船載航行數(shù)據(jù)記錄儀雷達圖像的位置誤差測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種船載航行數(shù)據(jù)記錄儀雷達圖像的位置誤差測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船載航行數(shù)據(jù)記錄儀(VDR)是實時記錄船舶狀態(tài)的裝置。在船舶失事或發(fā)生故障后，可以提供船舶在事發(fā)時的各種數(shù)據(jù)，以便進行后續(xù)調(diào)查。雷達圖像是VDR記錄的重要數(shù)據(jù)之一。在IEC 61996標(biāo)準(zhǔn)中給出了對VDR雷達圖像的位置誤差測試方法。該方法用來測試VDR雷達圖像的位置是否符合標(biāo)準(zhǔn)的保真度。VDR雷達圖像測量分析系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。所有圖像都應(yīng)先進行顏色測試，通過顏色測試后，再進行位置測試。該發(fā)明的重點在于位置測試，發(fā)明中提到的圖像均已通過顏色測試，顏色測試部分說明省略。
[0003]IEC 61996標(biāo)準(zhǔn)中的位置測試方法示意圖如圖3。圖3中x軸、y軸與虛線構(gòu)成的區(qū)域為位置誤差測試輸入圖(后面簡稱輸入圖)；在圖形范圍內(nèi)，X軸和y軸分別被平均分成8份，則共有64個小矩形；為了清楚表示和說明測試方法，X軸和y軸方向的分割線所在位置在圖3中以實線表示出來，位置測試是檢測圖3中所有水平實線(包括X軸)和垂直實線(包括y軸)的交點的橫縱坐標(biāo)；對于圖3中每一個小矩形，VDR的輸出圖(輸入圖經(jīng)VDR采集、存儲后，由回放設(shè)備輸出的圖像就是輸出圖，后面簡稱輸出圖)中都有其對應(yīng)的小矩形；當(dāng)輸入圖經(jīng)信號發(fā)生器傳送給VDR后，經(jīng)VDR的采集、數(shù)字化和壓縮存儲等過程，會產(chǎn)生位置誤差，使得輸入圖和輸出圖中相對應(yīng)的小矩形位置有所差別。在“VDR雷達數(shù)據(jù)記錄性能的測試”(《航海技術(shù)》，2003年，第二期，25?28頁)一文中指出:用顏色誤差測試圖進行位置誤差分析時，由于圖像的壓縮，原圖像中單個像素寬的顏色條帶會變成多個像素寬的條帶，從而產(chǎn)生新的顏色條帶。這樣從壓縮后的圖像中識別出原圖像中的顏色條帶在壓縮圖像中的相對位置很難實現(xiàn)。為了能夠簡單、方便地得到位置誤差，文章提出了一種專門用于位置誤差測試的圖像:圖像是一個矩形區(qū)域，由7條相互平行且間距相等的一個像素寬的白色水平條帶和7條相互平行且間距相等的一個像素寬的白色垂直條帶，將整幅圖像平均分成8X8個小矩形:水平位置為(X/8) Xi的像素點(X為圖像水平方向總像素點數(shù)，i = O?7)和垂直位置為(Y/8) X j的像素點(Y為圖像的垂直總像素點數(shù)，j = O?7)的RGB值分別為R = 255、G = 255、B = 255。除以上像素點外，其余像素點的RGB值均為R = 0、G = 0、B = 0，如圖2所示。
[0004]在位置誤差測試方面，IEC61996標(biāo)準(zhǔn)中說明了需要記錄坐標(biāo)的像素點和位置誤差計算公式，但是沒有提到具體的尋找相應(yīng)像素點的過程。一般情況下，標(biāo)準(zhǔn)位置誤差測試圖使用的是標(biāo)準(zhǔn)顏色誤差測試圖。在VDR采集和存儲圖像的過程中，圖像像素點的RGB值會有所改變，導(dǎo)致灰度值也發(fā)生變化。因此在VDR輸出圖像中無法依據(jù)灰度值準(zhǔn)確找到輸入圖中對應(yīng)的像素點。所以，該系統(tǒng)采用了圖2作為標(biāo)準(zhǔn)位置測試圖。在圖2中，如果依據(jù)灰度值大小尋找IEC 61996標(biāo)準(zhǔn)中給出的需要記錄坐標(biāo)的像素點，系統(tǒng)要沿著白色條帶進行相應(yīng)像素點的定位。因為在白色條帶上，各像素點的灰度值相差不大而且具體值不可預(yù)知，所以系統(tǒng)無法實現(xiàn)對相應(yīng)像素點的準(zhǔn)確定位。此外，用圖2作為輸入圖時，VDR在采集過程中，會對輸入圖進行壓縮，這使得一些白色條帶的灰度值達不到255，而某些黑色條帶灰度值不是O，所以要對所檢測的像素點灰度值設(shè)置閾值范圍。如果被檢測的像素點灰度值不在規(guī)定范圍內(nèi)，則說明VDR在圖像采集和存儲過程中，圖像的損失較大，位置測試不能通過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種船載航行數(shù)據(jù)記錄儀雷達圖像的位置誤差測試方法，所述方法以圖2為輸入圖，能夠準(zhǔn)確定位置誤差測試點，并且能夠判斷位置誤差測試點的灰度值是否在規(guī)定范圍內(nèi)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種船載航行數(shù)據(jù)記錄儀雷達圖像的位置誤差測試方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1，生成標(biāo)準(zhǔn)位置測試圖，即輸入圖，并由視頻信號發(fā)生器傳送給船載航行數(shù)據(jù)記錄儀；
[0009]步驟2，在生成的輸入圖上作水平和垂直方向的輔助虛線，選擇檢測點，并進行標(biāo)記；
[0010]步驟3，通過檢測水平虛線上的像素點，進行水平位置誤差測試；
