一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法，所述雷达回波背景视频绘制方法包括：获取雷达回波距离线数据，所述雷达回波距离线数据包含N个距离数据单元；根据距离数据单元与着色向量单元的数量建立距离线映射关系，根据所述距离线映射关系得到距离线数据向量；所述距离数据向量与计算机纹理模型绑定，以预设宽度和长度的线性插值模型扫描形成第一扇形插值模型；重复上述步骤，以此生成多个扇形插值模型，所述多个扇形插值模型构成雷达回波背景全景视频。本发明专利技术的基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法能大大提高硬件资源应用效率，缩短图像生成时间，很好地解决了快速扫描雷达高质量回波背景视频实时绘制问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法
本专利技术属于雷达视频处理
，具体涉及一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法。
技术介绍
早期雷达采用模拟终端来完成雷达回波背景视频的显示，而现代雷达主要显示设备大多采用数字化技术来实现雷达视频回波背景视频的显示，其中尤以雷达视频360°全景显示(PlanPositionIndicator，简称P显)为主。雷达回波背景视频全景显示是一种以雷达为中心点，通过将附带瞬时角度信息的雷达回波距离线进行信号级处理，再经过回波幅度量化、调色板着色、坐标变换投影等一系列处理，最终将雷达回波的幅度信息以及距离信息转换为显示屏幕中像素的颜色信息以及位置信息呈现给雷达操作员的显示方式。P显属于一种极坐标视频显示方式，其雷达视频呈现方式与平面地图具有对应关系，通过雷达使用坐标系的选择，可满足雷达操作员在不同战术使用中的需要。雷达回波距离线可以看作离散向量，每条回波距离线附带角度信息。尽管雷达回波距离线生成的瞬间附带了角度的瞬时信息，相邻距离线之间仍然存在角误差，会造成雷达视频的栅栏效应。如图1所示的雷达回波背景视频栅栏效应示意图，假定雷达距离线时间间隔为T(单位：秒)，一般时间间隔T即为雷达的脉冲周期，在雷达设计之初就已经由雷达波形确定；雷达天线扫描速度为V(单位：度/秒)，雷达背景视频显示的像素半径为R，则栅栏区域覆盖的扇形范围即为S：由上式可见，雷达背景视频的栅栏区域与雷达天线扫描速度成正比，与雷达背景视频显示的像素半径成正比。雷达背景视频的栅栏区域越大，雷达视频效果越差。传统方法是在相邻两条距离线之间插入数条相同的距离线(以下称为填充距离线)，并通过距离线中位置信息与屏幕像素位置的一一映射来实现栅栏填充，获得较好的雷达背景视频显示效果。插入的填充距离线越多，雷达背景视频显示效果。然而，在仍采用上述假定条件的基础上，雷达背景视频栅栏区域的像素弧长L为：如图2所示，一般认为在雷达回波背景视频的栅栏区域插入L条距离线，即可获得良好的视频显示效果。雷达背景视频的栅栏区域S内(包含区域起始距离线)共需要填充的像素个数为(L+1)×R个。例如，某雷达背景视频显示中，雷达脉冲周期T＝625微秒，扫描速度V＝360度/秒，像素半径R＝900，则可以获得一个雷达展览区域内需要填充的像素个数为2025个，即嵌入式硬件处理平台需要在625微秒时间内完成2025次基于像素的视频填充操作，在此期间硬件平台无法进行其他工作，这对于有限的嵌入式硬件平台处理资源以及带宽资源来说是一种极其浪费的应用方式。现代雷达显示设备能提供的雷达视频显示区域较传统雷达大大提升，现代雷达伺服系统虽然能够提供的扫描速度越来越快，但若以传统方式进行雷达回波背景视频的绘制则需要消耗更多的资源，嵌入式处理器无法实时满足视频绘制的需要。因此，需要一种在利用有限的硬件资源的前提下，完成高质量雷达回波背景视频的实时更新的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法，通过计算机显示纹理处理技术以及GPU图像处理器的应用，实现嵌入式硬件平台高质量雷达回波背景视频的绘制与显示，同时提高硬件资源应用效率，缩短计算时间，以更好地解决快速扫描雷达高质量回波背景视频实时绘制问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法，所述雷达回波背景视频绘制方法包括获取雷达回波距离线数据，所述雷达回波距离线数据包含N个距离数据单元；根据距离数据单元与着色向量单元的数量建立距离线映射关系，根据所述距离线映射关系得到距离线数据向量；所述距离数据向量与计算机纹理模型绑定，以预设宽度和长度的线性插值模型扫描形成第一扇形插值模型；重复上述步骤，以此生成多个扇形插值模型，所述多个扇形插值模型构成雷达回波背景全景视频。其中，获取所述雷达回波距离线数据过程中采用数据缓冲方法。其中，所述数据缓冲方法为将所述回波距离线数据传输周期由快周期变为慢周期。