Radar geo-warping
रडार जियो-वार्पिंग भौगोलिक प्रक्षेपण के अनुरूप होने के लिए भू-संदर्भित रडार छवियों और वीडियो डेटा का समायोजन है। यह छवि वार्पिंग कई रडार स्रोतों से वीडियो के साथ या स्कैन किए गए मानचित्रों और उपग्रह छवियों सहित अन्य भौगोलिक डेटा के साथ प्रदर्शित करते समय किसी भी प्रतिबंध से बचती है जो एक विशेष प्रक्षेपण में प्रदान किए जा सकते हैं। ऐसे कई क्षेत्र हैं जहां जियो वारपिंग के अनूठे लाभ हैंः एकल रडार वीडियो संकेत विभिन्न भौगोलिक अनुमानों के मानचित्रों के साथ एक साथ प्रदर्शित किया जाता है। ई. जी. मर्केटर यू. टी. एम. स्टीरियोग्राफिक कई रडार वीडियो संकेत एक साथ प्रदर्शित किए जाते हैंः एक कंप्यूटर पर ऐसा करने के लिए कंप्यूटिंग शक्ति होना। सभी रडार संकेतों के प्रक्षेपण को अनुकूलित करना भौगोलिक रूप से सही प्रदर्शन और उन वीडियो के सटीक अधिरोपण की अनुमति देता है। तिरछी सीमा सुधारः एक आधुनिक 3डी रडार प्रणाली लक्ष्य की ऊंचाई को माप सकती है और इसलिए लक्ष्य की वास्तविक सही सीमा द्वारा रडार वीडियो को सही करना संभव है। स्लेंट रेंज करेक्शन भी रडार टावर की ऊंचाई की भरपाई करने की अनुमति देता है जैसे। समुद्री निगरानी रडार के लिए। परिचय रडार वीडियो विद्युत चुम्बकीय तरंगों की प्रतिध्वनि प्रस्तुत करता है जो एक रडार प्रणाली ने उत्सर्जित की है और बाद में प्रतिबिंब के रूप में प्राप्त की है। इन प्रतिध्वनियों को आम तौर पर प्रतिबिंब शक्ति को दर्शाने वाली रंग-कोडिंग योजना के साथ कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रस्तुत किया जाता है। इस तरह की दृश्य प्रक्रिया के दौरान दो समस्याओं का समाधान करना पड़ता है। पहली समस्या इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि आम तौर पर रडार एंटीना अपनी स्थिति के चारों ओर घूमता है और एक दिशा में अपनी स्थिति से प्रतिबिंब प्रतिध्वनि दूरी को मापता है। इसका प्रभावी रूप से मतलब है कि रडार वीडियो डेटा ध्रुवीय निर्देशांक में मौजूद हैं। पुरानी प्रणालियों में ध्रुवीय उन्मुख चित्र को तथाकथित योजना स्थिति संकेतकों (पी. पी. आई.) में प्रदर्शित किया गया है। पी. पी. आई.-दायरा प्रस्तुति के केंद्र के आसपास एक रेडियल स्वीप धुरी का उपयोग करता है। इसके परिणामस्वरूप रडार बीम द्वारा कवर किए गए क्षेत्र की मानचित्र जैसी तस्वीर बनती है। एक लंबे समय तक टिकने वाली स्क्रीन का उपयोग किया जाता है ताकि स्वीप के फिर से गुजरने तक डिस्प्ले दिखाई दे। लक्ष्य पर असर लक्ष्य की कोणीय स्थिति द्वारा इंगित किया जाता है जो एक काल्पनिक रेखा के संबंध में होती है जो स्वीप मूल से दायरे के शीर्ष तक ऊर्ध्वाधर रूप से फैली होती है। दायरे का शीर्ष या तो सही उत्तर (जब संकेतक सही असर मोड में संचालित होता है) या जहाज का शीर्ष (जब सूचक सापेक्ष असर मोड में संचालित होता है) होता है। आधुनिक कंप्यूटर स्क्रीन पर दृश्य के लिए ध्रुवीय निर्देशांक को कार्टेशियन