RU2513122C2 - System and method for three-dimensional imaging of brightness radar map - Google Patents
System and method for three-dimensional imaging of brightness radar map Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513122C2 RU2513122C2 RU2012122581/07A RU2012122581A RU2513122C2 RU 2513122 C2 RU2513122 C2 RU 2513122C2 RU 2012122581/07 A RU2012122581/07 A RU 2012122581/07A RU 2012122581 A RU2012122581 A RU 2012122581A RU 2513122 C2 RU2513122 C2 RU 2513122C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dimensional
- radar
- brightness
- map
- area
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационным системам отображения данных, а именно к системам и способам трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, и может применяться в охранных радиолокационных системах для повышения детализации и, как следствие, информативности представления данных в охранных системах.The invention relates to radar systems for displaying data, and in particular to systems and methods for three-dimensional visualization of a brightness radar map of the area, and can be used in security radar systems to increase the detail and, as a result, the information content of data representation in security systems.
Широко известны системы двумерной визуализации радиолокационной информации, к которым относятся системы, отображающие двумерную яркостную радиолокационную карту с наложенной на нее целевой обстановкой. Визуализацию с разным уровнем детализации радиолокационной информации применяют в разных по назначению системах (системы обзора воздушного пространства или земной поверхности, бортовые системы). Основная функцией подобных систем - это отображение динамики целевой/яркостной обстановки окружающей среды.The systems of two-dimensional visualization of radar information are widely known, which include systems displaying a two-dimensional brightness radar map with the target environment superimposed on it. Visualization with a different level of detail of radar information is used in different purpose systems (airspace or earth surface survey systems, airborne systems). The main function of such systems is to display the dynamics of the target / brightness environment.
Известен (патент РФ №2290663) способ трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, заключающийся в создании режима повышенного разрешения, позволяющего сформировать матрицу A(i, j) двумерного радиолокационного изображения в виде совокупности амплитуд отраженного сигнала, зафиксированных в i-x пикселях по дальности и j-x синтезированных пикселях по азимуту (доплеровской частоте), отличающийся тем, что для каждого i, j-го элемента матрицы изображения поверхности, создающего радиолокационную тень, дополнительно с амплитудой сигнала отражения A(i, j) по длине тени измеряют высоту Н, значение которой присваивают другим элементам матрицы и тем самым формируют матрицу высот H(i, j).Known (RF patent No. 2290663) is a method for three-dimensional visualization of a brightness radar map of the area, which consists in creating a high-resolution mode that allows you to create a matrix A (i, j) of a two-dimensional radar image in the form of a set of amplitudes of the reflected signal recorded in ix pixels in range and jx pixels in azimuth (Doppler frequency), characterized in that for each i, jth element of the image matrix of the surface creating a radar shadow, additionally with amplitude of the reflection signal A (i, j) along the length of the shadow measure the height H, the value of which is assigned to other elements of the matrix and thereby form the matrix of heights H (i, j).
В патентной заявке США №2009167595 описывают систему трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, в которой строят радиолокационную карту рельефа местности по отраженному сигналу РЛС (радиолокационной станции), содержащему данные об азимуте, угле места и дальности относительно положения самолета, на котором установлена РЛС.US Patent Application No. 2009167595 describes a three-dimensional visualization system for a luminance radar map of the area in which a radar map of the terrain is constructed using the reflected radar signal (radar station) containing azimuth, elevation and range relative to the position of the aircraft on which the radar is installed.
Недостатки описанных выше аналогов предложенного изобретения заключаются в том, что в них не используют уровень мощности отраженного радиолокационного сигнала и псевдоцвет для трехмерной цветной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, вследствие чего степень визуализации, а именно детализации радиолокационной информации, не достаточно высока.The disadvantages of the above-described analogs of the proposed invention are that they do not use the power level of the reflected radar signal and pseudo color for three-dimensional color visualization of the brightness radar map of the area, as a result of which the degree of visualization, namely the detail of the radar information, is not high enough.
Наиболее близкими к предложенному изобретению являются система и способ трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, изложенные в патенте США №6212132, в которых определяют азимут, дальность и мощность отраженного радиолокационного сигнала в двумерной полярной системе координат, после чего формируют трехмерную яркостную радиолокационную карту местности на основе полигонов. Данные система и способ выбраны в качестве прототипов предложенного изобретения.Closest to the proposed invention are a system and method for three-dimensional visualization of a brightness radar map of the terrain, described in US patent No. 6212132, which determine the azimuth, range and power of the reflected radar signal in a two-dimensional polar coordinate system, after which form a three-dimensional brightness radar map of the terrain based on polygons. These system and method are selected as prototypes of the proposed invention.
Недостаток системы и способа прототипов заключается в том, что в них термин «трехмерное» используют условно для обозначения двумерного изображения, построенного на основе горизонтальных координат (X, Y) и яркостной координаты В без определения вертикальной координаты Н («высотной» компоненты) на основе уровня мощности радиолокационного сигнала, вследствие чего степень визуализации, а именно детализации радиолокационной информации, не достаточно высока.The disadvantage of the prototype system and method is that in them the term “three-dimensional” is used conditionally to refer to a two-dimensional image constructed on the basis of horizontal coordinates (X, Y) and brightness coordinate B without determining the vertical coordinate H (“high-altitude” component) based on the power level of the radar signal, as a result of which the degree of visualization, namely the granularity of the radar information, is not high enough.
