一種Web端雷達視頻顯示的實現方法

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測區域內的運動態勢，是攝像頭、定位設備等感知設備的有效補充，也是現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到各類信息系統的操作終端進行數據可視化展示，以方便用戶及時的掌握被觀測目標的實時動態，從而做出迅速有效的決策。

在目前的信息化系統中，服務化技術是一項較為關鍵的技術，并越來越成為未來信息化系統的一種發展趨勢。通過將信息系統服務化，系統結構能夠得到簡化和優化，同時業務的邊界也更加清晰，進而提高了很多服務的復用能力。服務化系統通常采用B/S架構，能夠支持Web端直接調用數據庫信息，并進行相應的增刪改查等操作。作為現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，是交通管理等相關信息化系統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象，目標的回波圖像邊緣往往存在鋸齒化、不清晰等現象，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據量巨大，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，降低了系統運行的效率。本文提出一種Web段雷達視頻顯示的優化方法，能夠有效解決上述問題。

2 雷達視頻顯示的服務化架構

雷達視頻顯示的服務化架構通常由數據采集層、數據處理及傳輸層以及應用層三層組成，如圖1所示。在數據采集層，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。數據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據解壓、數據解析、并行處理、視圖生成等功能，Web服務器則提供視圖保存、視圖請求與發送等功能。在數據采集、數據處理及傳輸的基礎上，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，系統能夠為用戶提供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

圖2：雷達視頻顯示的效果對比（左圖為優化前，右圖為優化后）

3 Web端雷達視頻顯示的實現方法

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化方法，能夠在不降低視頻質量的前提下，將原始雷達視頻進行壓縮，同時優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

本方法能夠對原始雷達視頻進行壓縮，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，如窗口大小、像素距離比、雷達位置、窗口唯一標識等。根據這些參數，本方法將雷達視頻轉化為格式為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端定義的文件和數據格式與雷達視頻圖像的數據格式不是同一個標準，需要使用base64格式雷達視頻圖像數據對進行編解碼。編碼后的數據即可避免由Web端與雷達視頻圖像字符庫數量不對等、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編碼后的數據進行解碼，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，從而獲得優化后的雷達視頻。首先對圖像進行方位積累，根據雷達天線的旋轉特性，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區域內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顯轉化為B顯，并對目標顯示進行二次亮度提升。根據設備屬性、用戶需求等具體情況，設定適當的雷達圖像更新頻率，即可獲得經過顯示優化后的適用于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Web端雷達視頻顯示，目標顯示優化前后的對比圖如圖2所示。

4 結論

本文提供了一種Web端雷達視頻顯示的實現方法，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。