專利名稱：一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮處理方法，特別涉及一種針對船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)中雷達視頻的壓縮方法。
背景技術(shù)：
在VTS系統(tǒng)(船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng))中，傳輸?shù)男畔⒅饕欣走_原始信息(雷達視頻，方位和觸發(fā)信號等)、VHF-DF信息、雷達目標跟蹤信息、無人站監(jiān)控信息、工業(yè)電視等， 由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬所限制，導(dǎo)致雷達視頻往往無法做到無損失傳輸，當(dāng)前的VTS系統(tǒng)中所傳輸?shù)睦走_視頻往往是進行了有損失的壓縮(降低所傳輸雷達角度及距離分辨率)，導(dǎo)致目標無法正確分離，無法區(qū)分目標和地物，無法區(qū)分相鄰的多個目標。也有的VTS系統(tǒng)采用的是某種單一的壓縮算法(如LZW、哈夫曼編碼等)，往往存在壓縮率低、傳輸帶寬要求高、 對機器性能要求高的特點。
幾種傳統(tǒng)的壓縮算法及其特點列舉如下
(I)LZW 算法
LZW壓縮算法的基本原理是提取原始文本文件數(shù)據(jù)中的不同字符，基于這些字符創(chuàng)建一個編譯表，然后用編譯表中的字符的索引來替代原始文本文件數(shù)據(jù)中的相應(yīng)字符，減少原始數(shù)據(jù)大小。
特點對復(fù)雜數(shù)據(jù)(信息含量大)有較好的壓縮率。
壓縮速率算法復(fù)雜度適中，壓縮速率適中。
(2)行程編碼
僅存儲一個像素值以及具有相同顏色的像素數(shù)目的圖像數(shù)據(jù)編碼方式稱為行程編碼，或稱游程編碼，常用RLE (Run-Length Encoding)表示。該壓縮編碼技術(shù)相當(dāng)直觀和經(jīng)濟，運算也相當(dāng)簡單，因此解壓縮速度很快。
優(yōu)點對簡單數(shù)據(jù)(信息含量低)有較好的壓縮率。
壓縮速率算法復(fù)雜度低，壓縮速率快。
(3) LZMA 編碼
LZMA編碼是一種將Deflate和LZ77算法改良和優(yōu)化后的壓縮算法，開發(fā)者是Igor Pavlov, 2001年被首次應(yīng)用于7_Zip壓縮工具中，是2001年以來得到發(fā)展的一個數(shù)據(jù)壓縮算法。它使用類似于LZ77的字典編碼機制，在一般的情況下壓縮率比bzip2高，用于壓縮的可變字典(字典為壓縮后和壓縮前數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系表，一般根據(jù)數(shù)據(jù)不同實時生成)最大可達46B。
優(yōu)點對復(fù)雜數(shù)據(jù)(信息含量高)有很好的壓縮率。
壓縮速率算法復(fù)雜度高，壓縮速率慢。
(4)視頻壓縮
視頻壓縮算法屬于有損壓縮算法，如div、mpge。
特點壓縮率高，但屬于有損壓縮。
壓縮速率算法復(fù)雜度高，壓縮速率慢。
本發(fā)明人即是基于以上分析，針對不同壓縮算法的特點，研發(fā)一種自適應(yīng)壓縮方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，是針對前述背景技術(shù)中的缺陷和不足，提供一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，降低了雷達視頻信號所傳輸?shù)膸?，增加了在相同存儲空間下雷達視頻記錄時間，并減少了壓縮計算時間，實現(xiàn)實時無損壓縮雷達視頻。
本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是
一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，包括如下步驟
(1)獲取采集器所采集的雷達視頻信號；