Задачей заявленного изобретения является создание системы и способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности с улучшенной визуализацией, а именно, с увеличенной степенью детализации радиолокационной информации за счет визуального трехмерного отображения уровня мощности радиолокационного сигнала, отраженного как подстилающей поверхностью, так и объектами, расположенными на ней, и с расширенным динамическим диапазоном за счет дополнительного использования псевдоцвета для визуального цветного отображения уровня мощности радиолокационного сигнала.The objective of the claimed invention is to provide a system and method for three-dimensional visualization of a brightness radar map with improved visualization, namely, with an increased degree of detail of radar information due to visual three-dimensional display of the power level of the radar signal reflected by both the underlying surface and the objects located on it, and with an extended dynamic range due to the additional use of a false color for visual color display power level radar signal.
Таким образом, решение задачи трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности основано на использовании энергетической характеристики (мощности) радиолокационных эхо-сигналов, отраженных от земной поверхности, для преобразования данных об азимуте, дальности и мощности A, R, P в трехмерную ортогональную систему координат (X, Y, Z), при этом энергетическая характеристика (мощность) отраженной поверхности Р преобразуют в вертикальную координату ("высотную" компоненту) трехмерной системы координат. Кроме того, для отображения радиолокационной информации вводят псевдоцвет. Формируемое в итоге трехмерное изображение яркостной радиолокационной карты местности отображает энергетические характеристики земной поверхности и не соответствует рельефу местности.Thus, the solution to the problem of three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area is based on the use of the energy characteristics (power) of radar echo signals reflected from the earth's surface to convert data on azimuth, range and power A, R, P into a three-dimensional orthogonal coordinate system (X , Y, Z), while the energy characteristic (power) of the reflected surface P is converted into the vertical coordinate ("height" component) of the three-dimensional coordinate system. In addition, a pseudocolor is introduced to display the radar information. The resulting three-dimensional image of the brightness radar map of the area displays the energy characteristics of the earth's surface and does not correspond to the terrain.
Поставленная задача решена путем создания системы трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, содержащей радиолокационную антенну, соединенную с блоком формирования исходной яркостной радиолокационной карты местности, отличающейся тем, что дополнительно содержит блок преобразования в ортогональную систему координат, вход которого соединен с выходом блока формирования исходной радиолокационной карты местности, а выход которого соединен со входом блока преобразования цветовой модели и со входом блока вычисления яркостной вертикальной координаты ("высотной" компоненты), выходы которых соединены со входом блока формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности, выход которого связан со входом устройства отображения, при этом для каждого пикселя исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности:The problem is solved by creating a three-dimensional visualization system of a brightness radar map of the area containing a radar antenna connected to the block for generating the initial brightness radar map of the region, characterized in that it further comprises a block for converting to the orthogonal coordinate system, the input of which is connected to the output of the block for generating the initial radar map terrain, and the output of which is connected to the input of the color model conversion unit and to the input of the computation unit luminescence of the vertical brightness coordinate (“high-altitude” component), the outputs of which are connected to the input of the final three-dimensional brightness radar location map generating unit, the output of which is connected to the input of the display device, for each pixel of the initial two-dimensional brightness radar location map:
- блок формирования исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности выполнен с возможностью определения азимута, дальности и мощности отраженного радиолокационного сигнала в двумерной полярной системе координат, при этом формирования исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности;- the unit for generating the initial two-dimensional brightness radar map of the area is configured to determine the azimuth, range and power of the reflected radar signal in a two-dimensional polar coordinate system, while forming the original two-dimensional brightness radar map of the area;
- блок преобразования в ортогональную систему координат выполнен с возможностью преобразования данных текущего пикселя на исходной яркостной радиолокационной карте местности из двумерной полярной системы координат (A, R, P) в двумерную ортогональную систему координат (x, y, Y, U, V), где где A - азимут, R - дальность, P - мощность отраженного сигнала текущего пикселя на исходной двумерной яркостной радиолокационной карте местности, а (x, y) - горизонтальные координаты текущего пикселя на итоговой трехмерной радиолокационной карте местности с однозначным преобразованием (A, R) в (x, y), YUV-цветовая модель текущего пикселя, где цвет представлен в виде трех компонент (Y - ярость, U и V - две разностные компоненты цветопередачи);- the unit of conversion to the orthogonal coordinate system is configured to convert the data of the current pixel on the original brightness radar map of the area from a two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) into a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V), where where A is the azimuth, R is the range, P is the power of the reflected signal of the current pixel on the initial two-dimensional brightness radar map of the area, and (x, y) are the horizontal coordinates of the current pixel on the final three-dimensional radar map of the territory from one by converting (A, R) to (x, y), the YUV-color model of the current pixel, where the color is presented in the form of three components (Y - rage, U and V - two difference color rendering components);
- блок преобразования цветовой модели выполнен с возможностью преобразования цветовой модели текущего пикселя из YUV-цветовой модели в RGB-цветовую модель за счет наложения псевдоцвета с использованием заранее сформированной цветовой палитры, использующей RGB-цветовую модель, где R, G, B - интенсивности соответственно красного, зеленого и синего цветов;- the color model conversion unit is configured to convert the color model of the current pixel from the YUV color model to the RGB color model by applying a pseudo color using a pre-formed color palette using the RGB color model, where R, G, B are the intensities of respectively red green and blue colors;
- блок вычисления яркостной вертикальной координаты выполнен с возможностью вычисления яркостной вертикальной координаты Н текущего пикселя на итоговой трехмерной радиолокационной карте местности за счет использования Y-компоненты YUV-цветовой модели;- the unit for calculating the brightness vertical coordinate is configured to calculate the brightness vertical coordinate H of the current pixel on the final three-dimensional radar map of the area through the use of the Y-component of the YUV-color model;
- блок формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности выполнен с возможностью вывода текущего пикселя, в соответствии с его данными в ортогональной трехмерной системе координат (x, y, H, R, G, B), на устройство отображения, при этом формирования итоговой трехмерной радиолокационной карты местности.- the unit for generating the final three-dimensional brightness radar location map is configured to output the current pixel, in accordance with its data in the orthogonal three-dimensional coordinate system (x, y, H, R, G, B), to the display device, while forming the final three-dimensional radar maps of the area.
