CN102967309B - 基于电子海图的雷达视频图像叠加方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，包括以下步骤：1、采用统一的投影方式建立坐标系，根据投影参数建立雷达视频缓冲区；2、获取雷达中心位置信息，初始化雷达视频缓冲区；3、设置雷达视频缓冲区的显示区域地理范围参数；4、设置雷达视频缓冲区的视频处理参数；5、设置雷达视频缓冲区的显示色彩参数；6、将实时雷达视频图像数据填入雷达视频缓冲区中；7、将雷达视频缓冲区内的数据绘制在电子海图数据上；8、实时更新船舶地理位置、航向信息和雷达视频图像数据，更新船舶位置信息和雷达视频图像显示。本发明将雷达视频图像数据与电子海图数据相融合，作为船舶航行过程中的一个重要的避碰手段，可最大程度地保障船舶航行安全。

Description

基于电子海图的雷达视频图像叠加方法
技术领域
本发明属于航海导航领域，尤其是一种基于电子海图的雷达视频图像叠加方法。
背景技术
在船舶航海过程中，存在如下一些影响航行安全的危险因素：海上存在会遇危险船只、搁浅危险区域、穿越安全等深线、穿越限制区域、穿越危险区域、穿越航海人员自定义的禁止航行区域、靠近危险物标、船舶高度超过物标限高等，因此，如何保证船舶的航海安全是目前迫切需要解决的问题。虽然，在现有船舶上普遍安装有定位、罗经、测深、雷达等设备，但是这些设备均独立工作，并没有充分利用电子航海图（ENC）以及雷达视频图像信息，其航海安全主要靠经验来保证，船舶航海时存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、可快速准确地匹配电子海图上的各种物标、区域和雷达视频图像的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，包括以下步骤：
步骤1：采用统一的投影方式建立坐标系，根据投影参数建立雷达视频缓冲区；
步骤2：获取雷达中心位置信息，初始化雷达视频缓冲区；
步骤3：根据显示区域中心地理位置、显示比例尺和显示区域像素尺寸，设置雷达视频缓冲区的显示区域地理范围参数；
步骤4：设置雷达视频缓冲区的视频处理参数；
步骤5：设置雷达视频缓冲区的显示色彩参数；
步骤6：将实时雷达视频图像数据填入雷达视频缓冲区中；
步骤7：利用双缓冲方式将透明化处理后雷达视频缓冲区内的数据绘制在电子海图数据上；
步骤8：实时更新船舶地理位置、航向信息和雷达视频图像数据，更新船舶位置信息和雷达视频图像显示，重复步骤6至步骤8。
而且，步骤1所述投影参数包括投影坐标系、显示比例尺、显示区域像素尺寸、坐标系旋转角度和显示区域中心经纬度。
而且，步骤2所述获取雷达中心位置的方法为：建立基于统一的投影方式的坐标系，将船舶GPS位置转换为该坐标系下的坐标值；根据GPS天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算船舶中心基准点的坐标；根据雷达天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算雷达中心位置的坐标；通过投影反变换将雷达中心位置的投影坐标转换为地理坐标。
而且，步骤4所述雷达视频缓冲区的视频处理参数包括雷达视频图像显示是否具有余晖效果、图像余晖持续时间长度和雷达输入门限值。
而且，步骤5所述雷达视频缓冲区的显示色彩参数包括最高/最低对比度数值、最高/最低亮度数值、对比度数值、亮度数值和颜色RGB数值。
而且，在步骤6中，还包括去除航海者自定义的屏蔽区域内图像信息的处理步骤；所述航海者自定义的屏蔽区域为航海者自行定义的经纬度坐标的多边形区域。
而且，所述步骤7的具体方法为：首先建立空白内存位图，在此空白内存位图中根据当前显示比例尺、显示区域尺寸、坐标系旋转角度和显示区域中心地理位置筛选、绘制电子海图数据，然后对雷达视频图像缓冲区内的视频图像数据进行透明化处理，在已有电子海图数据的内存位图上绘制透明化处理后的雷达视频图像，最后将此内存位图拷贝至屏幕上。