(2)根據(jù)地理環(huán)境信息系統(tǒng)獲取VTS交通管理所監(jiān)管的有效區(qū)域位置，對雷達視頻和水域位置進行匹配，去除無實用價值的雷達視頻，保留對水域探測的雷達視頻；
(3)根據(jù)氣象系統(tǒng)獲取當(dāng)前的氣象信息，通過雷達數(shù)據(jù)采集卡獲取雜波區(qū)，根據(jù)前述氣象信息及雜波區(qū)信息把雷達視頻劃分為不同區(qū)域，并根據(jù)當(dāng)前氣象信息及雜波區(qū)計算出各個已劃分的雷達區(qū)域的環(huán)境參數(shù)，該環(huán)境參數(shù)的取值在0到1之間，其中0表示環(huán)境最佳，1表示環(huán)境最惡劣；
(4)根據(jù)下列規(guī)則對不同環(huán)境區(qū)域下的雷達視頻進行自適應(yīng)編碼
a.對于環(huán)境參數(shù)低于0. 2的區(qū)域，采用RLE算法；
b.對于環(huán)境參數(shù)介于0. 2與0. 9之間的區(qū)域，采用LZW算法；
c.對于環(huán)境參數(shù)高于0. 9的區(qū)域，采用LZMA編碼。
上述步驟(3)中，環(huán)境參數(shù)的計算方法是分別計算雜波復(fù)雜度和氣象復(fù)雜度，并設(shè)雜波復(fù)雜度為4，其權(quán)重為χ，氣象復(fù)雜度為A，其權(quán)重為y，且使得χ+y = 1，則環(huán)境參數(shù) H的表達式為
H = xX4+yX%。
上述雜波復(fù)雜度的計算方法是設(shè)雜波區(qū)域雷達回波單元幅度值不為0的個數(shù) Ea,雜波區(qū)域雷達回波單元總個數(shù)為Em，雜波區(qū)面積為Za，當(dāng)前區(qū)域總面積為K，則雜波復(fù)雜度\的計算公式如下E Z
忍=fxf。Em Aa
采用上述方案后，本發(fā)明首先根據(jù)地理環(huán)境信息系統(tǒng)獲取VTS交通管理所監(jiān)管的有效區(qū)域位置(水域位置)，對雷達視頻和水域位置進行匹配，去除地物、島嶼等無實用價值的雷達視頻，保留對水域探測的雷達視頻，減少數(shù)據(jù)量；再根據(jù)氣象系統(tǒng)獲取當(dāng)前的氣象信息，通過雷達數(shù)據(jù)采集卡獲取雜波區(qū)(海雜波區(qū)、大浪區(qū)等)，根據(jù)氣象信息及雜波區(qū)信息把雷達探測的視頻劃分為幾個不同區(qū)域、根據(jù)當(dāng)前氣象信息(雨雪、霧天、海況)及雜波區(qū)計算出各已劃分的雷達區(qū)域環(huán)境參數(shù)，對不同的環(huán)境區(qū)域下的雷達視頻采用最適合的壓縮算法，最后統(tǒng)一編碼實現(xiàn)壓縮數(shù)據(jù)文件。這種方法降低了雷達視頻信號所傳輸?shù)膸挘黾恿嗽谙嗤鎯臻g下雷達視頻記錄時間，并減少了壓縮計算時間，通過普通計算機即可實現(xiàn)實時無損壓縮雷達視頻。

圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，包括如下步驟
(1)獲取雷達數(shù)據(jù)采集卡所采集的雷達視頻信號；
(2)根據(jù)地理環(huán)境信息系統(tǒng)獲取VTS交通管理所監(jiān)管的有效區(qū)域位置(此處主要是指水域位置)，對雷達視頻和水域位置進行匹配，去除地物、島嶼等無實用價值的雷達視頻，保留對水域探測的雷達視頻，以減少數(shù)據(jù)量；
(3)根據(jù)氣象系統(tǒng)獲取當(dāng)前的氣象信息，通過雷達數(shù)據(jù)采集卡獲取雜波區(qū)(如海雜波區(qū)、地物區(qū)等)，把雷達探測的區(qū)域均勻劃分為若干(如32個)區(qū)域，并根據(jù)當(dāng)前氣象信息(降水量、海情)及雜波區(qū)計算出各個已劃分的雷達區(qū)域的環(huán)境參數(shù)(取值在0到1 之間，其中0表示環(huán)境最佳，1表示環(huán)境最惡劣)。
其中，環(huán)境參數(shù)的計算方法為
a.計算雜波復(fù)雜度
