专利名称：一种船用雷达视频信号编码方法
一种船用雷达视频信号编码方法技术领域
本发明属于船用雷达技术领域，特别涉及其中的视频信号编码。
技术背景
船用雷达是船舶不可缺少的导航设备之一，近几十年数字计算技术和大规模集成 电路技术的发展，奠定了数字化船用雷达的基础，即利用计算机信息处理技术，将雷达电磁 信号转换为数字信号，或对其做数字编码，以方便信息的传输与处理。数字化船用雷达相对 于传统的模拟式雷达性能更稳定、功能更完善、显示更清晰、操作更方便，是船用雷达的发 展趋势。
船用雷达开机后即不停工作，采集数据量大，实时性要求高。降低通信数据量有利 于降低通信带宽需求，降低成本，也更易于提高雷达工作的实时性。因此，急需一种有效的 船用雷达视频信号编码方法。此外，船用雷达视频信号是极坐标图像，而在显示端却需要显 示直角坐标下的圆形图像，因而需要进行图像的坐标转换，简单的通过极坐标到直角坐标 的转换公式会在显示端产生漏点的情况，会使一部分的点在显示端无法显示。现有的编码 方法，通常没有考虑坐标转换的问题，而且针对图像显示时目前的坐标转换方法也没有结 合人眼的特性。发明内容
本发明的目的是为了解决现有的船用雷达视频信号编码方法中存在的问题，提出 了一种船用雷达视频信号编码方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种船用雷达视频信号编码方法，具体 包括如下步骤
Si.建立扇区结构，形成排序表；
S2.查询排序表，进行坐标转换对当前扇区的数据查询排序表，将极坐标下的数 据信号转换为直角坐标下的一维信号；
S3.游程编码对步骤S2生成的一维信号进行游程编码，得到像素长度数据对；
S4.熵编码及数据流的封装对步骤S3得到的像素长度数据对中的像素数据进行 熵编码，对编码之后的像素长度数据对进行数据流的封装；
S5.按照雷达扫描的顺序，重复步骤S2-S4，即可完成雷达视频信号的编码。
其中，步骤Sl具体又包括如下步骤
Sll.将显示圆形区域等分M个扇区；
S12.对每个扇区内的点进行极坐标到直角坐标的转换，建立直角坐标系下的点和 极坐标系下的点的一一映射关系；
S13.对每个扇区内的点按照点到圆心距离从小到大，距离相等时，距离为奇数时 按顺时针方向进行排序，距离为偶数时按逆时针方向进行排序，这样形成M个排序表。
优选地，上述步骤Sll中，所述的M不小于100。
优选地，上述步骤S4中，所述的熵编码为霍夫曼编码。
优选地，上述步骤S4中，所述的数据流的封装为面向字节流的数据封装。
本发明的有益效果本发明通过选择以扇区为编码单位，与人眼特性相符合，方便 了视频信息的实时传输。通过选择合理的扇区点排序方式，消除了坐标转换过程中产生的 漏点，也有利于后续的编码。利用船用雷达视频信号颜色少的特点，对坐标转换之后的一维 信号采用游程编码，降低视频信号所需存储空间，再通过进一步的熵编码，提高了压缩率， 方便了船用雷达视频信号的实时性传输。


图1是本发明的船用雷达视频信号编码方法的流程图。
图2是本发明一个圆周内扇区的划分示意图。
图3是面向字节流封装的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的具体实施例。需要说明的是实施例中的参数并不影 响本发明的一般性。
本发明实施例的参数为船用雷达的方位角取值为0-1023，共IOM个方位角，显 示的半径352个点(15时屏)。假设船用雷达视频信号中有4种像素值，它们分别是目标、 背景和两种尾迹。需要明确的是一个圆周的图像数据来自船用雷达天线转动一周测量得 到，本实施例中扫描一周的角度为IOM个角度。
具体的编码过程如图1所示，实施步骤如下
Si.建立扇区结构，形成排序表；
一个圆周内的点划分为M = 128个扇区进行处理，这样显示不会产生停顿感，如图 2所示，i代表第i个扇区号，i =0,1,2... M-1，每个扇区有10M/U8 = 8条扫描线。假设(χ，y)为直角坐标下的点，计算点(χ，y)距离圆心(0,0)的距离r，根据/ =(i =M0，1，2..M-1，0≤θ < 360)，计算出点(X，y)在M个扇区中扇区号i，其中θ为点(x，y) 的直角坐标系角度，范围为
需要说明的是图像的实时性传输由图像被等分的扇区数M来确定，M值越大，实 时性越强。在实际应用中只需根据具体情况选取一个经验值即可，一般情况下M取值不小 于100。极坐标图像是因为雷达工作方式是天线绕中心旋转，由天线直接采集的数据是极坐 标格式的，而显示屏幕是直角坐标，所以转换后的图像为直角坐标，这里是利用(X，y)反推 (r，θ )，这样就可以避免在显示端出现漏点。