В предпочтительном варианте осуществления системы трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности блок преобразования в ортогональную систему координат выполнен с возможностью преобразования данных текущего пикселя на исходной яркостной радиолокационной карте местности из двумерной полярной системы координат (A, R, P) в двумерную ортогональную систему координат (x, y, Y, U, V), при этом:In a preferred embodiment of a three-dimensional visualization system for a brightness radar map of the area, the conversion unit to the orthogonal coordinate system is configured to convert the data of the current pixel on the original brightness radar map of the area from a two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) into a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V), while:
нормирования мощности отраженного сигнала на секторе сканирования радиолокационной станции путем однозначного преобразования [0, Pmax]->[0,1]: Pн=P/Pmax, где Pmax - максимальное значение радиолокационного сигнала на секторе сканирования;normalizing the power of the reflected signal in the scanning sector of the radar station by unambiguous conversion [0, Pmax] -> [0,1]: Pн = P / Pmax, where Pmax is the maximum value of the radar signal in the scanning sector;
- приведения нормированной мощности к динамическому диапазону цветовой модели YUV: С-kPн, где k=224-1;- bringing the normalized power to the dynamic range of the color model YUV: С-kPн, where k = 224-1;
- формирования компоненты YUV: Y=(C>>16), U=(C>>8), V=C.- formation of the YUV component: Y = (C >> 16), U = (C >> 8), V = C.
В предпочтительном варианте осуществления системы трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности блок преобразования цветовой модели выполнен с возможностью преобразования цветовой модели текущего пикселя из YUV-цветовой модели в RGB-цветовую модель, при этом: R=Y+1.13983V; G=Y-0.39465U-0.58060V; B=Y+2.03211U.In a preferred embodiment of the three-dimensional visualization system of the brightness radar map of the area, the color model conversion unit is configured to convert the color model of the current pixel from the YUV color model to the RGB color model, wherein: R = Y + 1.13983V; G = Y-0.39465U-0.58060V; B = Y + 2.03211U.
В предпочтительном варианте осуществления система трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности дополнительно содержит блок совмещения, вход которого связан с выходом блока формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности, а выход которого связан со входом устройства отображения, выполненный с возможностью вывода на устройство отображения топографической карты местности, соответствующей итоговой трехмерной радиолокационной карте местности.In a preferred embodiment, the three-dimensional visualization system of the brightness radar location map further comprises an alignment unit, the input of which is connected to the output of the final three-dimensional brightness radar location map generation unit, and the output of which is connected to the input of the display device, configured to output to the display device a topographic map of the area corresponding final three-dimensional radar map of the area.
В предпочтительном варианте осуществления система трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности выполнена с возможностью вывода на устройство отображения топографической карты местности, полупрозрачной по сравнению с итоговой трехмерной радиолокационной картой местности.In a preferred embodiment, the three-dimensional visualization system of the brightness radar map of the area is configured to output to the display device a topographic map of the area translucent compared to the final three-dimensional radar map of the area.
