CN102256031A - 短波气象传真图像数字化处理方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短波气象传真图像数字化处理方法，它包括如下步骤：(101)将短波天线接收到的高频信号解调成音频模拟信号；(102)将所述音频模拟信号转换为数字信号；(103)对所述数字信号中没有连续性的单点或几点进行数据偏移选点补偿运算后输出。本发明还公开了一种短波气象传真图像数字化处理系统。本发明解决了现有技术中气象传真图像输出方式不可控及杂波干扰引起的图像模糊问题。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种船用的短波气象传真图像数字化处理方法和系统。
背景技术
短波气象传真因其覆盖范围大、免费接收、相对卫星图像数据量较小等优点，成为目前海上船舶获取气象信息的重要手段。目前国内的短波气象传真接收设备将接收的下边带高频信号进行解调，还原为1500Hz(黑信号)2300Hz(白信号)，将其分成8个灰度级送入后端进行处理后，直接用热敏纸打印出来。这种方法获得的气象传真图像不仅无法实时控制、纠错和改变其图像数据采集模式，更因干扰、多普勒频移等引起对相偏差导致的图像分裂也只能在接收过程中通过人工方式慢慢调整。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种短波气象传真图像数字化处理方法和系统，解决现有技术中气象传真图像输出方式不可控及杂波干扰引起的图像模糊问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种短波气象传真图像数字化处理方法，它包括如下步骤：(101)将短波天线接收到的高频信号解调成音频模拟信号；(102)将所述音频模拟信号转换为数字信号；(103)对所述数字信号中没有连续性的单点或几点进行数据偏移选点补偿运算后输出。
在步骤(103)中，进一步改写偏移选点运算后的数据并加入滤镜效果。
进一步对常规数据进行压缩，以及对部分丢失的数据帧进行压缩。
本发明还提供了一种实施上述方法的短波气象传真图像数字化处理系统，包括射频接收装置、模数转换装置、处理输出装置以及显示装置。射频接收装置，用于将短波天线接收到的高频信号解调成音频模拟信号；模数转换装置，用于将射频接收装置输出的音频模拟信号转换为数字信号；处理输出装置，用于对模数转换装置输出的数字信号中由杂波干扰引起的模糊部分进行可行的处理；显示装置，用于显示或打印处理输出装置输出的图像结果。
所述处理输出装置中包括数字信号处理器和嵌入式处理器。
所述数字信号处理器与嵌入式处理器之间的数据交换依靠38400波特率串行通信接口进行。
相对于传统气象传真接收设备对信号简单处理后直接打印输出的技术，本发明对信号中由杂波干扰引起的模糊效果进行了可行的处理，使图像更加清晰和易读，同时可对图像进行进一步的编辑，使船舶可以更加高效、灵活地获得清晰的海上气象图、海况图等大量海洋气象信息，对于保障海上航行安全、选择最佳航线等方面都具有重要意义。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的短波气象传真图像数字化处理方法示意图。
图2是本发明的短波气象传真图像数字化处理系统基本组成示意图。
图3是本发明系统的模块结构示意图。
图4是偏移选点运算的逻辑示意图。
图5-1、5-2和5-3是缩放运算实现示意图。
图6A和图6B是气象传真图像对比效果示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的图像处理方法主要包括如下步骤：
S10：将天线接收到的高频信号转换为音频模拟信号；
S11：将音频模拟信号转换为数字信号；
S12：对所述数字信号中没有连续性的单点或几点进行数据偏移选点补偿运算后输出。
在步骤S11中，具体可通过模数转换(ADC)把经过解调的传真模拟信号转换为数字信号。
在步骤S12中，具体工作是将本源数据扫描后与偏移数据迭代运算，即然后将迭代运算结果小范围压缩后恢复即完成了图像的数字化处理。
请参阅图2，本发明的短波气象传真图像数字化处理系统包括射频接收装置S20、模数转换装置S21、处理输出装置S22以及显示装置S23。其中模数转换装置S21用于将解调后的模拟信号转换为数字信号；处理输出装置S22用于对所述数字信号进行处理运算。
其中，模数转换装置S21采用专用模数转换芯片的ADC实现，处理输出装置S22中包括数字信号处理器(DSP)和嵌入式处理器(ARM)。其中DSP用于数字上变频控制、数字滤波和将实时位图数据处理后以串口形式上送至ARM处理器，而ARM则执行复杂的迭代运算和缩放运算。
