一种水下目标运动动态的可视化方法和装置

摘要

本发明提供了一种水下目标运动动态的可视化方法和装置，解决现有目标动态特征的分析和规律挖掘缺少可靠手段的技术问题。方法包括：在运动目标形成的航行轨迹上设置参照对象序列，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性。通过图形映射方法，将运动目标确定类型动态数据标绘到航迹曲线上，快速发现动态数据值的变化规律，为运动特征提取及运动过程分析提供手段和依据。充分展示确定运动描述类型的变化状态，显示目标整个运动过程各类动态数据值变化规律，便于通过视觉判断快速捕获动态过程变化点，为运动目标的运动特征提取分析提供技术手段。

说明书

技术领域

本发明涉及数据可视化技术领域，具体涉及一种水下目标运动动态的可视化方法和装置。

背景技术

现有技术中，海洋空间数字沙盘中采用连续变化曲线的方式显示运动目标的航迹，但是对于运动目标的运动状态，目前只能在运动目标旁根据摄像机朝向显示当前某一种或某几种运动状态即时量化数值，无法有效展示运动目标的连续动态变化，缺乏对形成连续变化规律的可视化手段。使得运动目标的部分主动或被动的运动特征无法通过图形化展示过程表达，无法形成速度、被探测概率分布或被探测范围覆盖率等动态变化规律的分析和挖掘。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种水下目标运动动态的可视化方法和装置，解决现有目标动态特征的分析和规律挖掘缺少可靠手段的技术问题。

本发明实施例的水下目标运动动态的可视化方法，应用于数字沙盘，包括：

在运动目标形成的航行轨迹上设置参照对象序列，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性。

本发明实施例的水下目标运动动态的可视化装置，包括：

存储器，用于存储上述的水下目标运动动态的可视化方法处理过程中的程序代码；

处理器，用于执行所述程序代码。

本发明实施例的水下目标运动动态的可视化装置，包括：

数据展示模块，用于在运动目标形成的航行轨迹上设置参照对象序列，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性。

本发明实施例的水下目标运动动态的可视化方法和装置将速度要素的可视化图形映射分割为关联的不同类型动态数据可视化图形映射和方向可视化图形映射，通过在航行轨迹图形上形成参照对象图形量化动态数据，将水下目标运动动态实时地、直观地通过两种关联图形持续显示。通过图形映射方法，将运动目标动态数据值标绘到航迹曲线上，快速发现动态数据值的变化规律，为运动特征提取及运动过程分析提供手段和依据。充分展示确定运动描述类型的变化状态，显示目标整个运动过程各类动态数据值变化规律，便于通过视觉判断快速捕获动态过程变化点，为运动目标的运动特征提取分析提供技术手段。

附图说明

图1所示为本发明一实施例水下目标运动动态的可视化方法的流程图。

图2所示为本发明一实施例水下目标运动动态的可视化装置的架构示意图。

图3所示为本发明一实施例水下目标运动动态的可视化方法形成的参照对象示意图。

图4所示为本发明一实施例水下目标运动动态的可视化方法形成的参照对象示意图。

图5所示为本发明一实施例水下目标运动动态的可视化方法形成的参照对象示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例水下目标运动动态的可视化方法如图1所示。在图1中，本实施例包括：

在运动目标形成的航行轨迹上设置参照对象序列，根据时序性动态数据随航行轨迹形成参照对象的形态属性。

本领域技术人员可以理解，动态数据包括主动或被动形成的确定状态数据。例如速度，可以通过即时速率和即时方向形成。航行轨迹通过速率表征的时序性距离和速度的时序性方向形成。速度数据可以通过专业传感器实时获得，也可以通过时间查询航行日志数据库中运动目标的速度值获得。根据航行轨迹还可以被动形成轨迹上被探测概率分布或被探测范围覆盖率等动态状态数据。