Поставленная задача решена также путем создания способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности, в которомThe problem is also solved by creating a method of three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area in which
определяют с помощью блока формирования исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности азимут, дальность и мощность отраженного радиолокационного сигнала в двумерной полярной системе координат, при этом формируют исходную двумерную яркостную радиолокационную карту местности; отличающегося тем, что для каждого пикселя исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности выполняют следующие операции:determine the azimuth, range and power of the reflected radar signal in a two-dimensional polar coordinate system using the unit for generating the initial two-dimensional brightness radar map of the area, and the initial two-dimensional brightness radar map of the area is formed; characterized in that for each pixel of the original two-dimensional brightness radar location map, the following operations are performed:
а) преобразовывают с помощью блока преобразования в ортогональную систему координат данные текущего пикселя на исходной яркостной радиолокационной карте местности из двумерной полярной системы координат (A, R, P) в двумерную ортогональную систему координат (x, y, Y, U, V), где где A - азимут, R - дальность, P - мощность отраженного сигнала текущего пикселя на исходной двумерной яркостной радиолокационной карте местности, а (x, y) - горизонтальные координаты текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности с однозначным преобразованием (А, R) в (x, y), YUV-цветовая модель текущего пикселя, где цвет представлен в виде трех компонент (Y - ярость, U и V - две разностные компоненты цветопередачи);a) using the conversion unit into the orthogonal coordinate system, the data of the current pixel on the initial brightness radar map of the area is converted from a two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) into a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V), where where A is the azimuth, R is the range, P is the power of the reflected signal of the current pixel on the initial two-dimensional brightness radar map of the area, and (x, y) is the horizontal coordinates of the current pixel on the final three-dimensional brightness radar map of the area by converting (A, R) to (x, y), the YUV-color model of the current pixel, where the color is represented in the form of three components (Y - rage, U and V - two difference color rendering components);
b) преобразовывают с помощью блока преобразования цветовой модели цветовую модель текущего пикселя из YUV-цветовой модели в RGB-цветовую модель за счет наложения псевдоцвета с использованием заранее сформированной цветовой палитры, использующей RGB-цветовую модель, где R, G, В - интенсивности соответственно красного, зеленого и синего цветов;b) using the color model conversion unit, transform the color model of the current pixel from the YUV color model to the RGB color model by applying a pseudo color using a pre-formed color palette using the RGB color model, where R, G, B are the intensities of respectively red green and blue colors;
c) вычисляют с помощью блока вычисления яркостной вертикальной координаты яркостную вертикальную координату Н текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности за счет использования Y-компоненты YUV-цветовой модели;c) using the luminance vertical coordinate calculation unit, the luminance vertical coordinate H of the current pixel on the final three-dimensional luminance radar map of the area is calculated by using the Y-component of the YUV color model;
d) выводят с помощью блока формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности текущий пиксель, в соответствии с его данными в ортогональной трехмерной системе координат (x, y, H, R, G, B), на устройство отображения, при этом формируют итоговую трехмерную яркостную радиолокационную карту местности.d) the current pixel, in accordance with its data in the orthogonal three-dimensional coordinate system (x, y, H, R, G, B), is output using the unit for generating the final three-dimensional brightness radar map of the terrain to the display device, and the resulting three-dimensional brightness radar map of the area.
В предпочтительном варианте осуществления способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности выполняют операцию а), при этом:In a preferred embodiment of the method of three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area perform operation a), while:
нормируют мощность отраженного сигнала на секторе сканирования радиолокационной станции путем однозначного преобразования [0, Pmax]->[0,1]: Pн=P/Pmax, где Pmax - максимальное значение радиолокационного сигнала на секторе сканирования;normalize the power of the reflected signal in the scanning sector of the radar station by unambiguous conversion [0, P max ] -> [0,1]: P n = P / P max , where P max is the maximum value of the radar signal in the scanning sector;
- приводят нормированную мощность к динамическому диапазону цветовой модели YUV: C=kPн, где k=224-1;- lead the normalized power to the dynamic range of the color model YUV: C = kP n , where k = 2 24 -1;
- формируют компоненты YUV: Y=(C>>16), U=(C>>8), V=C.- form the components of YUV: Y = (C >> 16), U = (C >> 8), V = C.
В предпочтительном варианте осуществления способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности выполняют операцию а), при этом полагают: R=Y+1.13983V; G=Y-0.39465U-0.58060V; B=Y+2.03211U.In a preferred embodiment of the method for three-dimensional visualization of a brightness radar map of the area, operation a) is performed, in which case it is assumed: R = Y + 1.13983V; G = Y-0.39465U-0.58060V; B = Y + 2.03211U.
В предпочтительном варианте осуществления способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности дополнительно выводят с помощью блока совмещения на устройство отображения топографическую карту местности, соответствующую итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности.In a preferred embodiment of the method of three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area, the topographic map of the area corresponding to the final three-dimensional brightness radar map of the area is additionally output to the display device using the combining unit.
В предпочтительном варианте осуществления способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности выводят на устройство отображения топографическую карту местности, полупрозрачную по сравнению с итоговой трехмерной яркостной радиолокационной картой местности.In a preferred embodiment of the method for three-dimensional visualization of a luminance radar map of the area, a topographic map of the area is translucent to the display device, translucent in comparison with the final three-dimensional luminance radar map of the area.
Для лучшего понимания предложенной полезной модели далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the proposed utility model, the following is a detailed description with the corresponding drawings.
Фиг.1. Общая функциональная схема системы трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности согласно изобретению.Figure 1. General functional diagram of a three-dimensional visualization system for a brightness radar map of the area according to the invention.
Фиг.2. Блок-схема способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности согласно изобретению.Figure 2. A flowchart of a method for three-dimensional visualization of a brightness radar map of the area according to the invention.
Фиг.3. Схема преобразования цветовой модели в системе и способе трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности согласно изобретению.Figure 3. The scheme for converting the color model in the system and method for three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area according to the invention.
Фиг.4. Схема представления пикселя в итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности согласно изобретению.Figure 4. A representation diagram of a pixel in a final three-dimensional luminance radar map of the area according to the invention.
Фиг.5. Пример итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности, сформированной на устройстве отображения одновременно с топографической картой местности согласно изобретению.Figure 5. An example of the final three-dimensional brightness radar map of the area formed on the display device simultaneously with the topographic map of the area according to the invention.
