基于伪彩图的雷达历史目标显示方法研究
2019-06-12黄亚楠
高 森 熊 毅 黄亚楠
（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）
随着现代雷达探测技术进步和应用场景拓展，操作人员对雷达目标显示方式有了更高的要求。 现有的目标显示方式有文本、 列表、 PBEA 显、 三维曲线、GIS 等[1-5]。 但它们对历史目标与地理区域之间关系的展示,无法满足操作人员的需求。
本文提出一种基于伪彩图[6-8]的雷达历史目标显示方法， 该方法可以直观反映历史目标与地理区域间的内在联系， 为操作人员分析目标分布， 设定重点探测区域提供依据。
1 相关技术简介
1.1 伪彩图
伪彩图全称伪彩色图像（pseudo-color），与真彩图每个像素值都有具体RGB 三色分量不同，它的每个像素值实际上是对应着一个索引值， 而索引值又是色彩查找表（CLUT）的入口地址，通过该地址，可以取出包含RGB 分量的强度值。 这种通过映射方式获取像素值绘制出的彩色图像，被称为伪彩图。
1.2 Qt 的图形视图结构
图元，QGraphicsItem 类是所有图元的基类，Qt 平台内置了文本、椭圆、点、线等标准图元。 同时，通过基类的继承，设计者可以实现图元的自定义设计。
场景，QGraphicsScene 类提供了图形视图显示的场景，也是图元对象的容器。
视图，QGraphicsView 类提供了一个观察场景的窗口。 设计者可以通过改变视图与场景的尺度实现缩放， 通过改变视图中心实现拖动。 视图类还提供了视图和场景间的坐标转换函数。
2 伪彩图在雷达目标显示中的应用设计
2.1 色彩查找表设计
色彩查找表的设计应满足两点要求：（1）区域之间色值有明显差异；（2）在伪彩图绘制过程中，通过索引值可以迅速取出地址中的色值。 基于以上两点， 将色彩查找表作如下设计：
QColor colorArray[41]；
为了满足色值间有明显差异的需求， 在数组中插入色值差异较大的点，作为里程点。
colorArray[0] = QColor(0,0,255,100)；
colorArray[10] = QColor(0,255,0,100)；
colorArray[20] = QColor(255,255,0,100)；
colorArray[30] = QColor(255,120,0,100)；
colorArray[40] = QColor(255,0,0,100)；
最后，阶梯式分配两个相邻里程点间差值。
2.2 地理区域划分
图1 地理区域划分示意图
地理区域划分是在极坐标系下进行的， 如图1 所示， 该坐标系以雷达为极点O， 以正北为极轴OY，角度值顺时针递增（OX 为90°），旋转一周后回到正北。
区域划分设计将圆划分为36 个扇区，每个扇区以距离值等分10 份，将区域划分为360 个子区域。 如图1，Region[i][j]即为某一子区域。 将探测到的历史目标以落入子区域分别记数， 该数值最终对应色彩查找表的索引值。
Short regionValue[36][10];
2.3 伪彩图绘制设计
首先定义绘图和设备对象，因篇幅有限，以下代码有部分伪代码。
QSize size = view->size;
QImage img = QImage(size);
QPainter painter(&img);
然后，遍历子区域计数数组，获取regionValue[i][j]的值，对应子区域region[i][j]探测到目标次数。 将目标数作为索引值，查找色彩查找表，获取对应的色值，对绘图对象进行赋值。
QColor ind = colorArray[regionValue[i][j]];
Painter.setPen(QPen(ind),1);
Painter.setBrush(QBrush(ind));
最后绘制子区域的伪彩图。 伪代码如下：
QPointF p_tl, p_tr, p_bl, p_br;
QPointF p[4] = { p_tl, p_tr, p_bl, p_br };Painter.drawPolygon(p,4);
遍历结束后，可绘制出完整的伪彩图图元，将其加载到场景里即可完成整个伪彩图的绘制过程。
2.4 伪彩图绘制流程图
图2 伪彩图绘制流程图
伪彩图绘制流程如图2。 首先，对色彩查找表和子区域计数数组进行初始， 当操作人员在窗口输入日期区间后， 绘制方法先后完成历史目标信息的读取、赋值计数数组等操作；然后，遍历所有子区域，查找子区域对应的色彩查找表值， 赋值绘图对象， 绘制子区域伪彩图；最后，完成遍历，将绘制好的区域伪彩图作为图元，加载到场景中进行显示。
3 应用实例
在某项目中采用Qt5.7.0 进行伪彩图绘制和显示的设计开发。 显示效果如下： 图3 是未显示伪彩图图元时的软件截图， 主显示窗口为P 显； 图4 为显示伪彩图、 静默区和起始区图元后的软件截图， 上述图元均叠加在P 显窗口。
图3 未叠加伪彩图的主显窗口
图4 叠加伪彩图后的主显窗口
实际应用表明，伪彩图展示历史目标的显示方式，可以直观、 简捷的展示地理区域与历史目标间的内在联系， 为操作人员设置静默区、 起始区等重点区域的操作，提供准确的依据，而且，该显示方式不占用额外窗口，伪彩图显示与隐藏一键切换，操作灵活简便。
4 结论
本文提出一种基于伪彩图的雷达历史目标显示方法。 该方法可以在不占用额外窗口的前提下， 将雷达历史目标与地理区域间关系以伪彩图的显示方式展现给操作人员， 并为重点区域的设置提供依据， 丰富了雷达目标的显示方式， 增强了重点区域设置的准确性。 该技术已经应用在多款雷达显控软件中。 应用结果表明， 该技术可以准确形象的反应雷达历史目标与地理区域间的内在联系。