在本发明一实施例中，运动目标在直角立体坐标空间中的航行轨迹通过连续速度形成的连续速度矢量的平滑连接形成。

在本发明一实施例中，参照对象序列包括若干参照对象，参照对象为同一类型，以等距间隔的方式在航行轨迹上布设。参照对象的同向端点与航行轨迹形成连接点。航行轨迹上每一个参照对象通过本体形态属性的定义表征连接点处的确定即时动态和连接点间的动态差异，例如连接点处的速率和连接点间的速率差异。形态属性的定义通常包括但不限于长度、高度、直径、体积等形态属性。一种动态类型对应一组参照对象序列，参照对象序列间存在形态差异。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法将运动过程中形成的特征要素的可视化图形映射分割为与方向关联的可视化图形，通过在航行轨迹图形上形成参照对象图形量化运动特征，将水下目标运动动态实时地、直观地通过关联图形持续显示。充分展示水下运动的变化状态，显示目标整个运动过程运动特征值变化规律，便于通过视觉判断快速捕获动态值变化点，为运动目标的运动特征提取分析提供手段。

如图1所示，在本发明一实施例中，设置参照对象序列包括：

设置柱状对象序列，柱状对象的底部连接航行轨迹，柱状对象的轴向长度根据时序性速率数据量化。

轴向长度用于对应时序性速率数据中的速率数值、速率数值间的相对差值或速率数值间变化率值的量化显示。

在本发明一实施例中，设置柱状对象的轴向与摄像机视角方向的轴向呈相交状态。例如，当摄像机视角轴线与X-Y水平面呈水平状态时柱状对象的轴向数字沙盘的X-Y水平面垂直，当摄像机视角轴线与X-Y水平面呈垂直状态时柱状对象的轴向数字沙盘的X-Y水平面平行。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法通过柱状对象量化速率数据，通过一致的轴向形成柱状对象图形显示平面，形成数据分析工具，较好地体现了运动动态的直观变化效果。

如图1所示，在本发明一实施例中，柱状对象的形成包括：

通过沿(设定柱状对象的)轴向堆叠的点状对象形成。

点状对象可以是回转体，例如圆点对象、方向性一致的多面体点对象、共轴线的片状体等。

在本发明一实施例中，点状对象间隔堆叠。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法利用点状对象堆叠形成柱状对象，可以利用点状对象的离散性更准确体现运动动态的细微变化效果。

如图1所示，在本发明一实施例中，设置参照对象序列包括：

设置轴对称对象序列，对称对象的对称中心连接航行轨迹，所述对称对象的径向长度根据时序性速率数据量化。

轴对称对象可以是两个相同的对象成轴对称，也可以通过回转体以航行轨迹为轴，通过确定方向投影形成的轴对称对象的显示效果。

本发明一实施例中设置环形对象序列作为轴对称对象序列，环形对象的中心连接航行轨迹，环形对象的径向长度根据时序性动态数据量化。

环形对象的厚度至少为一个基本显示单位(例如像素)。环形对象可以采用正圆圆环或正圆平板。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法利用环形对象的对称性，扩大时序性速率数据量化的变化程度。环形对象沿径向向Y轴投影会形成以航行轨迹为轴的轴对称图形，对称反映对应的单一时序性速率数据的量化。对称反映形成的双倍量化差距可以有效提升直观图形分析的判断准确性。采用环形对象可以形成航行轨迹出现粗细变化，形成利用航行轨迹进行动态数据量化的显示效果。

如图1所示，在本发明一实施例中，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性包括：

根据时序性动态数据的量值量化所述参照对象的尺寸属性。

量值量化主要体现在利用基本显示单位(例如像素)的累积数量反映速率数据的长度属性，量值量化使得速率数据的大小可以通过对应长度属性的基本显示单位数量映射实现。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法的量值量化可以对动态数据的大小作最直接的图形化，有利于形成最基本的分析工具。

如图1所示，在本发明一实施例中，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性包括：

根据时序性动态数据间的增量量化所述参照对象的尺寸属性。

增量量化可以是正增量或负增量，增量量化可以是量化相邻速率数据间后一个数据与前一个数据的增量的变化。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法的增量量化可以对速率数据的前后关联性的内在联系作最直接的图形化，有利于形成较高级的分析工具。