Рассмотрим вариант выполнения предложенных системы и способа трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности (Фиг.1-5). Сначала определяют с помощью блока 1 формирования исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности азимут, дальность и мощность отраженного радиолокационного сигнала в двумерной полярной системе координат, при этом формируют исходную двумерную яркостную радиолокационную карту местности (шаг 1).Consider an embodiment of the proposed system and method for three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area (Figs. 1-5). First, the azimuth, range and power of the reflected radar signal in the two-dimensional polar coordinate system are determined using block 1 for generating the initial two-dimensional brightness radar map of the area, and the initial two-dimensional brightness radar map of the area is formed (step 1).
Для каждого пикселя исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности выполняют следующие операции. Преобразовывают с помощью блока 2 преобразования в ортогональную систему координат данные текущего пикселя на исходной яркостной радиолокационной карте местности из двумерной полярной системы координат (A, R, P) в двумерную ортогональную систему координат (x, y, Y, U, V) (шаг 2), где A - азимут, R - дальность, P - мощность отраженного сигнала текущего пикселя на исходной двумерной радиолокационной карте местности, а (x, y) - горизонтальные координаты текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности с однозначным преобразованием (A, R) в (x, y), YUV -цветовая модель текущего пикселя, где цвет представлен в виде трех компонент (Y - ярость, U и V - две разностные компоненты цветопередачи). При этом на шаге 2: нормируют мощность отраженного сигнала на секторе сканирования радиолокационной станции путем однозначного преобразования [0, Pmax]->[0,1]: Pн=P/Pmax, где Pmax - максимальное значение радиолокационного сигнала на секторе сканирования; приводят нормированную мощность к динамическому диапазону цветовой модели YUV: C=kPн, где k=224-1; формируют компоненты YUV: Y=(C>>16), U=(C>>8), V=C.For each pixel of the original two-dimensional brightness radar map of the area perform the following operations. Using the block 2 of conversion to the orthogonal coordinate system, transform the data of the current pixel on the original brightness radar map from the two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) into a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V) (step 2 ), where A is the azimuth, R is the range, P is the power of the reflected signal of the current pixel on the original two-dimensional radar map of the area, and (x, y) are the horizontal coordinates of the current pixel on the final three-dimensional brightness radar map of the area with a unique by developing (A, R) in (x, y), the YUV is the color model of the current pixel, where the color is represented as three components (Y is the rage, U and V are the two difference components of the color rendering). In this case, at step 2: normalize the power of the reflected signal in the scanning sector of the radar station by unambiguous conversion [0, P max ] -> [0,1]: P n = P / P max , where P max is the maximum value of the radar signal in the sector scan; lead the normalized power to the dynamic range of the YUV color model: C = kP n , where k = 2 24 -1; form the components of YUV: Y = (C >> 16), U = (C >> 8), V = C.
Преобразовывают с помощью блока 3 преобразования цветовой модели цветовую модель текущего пикселя из YUV-цветовой модели в RGB-цветовую модель за счет наложения псевдоцвета с использованием заранее сформированной искусственной цветовой палитры (Фиг.3), использующей RGB-цветовую модель, где R, G, B - интенсивности соответственно красного, зеленого и синего цветов (шаг 3), при этом полагают: R=Y+1.13983V; G=Y-0.39465U-0.58060V; B=Y+2.03211U. Причем, чем меньше мощность отраженного радиолокационного сигнала, тем цвет пикселя радиолокационной карты будет стремиться к черному RGB черный = {0,0,0}. Самые яркие радиолокационные объекты будут отображаться красным цветом RGB красный = {1,0,0}.Using the color model converting unit 3, the color model of the current pixel is converted from the YUV color model to the RGB color model by applying a pseudo color using a pre-formed artificial color palette (Figure 3) using the RGB color model, where R, G, B — intensities of red, green, and blue colors, respectively (step 3), with the assumption: R = Y + 1.13983V; G = Y-0.39465U-0.58060V; B = Y + 2.03211U. Moreover, the lower the power of the reflected radar signal, the pixel color of the radar map will tend to black RGB black = {0,0,0}. The brightest radar objects will be displayed in red. RGB red = {1,0,0}.
Вычисляют с помощью блока 4 вычисления яркостной вертикальной координаты яркостную вертикальную координату Н текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности за счет использования Y-компоненты YUV-цветовой модели (шаг 4). Выводят с помощью блока 5 формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности текущий пиксель, в соответствии с его данными в ортогональной трехмерной системе координат (x, y, H, R, G, B) (Фиг.4), на устройство отображения 6 одновременно с топографической картой местности, при этом формируют итоговую трехмерную яркостную радиолокационную карту местности (шаг 5) (Фиг.5).Using the unit 4 for calculating the brightness vertical coordinate, the brightness vertical coordinate H of the current pixel on the final three-dimensional brightness radar map of the area is calculated by using the Y-component of the YUV color model (step 4). Using the block 5 for generating the final three-dimensional brightness radar location map, the current pixel is output, in accordance with its data in the orthogonal three-dimensional coordinate system (x, y, H, R, G, B) (Figure 4), to the display device 6 simultaneously with topographic map of the area, while forming the final three-dimensional brightness radar map of the area (step 5) (Figure 5).
