CN107192988A - 一种雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，该方法首先是制作1200×1200的死点查找表，确定每个死点的具体位置，然后由FPGA进行四点查找表的精简，并制作MIF文件，再由FPGA确定当前像素是否为死点，若是死点则用相邻像素点的像素值代替死点位置的像素值。

Description

一种雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法

技术领域

本发明涉及雷达硬件扫描变换去死点技术，具体涉及一种雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法。

背景技术

目前，在雷达显示终端中核心处理模块是扫描变换模块，该模块负责将雷达天线扫描过程中的极坐标显示变化为计算机监视器的直角坐标显示。无论是用硬件扫描变换还是软件扫描变换，在变换过程中，由于极坐标与直角坐标地址分辨率参数不同，使得距离原点较远距离的直角坐标地址不能通过极坐标变换而访问，因此雷达回波会出现呈蝶形状分布的黑点，称为“死点”。“死点”具有对称性，并且在显示分辨率不变的情况下具有位置固定性。

现有的去“死点”的方法主要有三种：

方法一：提高方位分辨率，即方位插值。该方法计算量以及消耗的资源较少，但不能完全消除死点，在偏心状态下依旧会出现少量死点。

方法二：“死点”循环覆盖。该方法虽不增加运算量，但在雷达视频衰减快的时候依旧会出现“死点”。

方法三：“死点”偏移访问。该方法首先通过编程统计出当前分辨率下所有死点，并一一对应到就近的非“死点”位置，在视频存储过程中如果访问到就近的非“死点”位置，就同时访问该“死点”位置，并填入与就近位置点相同的雷达数据。该方法计算量较大，不适用于硬件扫描变换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，分辨率为1200×1200，利用像素级的插值，能彻底消除显示分辨率为1200×1200的雷达回波死点。该方法是通过软件制作死点表，由FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)对死点表进行精简后制作成MIF(Memory Initialization File，MapInfo通用数据交换格式)文件，再由FPGA根据当前像素点的地址查找死点表中对应像素点的标志值，确定该像素是否为死点，确定当前像素值为死点后用相邻像素值代替。该方法主要是利用雷达显示回波分辨率一定的情况下，死点位置固定不变的特性来进行像素级的插值，具备能够彻底消除全屏显示以及偏心显示存在的死点。FPGA对死点表进行精简，大大降低了硬件资源的消耗，使得该方法可以在硬件扫描变换中实现。

实现本发明的技术解决方案为：一种用于雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，包括以下步骤：

步骤1，遍历经过扫描变换后的雷达P显图像，制作死点查找表，雷达P显图像每一个像素点在死点查找表中都有一个对应的标志值，为0代表该像素非死点，为1代表该像素为死点；

步骤2，将死点查找表进行精简后转换为MIF文件；

步骤3，查找雷达P显视频的每一个像素在MIF文件中对应的标志值，确定是否为死点，MIF文件中对应的值为0代表该像素非死点，MIF文件中对应的值为1代表该像素为死点，如果为死点，执行步骤4，否则不进行处理。

步骤4，死点像素值校正：若确认当前像素点为死点，则用相邻像素点的像素值代替当前死点的像素值。

本发明步骤1包括：将雷达回波设置为锯齿波，量程调至最小，并且设置为偏心状态，圆心偏心至右下角，保存一帧雷达P显图像，遍历该雷达P显图像的每一个像素点确定死点位置，利用死点位置的对称性，得到当圆心偏心至左上角、右上角以及左下角的死点查找表，死点查找表大小1200×1200×1bit。

步骤1中所述死点查找表具体制作步骤包括：

步骤1-1：雷达扫描一周总共有N个方位码，即有N条扫描线，每条扫描线上有M个点(N取值8192，M取值1200)，在雷达扫描一周的过程中，所有扫描线上的点用极坐标表示为(r,α)，因此所有点都用公式转化为对应的直角坐标(x_i,y_i)，组成表1；

步骤1-2：将位于直角坐标系第一象限0°～45°范围内满足条件的所有直角坐标(x,y)找出，组成表2，x和y为正整数；

步骤1-3：制作一张1200×1200的空表，表中所有值初始化为0，即死点查找表，将表1中的每一个坐标(x_i,y_i)分别与表2中的每一个相同位置坐标(x,y)比较，若满足则在死点查找表相同位置标记为1，表示该点非死点，没有被标记为1的点，即值为0的点代表死点。

