JP6567232B2 - Image reproducing device, signal processing apparatus, and image reproducing method - Google Patents
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Description
この発明は、合成開口レーダ(SAR:Synthetic Aperture Radar)による観測データから合成開口レーダ画像を再生する画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法に関するものである。 The present invention relates to an image regenerator, a signal processing device, and an image reproduction method for reproducing a synthetic aperture radar image from observation data obtained by a synthetic aperture radar (SAR).
SARは、衛星又は航空機などのアンテナプラットフォームが進行するアジマス(Azimuth)方向に沿って、電波を観測対象に向けて繰り返し放射し、観測対象に反射された電波である反射信号を受信する。
SARは、反射信号のサンプリング数をM、反射波の数をNとすると、観測対象までの距離を表すレンジ(Range)方向及びアジマス方向に関する観測データとして、M行N列の複素行列で表される観測データを得ることができる。The SAR repeatedly radiates radio waves toward an observation target along an azimuth direction in which an antenna platform such as a satellite or an aircraft travels, and receives a reflected signal that is a radio wave reflected by the observation target.
The SAR is represented by a complex matrix of M rows and N columns as observation data regarding the range direction and the azimuth direction representing the distance to the observation object, where M is the number of reflected signal samplings and N is the number of reflected waves. Observation data can be obtained.
SARにより得られた観測データからSAR画像を再生する信号処理装置は、例えば、以下の画像再生アルゴリズムを実行する。
画像再生アルゴリズムは、例えば、以下に示すような信号処理を組み合わせることで、SAR画像データにおける各々の画素の輝度値を積み上げるアルゴリズムである。
(1)観測データである時間領域の信号をフーリエ変換することで、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する処理
(2)周波数領域の信号を逆フーリエ変換することで、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する処理
(3)時間領域の信号又は周波数領域の信号に対する信号処理を実施して、SAR画像を再生する処理A signal processing device that reproduces a SAR image from observation data obtained by SAR executes, for example, the following image reproduction algorithm.
The image reproduction algorithm is, for example, an algorithm for accumulating the luminance value of each pixel in the SAR image data by combining signal processing as described below.
(1) A process of converting a time domain signal into a frequency domain signal by Fourier transforming the time domain signal as observation data. (2) A frequency domain signal by performing an inverse Fourier transform on the frequency domain signal. (3) Processing for reproducing a SAR image by performing signal processing on a time domain signal or a frequency domain signal
画像再生アルゴリズムの中に、上記の(1)〜(3)の処理が含まれている場合、M行N列の複素行列で表される観測データである時間領域の信号は、行あるいは列を単位として、フーリエ変換されることで、周波数領域の信号に変換される。
また、周波数領域の信号は、行あるいは列を単位として、逆フーリエ変換されることで、時間領域の信号に変換される。
フーリエ変換後の周波数領域の信号における行列要素同士は、互いに独立して計算される。また、逆フーリエ変換後の時間領域の信号における行列要素同士は、互いに独立して計算される。
したがって、画像再生アルゴリズムは、列毎のM点のフーリエ変換、あるいは、列毎のM点の逆フーリエ変換をN列分だけ繰り返した後に信号処理する手順と、行毎のN点のフーリエ変換、あるいは、行毎のN点の逆フーリエ変換をM行分だけ繰り返した後に信号処理する手順とを組み合わせた構成となる。
この画像再生アルゴリズムでは、フーリエ変換の処理方向及び逆フーリエ変換の処理方向が、行方向又は列方向に切り替えられる。When the processing of (1) to (3) described above is included in the image reproduction algorithm, the signal in the time domain, which is observation data represented by a complex matrix of M rows and N columns, has a row or column. As a unit, the signal is converted into a frequency domain signal by Fourier transform.
Further, the frequency domain signal is converted into a time domain signal by inverse Fourier transform in units of rows or columns.
Matrix elements in the frequency domain signal after Fourier transform are calculated independently of each other. Further, matrix elements in the time domain signal after inverse Fourier transform are calculated independently of each other.
Therefore, the image reproduction algorithm includes M-point Fourier transform for each column, or signal processing after repeating M points inverse Fourier transform for each column for N columns, and N-point Fourier transform for each row. Or it becomes the structure which combined the procedure of performing signal processing, after repeating the inverse Fourier transform of N points | pieces for every line by M line.
In this image reproduction algorithm, the processing direction of the Fourier transform and the processing direction of the inverse Fourier transform are switched to the row direction or the column direction.
SAR画像を再生する信号処理装置が、一般的なコンピュータと同様の構成である場合、コンピュータの演算性能と比べて、メモリに対する入出力性能が低いため、相対的にメモリに対する入出力処理に長時間を要する。
具体的には、信号処理装置は、信号データを大容量で高遅延のメインメモリに格納し、メインメモリに格納されている信号データを小容量で低遅延のローカルメモリに転送する処理(1)を行う。
また、信号処理装置は、ローカルメモリに格納されている信号データに対する演算処理を実施し、その演算処理の処理結果、あるいは、ローカルメモリに収まらない演算処理の途中の中間データをメインメモリに転送する処理(2)を行う。信号処理装置は、処理(1)と処理(2)とを繰り返し実施する。When the signal processing apparatus for reproducing the SAR image has the same configuration as that of a general computer, the input / output performance for the memory is lower than the computing performance of the computer. Cost.
Specifically, the signal processing apparatus stores signal data in a large capacity and high delay main memory, and transfers the signal data stored in the main memory to a small capacity and low delay local memory (1). I do.
Also, the signal processing device performs arithmetic processing on the signal data stored in the local memory, and transfers the processing result of the arithmetic processing or intermediate data in the middle of the arithmetic processing that does not fit in the local memory to the main memory. Process (2) is performed. The signal processing device repeatedly performs the processing (1) and the processing (2).
したがって、信号処理装置では、メモリに対する入出力処理において、処理待ちの信号データが生じるため、持っている演算性能を十分に活用することができないことがある。
このため、信号処理装置では、信号データをローカルメモリに転送する回数が最小になるようにして、メモリに対する1回の入出力処理毎の演算量が最大になるようにすることが望ましい。
メモリに対する1回の入出力処理毎の演算量を最大にすることで、持っている演算性能を十分に活用することができ、短時間で画像再生処理を完了することができる。Therefore, in the signal processing apparatus, signal data waiting for processing is generated in the input / output processing for the memory, so that the computation performance possessed by the signal processing device may not be fully utilized.