首先計算當(dāng)前區(qū)域雷達視頻是否落在雜波區(qū)，如果落在雜波區(qū)則計算當(dāng)前雜波復(fù)雜度，否則則認為雷達雜波強度為0。
設(shè)雜波復(fù)雜度為Zb，雜波區(qū)域雷達回波單元幅度值不為0的個數(shù)Ea，雜波區(qū)域雷達回波單元總個數(shù)為&，雜波區(qū)面積為Za，當(dāng)前區(qū)域總面積為Aa，則雜波復(fù)雜度的計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，其特征在于包括如下步驟(1)獲取采集器所采集的雷達視頻信號；(2)根據(jù)地理環(huán)境信息系統(tǒng)獲取VTS交通管理所監(jiān)管的有效區(qū)域位置，對雷達視頻和水域位置進行匹配，去除無實用價值的雷達視頻，保留對水域探測的雷達視頻；(3)根據(jù)氣象系統(tǒng)獲取當(dāng)前的氣象信息，通過雷達數(shù)據(jù)采集卡獲取雜波區(qū)，根據(jù)前述氣象信息及雜波區(qū)信息把雷達視頻劃分為不同區(qū)域，并根據(jù)當(dāng)前氣象信息及雜波區(qū)計算出各個已劃分的雷達區(qū)域的環(huán)境參數(shù)，該環(huán)境參數(shù)的取值在0到1之間，其中0表示環(huán)境最佳，1 表示環(huán)境最惡劣；(4)根據(jù)下列規(guī)則對不同環(huán)境區(qū)域下的雷達視頻進行自適應(yīng)編碼a.對于環(huán)境參數(shù)低于0.2的區(qū)域，采用RLE算法；b.對于環(huán)境參數(shù)介于0.2與0. 9之間的區(qū)域，采用LZW算法；c.對于環(huán)境參數(shù)高于0.9的區(qū)域，采用LZMA編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，其特征在于所述步驟(3)中，環(huán)境參數(shù)的計算方法是分別計算雜波復(fù)雜度和氣象復(fù)雜度，并設(shè)雜波復(fù)雜度為其權(quán)重為X，氣象復(fù)雜度為％，其權(quán)重為y，且使得x+y = 1，則環(huán)境參數(shù)H的表達式為H = xX4+yX%。
3.如權(quán)利要求2所述的一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，其特征在于所述雜波復(fù)雜度的計算方法是設(shè)雜波區(qū)域雷達回波單元幅度值不為0的個數(shù)Ea，雜波區(qū)域雷達回波單元總個數(shù)為Em，雜波區(qū)面積為Za，當(dāng)前區(qū)域總面積為K，則雜波復(fù)雜度\的計算公式如下
全文摘要
本發(fā)明公開一種船舶交通導(dǎo)航系統(tǒng)雷達視頻自適應(yīng)壓縮方法，包括如下步驟(1)獲取采集器所采集的雷達視頻信號；(2)對雷達視頻和水域位置進行匹配，去除無實用價值的雷達視頻，保留對水域探測的雷達視頻；(3)根據(jù)氣象信息及雜波區(qū)信息把雷達視頻劃分為不同區(qū)域，并計算出各個區(qū)域的環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)下列規(guī)則進行自適應(yīng)編碼a.對于環(huán)境參數(shù)低于0.2的區(qū)域，采用RLE算法；b.對于環(huán)境參數(shù)介于0.2與0.9之間的區(qū)域，采用LZW算法；c.對于環(huán)境參數(shù)高于0.9的區(qū)域，采用LZMA編碼。此種壓縮方法降低了雷達視頻信號所傳輸?shù)膸?，增加了在相同存儲空間下雷達視頻記錄時間，并減少了壓縮計算時間，實現(xiàn)實時無損壓縮雷達視頻。
文檔編號G01S13/91GK102523446SQ20111044082
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者曹偉, 李棟, 楊明遠, 盛龍, 穆加艷, 趙飛 申請人:南京鵬力科技有限公司, 南京鵬力系統(tǒng)工程研究所