[0011]步驟4，通過檢測垂直虛線上的像素點，進行垂直位置誤差測試。
[0012]進一步地，步驟I所述輸入圖的圖像是一個矩形區(qū)域，所述矩形區(qū)域被7條相互平行且間距相等的一個像素寬的白色水平條帶和7條相互平行且間距相等的一個像素寬的白色垂直條帶平均分成8X8個小矩形:水平位置為(X/8)Xi的像素點和垂直位置為(Y/8) X j的像素點的RGB值分別為R = 255、G = 255、B = 255 ;其中，X為圖像水平方向總像素點數(shù)，為8的整數(shù)倍，i = O?7，Y為圖像垂直方向總像素點數(shù)，為8的整數(shù)倍，j =O?7 ;除以上像素點外，其余像素點的RGB值均為R = 0、G = 0、B = O。
[0013]進一步地，所述步驟2還包括以下步驟:
[0014]以輸入圖矩形區(qū)域左下方頂點為坐標(biāo)原點，分別以相鄰的一條水平邊和一條垂直邊為X軸和I軸，建立直角坐標(biāo)系；在輸入圖矩形區(qū)域兩條水平邊及7條相互平行的白色水平條帶組成的9條水平實線之間畫出8條水平虛線，每條水平虛線都位于與其相鄰的兩條水平實線中間；在輸入圖矩形區(qū)域兩條垂直邊及7條相互平行的白色垂直條帶組成的9條垂直實線之間畫出8條垂直虛線，每條垂直虛線都位于與其相鄰的兩條垂直實線的中間；
[0015]檢測點包括8條水平虛線和8條垂直虛線上的所有像素點；
[0016]將水平虛線與包括Y軸、除去最右邊的垂直實線的8條垂直實線的交點標(biāo)記為圓點，每個圓點代表一個像素點；將垂直虛線與包括軸X軸、除去最上邊的水平實線的8條水平實線的交點標(biāo)記為三角形，每個三角形代表一個像素點。
[0017]進一步地，步驟3所述水平位置誤差測試包括以下步驟:
[0018]首先檢測第一行水平虛線，從最左側(cè)垂直實線即y軸起沿著第一行水平虛線以一個像素點為單位向右尋找各個圓點；每向右移動一個像素點，計算該像素點的灰度值，并根據(jù)所述灰度值的大小在輸入圖和輸出圖中標(biāo)記該點的橫坐標(biāo)Xi和yi，得到8個xjP 8個Yi;
[0019]然后，根據(jù)在第一行水平虛線中得到的8個\和8個y i，計算水平位置誤差；
[0020]按照上述方法對第二行到第八行水平虛線進行檢測，并計算水平位置誤差；
[0021]進一步地，步驟4所述垂直位置誤差測試包括以下步驟:
[0022]首先檢測第一列垂直虛線，從最下方水平實線即X軸沿著第一列垂直虛線以一個像素點為單位向上尋找各三角形；每向上移動一個像素點，計算該像素點的灰度值，并根據(jù)所述灰度值的大小在輸入圖和輸出圖中標(biāo)記該點的縱坐標(biāo)Xi和I i，得到8個xjp 8個y i;
[0023]然后，根據(jù)在第一列垂直虛線得到的8個\和8個y i，計算垂直位置誤差；
[0024]按照上述方法對第二列到第八列垂直虛線進行位置檢測，并計算垂直位置誤差。
[0025]進一步地，所述輸出圖為所述輸入圖經(jīng)船載航行數(shù)據(jù)記錄儀采集、存儲后，由回放設(shè)備輸出的圖像。
[0026]進一步地，所述計算像素點的灰度值Gray的公式為:
[0027]Gray = RX0.3+GX0.59+BX0.11 (I)
[0028]進一步地，所述根據(jù)像素點灰度值的大小標(biāo)記該點坐標(biāo)的方法如下:
[0029]如果該像素點的灰度值在預(yù)先設(shè)定的白色范圍內(nèi)，認為其為白色，在輸入圖中將該點的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)記為Xi, i = O?7，在輸出圖中將該點的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)記為Yi, i=O?7 ;如果該像素點的灰度值不在預(yù)先設(shè)定的白色范圍內(nèi)，則不記錄該點的坐標(biāo)位置。
[0030]進一步地，所述水平和垂直位置誤差按照IEC 61996標(biāo)準(zhǔn)中的方法進行計算。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0032]本發(fā)明以圖2作為輸入圖，根據(jù)檢測到的每一個像素點的灰度值的大小是否處于白色范圍內(nèi)，定位需要記錄橫縱坐標(biāo)的像素點，依據(jù)所設(shè)置的灰度值范圍，找出輸出圖中灰度值不在規(guī)定范圍內(nèi)的被檢測像素點。與IEC 61996標(biāo)準(zhǔn)中的方法相比，本發(fā)明所述方法能夠準(zhǔn)確定位位置誤差測試中需要記錄橫縱坐標(biāo)的像素點位置，在所檢測的像素點中可以記錄灰度值不在規(guī)定范圍內(nèi)的像素點的灰度值和位置。
【附圖說明】
[0033]圖1為VDR雷達圖像測量分析系統(tǒng)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明采用的標(biāo)準(zhǔn)位置誤差測試圖；
[0035]圖3為IEC 61996標(biāo)準(zhǔn)中位置誤差測試方法示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明所述方法的位置測試示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0038]進行雷達圖像位置誤差測試過程示意圖如圖1所示。
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