一種Web端雷達視頻顯示的實現(xiàn)方法

文/顧晶 姜立 曾文浩

1 引言

信息采集設備是信息化建設的重點工作，其中，雷達作為一種主動探測目標的手段，能夠監(jiān)視飛機、船舶、車輛等目標，在道路安全管理、空中交通管理及船舶交通管理等領域有極大的應用。通過雷達對目標的位置、速度等信息進行探測，能夠有效掌握目標在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的運動態(tài)勢，是攝像頭、定位設備等感知設備的有效補充，也是現(xiàn)代化智能感知設備體系中不可缺少的一部分。原始的雷達接受信號往往是多個正弦波疊加的一組信號，在經(jīng)過雷達接收機進行處理后，即可得到原始雷達視頻。這些原始雷達視頻會被傳輸?shù)礁黝愋畔⑾到y(tǒng)的操作終端進行數(shù)據(jù)可視化展示，以方便用戶及時的掌握被觀測目標的實時動態(tài)，從而做出迅速有效的決策。

在目前的信息化系統(tǒng)中，服務化技術(shù)是一項較為關(guān)鍵的技術(shù)，并越來越成為未來信息化系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢。通過將信息系統(tǒng)服務化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠得到簡化和優(yōu)化，同時業(yè)務的邊界也更加清晰，進而提高了很多服務的復用能力。服務化系統(tǒng)通常采用B/S架構(gòu)，能夠支持Web端直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，并進行相應的增刪改查等操作。作為現(xiàn)代化智能感知體系的重要組成部分，在Web段提供雷達視頻顯示功能，是交通管理等相關(guān)信息化系統(tǒng)的服務化改造中必須要解決的重要問題。

但是，由于雷達分辨率及目標回波強度等因素限制，原始的雷達視頻往往存在無法清晰顯示的現(xiàn)象，目標的回波圖像邊緣往往存在鋸齒化、不清晰等現(xiàn)象，降低了目標與雜波之間的可辨識度，為用戶對目標進行準確判定帶來了麻煩。另外，使用Web段顯示雷達視頻，往往會由于原始雷達視頻數(shù)據(jù)量巨大，導致圖像顯示卡頓，用戶操作反應不及時等問題，極大的影響了用戶的體驗，降低了系統(tǒng)運行的效率。本文提出一種Web段雷達視頻顯示的優(yōu)化方法，能夠有效解決上述問題。

2 雷達視頻顯示的服務化架構(gòu)

雷達視頻顯示的服務化架構(gòu)通常由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理及傳輸層以及應用層三層組成，如圖1所示。在數(shù)據(jù)采集層，雷達接受機將雷達接受信號進行處理，然后由雷達錄取服務器生成原始雷達視頻。數(shù)據(jù)處理及傳輸層通常包括視頻服務器及Web服務器，其中，雷達視頻服務器提供數(shù)據(jù)解壓、數(shù)據(jù)解析、并行處理、視圖生成等功能，Web服務器則提供視圖保存、視圖請求與發(fā)送等功能。在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及傳輸?shù)幕A上，應用層為用戶提供雷達視頻顯示功能。通過完成的雷達視頻顯示服務化架構(gòu)，系統(tǒng)能夠為用戶提供Web端雷達視頻顯示服務，支持用戶通過瀏覽器進行雷達視頻的播放，進而獲取目標的位置、速度等信息。

圖1：雷達視頻顯示的服務化架構(gòu)

圖2：雷達視頻顯示的效果對比（左圖為優(yōu)化前，右圖為優(yōu)化后）

3 Web端雷達視頻顯示的實現(xiàn)方法

為了使雷達視頻能夠在Web端進行流暢的顯示，需要先對原始雷達視頻進行壓縮，并將壓縮后的視頻轉(zhuǎn)換為可在Web端進行播放的視頻格式。另外，為使用戶更加清晰的分辨雷達視頻中的不同目標，需要對雷達視頻進行優(yōu)化，消除目標圖像的鋸齒化、不清晰。本文提供一種Web端雷達視頻顯示的優(yōu)化方法，能夠在不降低視頻質(zhì)量的前提下，將原始雷達視頻進行壓縮，同時優(yōu)化雷達視頻的顯示效果，是用戶能夠在Web段流暢的瀏覽清晰的雷達視頻。

3.1 Web端雷達視頻圖像壓縮與傳輸

本方法能夠?qū)υ祭走_視頻進行壓縮，壓縮后的雷達視頻所需的存儲容量將會大幅度縮小，從而支持Web端通過Web服務器進行快速傳輸和讀取。首先需要獲取Web端雷達視頻顯示的各項參數(shù)，如窗口大小、像素距離比、雷達位置、窗口唯一標識等。根據(jù)這些參數(shù)，本方法將雷達視頻轉(zhuǎn)化為格式為RGBA的雷達視頻圖像，因此降低了雷達視頻的文件大小。為了進一步提高雷達視頻圖像的傳輸速度，本方法通過使用OpenCV圖像處理方法對RGBA格式的雷達圖像進行壓縮，進而生成32位png格式的雷達圖像。由于在Web端定義的文件和數(shù)據(jù)格式與雷達視頻圖像的數(shù)據(jù)格式不是同一個標準，需要使用base64格式雷達視頻圖像數(shù)據(jù)對進行編解碼。編碼后的數(shù)據(jù)即可避免由Web端與雷達視頻圖像字符庫數(shù)量不對等、Web端控制字符被占用所導致的亂碼問題，然后在瀏覽器上將base64編碼后的數(shù)據(jù)進行解碼，即可獲得雷達視頻的png圖像。

3.2 雷達視頻顯示優(yōu)化

本方法對雷達視頻進行方位積累、亮度提升、差值、像素衰減等處理，從而獲得優(yōu)化后的雷達視頻。首先對圖像進行方位積累，根據(jù)雷達天線的旋轉(zhuǎn)特性，雷達圖像采用極坐標模式進行計算，極坐標的原點對應的是雷達的實際地理位置；在設定固定的方位積累寬度后，將該寬度內(nèi)的所有點進行累加并求平均。然后利用雷達信號提升曲線計算采樣點需要被提升的亮度值，從而平滑的提升目標顯示亮度，增加目標與背景的對比度。之后，采用雙線性差值算法實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)目標亮度顯示的平滑過渡，提高目標的清晰度。在使用雙線性差值算法時，需要注意的是要將雷達圖像由A顯轉(zhuǎn)化為B顯，并對目標顯示進行二次亮度提升。根據(jù)設備屬性、用戶需求等具體情況，設定適當?shù)睦走_圖像更新頻率，即可獲得經(jīng)過顯示優(yōu)化后的適用于Web端的雷達視頻。采用本方法對雷達視頻顯示進行優(yōu)化，可使用戶能在Web端獲得清晰的雷達圖像，并且當用戶對雷達圖像進行放大時，目標圖像依然清晰，便于用戶對目標的運行碰撞等進行更詳細的觀察。采用本方法實現(xiàn)Web端雷達視頻顯示，目標顯示優(yōu)化前后的對比圖如圖2所示。

4 結(jié)論

本文提供了一種Web端雷達視頻顯示的實現(xiàn)方法，首先將雷達視頻圖像進行適用于Web端的壓縮與傳輸，然后對雷達視頻顯示進行優(yōu)化，使雷達圖像能夠在Web端進行流暢顯示的同時，消除目標的回波圖像邊緣存在的鋸齒化、不清晰等現(xiàn)象，提高了目標與雜波之間的可辨識度，方便用戶更準確的鎖定目標。