其中，所述距离数据向量包括距离线信息映射和距离线调色板映射；其中，第i个距离数据单元与着色向量单元的距离线映射关系为式中：M为着色向量单元个数，N为距离单元个数，floor作为通用向下取整函数。其中，所述预设宽度为1像素，预设长度为雷达扫面半径。其中，扫描过程中的插值间隔为其中，θ为相邻两距离线之间的角度，M为着色单元数量。本专利技术的基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法采用计算机纹理处理技术、借助GPU图像处理器强大的图形处理能力，通过分级、流水处理的方式实现高质量雷达回波背景视频的绘制与显示，同时能大大提高硬件资源应用效率，缩短图像生成时间，很好地解决了快速扫描雷达高质量回波背景视频实时绘制问题。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为现有技术中雷达回波背景视频栅栏效应示意图；图2为现有技术中雷达回波背景视频栅栏区域填充示意图；图3为本专利技术中雷达背景视频绘制流程图；图4为本专利技术中映射处理流程；图5为本专利技术中向量插值映射模型示意图；图6为本专利技术中纹理与插值模型；图7为本专利技术中屏幕显示区域坐标系统。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。如图1所示的本专利技术雷达回波背景视频绘制流程图，雷达回波距离线数据经过映射处理产生雷达回波距离线着色数据向量、向量插值采用计算机纹理处理技术实现着色数据向量的与显示纹理的绑定，并按照相邻距离线角度误差进行均匀误差间隔纹理插值，最终在显示设备将雷达回波背景视频呈现给雷达操作员。本专利技术的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法具体步骤包括：第一步：快速扫描的机械雷达，由于其扫描速度快、回波距离线数据传输周期短，可采用工程上常用的数据缓冲技术，将快周期变为慢周期，以提高硬件运行效率，减轻后续映射处理模块处理压力。第二步：对雷达回波背景距离线数据进行映射处理。雷达回波背景距离线数据按照固定周期，附带着瞬时角度信息发往映射处理模块，对映射处理模块按照雷达显示坐标系统，对距离线数据按照幅值以及调色方案生成雷达回波背景距离线着色数据向量，参见图4所示。对雷达回波背景距离线映射模型进行设计，如图5所示的映射模型，假设雷达回波距离线具有N个距离数据单元，着色数据向量具有M个着色单元，则第i个距离单元(i＝1、2、3……N-2、N-1、N)与着色向量单元存在如下位置映射关系：floor作为通用向下取整函数，用来获得第i个距离单元对应的着色单元在数据向量中的位置，即计算纹理坐标。例如，回波距离线中具有10,000个距离数据单元，对应于显示器上的1,000个显示点，即第1-10个距离数据单元对应于显示器上的第一个显示像素点，第11-20个距离数据单元对应于显示器上的第二个显示像素点，第21-30个距离数据单元对应于显示器上的第三个显示像素点，以此类推。通过位置映射关系公式即将上述的10,000个距离数据单元插入到显示器的上予以显示。通过上述计算可知对于每一个着色单元有N/M个距离单元与其进行对应，在N/M距离数据单元中选取回波功率高的距离单元来进行调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法，其特征在于，所述雷达回波背景视频绘制方法包括获取雷达回波距离线数据，所述雷达回波距离线数据包含N个距离数据单元；根据距离数据单元与着色向量单元的数量建立距离线映射关系，根据所述距离线映射关系得到距离线数据向量；所述距离数据向量与计算机纹理模型绑定，以预设宽度和长度的线性插值模型扫描形成第一扇形插值模型；重复上述步骤，以此生成多个扇形插值模型，所述多个扇形插值模型构成雷达回波背景全景视频。

【技术特征摘要】
1.一种基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法，其特征在于，所述雷达回波背景视频绘制方法包括获取雷达回波距离线数据，所述雷达回波距离线数据包含N个距离数据单元；根据距离数据单元与着色向量单元的数量建立距离线映射关系，根据所述距离线映射关系得到距离线数据向量；所述距离数据向量与计算机纹理模型绑定，以预设宽度和长度的线性插值模型扫描形成第一扇形插值模型；重复上述步骤，以此生成多个扇形插值模型，所述多个扇形插值模型构成雷达回波背景全景视频。2.根据权利要求1所述的基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘制方法，其特征在于，获取所述雷达回波距离线数据过程中采用数据缓冲方法。3.根据权利要求2所述的基于纹理的快速扫描雷达回波背景视频绘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志鹏，王飞，宋业强，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32