For this reason, in the signal processing device, it is desirable to minimize the number of times signal data is transferred to the local memory, and to maximize the amount of calculation for each input / output process for the memory.
By maximizing the amount of calculation for each input / output process for the memory, the calculation performance possessed can be fully utilized, and the image reproduction process can be completed in a short time.
また、信号処理装置のメインメモリは、一般的に1次元的なデータ管理を採るため、SARの観測データなどの2次元的なデータは、メインメモリ上では1次元的なデータとして並ぶことになる。このため、観測データの行あるいは列のうち、いずれか一方は、メインメモリにおいて、連続した局所領域に並ぶことになるが、他方は、行サイズあるいは列サイズ分だけ離れた位置に並ぶことになる。
一般的なローカルメモリは、参照したデータ位置から連続する局所領域を単位として、メインメモリとの間で入出力処理を行うため、メインメモリの不連続方向に対する処理は低速となる。Further, since the main memory of the signal processing apparatus generally employs one-dimensional data management, two-dimensional data such as SAR observation data is arranged as one-dimensional data on the main memory. . For this reason, either one of the rows or columns of the observation data is arranged in a continuous local region in the main memory, while the other is arranged in a position separated by the row size or the column size. .
Since a general local memory performs input / output processing with the main memory in units of local areas that are continuous from the referenced data position, processing in the discontinuous direction of the main memory is slow.
このため、M行N列の信号データのうち、連続するM点がNセット並ぶ順序(Column−Major)でメインメモリに格納されている場合、M方向の処理は高速になるが、N方向の処理は低速となる。
逆に、連続するN点がMセット並ぶ順序(Row−Major)でメインメモリに格納されている場合は、N方向の処理は高速になるが、M方向の処理は低速となる。
そこで、メモリに対する入出力処理を複数回要する処理を実施する場合は、処理に移行する前処理として、行列転置で信号データのメモリレイアウトを入れ替える入替処理を実施することで、常に信号データが連続領域に並ぶようになり、高速な演算が可能になる。For this reason, in the case of M rows and N columns of signal data, when M points are stored in the main memory in the order in which N consecutive M points are arranged (Column-Major), the processing in the M direction becomes faster, but the N direction Processing is slow.
Conversely, when N consecutive points are stored in the main memory in the order in which M sets are arranged (Row-Major), processing in the N direction is fast, but processing in the M direction is slow.
Therefore, when performing a process that requires multiple input / output processes for the memory, as a pre-process for shifting to the process, by performing a replacement process that replaces the memory layout of the signal data by matrix transposition, the signal data is always a continuous area. So that high-speed computation is possible.
SARの画像再生処理では、列あるいは行を単位とする方向毎の処理を繰り返すため、観測データのメモリレイアウトを入れ替える入替処理を多用する必要がある。
また、信号処理の種類が多数あり、また、データ量が数ギガバイト(GB)から数十GBである巨大な観測データを取り扱うため、画像再生を完了するまでに長時間を要する。
このため、観測データを複数の小領域に分割し、複数のプロセッサが、分割した小領域の観測データからSAR画像を再生する処理を並列に行う信号処理装置が以下の特許文献1に開示されている。
以下の特許文献1には、通信で接続されている複数のプロセッサに対して、小領域の観測データを与える際の通信ボトルネックの改善法が開示されている。In the SAR image reproduction process, since the process for each direction in units of columns or rows is repeated, it is necessary to frequently use a replacement process for replacing the memory layout of the observation data.
Also, since there are many types of signal processing and huge observation data with a data amount of several gigabytes (GB) to several tens of GB is handled, it takes a long time to complete image reproduction.
For this reason, a signal processing apparatus that divides observation data into a plurality of small regions and in which a plurality of processors perform a process of reproducing a SAR image from the divided observation data of the small regions is disclosed in
従来の信号処理装置は以上のように構成されているので、通信で接続されている複数のプロセッサに対して、小領域の観測データを与える際の通信ボトルネックを改善することができる。しかし、複数のプロセッサによるフーリエ変換処理及び逆フーリエ変換処理の効率化を図るために、多次元フーリエ変換処理及び多次元逆フーリエ変換処理の実施が可能になるように、時間領域の信号及び周波数領域の信号のメモリレイアウトを設定するものではない。このため、多次元フーリエ変換処理及び多次元逆フーリエ変換処理を実施することができず、観測データからSAR画像の再生が完了するまでに長時間を要してしまうことがあるという課題があった。 Since the conventional signal processing apparatus is configured as described above, it is possible to improve a communication bottleneck when providing observation data of a small area to a plurality of processors connected by communication. However, in order to improve the efficiency of the Fourier transform process and the inverse Fourier transform process by a plurality of processors, the signal in the time domain and the frequency domain can be implemented so that the multidimensional Fourier transform process and the multidimensional inverse Fourier transform process can be performed. It does not set the memory layout of the signals. For this reason, the multidimensional Fourier transform process and the multidimensional inverse Fourier transform process cannot be performed, and there is a problem that it may take a long time to complete the reproduction of the SAR image from the observation data. .
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、観測データからSAR画像の再生が完了するまでに要する時間を短縮することができる画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an image regenerator, a signal processing device, and an image reproduction method capable of reducing the time required to complete the reproduction of the SAR image from the observation data. The purpose is to obtain.
この発明に係る画像再生器は、合成開口レーダによる観測データを複数の局所領域の信号に分割するデータ分割部と、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部と、レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換するフーリエ変換部と、レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する信号処理部とを備えるようにしたものである。 An image regenerator according to the present invention includes a data dividing unit that divides observation data obtained by a synthetic aperture radar into a plurality of local region signals, and data division according to a processing direction of Fourier transform processing or a processing direction of inverse Fourier transform processing. A layout setting unit for setting a memory layout of signals of a plurality of local regions divided by the unit, and a multi-dimensional Fourier transform of the signals of the plurality of local regions in which the memory layout is matched to the processing direction of the Fourier transform processing by the layout setting unit The Fourier transform unit, the inverse Fourier transform unit that performs multi-dimensional inverse Fourier transform on the signals of a plurality of local regions whose memory layout is matched to the processing direction of the inverse Fourier transform process by the layout setting unit, and multi-dimensional Fourier transform by the Fourier transform unit Multi-dimensional inverse Fourier transform by local region signal or inverse Fourier transform unit It is obtained as a signal processing unit for reproducing the SAR image from the signals of the local region.