Предпочтительно, чтобы предложенные система и способ трехмерной визуализации яркостной радиолокационной карты местности были реализованы на программируемом графическом процессоре, который может производить дополнительную обработку графических данных, включая рендеринг графического конвейера технологии OpenGL и DirectX на аппаратном уровне.It is preferable that the proposed system and method for three-dimensional visualization of the brightness radar location map be implemented on a programmable graphics processor that can perform additional processing of graphic data, including rendering the graphics pipeline of the OpenGL and DirectX technologies at the hardware level.
Хотя описанный выше вариант выполнения предложенного изобретения был изложен с целью иллюстрации предложенного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла предложенного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above-described embodiment of the proposed invention has been set forth to illustrate the proposed invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the proposed invention disclosed in the attached claims.
Claims (10)
- блок формирования исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности выполнен с возможностью определения азимута, дальности и мощности отраженного радиолокационного сигнала в двумерной полярной системе координат, при этом формирования исходной двумерной яркостной радиолокационной карты местности;
- блок преобразования в ортогональную систему координат выполнен с возможностью преобразования данных текущего пикселя на исходной яркостной радиолокационной карте местности из двумерной полярной системы координат (A, R, P) в двумерную ортогональную систему координат (x, y, Y, U, V), где где A - азимут, R - дальность, P - мощность отраженного сигнала текущего пикселя на исходной двумерной радиолокационной карте местности, а (x, y) - горизонтальные координаты текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности с однозначным преобразованием (A, R) в (x, y), YUV - цветовая модель текущего пикселя, где цвет представлен в виде трех компонент (Y - ярость, U и V - две разностные компоненты цветопередачи);
- блок преобразования цветовой модели выполнен с возможностью преобразования цветовой модели текущего пикселя из YUV-цветовой модели в RGB-цветовую модель за счет наложения псевдоцвета с использованием заранее сформированной цветовой палитры, использующей RGB-цветовую модель, где R, G, B - интенсивности соответственно красного, зеленого и синего цветов;
- блок вычисления яркостной вертикальной координаты выполнен с возможностью вычисления яркостной вертикальной координаты Н текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности за счет использования Y-компоненты YUV-цветовой модели;
- блок формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности выполнен с возможностью вывода текущего пикселя, в соответствии с его данными в ортогональной трехмерной системе координат (x, y, H, R, G, B), на устройство отображения, при этом формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности.1. The system of three-dimensional visualization of the brightness radar location map containing a radar antenna connected to the unit for generating the initial brightness radar location map, characterized in that it further comprises a unit for converting to the orthogonal coordinate system, the input of which is connected to the output of the unit for generating the initial radar location map, and the output of which is connected to the input of the color model conversion unit and to the input of the brightness vertical coordinate calculation unit (“high-altitude” components), the outputs of which are connected to the input of the unit for generating the final three-dimensional brightness radar map of the area, the output of which is connected to the input of the display device, for each pixel of the original two-dimensional brightness radar map of the area:
- the unit for generating the initial two-dimensional brightness radar map of the area is configured to determine the azimuth, range and power of the reflected radar signal in a two-dimensional polar coordinate system, while forming the original two-dimensional brightness radar map of the area;
- the unit of conversion to the orthogonal coordinate system is configured to convert the data of the current pixel on the original brightness radar map of the area from a two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) into a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V), where where A is the azimuth, R is the range, P is the power of the reflected signal of the current pixel on the original two-dimensional radar map of the area, and (x, y) is the horizontal coordinates of the current pixel on the final three-dimensional brightness radar map of the territory from one by converting (A, R) to (x, y), YUV is the color model of the current pixel, where the color is presented in the form of three components (Y is the fury, U and V are the two difference color rendering components);
- the color model conversion unit is configured to convert the color model of the current pixel from the YUV color model to the RGB color model by applying a pseudo color using a pre-formed color palette using the RGB color model, where R, G, B are the intensities of respectively red green and blue colors;
- the unit for calculating the brightness vertical coordinate is configured to calculate the brightness vertical coordinate H of the current pixel on the final three-dimensional brightness radar map of the area through the use of the Y-component of the YUV-color model;
- the unit for generating the final three-dimensional brightness radar location map is configured to output the current pixel, in accordance with its data in the orthogonal three-dimensional coordinate system (x, y, H, R, G, B), to the display device, while the formation of the final three-dimensional brightness radar map of the area.
- нормирования мощности отраженного сигнала на секторе сканирования радиолокационной станции путем однозначного преобразования [0, Pmax]->[0,1]: Pн=P/Pmax, где Pmax - максимальное значение радиолокационного сигнала на секторе сканирования;
- приведения нормированной мощности к динамическому диапазону цветовой модели YUV:
C=kPн, где k=224-1;
- формирования компоненты YUV: Y=(C>>16), U=(C>>8), V=C.2. The system of three-dimensional visualization of the brightness radar map of the area according to claim 1, characterized in that the conversion unit to the orthogonal coordinate system is configured to convert the data of the current pixel on the original brightness radar map of the area from a two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V), while:
- normalizing the power of the reflected signal in the scanning sector of the radar station by unambiguous conversion [0, Pmax] -> [0,1]: Pн = P / Pmax, where Pmax is the maximum value of the radar signal in the scanning sector;
- bringing the normalized power to the dynamic range of the YUV color model:
C = kPn, where k = 224-1;
- formation of the YUV component: Y = (C >> 16), U = (C >> 8), V = C.