निर्देशांक में परिवर्तित करना पड़ता है। रडार स्कैन रूपांतरण नामक इस प्रक्रिया को अगले खंड में अधिक विस्तार से प्रस्तुत किया गया है। हल करने के लिए दूसरी समस्या इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि एक रडार प्रणाली को वास्तविक दुनिया में रखा जाता है और वास्तविक दुनिया की प्रतिध्वनि स्थितियों को मापा जाता है। इन प्रतिध्वनियों को अन्य वास्तविक दुनिया के डेटा जैसे वस्तु की स्थिति, वेक्टर मानचित्र और उपग्रह छवियों के साथ एक सुसंगत तरीके से प्रदर्शित किया जाना चाहिए। यह सारी जानकारी घुमावदार पृथ्वी की सतह को संदर्भित करती है लेकिन एक सपाट कंप्यूटर प्रदर्शन पर प्रदर्शित की जाती है। पिक्सेल प्रदर्शित करने के लिए वास्तविक दुनिया की पृथ्वी की स्थिति से एक कड़ी बनाने को आमतौर पर भौगोलिक संदर्भ या संक्षेप में भू-संदर्भ कहा जाता है। भू-संदर्भ प्रक्रिया का एक हिस्सा 3डी पृथ्वी की सतह को 2डी प्रदर्शन पर मानचित्रित करना है। भौगोलिक प्रक्षेपण की इस प्रक्रिया को कई तरीकों से किया जा सकता है, लेकिन विभिन्न डेटा स्रोतों का अपना 'प्राकृतिक' प्रक्षेपण होता है। ई. जी. पृथ्वी की सतह पर एक रडार स्रोत से कार्टेशियन रडार वीडियो डेटा को एक तथाकथित रडार प्रक्षेपण द्वारा भू-संदर्भित किया जाता है। इस रडार प्रक्षेपण का उपयोग करते समय कार्टेशियन रडार वीडियो पिक्सेल सीधे कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रदर्शित किए जा सकते हैं (केवल स्क्रीन पर वर्तमान स्थिति के अनुसार रैखिक रूप से परिवर्तित किया जा रहा है और जैसे। वर्तमान ज़ूम स्तर)। अब एक समस्या उत्पन्न होती है जैसे कि रडार वीडियो डेटा के साथ एक उपग्रह मानचित्र भी दिखाया जाएगा। उपग्रह छवि का 'प्राकृतिक' भौगोलिक प्रक्षेपण एक उपग्रह प्रक्षेपण होगा जो उपग्रह की कक्षा, स्थिति और आगे के मापदंडों पर निर्भर करता है। अब या तो उपग्रह छवि को रडार प्रक्षेपण के लिए फिर से प्रस्तुत करना होगा या रडार वीडियो को उपग्रह प्रक्षेपण का उपयोग करना होगा। इस भौगोलिक पुनः प्रक्षेपण को भौगोलिक वार्पिंग या जियो वार्पिंग भी कहा जाता है जहां प्रत्येक छवि पिक्सेल को एक प्रक्षेपण से दूसरे में बदलना पड़ता है। यह लेख वास्तविक समय में रडार वीडियो छवियों के जियो वारपिंग का अधिक विस्तार से वर्णन करता है। यह यह भी दिखाएगा कि रडार वीडियो जियो वारपिंग सबसे कुशलता से किया जाता है जब इसे रडार स्कैन रूपांतरण प्रक्रिया के साथ एकीकृत किया जाता है। रडार-स्कैन रूपांतरण यह खंड रडार-स्कैन रूपांतरण (आर. एस. सी.) प्रक्रिया के सिद्धांतों का वर्णन करता है। रडार ध्रुवीय निर्देशांक (ρ, θ) में अपने मापा गया डेटा सीधे घूर्णन एंटीना से आपूर्ति करता है। ध्रुवीय विश्व निर्देशांक में ρ लक्ष्य/प्रतिध्वनि दूरी और θ लक्ष्य कोण को परिभाषित करता है। इन आंकड़ों को मापा जाता है, डिजिटल किया जाता है और ध्रुवीय निर्देशांक ध्रुवीय भंडार या ध्रुवीय पिक्समैप में