この発明によれば、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部を備え、フーリエ変換部が、レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、逆フーリエ変換部が、レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換するように構成したので、観測データから合成開口レーダ画像の再生が完了するまでに要する時間を短縮することができる効果がある。 According to this invention, the layout setting unit that sets the memory layout of the signals of the plurality of local regions divided by the data dividing unit in accordance with the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process is provided. The transform unit performs multi-dimensional Fourier transform on the signals of a plurality of local regions whose memory layout is aligned with the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting unit, and the inverse Fourier transform unit performs the inverse Fourier transform process on the memory layout by the layout setting unit. Since the multi-dimensional inverse Fourier transform is performed on the signals of a plurality of local regions matched to the processing direction, it is possible to reduce the time required to complete the reproduction of the synthetic aperture radar image from the observation data. .
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による信号処理装置を示す構成図である。図2は、この発明の実施の形態1による信号処理装置を示すハードウェア構成図である。
図1及び図2において、データ管理部1は、例えば図2に示すデータ管理回路21で実現される。
データ管理部1は、合成開口レーダ(SAR:Synthetic Aperture Radar)による観測データである時間領域の信号をメインメモリ2に格納し、時間領域の信号を管理する。
メインメモリ2は、例えば図2に示すメイン記録回路28で実現される。
メインメモリ2は、SARによる観測データである時間領域の信号を格納する記録媒体である。
また、メインメモリ2は、画像再生器3a,3bによる再生途中の信号などを格納する。
1 is a block diagram showing a signal processing apparatus according to
1 and 2, the
The
The
The
The
画像再生器3a,3bは、互いに並列に処理を実施する。
画像再生器3a,3bは、データ管理部1により管理されている時間領域の信号からSAR画像を再生する処理を実施する。
この実施の形態1では、信号処理装置が、2つの画像再生器3a,3bを実装している例を説明するが、1つ以上の画像再生器を実装していればよく、2つの画像再生器3a,3bを実装している例に限るものではない。
データ分割部11a,11bは、例えば図2に示すデータ分割回路22で実現される。
データ分割部11a,11bは、メインメモリ2により格納されている時間領域の信号を複数の局所領域の信号に分割し、分割した局所領域の信号をローカルメモリ12a,12bに格納する処理を実施する。
ローカルメモリ12a,12bは、例えば図2に示すローカル記録回路29で実現される。
ローカルメモリ12a,12bは、データ分割部11a,11bにより分割された局所領域を格納する記録媒体である。The
The image regenerators 3 a and 3 b perform a process of reproducing the SAR image from the time domain signal managed by the
In the first embodiment, an example in which the signal processing device is mounted with two
The data dividing units 11a and 11b are realized by, for example, the
The data division units 11a and 11b divide the time domain signal stored in the
The
The
レイアウト設定部13a,13bは、例えば図2に示すレイアウト設定回路23で実現される。
レイアウト設定部13a,13bは、フーリエ変換部14a,14bによるフーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換部15a,15bによる逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部11a,11bにより分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定する処理を実施する。
また、レイアウト設定部13a,13bは、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向が変更される際、複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定する前に、ローカルメモリ12a,12bにより格納されている再生途中の信号をメインメモリ2に転送する処理を実施する。
レイアウト設定部13a,13bによるメモリレイアウトの設定処理は、ローカルメモリ12a,12b上で実施される。The
The
In addition, when the processing direction of the Fourier transform process or the processing direction of the inverse Fourier transform process is changed, the
The memory layout setting process by the
フーリエ変換部14a,14bは、例えば図2に示すフーリエ変換回路24で実現される。
フーリエ変換部14a,14bは、レイアウト設定部13a,13bによりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換する処理を実施する。フーリエ変換部14a,14bによるフーリエ変換処理は、ローカルメモリ12a,12b上で実施される。
逆フーリエ変換部15a,15bは、例えば図2に示す逆フーリエ変換回路25で実現される。
逆フーリエ変換部15a,15bは、レイアウト設定部13a,13bによりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する処理を実施する。逆フーリエ変換部15a,15bによる逆フーリエ変換処理は、ローカルメモリ12a,12b上で実施される。The
The
The inverse
The inverse
信号処理部16a,16bは、例えば図2に示す信号処理回路26で実現される。
信号処理部16a,16bは、フーリエ変換部14a,14bにより多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は逆フーリエ変換部15a,15bにより多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号に対する信号処理を実施して、合成開口レーダ画像を再生する処理を実施する。信号処理部16a,16bによる信号処理は、ローカルメモリ12a,12b上で実施される。The
The
画像管理部4は、例えば図2に示す画像管理回路27で実現される。
画像管理部4は、画像再生器3a,3bにより再生された合成開口レーダ画像をメインメモリ5に格納し、合成開口レーダ画像を管理する。
メインメモリ5は、例えば図2に示すメイン記録回路28で実現される。
メインメモリ5は、合成開口レーダ画像を格納する記録媒体である。
図1では、メインメモリ2とメインメモリ5が別々のメモリとして、メインメモリ2がデータ管理部1に内蔵され、メインメモリ5が画像管理部4に内蔵されているように描いている例を示している。ただし、これは一例に過ぎず、例えば、メインメモリ2とメインメモリ5が同一のメモリとして、データ管理部1又は画像管理部4の内部、あるいは、データ管理部1及び画像管理部4の外部に設けられているものであってもよい。The
The
The
The
FIG. 1 shows an example in which the
図1では、信号処理装置の構成要素であるデータ管理部1、メインメモリ2,5、データ分割部11a,11b、ローカルメモリ12a,12b、レイアウト設定部13a,13b、フーリエ変換部14a,14b、逆フーリエ変換部15a,15b、信号処理部16a,16b及び画像管理部4のそれぞれが、図2に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、データ管理回路21、メイン記録回路28、データ分割回路22、ローカル記録回路29、レイアウト設定回路23、フーリエ変換回路24、逆フーリエ変換回路25、信号処理回路26及び画像管理回路27で実現されるものを想定している。
In FIG. 1, the
ここで、メイン記録回路28及びローカル記録回路29は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
また、データ管理回路21、データ分割回路22、レイアウト設定回路23、フーリエ変換回路24、逆フーリエ変換回路25、信号処理回路26及び画像管理回路27は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものが該当する。Here, the
The
信号処理装置の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、信号処理装置がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)などが該当する。
図3は、信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。The components of the signal processing device are not limited to those realized by dedicated hardware, and the signal processing device may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
Software or firmware is stored as a program in the memory of a computer. The computer means hardware that executes a program, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a DSP (Digital Signal Processor), and the like. .
FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the signal processing apparatus is realized by software or firmware.
信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、メインメモリ2,5及びローカルメモリ12a,12bをコンピュータのメモリ31上に構成するとともに、データ管理部1、データ分割部11a,11b、レイアウト設定部13a,13b、フーリエ変換部14a,14b、逆フーリエ変換部15a,15b、信号処理部16a,16b及び画像管理部4の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ31に格納し、コンピュータのプロセッサ32がメモリ31に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
When the signal processing device is realized by software or firmware, the
図4は、信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順である画像再生方法を示すフローチャートである。
また、図2では、信号処理装置の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図3では、信号処理装置がソフトウェアやファームウェアなどで実現される例を示しているが、信号処理装置における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。FIG. 4 is a flowchart showing an image reproduction method which is a processing procedure when the signal processing apparatus is realized by software or firmware.
2 shows an example in which each component of the signal processing device is realized by dedicated hardware, and FIG. 3 shows an example in which the signal processing device is realized by software, firmware, etc. Some components in the signal processing device may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.
SARによる観測データは、データ管理部1に入力されて、メインメモリ2に格納される。
図5は、SARによる観測データの一例を示す説明図である。
図5において、SARによる観測データである信号データ101は、M行N列の複素行列で表され、列がレンジ(Rg:Range)方向の信号、行がアジマス(Az:Azimuth)方向の信号である。
ここでは、説明の便宜上、メインメモリ2上では、信号データ101のRg方向が連続するレイアウト(Column−Major)を採るものとするが、Az方向が連続するレイアウト(Row−Major)であっても構わない。Observation data by SAR is input to the
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of observation data by SAR.
In FIG. 5, signal
Here, for convenience of explanation, the
時間領域あるいは周波数領域で行われる各々の信号処理は、M行1列の実数又は複素数の行列である係数データ102と、1行N列の実数又は複素数の行列である係数データ103とが1つ以上使用される。
係数データ102におけるm行目の値fmは、信号データ101におけるm行n列目の信号成分Sm,nに対して、以下の式(1)のように乗算される。m行目の値fmを乗算する信号処理は、信号データ101の全ての列に対して繰り返される。
また、係数データ103におけるn列目の値fnは、信号データ101におけるm行n列目の信号成分Sm,nに対して、以下の式(2)のように乗算される。n列目の値fnを乗算する信号処理は、信号データ101の全ての行に対して繰り返される。
Each signal processing performed in the time domain or the frequency domain includes one
The value f m in the m-th row in the
Further, the value f n of the n-th column in the
このため、信号データ101に対する信号処理は、信号成分毎に独立した計算となるため、任意の形状の局所領域に分割して計算することができる。
Az方向とRg方向のうち、少なくとも1つの方向に時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する場合は、1つの方向毎に、1列あるいは1行全ての信号成分を参照して、信号成分を更新するフーリエ変換処理を実施する必要がある。
また、Az方向とRg方向のうち、少なくとも1つの方向に、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する場合は、1つの方向毎に、1列あるいは1行全ての信号成分を参照して、信号成分を更新する逆フーリエ変換処理を実施する必要がある。For this reason, since the signal processing for the
When converting a time-domain signal into a frequency-domain signal in at least one of the Az direction and the Rg direction, the signal component is referenced with reference to all signal components in one column or one row for each direction. It is necessary to carry out a Fourier transform process for updating.
In addition, when converting a frequency domain signal into a time domain signal in at least one of the Az direction and the Rg direction, refer to the signal components in one column or one row for each direction. Therefore, it is necessary to perform an inverse Fourier transform process for updating the signal component.
フーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理をRg方向に行う場合は、互いに独立して処理可能なAz方向に信号データ101を分割し、分割領域毎に、当該分割領域の信号データをRg方向にフーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理する。Az方向への信号データ101の分割として、分割箇所を示す分割線104〜106で4分割される例が考えられる。
また、フーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理をAz方向に行う場合は、互いに独立して処理可能なRg方向に信号データ101を分割し、分割領域毎に、当該分割領域の信号データをAz方向にフーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理する。Rg方向への信号データ101の分割として、分割箇所を示す分割線107〜108で3分割される例が考えられる。
フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向が変わる際には、前段のAz方向又はRg方向におけるフーリエ変換処理の処理結果又は逆フーリエ変換処理の処理結果が揃っていなければ、フーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理を開始することができない。
このため、前段のAz方向又はRg方向におけるフーリエ変換処理の処理結果又は逆フーリエ変換処理の処理結果である途中演算結果をストアし、信号データ101を分割し直してから演算を行う必要がある。When performing Fourier transform processing or inverse Fourier transform processing in the Rg direction, the
Further, when performing Fourier transform processing or inverse Fourier transform processing in the Az direction, the
When the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process is changed, if the processing result of the Fourier transform process or the process result of the inverse Fourier transform process in the previous Az direction or Rg direction is not complete, the Fourier transform Processing or inverse Fourier transform processing cannot be started.
For this reason, it is necessary to store the intermediate calculation result that is the processing result of the Fourier transform process or the inverse Fourier transform process in the preceding Az direction or Rg direction, and perform the calculation after re-dividing the
例えば、1つの方向の1次元フーリエ変換が、W×H点の1次元フーリエ変換であるとすれば、W×H点の1次元フーリエ変換と同じ演算量で同じ演算結果となる2次元フーリエ変換を扱うものとする。
W×H点の1次元フーリエ変換と同じ演算量で同じ演算結果となる2次元フーリエ変換としては、W点の1次元フーリエ変換と、H点の1次元フーリエ変換とからなる2次元フーリエ変換が考えられる。
ここでは、1次元フーリエ変換を2次元フーリエ変換として扱う例を説明するが、3次元以上の多次元フーリエ変換として扱うようにしてもよい。For example, if the one-dimensional Fourier transform in one direction is the one-dimensional Fourier transform of the W × H point, the two-dimensional Fourier transform that produces the same computation result with the same amount of computation as the one-dimensional Fourier transform of the W × H point. Shall be handled.
As a two-dimensional Fourier transform having the same calculation amount and the same calculation result as the one-dimensional Fourier transform of the W × H point, a two-dimensional Fourier transform composed of the one-dimensional Fourier transform of the W point and the one-dimensional Fourier transform of the H point. Conceivable.
Here, an example in which the one-dimensional Fourier transform is handled as a two-dimensional Fourier transform will be described, but it may be handled as a three-dimensional or more multidimensional Fourier transform.