а) преобразовывают с помощью блока преобразования в ортогональную систему координат данные текущего пикселя на исходной яркостной радиолокационной карте местности из двумерной полярной системы координат (A, R, P) в двумерную ортогональную систему координат (x, y, Y, U, V), где где A - азимут, R - дальность, P - мощность отраженного сигнала текущего пикселя на исходной двумерной радиолокационной карте местности, а (x, y) - горизонтальные координаты текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности с однозначным преобразованием (A, R) в (x, y), YUV - цветовая модель текущего пикселя, где цвет представлен в виде трех компонент (Y - ярость, U и V - две разностные компоненты цветопередачи);
b) преобразовывают с помощью блока преобразования цветовой модели цветовую модель текущего пикселя из YUV-цветовой модели в RGB-цветовую модель за счет наложения псевдоцвета с использованием заранее сформированной цветовой палитры, использующей RGB-цветовую модель, где R, G, B - интенсивности соответственно красного, зеленого и синего цветов;
c) вычисляют с помощью блока вычисления яркостной вертикальной координаты яркостную вертикальную координату Н текущего пикселя на итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карте местности за счет использования Y-компоненты YUV-цветовой модели;
d) выводят с помощью блока формирования итоговой трехмерной яркостной радиолокационной карты местности текущий пиксель, в соответствии с его данными в ортогональной трехмерной системе координат (x, y, H, R, G, B), на устройство отображения, при этом формируют итоговую трехмерную яркостную радиолокационную карту местности.6. A method for three-dimensional visualization of a radar radar location map, in which the azimuth, range and power of the reflected radar signal in a two-dimensional polar coordinate system are determined using the initial two-dimensional radar radar map generation unit, and an initial two-dimensional radar radar map is formed; characterized in that for each pixel of the original two-dimensional brightness radar map of the area perform the following operations:
a) using the conversion unit into the orthogonal coordinate system, the data of the current pixel on the initial brightness radar map of the area is converted from a two-dimensional polar coordinate system (A, R, P) into a two-dimensional orthogonal coordinate system (x, y, Y, U, V), where where A is the azimuth, R is the range, P is the power of the reflected signal of the current pixel on the original two-dimensional radar map of the area, and (x, y) are the horizontal coordinates of the current pixel on the final three-dimensional brightness radar map of the area with a unique by specifying (A, R) in (x, y), YUV is the color model of the current pixel, where the color is presented in the form of three components (Y is the rage, U and V are the two difference components of the color rendering);
b) using the color model conversion unit, transform the color model of the current pixel from the YUV color model to the RGB color model by applying a pseudo color using a pre-formed color palette using the RGB color model, where R, G, B are the intensities of respectively red green and blue colors;
c) using the luminance vertical coordinate calculation unit, the luminance vertical coordinate H of the current pixel on the final three-dimensional luminance radar map of the area is calculated by using the Y-component of the YUV color model;
d) the current pixel, in accordance with its data in the orthogonal three-dimensional coordinate system (x, y, H, R, G, B), is output using the unit for generating the final three-dimensional brightness radar map of the terrain to the display device, and the resulting three-dimensional brightness radar map of the area.
- нормируют мощность отраженного сигнала на секторе сканирования радиолокационной станции путем однозначного преобразования [0, Pmax]->[0,1]: Pн=P/Pmax; где Pmax - максимальное значение радиолокационного сигнала на секторе сканирования;
- приводят нормированную мощность к динамическому диапазону цветовой модели YUV:
С=kPн, где k=224-1;
- формируют компоненты YUV: Y=(C>>16), U=(C>>8), V=C.7. The method of three-dimensional visualization of the luminance radar map of claim 6, wherein the operation a) is performed, wherein:
- normalize the power of the reflected signal on the scanning sector of the radar station by unambiguous conversion [0, P max ] -> [0,1]: P n = P / P max ; where P max - the maximum value of the radar signal in the scanning sector;
- lead the normalized power to the dynamic range of the YUV color model:
C = kP n , where k = 2 24 -1;
- form the components of YUV: Y = (C >> 16), U = (C >> 8), V = C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122581/07A RU2513122C2 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | System and method for three-dimensional imaging of brightness radar map |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122581/07A RU2513122C2 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | System and method for three-dimensional imaging of brightness radar map |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012122581A RU2012122581A (en) | 2013-12-10 |
| RU2513122C2 true RU2513122C2 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=49682683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012122581/07A RU2513122C2 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | System and method for three-dimensional imaging of brightness radar map |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2513122C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2596610C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method of search and detection of object |
| RU2596852C1 (en) * | 2015-09-29 | 2016-09-10 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" | Radar information display method |
| RU2738249C1 (en) * | 2019-10-18 | 2020-12-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") | Method of generating received spatial-time signal reflected from observed multipoint target during operation of radar system, and bench simulating test space-time signals reflected from observed multipoint target, for testing sample of radar system |