而且，在步骤7中，如果电子海图当前显示比例尺和显示区域中心位置发生变化时，则重新设置雷达视频缓冲区相关参数，刷新电子海图显示的同时重新绘制雷达视频图像。
本发明的优点和积极效果是：
本发明将雷达视频图像数据与电子海图数据相融合，加快了雷达视频图像绘制速度，可快速、精确地匹配电子海图上的各种物标、区域和雷达视频图像，从图像分析目标运动轨迹和趋势，并结合海图要素信息分析航行态势，辅助驾驶员进行航行决策，作为船舶航行过程中的一个重要的避碰手段，可以最大程度地保障船舶航行安全。
附图说明
图1是本发明的GPS位置、船舶初始位置和雷达天线位置示意图；
图2是电子海图叠加雷达视频图像总体流程图；
图3是电子海图叠加雷达视频图像效果图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，如图1及图2所示，包括以下步骤：
步骤1：采用统一的投影方式建立坐标系，根据投影参数建立雷达视频缓冲区，这些投影参数包括投影坐标系、显示比例尺、显示区域像素尺寸、坐标系旋转角度和显示区域中心经纬度。
在本实施例中，系统采用墨卡托投影方式建立坐标系，电子海图显示区域像素为1280*1024，当前显示比例尺为1:10000，海图显示方向为北向上，显示区域中心地理坐标为(38°59.2801’N,117°42.8741’E)。将船舶GPS位置转换为坐标系下的坐标值；根据GPS天线安装位置与船舶中心基准点位置（CCRP）的距离和方位，计算船舶中心基准点的坐标；根据雷达天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算雷达中心位置的坐标；通过墨卡托投影反变换将雷达中心位置的投影坐标转换为地理坐标。根据以上投影参数，建立大小为1280*1024雷达视频缓冲区。
步骤2：获取雷达中心位置信息，初始化雷达视频缓冲区。
步骤3：根据显示区域中心地理位置、显示比例尺和显示区域像素尺寸，设置雷达视频缓冲区的显示区域地理范围参数。
在本实施例中，根据显示区域中心地理位置(38°59.2801’N,117°42.8741’E)、显示比例尺1:10000和显示区域像素尺寸1280*1024设置雷达视频缓冲区的显示区域地理范围参数。
步骤4：设置雷达视频缓冲区的视频处理参数，所述的视频处理参数包括雷达视频图像显示具有余晖效果、图像余晖持续时间长度、雷达输入门限值。在本实施例中图像余晖持续时间长度为2s，雷达输入门限值为0。
步骤5：设置雷达视频缓冲区的显示色彩参数，所述的显示色彩参数包括最高/最低对比度数值、最高/最低亮度数值、对比度数值、亮度数值和颜色RGB数值。在本实施例中，最高对比度数值为100，最低对比度数值为-100、最高亮度数值为3、最低亮度数值为0.5、对比度数值为0、亮度数值为6、颜色RGB数值为（240，225,0）和（115,107,37）。
步骤6：将实时雷达视频图像数据填入雷达视频缓冲区中，需要去除航海者自定义的屏蔽区域内图像信息。根据航海者自行定义的经纬度坐标的多边形屏蔽区域，处理航海者自定义的屏蔽区域内的图像信息，在此区域内的雷达视频图像不需要处理和叠加显示在电子海图上，如果发现屏蔽区内有视频数据，则清除此区域内的视频数据。
步骤7：利用双缓冲方式将透明化处理后雷达视频缓冲区内的数据绘制在电子海图数据上，其具体绘制步骤为：首先建立空白内存位图，在此空白内存位图中根据当前显示比例尺、显示区域尺寸、坐标系旋转角度和显示区域中心地理位置筛选、绘制电子海图数据，然后对雷达视频图像缓冲区内的视频图像数据进行透明化处理，在已有电子海图数据的内存位图上绘制透明化处理后的雷达视频图像，最后将此内存位图拷贝至屏幕上。
步骤8：实时更新船舶地理位置、航向信息和雷达视频图像数据，更新船舶位置信息和雷达视频图像显示，重复视频数据处理和绘制步骤。
通过上述步骤，在电子海图叠加雷达视频图像的效果如图3所示。