図6は、Az方向のN点1次元フーリエ変換を実施するに際して、信号データ101をP分割している例を示す説明図である。
信号データ101がP分割されることで、Az方向のN点の1次元フーリエ変換は、Az(2)方向におけるP点の1次元フーリエ変換と、Az(1)方向におけるN/P点の1次元フーリエ変換とからなる2次元フーリエ変換となる。
P点及びN/P点のそれぞれは、1回の2次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズである局所領域サイズに収まるように設定される。
図6において、信号データ201〜204は、信号データ101がAz方向に4分割された信号データである。
信号データ205は、4つの信号データ201〜204が重ね合された局所領域の信号データであり、1回の2次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズの信号データである。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example in which the
By dividing the
Each of the P point and the N / P point is set so as to be within a local region size that is a size capable of completing the processing by one two-dimensional Fourier transform.
In FIG. 6, signal
The
図7は、Rg方向のM点1次元フーリエ変換を実施するに際して、信号データ101をQ分割している例を示す説明図である。
信号データ101がQ分割されることで、Rg方向のM点の1次元フーリエ変換は、Rg(2)方向におけるQ点の1次元フーリエ変換と、Rg(1)方向におけるM/Q点の1次元フーリエ変換とからなる2次元フーリエ変換となる。
Q点及びM/Q点のそれぞれは、1回の2次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズである局所領域サイズに収まるように設定される。
図7において、信号データ301〜303は、信号データ101がRg方向に3分割された信号データである。
信号データ304は、3つの信号データ301〜303が重ね合された局所領域の信号データであり、1回の2次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズの信号データである。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which the
By dividing the
Each of the Q point and the M / Q point is set so as to be within a local region size that is a size capable of completing the processing by one two-dimensional Fourier transform.
In FIG. 7, signal
The
この実施の形態1では、方向毎の2次元フーリエ変換のうち、分割数に関するフーリエ変換であるAz(2)方向における2次元フーリエ変換と、分割数に関するフーリエ変換であるRg(2)方向におけるフーリエ変換とを先に実施する。
次に、Az方向がP分割され、Rg方向がQ分割されることで得られる(M/Q)×(N/P)点の局所領域に対し、Rg(1)方向における残るM/Q点の1次元フーリエ変換と、Rg(1)方向における残るN/P点の1次元フーリエ変換とを実施する。
その後、(M/Q)×(N/P)点の信号処理と、Rg(1)方向におけるM/Q点の1次元逆フーリエ変換と、Az(1)方向におけるN/P点の1次元逆フーリエ変換とをローカルメモリ上で実施する。
次の処理方向に適するメモリレイアウトになるように、メモリレイアウトの設定処理をローカルメモリ上で実施してからメインメモリに信号データをストアする。
ここでは、説明の便宜上、Ra方向とAz方向の両方向にフーリエ変換を実施してから信号処理を実施しているが、Ra方向あるいはAz方向のいずれか一方、あるいは、両方が時間領域で処理する信号処理の場合は、信号データの分割処理だけを実施して、対応するフーリエ変換を実施しないようにしてもよい。In the first embodiment, out of the two-dimensional Fourier transforms for each direction, the two-dimensional Fourier transform in the Az (2) direction, which is the Fourier transform related to the division number, and the Fourier in the Rg (2) direction, which is the Fourier transform related to the division number. Perform the conversion first.
Next, the remaining M / Q points in the Rg (1) direction with respect to the local region of (M / Q) × (N / P) points obtained by dividing the Az direction by P and dividing the Rg direction by Q. And the one-dimensional Fourier transform of the remaining N / P points in the Rg (1) direction.
Thereafter, signal processing of (M / Q) × (N / P) points, one-dimensional inverse Fourier transform of M / Q points in the Rg (1) direction, and one-dimensional N / P points in the Az (1) direction Inverse Fourier transform is performed on the local memory.
The memory layout is set on the local memory so that the memory layout is suitable for the next processing direction, and then the signal data is stored in the main memory.
Here, for convenience of explanation, signal processing is performed after performing Fourier transform in both the Ra direction and the Az direction. However, either or both of the Ra direction and the Az direction are processed in the time domain. In the case of signal processing, only signal data division processing may be performed and the corresponding Fourier transform may not be performed.
次に動作について説明する。
データ管理部1は、SARによる観測データである信号データ101をメインメモリ2に格納する。
画像再生器3a,3bは、データ管理部1により管理されている信号データ101からSAR画像を再生する。
画像再生器3a及び画像再生器3bによるSAR画像の再生処理は、並列に行われる。
画像管理部4は、画像再生器3a,3bにより再生された合成開口レーダ画像をメインメモリ5に格納し、合成開口レーダ画像を管理する。
以下、画像再生器3a,3bによるSAR画像の再生処理を具体的に説明する。
ただし、画像再生器3aによるSAR画像の再生処理と、画像再生器3bによるSAR画像の再生処理とは同様であるため、以下、図4を参照しながら、画像再生器3aによるSAR画像の再生処理の一例を説明する。Next, the operation will be described.
The
The
SAR image reproduction processing by the image reproducer 3a and the
The
Hereinafter, the reproduction process of the SAR image by the
However, since the SAR image reproduction process by the image reproducer 3a is the same as the SAR image reproduction process by the
画像再生器3aのデータ分割部11aは、図6に示すように、メインメモリ2により格納されている信号データ101をAz方向にP分割する。
レイアウト設定部13aは、データ分割部11aにより分割された信号データをAz方向に連続させるメモリレイアウトの入替処理として、データ分割部11aによってAz方向にP分割された各々の信号データをAz(2)方向に重ねる処理を行う(図4のステップST1)。
図6の例では、4つの信号データ201〜204がAz(2)方向に重ねられている。As shown in FIG. 6, the data dividing unit 11a of the image regenerator 3a performs P division on the
The
In the example of FIG. 6, four
レイアウト設定部13aは、Az(2)方向に重ねている複数の信号データの中から、Az(2)方向の局所領域の信号データとして、サイズがM×(N/P)であるP点の信号データ205をそれぞれ選択し、選択したP点の局所領域の信号データ205のそれぞれをローカルメモリ12aに格納する(図4のステップST2)。
選択したP点の局所領域の信号データは、1回の2次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズの信号データである。The
The signal data of the local region of the selected P point is signal data having a size that can be processed by one two-dimensional Fourier transform.