本发明步骤2包括：

步骤2-1：将1200×1200×1bit的死点查找表扩展成1280×1280×1bit的死点查找表，即扩展方式为上下左右各补40行0值；

步骤2-2：将死点查找表拆分成25个256×256bit的表，并对拆分后的死点查找表进行坐标标记，标记方式为：第i行，第j列的拆分表标记为(i-1，j-1)；

步骤2-3：删除拆分后不会查找到的表以及不存在死点的查找表，坐标标记为(0，3)、(0，4)、(1，4)的表为无法查找到的表，坐标标记为(2,0)、(3,0)、(4,0)、(3,1)、(4,1)、(4,2)为不存在死点的表；

本发明步骤3所述的查找雷达回波视频的每一个像素在MIF文件中对应的标志值，确定是否为死点，具体步骤为：以1280×1280左上角为原点，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，X方向地址为xcnt，用11位二进制数表示，Y方向地址为ycnt，用11位二进制数表示，(xcnt₁，ycnt₁)作为死点查找表的坐标标记，来确定当前需要查找的查找表，xcnt₁表示xcnt的高三位，ycnt₁表示ycnt的高三位；

ycnt的低8位和xcnt的低8位拼接成一个16位的二进制数yxcnt作为查找表的地址，拼接方式为：ycnt的低8位作为yxcnt的高8位，xcnt的低8位作为yxcnt的低8位，来确定当前像素对应的标志值在当前查找表中具体地址。

本发明步骤4包括：判断确认为死点的像素点位于雷达P显图像的最左侧还是最右侧，如位于雷达P显图像最左侧，则该像素点的像素值用其右侧相邻像素点的像素值代替；如位于雷达P显图像最右侧，则该像素点的像素值用其左侧相邻像素点的像素值代替。

本发明与现有技术相比显著优点是：1.本发明能够彻底消除死点。2.不受“死点”个数、视频衰减快慢的影响。3.所需消耗的硬件资源少，能够用于硬件扫描变换。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为查找表拆分成25个256×256bit的查找表示意图。

图2表示不会查找到的表以及不存在死点的查找表。

图3为本发明实现的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

实现本发明的技术解决方案为：一种用于雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，包括以下步骤：

步骤1，遍历经过扫描变换后的雷达P显图像，制作死点查找表，雷达P显图像每一个像素点在死点查找表中都有一个对应的标志值，为0代表该像素非死点，为1代表该像素为死点；

步骤2，将死点查找表进行精简后转换为MIF文件；

步骤3，查找雷达P显视频的每一个像素在MIF文件中对应的标志值，确定是否为死点，MIF文件中对应的值为0代表该像素非死点，MIF文件中对应的值为1代表该像素为死点，如果为死点，执行步骤4，否则不进行处理。

步骤4，死点像素值校正：若确认当前像素点为死点，则用相邻像素点的像素值代替当前死点的像素值。

本发明步骤1包括：将雷达回波设置为锯齿波，量程调至最小，并且设置为偏心状态，圆心偏心至右下角，保存一帧雷达P显图像，遍历该雷达P显图像的每一个像素点确定死点位置，利用死点位置的对称性，得到当圆心偏心至左上角、右上角以及左下角的死点查找表，死点查找表大小1200×1200×1bit。

步骤1中所述死点查找表具体制作步骤包括：

步骤1-1：雷达扫描一周总共有N个方位码，即有N条扫描线，每条扫描线上有M个点(N取值8192，M取值1200)，在雷达扫描一周的过程中，所有扫描线上的点用极坐标表示为(r,α)，因此所有点都用公式转化为对应的直角坐标(x_i,y_i)，组成表1；

步骤1-2：将位于直角坐标系第一象限0°～45°范围内满足条件的所有直角坐标(x,y)找出，组成表2，x和y为正整数；

步骤1-3：制作一张1200×1200的空表，表中所有值初始化为0，即死点查找表，将表1中的每一个坐标(x_i,y_i)分别与表2中的每一个相同位置坐标(x,y)比较，若满足则在死点查找表相同位置标记为1，表示该点非死点，没有被标记为1的点，即值为0的点代表死点。