为了精确匹配雷达视频图像和电子海图信息，需要对雷达中心位置、雷达方位角和显示比例尺进行微调，雷达中心位置、雷达方位角和显示比例尺原始数值分别叠加设置的偏移量数值得到新的雷达中心位置、雷达方位角和显示比例尺数值，据此调整雷达视频图像显示比例尺和图像旋转角度的投影参数，根据所述的雷达中心位置的获取方法重新计算雷达中心位置坐标，从而重新设置雷达视频缓冲区的雷达中心位置坐标参数，刷新电子海图显示的同时重新绘制雷达视频图像。
当对电子海图显示比例尺进行缩放或平移电子海图时，调整雷达视频图像显示比例尺和显示区域中心地址坐标的投影参数，从而重新设置雷达视频缓冲区的显示区域地理范围参数，刷新电子海图显示的同时重新绘制雷达视频图像。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采用统一的投影方式建立坐标系，根据投影参数建立雷达视频缓冲区；
步骤2：获取雷达中心位置信息，初始化雷达视频缓冲区；
步骤3：根据显示区域中心地理位置、显示比例尺和显示区域像素尺寸，设置雷达视频缓冲区的显示区域地理范围参数；
步骤4：设置雷达视频缓冲区的视频处理参数；
步骤5：设置雷达视频缓冲区的显示色彩参数；
步骤6：将实时雷达视频图像数据填入雷达视频缓冲区中；
步骤7：利用双缓冲方式将透明化处理后雷达视频缓冲区内的数据绘制在电子海图数据上；
步骤8：实时更新船舶地理位置、航向信息和雷达视频图像数据，更新船舶位置信息和雷达视频图像显示，重复步骤6至步骤8。
2.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：步骤1所述投影参数包括投影坐标系、显示比例尺、显示区域像素尺寸、坐标系旋转角度和显示区域中心经纬度。
3.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：步骤2所述获取雷达中心位置的方法为：建立基于统一的投影方式的坐标系，将船舶GPS位置转换为该坐标系下的坐标值；根据GPS天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算船舶中心基准点的坐标；根据雷达天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算雷达中心位置的坐标；通过投影反变换将雷达中心位置的投影坐标转换为地理坐标。
4.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：步骤4所述雷达视频缓冲区的视频处理参数包括雷达视频图像显示是否具有余晖效果、图像余晖持续时间长度和雷达输入门限值。
5.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：步骤5所述雷达视频缓冲区的显示色彩参数包括最高/最低对比度数值、最高/最低亮度数值、对比度数值、亮度数值和颜色RGB数值。
6.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：在步骤6中，还包括去除航海者自定义的屏蔽区域内图像信息的处理步骤；所述航海者自定义的屏蔽区域为航海者自行定义的经纬度坐标的多边形区域。
7.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：所述步骤7的具体方法为：首先建立空白内存位图，在此空白内存位图中根据当前显示比例尺、显示区域尺寸、坐标系旋转角度和显示区域中心地理位置筛选、绘制电子海图数据，然后对雷达视频图像缓冲区内的视频图像数据进行透明化处理，在已有电子海图数据的内存位图上绘制透明化处理后的雷达视频图像，最后将此内存位图拷贝至屏幕上。
8.根据权利要求1所述的基于电子海图的雷达视频图像叠加方法，其特征在于：在步骤7中，如果电子海图当前显示比例尺和显示区域中心位置发生变化时，则重新设置雷达视频缓冲区相关参数，刷新电子海图显示的同时重新绘制雷达视频图像。
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