フーリエ変換部14aは、ローカルメモリ12aにより格納されているP点の局所領域の信号データのそれぞれをAz(2)方向に2次元フーリエ変換する(図4のステップST3)。
レイアウト設定部13aは、次のRg(2)方向のフーリエ変換処理に備えて、フーリエ変換部14aによりそれぞれ変換されたP点の局所領域の信号データがRg(2)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のP点の局所領域の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST4)。The
In preparation for the next Fourier transform processing in the Rg (2) direction, the
次に、データ分割部11aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Az(1)方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズがM×(N/P)であるP点の信号データのそれぞれを選択し(図4のステップST5)、選択したP点の信号データのそれぞれをRg方向にQ分割する。
レイアウト設定部13aは、データ分割部11aによって分割された信号データの中から、Rg(2)方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズがQ×(N/P)であるQ点の信号データをそれぞれ選択し、選択したQ点の局所領域のそれぞれをローカルメモリ12aに格納する(図4のステップST6)。Next, the data dividing unit 11a has a local area size of M × (as local area signal data in the Az (1) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the
The
フーリエ変換部14aは、ローカルメモリ12aにより格納されているQ点の局所領域の信号データのそれぞれをRg(2)方向に2次元フーリエ変換する(図4のステップST7)。即ち、フーリエ変換部14aは、N/P回のQ点フーリエ変換を実施する。
レイアウト設定部13aは、次のRg(1)方向のフーリエ変換処理に備えて、フーリエ変換部14aによりそれぞれ変換されたQ点の信号データがRg(1)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のQ点の局所領域の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST8)。The
In preparation for the next Fourier transform process in the Rg (1) direction, the
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Rg(1)方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズが(M/Q)×(N/P)であるQ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したQ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する(図4のステップST9)。
フーリエ変換部14aは、ローカルメモリ12aにより格納されているQ点の局所領域の信号データのそれぞれをRg(1)方向に2次元フーリエ変換する(図4のステップST10)。即ち、フーリエ変換部14aは、Rg(1)方向のM/Q点フーリエ変換を実施する。Next, the
The
レイアウト設定部13aは、次のAz(1)方向のフーリエ変換処理に備えて、フーリエ変換部14aによりそれぞれ変換されたM/Q点の信号データがAz(1)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後の局所領域サイズが(M/Q)×(N/P)であるM/Q点の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST11)。
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Az(1)方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズが(M/Q)×(N/P)であるN/P点の信号データのそれぞれを選択し、選択したN/P点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する。The
Next, the
フーリエ変換部14aは、ローカルメモリ12aにより格納されているN/P点の局所領域の信号データのそれぞれをAz(1)方向に2次元フーリエ変換する(図4のステップST12)。即ち、フーリエ変換部14aは、Az(1)方向のN/P点フーリエ変換を実施する。
信号処理部16aは、フーリエ変換部14aによって、Az(2)方向、Rg(2)方向、Rg(1)方向及びAz(1)方向に2次元フーリエ変換された信号データである周波数領域の信号に対する信号処理Aを実施して、合成開口レーダ画像を再生する(図4のステップST13)。The
The
レイアウト設定部13aは、Rg(1)方向の逆フーリエ変換処理に備えて、M/Q点の信号データがRg(1)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のM/Q点の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST14)。
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Rg(1)方向の局所領域の信号データとして、M/Q点の信号データのそれぞれを選択し、選択したM/Q点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する。In preparation for the inverse Fourier transform process in the Rg (1) direction, the
Next, the
逆フーリエ変換部15aは、ローカルメモリ12aにより格納されているM/Q点の局所領域の信号データのそれぞれをRg(1)方向に2次元逆フーリエ変換する(図4のステップST15)。即ち、逆フーリエ変換部15aは、Rg(1)方向のM/Q点逆フーリエ変換を実施する。
レイアウト設定部13aは、Rg(2)方向の逆フーリエ変換処理に備えて、M/Q点の信号データがRg(2)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のM/Q点の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST16)。The inverse
In preparation for the inverse Fourier transform process in the Rg (2) direction, the
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Rg(2)方向の局所領域の信号データとして、M/Q点の信号データのそれぞれを選択し、選択したM/Q点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する(図4のステップST17)。
逆フーリエ変換部15aは、ローカルメモリ12aにより格納されているM/Q点の局所領域の信号データのそれぞれをRg(2)方向に2次元逆フーリエ変換する(図4のステップST18)。即ち、逆フーリエ変換部15aは、Rg(2)方向のQ点逆フーリエ変換を実施する。
信号処理部16aは、逆フーリエ変換部15aによって、Rg(1)方向及びRg(2)方向に逆フーリエ変換された信号データである時間領域の信号に対する信号処理Bを実施して、合成開口レーダ画像を再生する(図4のステップST19)。Next, the
The inverse
The
フーリエ変換部14aは、逆フーリエ変換部15aによって逆フーリエ変換された局所領域の信号データのそれぞれをRg(2)方向に2次元フーリエ変換する(図4のステップST20)。即ち、フーリエ変換部14aは、Rg(2)方向のQ点フーリエ変換を実施する。
レイアウト設定部13aは、Rg(1)方向の逆フーリエ変換処理に備えて、M/Q点の信号データがRg(1)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のM/Q点の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST21)。The
In preparation for the inverse Fourier transform process in the Rg (1) direction, the
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Rg(1)方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズが(N/P)×(M/Q)であるQ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したQ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する(図4のステップST22)。
フーリエ変換部14aは、ローカルメモリ12aにより格納されているQ点の局所領域の信号データのそれぞれをRg(1)方向に2次元フーリエ変換する(図4のステップST23)。即ち、フーリエ変換部14aは、Rg(1)方向のM/Q点フーリエ変換を実施する。
信号処理部16aは、フーリエ変換部14aによって、Rg(2)方向及びRg(1)方向に2次元フーリエ変換された信号データである周波数領域の信号に対する信号処理Cを実施して、合成開口レーダ画像を再生する(図4のステップST24)。Next, the
The
The
逆フーリエ変換部15aは、フーリエ変換部14aによってフーリエ変換されたRg(1)方向の局所領域の信号データのそれぞれをRg(1)方向に2次元逆フーリエ変換する(図4のステップST25)。即ち、逆フーリエ変換部15aは、Rg(1)方向のM/Q点逆フーリエ変換を実施する。
レイアウト設定部13aは、Az(1)方向の逆フーリエ変換処理に備えて、N/P点の信号データがAz(1)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後の局所領域の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST26)。The inverse
In preparation for the inverse Fourier transform process in the Az (1) direction, the
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Az(1)方向の局所領域の信号データとして、N/P点の信号データのそれぞれを選択し、選択したN/P点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する。
逆フーリエ変換部15aは、ローカルメモリ12aにより格納されているN/P点の局所領域の信号データのそれぞれをAz(1)方向に2次元逆フーリエ変換する(図4のステップST27)。即ち、逆フーリエ変換部15aは、Az(1)方向のN/P点逆フーリエ変換を実施する。
レイアウト設定部13aは、Az(2)方向の逆フーリエ変換処理に備えて、Q点の信号データがAz(2)方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のQ点の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST28)。Next, the
The inverse
In preparation for the inverse Fourier transform process in the Az (2) direction, the
次に、レイアウト設定部13aは、メインメモリ2により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Az(2)方向の局所領域の信号データとして、Q点の信号データのそれぞれを選択し、選択したQ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ12aに格納する(図4のステップST29)。
逆フーリエ変換部15aは、ローカルメモリ12aにより格納されているQ点の局所領域の信号データのそれぞれをAz(2)方向に逆フーリエ変換する(図4のステップST30)。即ち、逆フーリエ変換部15aは、Az(2)方向のQ点逆フーリエ変換を実施する。
レイアウト設定部13aは、図4に示す処理前と同様に、Q点の信号データがRg方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のQ点の信号データをメインメモリ2に格納する(図4のステップST31)。Next, the
The inverse
The
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部11a,11bにより分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部13a,13bを備え、フーリエ変換部14a,14bが、レイアウト設定部13a,13bによりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、逆フーリエ変換部15a,15bが、レイアウト設定部13a,13bによりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換するように構成したので、観測データから合成開口レーダ画像の再生が完了するまでに要する時間を短縮することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the first embodiment, the signals of the plurality of local regions divided by the data dividing units 11a and 11b in accordance with the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process.