请参阅图3，专用的模数转换芯片将AD转换后的数字信号上送至DSP的缓存中，DSP实时地调用缓存数据，经过采点运算形成有时钟特性的数据流，并将该数据流通过串口上传至ARM进行迭代，和缩放运算，最后将运算结果送至显示器。
请参阅图4，其中原始位图数据为DSP上送的不经过数字化处理的二进制位图数据，其中包含噪声，云雾，以及电磁等干扰数据。中间运算过程图中显示的是在迭代运算过程中二进制数据所遵循的迭代规则。例如数据1000的前两个数1与0在迭代过程中会出现溢出，则这个位置会有一个反写动作，反写依据为当前扫描位置的后两位，即00。反写后，原数据将改为0000并储存进入下一个处理环节。类似的迭代逻辑请详细参考图中所举。
请参阅图5-1，当扫描点运算值小于临界条件值时，即使无限趋近极限值，运算结果也为0；同理，当扫描点运算值大于临界值时，运算结果为1。图5-2为运算前数据流波形示意图，图中的两个独立峰波在缩放运算中分别被分为四位运算数据进行运算，最后得出的运算结果为二分之一波形纳入波前或波后波形中，如图5-3所示。
请参阅图6A和B，图6A中干扰数据产生的模糊纹理在图6B中变窄甚至消失了。虽然图6B中有部分有效图像弱化，但在整体效果上，比图6A要清晰和明确得多。
通过上述短波气象传真图像实现和处理方法，使气象传真接收设备由简单的处理传真信号和直接打印输出图像，变为通过数字上变频技术提高中频选择性，通过16通道、12位的模数转换，通过数字滤波、迭代降噪等技术和方法主动处理，不仅大大提高了图像生成的效果，更加清晰、更加明确地突出了图像的有效轮廓，而且在此发明基础之上，可具备对图像进一步处理和增加短波气象传真接收设备功能的可能性。
Claims (6)
1.一种短波气象传真图像数字化处理方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(101)将短波天线接收到的高频信号解调成音频模拟信号；
(102)将所述音频模拟信号转换为数字信号；
(103)对所述数字信号中没有连续性的单点或几点进行数据偏移选点补偿运算后输出。
2.根据权利要求1所述的短波气象传真图像数字化处理方法，其特征在于，在步骤(103)中，进一步改写偏移选点运算后的数据并加入滤镜效果。
3.根据权利要求2所述的短波气象传真图像数字化处理方法，其特征在于，进一步对常规数据进行压缩，以及对部分丢失的数据帧进行压缩补偿。
4.一种短波气象传真图像数字化处理系统，包括射频接收装置、模数转换装置、处理输出装置以及显示装置，其特征在于，
射频接收装置，用于将短波天线接收到的高频信号解调成音频模拟信号；
模数转换装置，用于将射频接收装置输出的音频模拟信号转换为数字信号；
处理输出装置，用于对模数转换装置输出的数字信号中由杂波干扰引起的模糊部分进行可行的处理；
显示装置，用于显示或打印处理输出装置输出的图像结果。
5.根据权利要求4所述的短波气象传真图像数字化处理系统，其特征在于，所述处理输出装置中包括数字信号处理器和嵌入式处理器。
6.根据权利要求5所述的短波气象传真图像数字化处理系统，其特征在于，所述数字信号处理器与嵌入式处理器之间的数据交换依靠38400波特率串行通信接口进行。
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| CN2011100840975A CN102256031A (zh) | 2011-04-02 | 2011-04-02 | 短波气象传真图像数字化处理方法和系统 |
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| CN101572763A (zh) * | 2008-07-25 | 2009-11-04 | 上海海事大学 | 一种气象传真信号的数字化方法 |
| CN101866374A (zh) * | 2009-04-14 | 2010-10-20 | 新思科技有限公司 | 使用反向成像方法的基于模型的辅助特征放置 |
| CN101878640A (zh) * | 2007-11-30 | 2010-11-03 | 国立大学法人京都大学 | 图像噪声去除方法及装置 |
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2011
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