संग्रहीत किया जाता है। मुख्य आर. एस. सी. कार्य इन डेटा को कार्टेशियन (x, y) प्रदर्शन निर्देशांक में परिवर्तित करना है, जिससे आवश्यक प्रदर्शन पिक्सेल का निर्माण होता है। आर. एस. सी. प्रक्रिया वर्तमान ज़ूम, शिफ्ट और रोटेशन सेटिंग्स से प्रभावित होती है जो यह परिभाषित करती है कि प्रदर्शन छवि में 'दुनिया' का कौन सा हिस्सा दिखाई देगा। जैसा कि बाद में विस्तार से बताया गया है, आर. एस. सी. प्रक्रिया वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले भौगोलिक प्रक्षेपण को भी ध्यान में रखती है जब रडार वीडियो छवियां जियो वार्पेड होती हैं। ओपनजीएल आरएससी को एक रिवर्स स्कैन रूपांतरण दृष्टिकोण का उपयोग करके लागू किया जाता है जो प्रत्येक छवि पिक्सेल के लिए ध्रुवीय भंडार में सबसे उपयुक्त रडार आयाम मूल्य की गणना करता है। यह दृष्टिकोण फॉरवर्ड स्पोक फिल एल्गोरिदम से ज्ञात किसी भी कलाकृति के बिना एक इष्टतम छवि उत्पन्न करता है। रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान ध्रुवीय भंडार में निकटवर्ती पिक्सलों के बीच द्वि-रैखिक फ़िल्टरिंग लागू करके ओपनजीएल आरएससी अंततः प्रत्येक ज़ूम स्तर के लिए एक बहुत ही उच्च दृश्य गुणवत्ता वाली रडार प्रदर्शन छवि प्राप्त करता है, जिससे रडार प्रतिध्वनियों की चिकनी छवियां बनती हैं। रडार प्रक्षेपण यह खंड दर्शाता है कि कैसे रडार वीडियो डेटा को भू-संदर्भित किया जाता है और कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाता है। रडार संवेदक पृथ्वी की सतह पर जमीन से घंटे की ऊँचाई पर स्थित है। यह लक्ष्य के लिए सीधी दूरी डी को मापता है (और उदाहरण के लिए नहीं। यदि कोई पृथ्वी की सतह पर आगे बढ़ेगा तो लक्ष्य रडार से कितनी दूर है)। रडार स्कैन कनवर्टर (आर. एस. सी.) द्वारा वर्तमान प्रदर्शन ज़ूम स्तर के समायोजन के बाद इस दूरी का उपयोग प्रदर्शन तल में किया जाता है। अब यह स्पष्ट करना होगा कि रडार वीडियो डेटा को भू-संदर्भित कैसे किया जाता है। इसका मूल रूप से मतलब है, कि अगर हम एक भौगोलिक वास्तविक दुनिया की वस्तु को प्रदर्शित करना चाहते हैं (जैसे। एक लाइट हाउस) जो रडार लक्ष्य के समान वास्तविक दुनिया की स्थिति में है, कि यह भी प्रदर्शन तल में उसी स्थिति में दिखाई देगा। यह रडार संवेदक से संबंधित वास्तविक दुनिया की वस्तु तक की दूरी की गणना करके और प्रदर्शन तल में उस दूरी का उपयोग करके महसूस किया जाता है। वास्तविक दुनिया की वस्तु की स्थिति आमतौर पर भौगोलिक निर्देशांक (अक्षांश, देशांतर और पृथ्वी की सतह से ऊपर की ऊंचाई) में दी जाती है। दूसरे शब्दों में, भौगोलिक डेटा के साथ एक रडार प्रक्षेपण का उपयोग वास्तविक दुनिया की वस्तुओं के साथ एक रडार माप प्रक्रिया का अनुकरण करके किया जाता है और प्रदर्शन तल में परिणामी सीमा और अजीमुथ का उपयोग किया जाता है। दाहिनी ओर की दूसरी तस्वीर अक्षांश 50° और देशांतर 0° पर प्रक्षेपण केंद्र (सी. ओ. पी.) के साथ एक उदाहरण