对于每一个扇区中的点按照其离圆心的距离r由小到大进行排序，距离!·相等时， 距离r为奇数时按顺时针方向进行排序，距离r为偶数时按逆时针方向进行排序。这样建 立了 1 个排序表，每个排序表对应一个扇区，记录了(x，y)和(r，θ)的映射关系，在这个 过程中，每个(x，y)都对应一个(r，θ )，漏点被对应到其最近的点，这样就确定了漏点的映 射方式。
S2.查询排序表，进行坐标转换；
对第i个扇区的数据查询排序表，将极坐标下的数据信号转换为直角坐标下的一 维信号，即是对于第i个扇区图像，扇区内8扫描线上有8*352个点的像素值，查询步骤Sl 中建立的第i个排序表，根据对应的映射关系得到第i个扇区的一维信号，完成了第i个扇 区从极坐标到直角坐标的转换，这样确定了漏点的像素值。通过步骤Si、S2的操作就可以 消除相应的漏点。
S3.游程编码；
对第i个扇区生成的一维信号进行编码，得到像素长度数据对，本发明所述的像 素长度数据对是由像素数据和长度数据组成，可用(像素、长度)表示。由于像素等级比较 少，适合采用游程编码以获得较高的压缩率。对步骤S2中生成的一维信号进行游程编码， 得到像素长度数据对，用(P，Q)表示，P占一个字节，表示像素值；Q占四个字节，表示游程 长度。
S4.熵编码及数据流的封装；
对S3得到P进行熵编码，这里采用霍夫曼编码，P经过霍夫曼编码记为Pl。根据 四个像素目标、背景和两种尾迹出现的概率，确定码字。背景出现的概率最大，因此，背景以 码字0表示；目标出现概率次之，各种尾迹出现概率最小，所以目标可以以码字10表示，而 尾迹则根据概率以IlX的方式进行编码，进而得出四个像素的霍夫曼编码表如表1所示。
表 1
符号P编码Pl背景0目标10尾迹1110尾迹2111
对霍夫曼编码之后的(Pl，Q)数据对进行数据流的封装，这里采用面向字节流的 数据封装，将Q编码为Q1，使Pl和Ql的总长度为一个字节，如图3所示。从图3中可以看 出当P1 = 0时，一个字节能表示的Ql的最大值为127，当数据对(Pl，Q)中游程长度Q大 于127时，仅一个字节就不能对该数据对(Pl，Q)编码，这时需要2个或更多的字节对它进 行编码。例如Q = 200时，这时就需要用两个字节(Pl，127)和(Pl，73)表式。
S5.按照雷达扫描的顺序，i取值从0到127，重复步骤S2-S4，可完成雷达天线旋 转一周的视频信号的编码。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上 述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种船用雷达视频信号编码方法，其特征在于，包括如下步骤S1.建立扇区结构，形成排序表；S2.查询排序表，进行坐标转换对当前扇区的数据查询排序表，将极坐标下的数据信 号转换为直角坐标下的一维信号；S3.游程编码对步骤S2生成的一维信号进行游程编码，得到像素长度数据对；S4.熵编码及数据流的封装对步骤S3得到的像素长度数据对中的像素数据进行熵编 码，对编码之后的像素长度数据对进行数据流的封装；S5.按照雷达扫描的顺序，重复步骤S2-S4，即可完成雷达视频信号的编码。
2.根据权利要求1所述的一种船用雷达视频信号编码方法，其特征在于，所述的步骤 Sl又具体包括如下步骤S11.将显示圆形区域等分M个扇区；S12.对每个扇区内的点进行极坐标到直角坐标的转换，建立直角坐标系下的点和极坐 标系下的点的一一映射关系；S13.对每个扇区内的点按照点到圆心距离从小到大，距离相等时，距离为奇数时按顺 时针方向进行排序，距离为偶数时按逆时针方向进行排序，这样形成M个排序表。
3.根据权利要求1所述的一种船用雷达视频信号编码方法，其特征在于，步骤S4所述 的熵编码为霍夫曼编码。
4.根据权利要求1所述的一种船用雷达视频信号编码方法，其特征在于，步骤S4所述 的数据流的封装为面向字节流的数据封装。
5.根据权利要求2所述的一种船用雷达视频信号编码方法，其特征在于，步骤Sll所述 的M不小于100。
全文摘要
本发明公开了一种船用雷达视频信号编码方法。船用雷达视频信号是极坐标图像，而在显示端却是显示直角坐标下的圆形图像，因而需要进行图像的坐标转换。而现有的编码方法，通常没有考虑坐标转换的问题，而且目前的坐标转换方法也没有考虑到图像显示时的人眼特性。本发明通过选择以扇区为编码单位，与人眼特性相符合，方便了视频信息的实时传输，通过选择合理的扇区点排序方式，消除了坐标转换过程中产生的漏点，有利于后续的游程编码和熵编码，提高了压缩率。具体包括如下步骤建立扇区结构，形成排序表；查询排序表，进行坐标转换；对转换后的一维信号进行游程编码、熵编码及数据流的封装，进而完成所有雷达视频信号的编码。
文档编号G01S7/02GK102033224SQ20101056578
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者刘小刚, 方庆, 段昶, 高凤坤 申请人:电子科技大学