如图1所示，在本发明一实施例中，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性包括：

根据时序性动态数据的量值区间量化参照对象的颜色属性。

通过量值区间划分颜色色彩。颜色色彩可以是色彩、灰度或亮度通道中的一种或几种的组合。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法提供参照对象的颜色属性，形成动态数据的另一种关联的直观图形量化维度，有利于形成高级的分析工具。

如图1所示，在本发明一实施例中，设置参照对象序列包括：

将航行轨迹设置为连续的参照对象序列。

在本发明一实施例中，根据速率极值设置最大参照对象长度，各速率的参照对象在最大参照对象长度范围内比例显示，各速率的最大参照对象长度顺序连接形成航行轨迹的线性图案。在最大参照对象长度范围内未被各速率的参照对象填满部分采用虚线或虚实体图案填充。连续可以是参照对象的首尾连接，也可以是参照对象的并排连接。

本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法通过利用参照对象形成航行轨迹可以将速率图形融合在方向图形中。通过与其他实施例相结合可以直观显示每一速度中速率形成的长度距离和方向形成的长度变化角度。有利于形成复合的分析工具。上述实施例的多样性结合可以为快速发现速度值的变化规律，为运动特征提取及运动过程分析提供手段和依据的多样性。

本发明一实施例水下目标运动动态的可视化装置，包括：

存储器，用于存储上述的水下目标运动动态的可视化方法处理过程中的程序代码；

处理器，用于执行上述的水下目标运动动态的可视化方法处理过程中的程序代码。

处理器可以采用DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)系统板、SoC(system on a chip)系统板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小系统。

本发明一实施例水下目标运动动态的可视化装置如图2所示。在图2中，本实施例包括：

数据展示模块100，用于在运动目标形成的航行轨迹上设置参照对象序列，随航行轨迹根据时序性动态数据形成参照对象的形态属性。

如图2所示，在本发明一实施例中，数据展示模块100包括：

柱形对象形成模块110，用于设置柱状对象序列，柱状对象的底部连接航行轨迹，柱状对象的轴向长度根据时序性速率数据量化。

如图2所示，在本发明一实施例中，柱形对象形成模块110包括：

点状对象形成模块111，用于通过沿轴向堆叠的点状对象形成所述柱状对象；

显示平面形成模块112，用于设置所述柱状对象的轴向与摄像机视角方向的轴向呈相交状态。

如图2所示，在本发明一实施例中，数据展示模块100还包括：

对称对象形成模块120，用于设置轴对称对象序列，对称对象的对称中心连接航行轨迹，所述对称对象的径向长度根据时序性速率数据量化。

如图2所示，在本发明一实施例中，数据展示模块100还包括：

量值量化模块130，用于根据时序性动态数据的量值量化所述参照对象的尺寸属性。

如图2所示，在本发明一实施例中，数据展示模块100还包括：

增量量化模块140，用于根据时序性动态数据间的增量量化所述参照对象的尺寸属性。

如图2所示，在本发明一实施例中，数据展示模块100还包括：

色彩量化模块150，用于根据时序性动态数据的量值区间量化所述参照对象的颜色属性。

如图2所示，在本发明一实施例中，数据展示模块100还包括：

融合量化模块160，用于将所述航行轨迹设置为连续的参照对象序列。

在实际应用中，在进行速度可视分析时利用本发明实施例水下目标运动动态的可视化方法和装置可以形成不同观测精度、主观感受以及隐性特征展现图形效果。

如图3所示，利用柱状对象序列形成速率的整体连续显示手段结合航迹的速度方向为运动特征提取及运动过程分析提供分析手段和数据依据。

如图4所示，利用点状对象序列形成速率的整体连续显示手段结合航迹的速度方向为运动特征提取及运动过程分析提供分析手段和数据依据。

如图5所示，利用轴对称对象序列形成速率的整体连续显示手段结合航迹的速度方向为运动特征提取及运动过程分析提供分析手段和数据依据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。