रडार प्रक्षेपण दिखाती है जो रडार की स्थिति भी है। डैश की गई रेखाएँ पृष्ठभूमि मानचित्र के शीर्ष पर समान-अक्षांश और समान-देशांतर रेखाएँ हैं। ठोस रेखाएं रडार की स्थिति के संबंध में समान-सीमा और समान-अजीमुथ दिखाती हैं। यह रडार प्रक्षेपण की एक विशेषता है कि समान-सीमा रेखाएँ वृत्त हैं और समान-अजीमुथ रेखाएँ सीधी रेखाएँ हैं। रडार प्रक्षेपण का उपयोग करते समय रडार वीडियो को अन्य मानचित्र डेटा के साथ लगातार प्रदर्शित करने के लिए यह आवश्यक है जहां प्रक्षेपण केंद्र को रडार की स्थिति होनी चाहिए। जियो वार्पिंग प्रक्रिया यह खंड वास्तविक समय में रडार वीडियो पर लागू होने पर वास्तविक जियो वार्पिंग या री-प्रोजेक्शन प्रक्रिया की व्याख्या करता है। मान लीजिए कि हम उपग्रह छवि के ऊपर रडार वीडियो प्रदर्शित करना चाहते हैं। एक उदाहरण के रूप में हम सी. आई. बी. प्रक्षेपण का उपयोग करते हैं जिसका उपयोग सी. आई. बी. (नियंत्रित छवि आधार) प्रारूप में उपग्रह डेटा प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। फिगर जियो वार्पिंग रडार से सी. आई. बी. प्रक्षेपण रडार प्रक्षेपण का उपयोग करके 111 कि. मी. या 60 मील की सीमा के लिए अधिकतम सीमा वृत्त को दर्शाता है। इस तरह की सीमा लंबी दूरी के तटीय निगरानी रडारों के लिए विशिष्ट है। जैसा कि अंतिम खंड में कहा गया है कि यह कंप्यूटर स्क्रीन पर भी एक आदर्श वृत्त है। ठोस रेखा दीर्घवृत्त सी. आई. बी. प्रक्षेपण के लिए समान सीमा वृत्त दिखाता है। आमतौर पर जियो वारपिंग के बिना होने वाली त्रुटियां रडार स्थिति के पास सबसे छोटी होती हैं यदि कम से कम प्रक्षेपण केंद्र (सीओपी) रडार स्थिति के साथ मेल खाता है, जैसा कि हमारे उदाहरण में महसूस किया गया है। अन्यथा त्रुटि वितरण उपयोग किए गए प्रक्षेपण और प्रक्षेपण मापदंडों दोनों पर निर्भर करता है। इस प्रकार, हमारे मामले में त्रुटियाँ अधिकतम रडार सीमा के पास सबसे महत्वपूर्ण हैं। सी. आई. बी. प्रक्षेपण त्रुटि को पूर्व-पश्चिम दिशा में आधी रडार सीमा पर ठीक किया गया है और यह 111 किलोमीटर की पूर्ण रडार सीमा पर 5.3 किलोमीटर है। 5 कि. मी. की त्रुटि 15 मीटर के एक विशिष्ट रेडियल रडार माप संकल्प की तुलना में काफी महत्वपूर्ण है। चित्र समन्वय पुनः प्रक्षेपण बताता है कि रडार निर्देशांक को सी. आई. बी. प्रक्षेपण निर्देशांक से मेल खाने के लिए कैसे परिवर्तित किया जाना चाहिए। रडार विश्व निर्देशांक रडार संवेदक द्वारा मापे गए डेटा के कार्टेशियन संस्करण के अनुरूप हैं। एक व्युत्क्रम रडार प्रक्षेपण का उपयोग करके इन निर्देशांकों को भौगोलिक निर्देशांकों में परिवर्तित किया जाता है जो पृथ्वी की सतह पर रडार डेटा स्थितियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन निर्देशांकों को अंततः कंप्यूटर स्क्रीन पर प्रदर्शित करने के लिए सी. आई. बी. (या किसी अन्य) प्रक्षेपण द्वारा प्रक्षेपित किया जाता है। एक समस्या जो उत्पन्न होती है वह यह