| RU2748760C2 (en) * | 2020-11-09 | 2021-05-31 | Виктор Андреевич Кузнецов | Method for obtaining three-dimensional radar image of earth surface in two-pass interferometric shooting mode from unmanned aerial vehicle |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227800A (en) * | 1988-04-19 | 1993-07-13 | Millitech Corporation | Contraband detection system |
| US6212132B1 (en) * | 1998-08-04 | 2001-04-03 | Japan Radio Co., Ltd. | Three-dimensional radar apparatus and method for displaying three-dimensional radar image |
| US6563451B1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-05-13 | Raytheon Company | Radar imaging system and method |
| RU2237267C2 (en) * | 2001-11-26 | 2004-09-27 | Волков Леонид Викторович | Method for forming images in millimeter and submillimeter waves range (variants) and system for forming images in millimeter and submilimeter waves range |
| RU2265866C1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-12-10 | Закрытое акционерное общество "Новые технологии" | Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system |
| RU2290663C1 (en) * | 2005-08-08 | 2006-12-27 | Рязанская государственная радиотехническая академия (РГРТА) | Method for producing a three-dimensional radiolocation image of a surface |
| EP1895472A2 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-05 | Sierra Nevada Corporation | System and method for 3D radar image rendering |
-
2012
- 2012-06-01 RU RU2012122581/07A patent/RU2513122C2/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227800A (en) * | 1988-04-19 | 1993-07-13 | Millitech Corporation | Contraband detection system |
| US6212132B1 (en) * | 1998-08-04 | 2001-04-03 | Japan Radio Co., Ltd. | Three-dimensional radar apparatus and method for displaying three-dimensional radar image |
| RU2237267C2 (en) * | 2001-11-26 | 2004-09-27 | Волков Леонид Викторович | Method for forming images in millimeter and submillimeter waves range (variants) and system for forming images in millimeter and submilimeter waves range |
| US6563451B1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-05-13 | Raytheon Company | Radar imaging system and method |
| RU2265866C1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-12-10 | Закрытое акционерное общество "Новые технологии" | Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system |
| RU2290663C1 (en) * | 2005-08-08 | 2006-12-27 | Рязанская государственная радиотехническая академия (РГРТА) | Method for producing a three-dimensional radiolocation image of a surface |
| EP1895472A2 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-05 | Sierra Nevada Corporation | System and method for 3D radar image rendering |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2596610C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method of search and detection of object |
| RU2596852C1 (en) * | 2015-09-29 | 2016-09-10 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Правдинский радиозавод" | Radar information display method |
| RU2738249C1 (en) * | 2019-10-18 | 2020-12-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" (АО "НИИ ТП") | Method of generating received spatial-time signal reflected from observed multipoint target during operation of radar system, and bench simulating test space-time signals reflected from observed multipoint target, for testing sample of radar system |
| RU2748760C2 (en) * | 2020-11-09 | 2021-05-31 | Виктор Андреевич Кузнецов | Method for obtaining three-dimensional radar image of earth surface in two-pass interferometric shooting mode from unmanned aerial vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012122581A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008134224A5 (en) | ||
| US7456779B2 (en) | System and method for 3D radar image rendering | |
| RU2513122C2 (en) | System and method for three-dimensional imaging of brightness radar map | |
| CN103424112B (en) | A kind of motion carrier vision navigation method auxiliary based on laser plane | |
| EP2942638B1 (en) | Measuring point information providing device, change detection device, methods thereof, and recording medium | |
| US10127709B2 (en) | Modeling device, three-dimensional model generating device, modeling method, and program | |
| US20090231327A1 (en) | Method for visualization of point cloud data | |
| CN111465971B (en) | Device and method for generating image for highly coloring ground object foundation | |
| EP3301913A1 (en) | Photographing device and method for acquiring depth information | |
| CN107329116B (en) | Airborne radar three-dimensional motion scene display method | |
| CN111433820B (en) | Device for generating highly colored image by ground object and computer readable medium | |
| CN102854495A (en) | Method for implementing radar video rendering display based on direct 3D (D3D) alpha blending technology | |
| CN211012949U (en) | Dual-purpose registration target for ground-based laser radar and aerial photogrammetry | |
| RU124820U1 (en) | SYSTEM AND METHOD OF THREE-DIMENSIONAL VISUALIZATION OF A BRIGHT RADAR RADAR CARD OF A LOCATION | |
| CN102566956A (en) | Multi-type sensor information real-time display method by software based on commercial graphic card | |
| JP6893307B1 (en) | Topographic map output device, topographic map output method and program | |
| KR101601720B1 (en) | 3D City Modeling System for Transportation Noise Mapping and method thereof | |
| JP6995912B2 (en) | Topographic map output device, topographic map output method and program | |
| CN110133653B (en) | Satellite-borne SAR image rapid indirect positioning method based on DSM data | |
| JP6741154B2 (en) | Information processing apparatus, information processing method, and program | |
| Miri et al. | Evaluating parameters affecting the georeferencing accuracy of terrestrial laser scanners | |
| JP2587957B2 (en) | Radar display method and apparatus | |
| US20240027575A1 (en) | Vertical situation display using cell-based architecture | |
| CN112764651B (en) | Method and system for drawing three-dimensional point cloud profile of browser | |
| JP6995913B2 (en) | Topographic map output device, topographic map output method and program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161024 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210316 Effective date: 20210316 |