基于查找表的激光雷达图像快速绘制算法

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1、2009年10月地理空间信息Oct.,2009第7卷第5期GEOSPATIALINFORMATIONVol.7,No.5基于查找表的激光雷达图像快速绘制算法李荣忠，毕德仓，尹祺巍，刘智深（中国海洋大学海洋遥感教育部重点实验室，山东青岛266003）摘要：传统雷达图像的绘制一般采用直接的实时坐标变换算法，这种算法效率较低，而且无法从根本上解决雷达图像的死地址和显示盲区现象。根据激光雷达特点以及图像绘制需求，设计并实现了一种基于查找表的激光雷达图像快速算法，能大大提高激光雷达图像的绘制速度，并能够较

2、好地解决图像的死地址和显示盲区现象。关键词：激光雷达图像；查找表；坐标变换；死地址和显示盲区中图分类号：P225.1文献标志码B文章编号1672-4623(2009)05-0054-03QuickLidarImage-drawingAlgorithmBasedLook-upTableLIRongzhong，BIDecang，YINQiwei，LIUZhishen(KeyLaboratoryofOceanRemoteSensing,MinistryofEducationofChina,OceanU

3、niversityofChina,Qingdao266003，China)Abstract:Thetraditionalradarimage-drawingalgorithmbasedonreal-timedirect-coordinatetransformationisinefficient,andisnotabletosolvetheproblemofdeadaddressandblindspotfundamentally.Inthispaper,wedesignandimplementan

4、ewdrawingalgorithmbasedonlookup-table,whichhasgreatlyimprovedthedrawingspeedandsolvestheproblemofblindspotsanddieaddress.Keywords:lidarimage；lookup-table；coordinatetransformation；deadaddressandblindspot中国海洋大学海洋遥感教育部重点实验室于20051实时直接坐标变换雷达图像绘制存在的问题年成功研制

5、出一套小型车载多普勒激光雷达系统，该系统采用了具有自主知识产权的碘分子吸收器作为鉴频器雷达获得的信息是径向圆(极坐标)扫描方式，径件测量由风速引起的多普勒频移，也是世界上第一次采向点坐标可表示为(,，而计算机显示器显示的信息用高重复频率发射激光并能够测量晴空三维风场的测风是以直角坐标(,)的方式扫描的，即从左到右的行激光雷达，探测距离最大为20km，切向分辨率2°，距扫和从上到下的帧扫，所以，要实现雷达数据的显示，[1]关键是进行极坐标到直角坐标的转换，图1给出了转离分辨率最高可达10m，测风精

6、度为1m/s。激光雷[4]达图像显示终端是用户与雷达系统进行交互的平台，主换的原理。要负责雷达信号处理机输出的目标信息，供用户观察。随着微电子技术与软件技术的发展，人们开始大量采用微型计算机来完成激光雷达扫描显示终端。激光雷达扫描转镜转速通常为2°/s，在雷达图像生成之前，要包括回波数据的生成、数据调入、产品反演、坐标变换等处理工作，由于计算量大，如果进行实时直接[3]坐标变换进行图形绘制，必然会影响图像绘制的速度。本文分析了直接坐标变换绘制算法的缺点，就激光雷达图像高径向采样率、高角度分辨率的

7、特点进行算法改进，成功实现了一种基于查找表的激光雷达图像快速绘制算法，该算法能够较好地解决死地址和显图1雷达极坐标与直角坐标转换示盲区现象。依照习惯，以雷达在设备坐标中的点作为雷达极收稿日期：2009-03-15项目来源：国家自然科学基金资助项目（40427001）（60578038）。第7卷第5期李荣忠等：基于查找表的激光雷达图像快速绘制算法55坐标系的原点，如图1所示，以轴正方向为正北方，2基于查找表的快速绘制算法雷达天线按逆时针方向旋转。极坐标与直角坐标的转[4]基于查找表的快速绘制算法主

8、要设计思想为：绘换关系：图之前在内存中建立一个极坐标与直角坐标对应的查(1)找表（见图3），遍历雷达绘图区域每一个直角坐标点，采用直接坐标变换算法，得到模拟效果图如图2插入到查找表，这样查找表中包含了极坐标下模糊角所示：度值对应的全部直角坐标结点。查找相应的角度便可遍历对应的所有直角坐标结点。也就是说在开始绘图前进行一次坐标变换，绘图时根据极坐标的角度值查找得到所有这个角度内的直角坐标结点进行绘图。查找表实际上为哈希表，查找速度快，可以大大提高雷达图像的实时绘制速度，同时有效解决死地址现象。图2