図4のフローチャートでは、信号データをAz方向の周波数領域及びRg方向の周波数領域にそれぞれ変換してから、信号処理が1回実施されている。また、信号データをRg方向の時間領域に逆変換してから、信号処理が1回実施され、信号データを再度Rg方向の周波数領域に変換してから、信号処理が1回実施されており、合計3回の信号処理が実施されている例を示している。
フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向が変更される毎に、多次元化されたフーリエ変換又は逆フーリエ変換を実施して、処理全体が局所化される構成になっていればよく、信号データに対する信号処理の実施回数は、3回に限るものではない。また、信号データに対する信号処理の実施領域は、上記の領域に限るものではない。
このように、この実施の形態1では、多次元化されたフーリエ変換又は逆フーリエ変換を実施して、処理全体を局所化した構成としている。このため、可能な限りローカルメモリ12a,12b上で局所演算を実施し、この局所演算を複数の画像再生器3a,3bで同時に実行することで、画像再生処理を短時間で完了することができる。In the flowchart of FIG. 4, signal processing is performed once after the signal data is converted into the frequency domain in the Az direction and the frequency domain in the Rg direction. In addition, the signal processing is performed once after the signal data is inversely converted to the time domain in the Rg direction, the signal processing is performed once after the signal data is converted again into the frequency domain in the Rg direction, An example is shown in which signal processing is performed three times in total.
When the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process is changed, the multi-dimensional Fourier transform or inverse Fourier transform is performed, and the entire process is localized. Often, the number of times signal processing is performed on signal data is not limited to three. Further, the signal processing area for the signal data is not limited to the above-described area.
As described above, in the first embodiment, the entire process is localized by performing multi-dimensional Fourier transform or inverse Fourier transform. For this reason, the image reproduction process can be completed in a short time by performing local operations on the
また、メインメモリ2とローカルメモリ12a,12bとの間の入出力処理と、ローカルメモリ12a,12b上での処理とは、同時に実行されてもよく、また、異なる局所領域の信号を並列処理で同時実行されても構わない。
したがって、メインメモリ2とローカルメモリ12a,12bとの間の或る局所領域の信号データの転送処理と、或る局所領域の信号データと異なる局所領域の信号データについてのローカルメモリ12a,12b上での処理とが並列に実行されるものであってもよい。Further, the input / output processing between the
Accordingly, on the
この実施の形態1では、画像再生器3aによるSAR画像の再生処理が、図4のフローチャートが示す処理である例を示している。
これは一例に過ぎず、画像再生器3aが、合成開口レーダ画像を再生する際、特許文献1に開示されているサブアパーチャ法を用いて、最初に信号データをAz方向に分割し、分割した信号データ毎に、図4のフローチャートが示す処理を実施するようにしてもよい。In the first embodiment, an example in which the SAR image reproduction process by the image reproducer 3a is the process shown in the flowchart of FIG.
This is only an example, and when the image regenerator 3a reproduces the synthetic aperture radar image, the signal data is first divided in the Az direction by using the sub-aperture method disclosed in
この実施の形態1では、画像再生器3aがローカルメモリ12aを備え、画像再生器3bがローカルメモリ12bを備えている例を示している。
これは一例に過ぎず、画像再生器3a,3bのそれぞれが、メモリサイズが異なる複数のローカルメモリを備え、複数のローカルメモリが、メモリサイズ順に配置されているものであってもよい。
この場合、フーリエ変換部14a,14bが、複数のローカルメモリのメモリサイズに合わせて、階層的にフーリエ変換を実施するようにしてもよい。
例えば、データ分割部11a,11bが、信号データを1段階目のローカルメモリのメモリサイズに対応する局所領域サイズに分割し、フーリエ変換部14a,14bが、信号データの分割数に対応するAz(2)方向及びRg(2)方向のフーリエ変換を実施する。
また、データ分割部11a,11bが、分割した局所領域サイズの信号データを2段階目のローカルメモリのメモリサイズに対応する局所領域サイズに分割し、フーリエ変換部14a,14bが、信号データの分割数に対応するAz(2)方向及びRg(2)方向のフーリエ変換を実施し、また、分割した局所領域サイズに対応するAz(1)方向及びRg(1)方向のフーリエ変換を実施する。The first embodiment shows an example in which the image regenerator 3a includes a
This is merely an example, and each of the
In this case, the
For example, the data division units 11a and 11b divide the signal data into local area sizes corresponding to the memory size of the first-stage local memory, and the
Further, the data dividing units 11a and 11b divide the signal data of the divided local region size into local region sizes corresponding to the memory size of the second stage local memory, and the
この実施の形態1では、信号処理装置が、画像再生器3a,3bを備えている例を示しているが、信号処理装置が、例えば、汎用計算機で実現されるものであってもよい。
信号処理装置が汎用計算機で実現される場合、汎用計算機が備えているCPUマルチコアのうち、各々の画像再生器に1つ以上のコアが割り付けられ、CPUのメインメモリ上にデータ管理部1及び画像管理部4が構成される。また、汎用計算機が備えているキャッシュメモリ及びレジスタが、各々の画像再生器のローカルメモリに相当するものとしてもよい。
また、2台以上の汎用計算機が通信で接続される場合、任意の1台の汎用計算機が備えるメインメモリが、データ管理部1及び画像管理部4に相当し、各々の汎用計算機が備えているキャッシュメモリ及びレジスタが、各々の画像再生器のローカルメモリに相当するものとしてもよい。
また、各々の汎用計算機がGPUを備えている場合、GPUのメインメモリがローカルメモリに相当し、GPUが備えているコアが、画像再生器を構成しているものとしてもよい。In the first embodiment, the signal processing device includes the
When the signal processing apparatus is realized by a general-purpose computer, one or more cores are allocated to each image regenerator among the CPU multicores included in the general-purpose computer, and the
When two or more general-purpose computers are connected by communication, the main memory included in any one general-purpose computer corresponds to the
Further, when each general-purpose computer includes a GPU, the main memory of the GPU may correspond to a local memory, and the core included in the GPU may constitute an image regenerator.