本发明步骤2包括：

步骤2-1：将1200×1200×1bit的死点查找表扩展成1280×1280×1bit的死点查找表，即扩展方式为上下左右各补40行0值；

步骤2-2：将死点查找表拆分成25个256×256bit的表，并对拆分后的死点查找表进行坐标标记，标记方式为：第i行，第j列的拆分表标记为(i-1，j-1)；

步骤2-3：删除拆分后不会查找到的表以及不存在死点的查找表，坐标标记为(0，3)、(0，4)、(1，4)的表为无法查找到的表，坐标标记为(2,0)、(3,0)、(4,0)、(3,1)、(4,1)、(4,2)为不存在死点的表；

本发明步骤3所述的查找雷达回波视频的每一个像素在MIF文件中对应的标志值，确定是否为死点，具体步骤为：以1280×1280左上角为原点，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，X方向地址为xcnt，用11位二进制数表示，Y方向地址为ycnt，用11位二进制数表示，(xcnt₁，ycnt₁)作为死点查找表的坐标标记，来确定当前需要查找的查找表，xcnt₁表示xcnt的高三位，ycnt₁表示ycnt的高三位；

ycnt的低8位和xcnt的低8位拼接成一个16位的二进制数yxcnt作为查找表的地址，拼接方式为：ycnt的低8位作为yxcnt的高8位，xcnt的低8位作为yxcnt的低8位，来确定当前像素对应的标志值在当前查找表中具体地址。

具体例子如下：

X轴方向地址为xcnt＝240，转换为二进制数为xcnt＝00011110000，Y轴方向地址为ycnt＝768，转换为二进制数为ycnt＝01100000000。xcnt和ycnt的高三位确定当前查找表坐标为(0，3)。xcnt和ycnt的低8位拼接成的16位二进制数作为当前像素的标志值在坐标为(0，3)查找表中的地址yxcnt，地址为yxcnt＝0000000011110000。

实施例

⑴、本发明一种用于雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，显示分辨率为1200×1200，其原理为：在雷达显示扫描变换中，由于极坐标与直角坐标地址分辨参数不同，导致距离原点较远部分直角坐标不能通过极坐标变换而访问，显示效果呈蝴蝶形状的分散黑点，称为“死点”。“死点”有个很重要的特征即显示分辨率固定，则这些“死点”的位置也固定，并且具有对称性。本发明即利用“死点”的这一特性对显示分辨率为1200×1200×1bit显示终端进行“死点”校正。首先由软件制作“死点”查找表，再由硬件对查找表进行精简存储后，对显示回波的每一个像素进行判断，判断其是否为死点，若为“死点”则用相邻像素的值对该点进行填充。

⑵、首先对本发明方法进行描述：

本发明是一种用于雷达硬件扫描变换图像级插值去死点的方法，本发明实现流程如图3所示，分四步完成，第一步制作“死点”查找表，该步骤由软件完成，第二步是进行死点表的精简和存储，第三步确定当前像素是否为死点，第四步对确认为死点的像素进行像素值校正，第二步、第三步、第四步均由FPGA完成。

(3)、结合图3，本发明是一种用于雷达硬件扫描变换图像级插值去死点的方法，具体实施步骤如下：

步骤1：根据“死点”的特性，由软件制作死点查找表，首先将模拟的雷达回波设置为锯齿波，量程调至最小，并且设置为偏心状态，圆心偏心至右下角，保存一帧图像。由软件遍历该图像的每一个像素点确定死点位置。利用死点位置的对称性，可以得到当圆心偏心至左上角、右上角以及左下角的死点查找表。

步骤2：由于硬件存储资源有限，为了节省硬件资源，需要对死点查找表进行精简后再制作MIF文件存储。结合图1首先将1200×1200×1bit的死点查找表扩展成1280×1280×1bit的死点查找表，扩展方式为上下左右各补40行0值；然后将查找表拆分成25个256×256bit的表，并对其进行坐标标记。最后，结合图2删除不会查找到的表以及不存在死点的查找表，黑色部分代表不会查找到的地址空间，灰色部分为不存在死点的表。

步骤3：查找雷达回波视频的每一个像素在MIF文件中对应的标志值，确定是否为死点，具体实施方法为，以1280×1280左上角为原点，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，X方向地址为xcnt[10..0]，Y方向地址为ycnt[10..0]，(xcnt[10..8]，ycnt[10..8])作为死点查找表的坐标标记，来确定当前需要查找的查找表，ycnt[7..0]&xcnt[7..0]作为查找表的地址，来确定当前像素对应的标志值在当前查找表中具体地址。