है कि सभी मापे गए रडार वीडियो पिक्सेल को जियो वार्पिंग करना वास्तविक समय में किए जाने के लिए बहुत अधिक कंप्यूटिंग संसाधन की खपत है। एक संभावित समाधान यह है कि स्क्रीन पर सभी बिंदुओं के लिए लुकअप टेबल का उपयोग किया जाए, लेकिन लुकअप टेबल उदाहरण के लिए इसके बाद फिर से गणना की जाए। एक प्रदर्शन ज़ूम ऑपरेशन अभी भी रडार वीडियो विज़ुअलाइज़ेशन के लिए एक ध्यान देने योग्य देरी का कारण बनता है। फिगर जियो वार्पिंग ग्रिड समस्या के समाधान को दर्शाता है। वृत्ताकार रडार कवरेज क्षेत्र को वृत्ताकार ग्रिड में विभाजित किया गया है। ग्रिड के केवल कोने के बिंदु भू-विकृत होते हैं जो गणना के समय को काफी कम कर देते हैं। एक ग्रिड टाइल के भीतर निर्देशांक की गणना ग्रिड कोने के बिंदुओं के भारित द्विरेखीय अंतर्वेशन द्वारा की जाती है। चूंकि भौगोलिक अनुमान आम तौर पर गैर-रैखिक कार्य होते हैं, इसलिए यह रडार वीडियो प्रदर्शन स्थिति के लिए एक निश्चित त्रुटि पेश करता है। इस त्रुटि को रडार माप संकल्प से काफी नीचे रखने से यह सुनिश्चित होता है कि यह रडार वीडियो प्रदर्शन गुणवत्ता के लिए कोई प्रतिबंध नहीं है। ग्रिड टाइल के आकार की गणना रडार की स्थिति और दिए गए प्रक्षेपण के लिए एक बार की जानी चाहिए। इस प्रकार, ग्रिड की गणना आम तौर पर एक बार स्थिर रडार के लिए की जाती है और केवल जहाजों पर चलने वाले रडार के लिए अधिक बार की जाती है। ओपनजीएल रडार-स्कैन कनवर्टर उच्च प्रदर्शन और दृश्य गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए ग्राफिक्स प्रसंस्करण इकाई पर अपनी स्कैन रूपांतरण गणना करता है। ऊपर उल्लिखित द्वि-रैखिक समन्वय अंतर्वेशन जी. पी. यू. पर समर्पित हार्डवेयर में किया जाता है और इसलिए स्कैन कनवर्टर के लिए कोई ओवरहेड नहीं होता है। उदाहरण यह उदाहरण दर्शाता है कि कैसे जियो वार्पिंग लगातार कई रडार वीडियो प्रदर्शित करने में मदद करता है। यह आंकड़ा जियो वारपिंग के बिना दाईं ओर के दृश्य प्रभावों को दर्शाता है कि दो रडारों द्वारा देखे गए लक्ष्यों को सही ढंग से प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है और यह स्पष्ट नहीं है कि लक्ष्य वास्तव में कहाँ स्थित है। लाल और पीले लक्ष्य की प्रतिध्वनि लगभग 50 कि. मी. दूर स्थित रडारों में देखी जाती है। रडार भी एक दूसरे से लगभग 50 कि. मी. दूर हैं। अर्ध-पारदर्शी गुलाबी रंग ट्रैक के इतिहास को दर्शाता है। इस परिदृश्य में एक रडार प्रक्षेपण का भी उपयोग किया जाता है लेकिन निश्चित रूप से रडार प्रक्षेपण केंद्र (सीओपी) केवल एक रडार की स्थिति में हो सकता है। यदि रडार प्रक्षेपण से अलग प्रक्षेपण का उपयोग किया जाता है तो और भी बड़ी विसंगतियां उत्पन्न हो सकती हैं। बाईं ओर का भू-विकृत दृश्य लगातार प्रदर्शित रडार की प्रतिध्वनि दिखाता है जहां दोनों रडार प्रतिध्वनि बिल्कुल वास्तविक लक्ष्य की स्थिति में होते हैं। संदर्भ छवि प्रसंस्करण रडार भौगोलिक डेटा और जानकारी