入图经信号发生器传送给VDR后，经VDR的采集、数字化和压缩存储等过程，会产生位置误差，使得输入图和输出图中相对应的小矩形位置有所差别。在“VDR雷达数据记录性能的测试”(《航海技术》，2003年，第二期，25?28页)一文中指出:用颜色误差测试图进行位置误差分析时，由于图像的压缩，原图像中单个像素宽的颜色条带会变成多个像素宽的条带，从而产生新的颜色条带。这样从压缩后的图像中识别出原图像中的颜色条带在压缩图像中的相对位置很难实现。为了能够简单、方便地得到位置误差，文章提出了一种专门用于位置误差测试的图像:图像是一个矩形区域，由7条相互平行且间距相等的一个像素宽的白色水平条带和7条相互平行且间距相等的一个像素宽的白色垂直条带，将整幅图像平均分成8X8个小矩形:水平位置为(X/8) Xi的像素点(X为图像水平方向总像素点数，i = O?7)和垂直位置为(Y/8) X j的像素点(Y为图像的垂直总像素点数，j = O?7)的RGB值分别为R = 255、G = 255、B = 255。除以上像素点外，其余像素点的RGB值均为R = 0、G = 0、B = 0，如图2所示。
[0004]在位置误差测试方面，IEC61996标准中说明了需要记录坐标的像素点和位置误差计算公式，但是没有提到具体的寻找相应像素点的过程。一般情况下，标准位置误差测试图使用的是标准颜色误差测试图。在VDR采集和存储图像的过程中，图像像素点的RGB值会有所改变，导致灰度值也发生变化。因此在VDR输出图像中无法依据灰度值准确找到输入图中对应的像素点。所以，该系统采用了图2作为标准位置测试图。在图2中，如果依据灰度值大小寻找IEC 61996标准中给出的需要记录坐标的像素点，系统要沿着白色条带进行相应像素点的定位。因为在白色条带上，各像素点的灰度值相差不大而且具体值不可预知，所以系统无法实现对相应像素点的准确定位。此外，用图2作为输入图时，VDR在采集过程中，会对输入图进行压缩，这使得一些白色条带的灰度值达不到255，而某些黑色条带灰度值不是O，所以要对所检测的像素点灰度值设置阈值范围。如果被检测的像素点灰度值不在规定范围内，则说明VDR在图像采集和存储过程中，图像的损失较大，位置测试不能通过。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种船载航行数据记录仪雷达图像的位置误差测试方法，所述方法以图2为输入图，能够准确定位置误差测试点，并且能够判断位置误差测试点的灰度值是否在规定范围内。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]一种船载航行数据记录仪雷达图像的位置误差测试方法，包括以下步骤:
[0008]步骤1，生成标准位置测试图，即输入图，并由视频信号发生器传送给船载航行数据记录仪；
[0009]步骤2，在生成的输入图上作水平和垂直方向的辅助虚线，选择检测点，并进行标记；
[0010]步骤3，通过检测水平虚线上的像素点，进行水平位置误差测试；
[0011]步骤4，通过检测垂直虚线上的像素点，进行垂直位置误差测试。
[0012]进一步地，步骤I所述输入图的图像是一个矩形区域，所述矩形区域被7条相互平行且间距相等的一个像素宽的白色水平条带和7条相互平行且间距相等的一个像素宽的白色垂直条带平均分成8X8个小矩形:水平位置为(X/8)Xi的像素点和垂直位置为(Y/8) X j的像素点的RGB值分别为R = 255、G = 255、B = 255 ;其中，X为图像水平方向总像素点数，为8的整数倍，i = O?7，Y为图像垂直方向总像素点数，为8的整数倍，j =O?7 ;除以上像素点外，其余像素点的RGB值均为R = 0、G = 0、B = O。
[0013]进一步地，所述步骤2还包括以下步骤:
[0014]以输入图矩形区域左下方顶点为坐标原点，分别以相邻的一条水平边和一条垂直边为X轴和I轴，建立直角坐标系；在输入图矩形区域两条水平边及7条相互平行的白色水平条带组成的9条水平实线之间画出8条水平虚线，每条水平虚线都位于与其相邻的两条水平实线中间；在输入图矩形区域两条垂直边及7条相互平行的白色垂直条带组成的9条垂直实线之间画出8条垂直虚线，每条垂直虚线都位于与其相邻的两条垂直实线的中间；
[0015]检测点包括8条水平虚线和8条垂直虚线上的所有像素点；
[0016]将水平虚线与包括Y轴、除去最右边的垂直实线的8条垂直实线的交点标记为圆点，每个圆点代表一个像素点；将垂直虚线与包括轴X轴、除去最上边的水平实线的8条水平实线的交点标记为三角形，每个三角形代表一个像素点。
[0017]进一步地，步骤3所述水平位置误差测试包括以下步骤:
[0018]首先检测第一行水平虚线，从最左侧垂直实线即y轴起沿着第一行水平虚线以一个像素点为单位向右寻找各个圆点；每向右移动一个像素点，计算该像素点的灰度值，并根据所述灰度值的大小在输入图和输出图中标记该点的横坐标Xi和yi，得到8个xjP 8个Yi;
[0019]然后，根据在第一行水平虚线中得到的8个\和8个y i，计算水平位置误差；
[0020]按照上述方法对第二行到第八行水平虚线进行检测，并计算水平位置误差；
[0021]进一步地，步骤4所述垂直位置误差测试包括以下步骤:
[0022]首先检测第一列垂直虚线，从最下方水平实线即X轴沿着第一列垂直虚线以一个像素点为单位向上寻找各三角形；每向上移动一个像素点，计算该像素点的灰度值，并根据所述灰度值的大小在输入图和输出图中标记该点的纵坐标Xi和I i，得到8个xjp 8个y i;
[0023]然后，根据在第一列垂直虚线得到的8个\和8个y i，计算垂直位置误差；
[0024]按照上述方法对第二列到第八列垂直虚线进行位置检测，并计算垂直位置误差。
[0025]进一步地，所述输出图为所述输入图经船载航行数据记录仪采集、存储后，由回放设备输出的图像。
[0026]进一步地，所述计算像素点的灰度值Gray的公式为:
[0027]Gray = RX0.3+GX0.59+BX0.11 (I)
[0028]进一步地，所述根据像素点灰度值的大小标记该点坐标的方法如下:
[0029]如果该像素点的灰度值在预先设定的白色范围内，认为其为白色，在输入图中将该点的横坐标或纵坐标记为Xi, i = O?7，在输出图中将该点的横坐标或纵坐标记为Yi, i=O?7 ;如果该像素点的灰度值不在预先设定的白色范围内，则不记录该点的坐标位置。
[0030]进一步地，所述水平和垂直位置误差按照IEC 61996标准中的方法进行计算。
[0031]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0032]本发明以图2作为输入图，根据检测到的每一个像素点的灰度值的大小是否处于白色范围内，定位需要记录横纵坐标的像素点，依据所设置的灰度值范围，找出输出图中灰度值不在规定范围内的被检测像素点。与IEC 61996标准中的方法相比，本发明所述方法能够准确定位位置误差测试中需要记录横纵坐标的像素点位置，在所检测的像素点中可以记录灰度值不在规定范围内的像素点的灰度值和位置。
【附图说明】
[0033]图1为VDR雷达图像测量分析系统示意图；
[0034]图2为本发明采用的标准位置误差测试图；
[0035]图3为IEC 61996标准中位置误差测试方法示意图；
[0036]图4为本发明所述方法的位置测试示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0038]进行雷达图像位置误差测试过程示意图如图1所示。
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