步骤4：用相邻像素点的像素值代替当前死点的像素值，具体实施方法为，判断确认为死点的像素是否位于回波视频的最左侧，如位于回波视频最左侧，则该像素点的像素值用其右侧相邻像素点的像素值代替；反之，则该像素点的像素值用其左侧相邻像素点的像素值代替。

本发明提供了一种雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种雷达硬件扫描变换图像级插值去死点方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，遍历经过扫描变换后的雷达P显图像，制作死点查找表，雷达P显图像每一个像素点在死点查找表中都有一个对应的标志值，为0代表该像素非死点，为1代表该像素为死点；

步骤2，将死点查找表进行精简后转换为MIF文件；

步骤3，查找雷达P显视频的每一个像素在MIF文件中对应的标志值，确定是否为死点，MIF文件中对应的值为0代表该像素非死点，MIF文件中对应的值为1代表该像素为死点，如果为死点，执行步骤4，否则不进行处理。

步骤4，死点像素值校正：若确认当前像素点为死点，则用相邻像素点的像素值代替当前死点的像素值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：将雷达回波设置为锯齿波，量程调至最小，并且设置为偏心状态，圆心偏心至右下角，保存一帧雷达P显图像，遍历该雷达P显图像的每一个像素点确定死点位置，利用死点位置的对称性，得到当圆心偏心至左上角、右上角以及左下角的死点查找表，死点查找表大小1200×1200×1bit。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中所述死点查找表具体制作步骤包括：

步骤1-1：雷达扫描一周总共有N个方位码，即有N条扫描线，每条扫描线上有M个点，在雷达扫描一周的过程中，所有扫描线上的点用极坐标表示为(r,α)，因此所有点都用公式转化为对应的直角坐标(x_i,y_i)，组成表1；

步骤1-2：将位于直角坐标系第一象限0°～45°范围内满足条件的所有直角坐标(x,y)找出，组成表2，x和y为正整数；

步骤1-3：制作一张1200×1200的空表，表中所有值初始化为0，即死点查找表，将表1中的每一个坐标(x_i,y_i)分别与表2中的每一个相同位置坐标(x,y)比较，若满足则在死点查找表相同位置标记为1，表示该点非死点，没有被标记为1的点，即值为0的点代表死点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2-1：将1200×1200×1bit的死点查找表扩展成1280×1280×1bit的死点查找表，即扩展方式为上下左右各补40行0值；

步骤2-2：将死点查找表拆分成25个256×256bit的表，并对拆分后的死点查找表进行坐标标记，标记方式为：第i行，第j列的拆分表标记为(i-1，j-1)i的取值范围为0、1、2、3、4，j的取值范围为0、1、2、3、4；

步骤2-3：删除拆分后不会查找到的表以及不存在死点的查找表，坐标标记为(0，3)、(0，4)、(1，4)的表为无法查找到的表，坐标标记为(2,0)、(3,0)、(4,0)、(3,1)、(4,1)、(4,2)为不存在死点的表。

5.根据权利要求书4所述的方法，其特征在于，步骤3包括：以死点查找表左上角为原点，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，X方向地址为xcnt，用11位二进制数表示，Y方向地址为ycnt，用11位二进制数表示，(xcnt₁，ycnt₁)作为死点查找表的坐标标记，来确定当前需要查找的查找表，xcnt₁表示xcnt的高三位，ycnt₁表示ycnt的高三位；

ycnt的低8位和xcnt的低8位拼接成一个16位的二进制数yxcnt作为查找表的地址，拼接方式为：ycnt的低8位作为yxcnt的高8位，xcnt的低8位作为yxcnt的低8位，来确定当前像素对应的标志值在当前查找表中具体地址。

6.根据权利要求书5所述的方法，其特征在于，步骤4包括：判断确认为死点的像素点位于雷达P显图像的最左侧还是最右侧，如位于雷达P显图像最左侧，则该像素点的像素值用其右侧相邻像素点的像素值代替；如位于雷达P显图像最右侧，则该像素点的像素值用其左侧相邻像素点的像素值代替。