この実施の形態1では、レイアウト設定部13a,13bによるメモリレイアウトの設定処理、フーリエ変換部14a,14bによるフーリエ変換処理、逆フーリエ変換部15a,15bによる逆フーリエ変換処理及び信号処理部16a,16bによる画像再生の処理のそれぞれがローカルメモリ12a,12b上で実施される例を示している。
これは一例に過ぎず、レイアウト設定部13a,13bによるメモリレイアウトの設定処理、フーリエ変換部14a,14bによるフーリエ変換処理、逆フーリエ変換部15a,15bによる逆フーリエ変換処理及び信号処理部16a,16bによる画像再生の処理のうち、少なくとも1つ以上の処理がローカルメモリ12a,12b上で実施されるものであればよい。In the first embodiment, the memory layout setting process by the
This is merely an example, memory layout setting processing by the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
この発明は、合成開口レーダによる観測データから合成開口レーダ画像を再生する画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法に適している。 The present invention is suitable for an image regenerator, a signal processing device, and an image reproducing method for reproducing a synthetic aperture radar image from observation data obtained by a synthetic aperture radar.
1 データ管理部、2 メインメモリ、3a,3b 画像再生器、4 画像管理部、5 メインメモリ、11a,11b データ分割部、12a,12b ローカルメモリ、13a,13b レイアウト設定部、14a,14b フーリエ変換部、15a,15b 逆フーリエ変換部、16a,16b 信号処理部、21 データ管理回路、22 データ分割回路、23 レイアウト設定回路、24 フーリエ変換回路、25 逆フーリエ変換回路、26 信号処理回路、27 画像管理回路、28 メイン記録回路、29 ローカル記録回路、31 メモリ、32 プロセッサ、101 信号データ、102,103 係数データ、104〜108 分割線、201〜204 信号データ、205 局所領域の信号データ、301〜303 信号データ、304 局所領域の信号データ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部と、
前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は前記逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する信号処理部と
を備えた画像再生器。 A data dividing unit that divides observation data obtained by the synthetic aperture radar into signals of a plurality of local regions;
A layout setting unit that sets a memory layout of signals of a plurality of local regions divided by the data dividing unit in accordance with a processing direction of Fourier transform processing or a processing direction of inverse Fourier transform processing;
A Fourier transform unit that multi-dimensionally Fourier transforms signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched to the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting unit;
An inverse Fourier transform unit for performing multidimensional inverse Fourier transform on signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched to the processing direction of the inverse Fourier transform process by the layout setting unit;
An image reproduction comprising: a signal processing unit for reproducing a synthetic aperture radar image from a local region signal subjected to multidimensional Fourier transform by the Fourier transform unit or a local region signal subjected to multidimensional inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform unit vessel.
前記データ分割部は、前記メインメモリにより格納されている観測データを分割して、分割した観測データを局所領域の信号としてローカルメモリに格納し、
前記レイアウト設定部によるメモリレイアウトの設定処理、前記フーリエ変換部によるフーリエ変換処理、前記逆フーリエ変換部による逆フーリエ変換処理及び前記信号処理部による画像再生の処理のうち、1つ以上の処理が前記ローカルメモリ上で実施されることを特徴とする請求項1記載の画像再生器。 Observation data from the synthetic aperture radar is stored in the main memory,
The data dividing unit, the dividing the observation data stored by the main memory, stored in b Karumemori divided observation data as the signal of the local region,
One or more processes among the memory layout setting process by the layout setting unit, the Fourier transform process by the Fourier transform unit, the inverse Fourier transform process by the inverse Fourier transform unit, and the image reproduction process by the signal processing unit are described above. 2. The image regenerator according to claim 1, wherein the image regenerator is implemented on a local memory.
前記データ分割部は、前記メインメモリにより格納されている観測データを分割して、分割した観測データを局所領域の信号としてローカルメモリに格納し、
前記レイアウト設定部によるメモリレイアウトの設定処理、前記フーリエ変換部によるフーリエ変換処理、前記逆フーリエ変換部による逆フーリエ変換処理及び前記信号処理部による画像再生の処理のそれぞれが前記ローカルメモリ上で実施されることを特徴とする請求項1記載の画像再生器。 Observation data from the synthetic aperture radar is stored in the main memory,
The data dividing unit, the dividing the observation data stored by the main memory, stored in b Karumemori divided observation data as the signal of the local region,
A memory layout setting process by the layout setting unit, a Fourier transform process by the Fourier transform unit, an inverse Fourier transform process by the inverse Fourier transform unit, and an image reproduction process by the signal processing unit are performed on the local memory. The image regenerator according to claim 1.
前記複数のローカルメモリのうち、いずれか1つのローカルメモリと前記メインメモリとの間の局所領域の信号の転送処理と、前記転送処理される局所領域の信号と異なる局所領域の信号について、前記1つのローカルメモリと異なるローカルメモリ上での処理とが並列に実行されることを特徴とする請求項4記載の画像再生器。 There are multiple local memories,
Of the plurality of local memories, the local region signal transfer process between any one of the local memories and the main memory, and the local region signal different from the local region signal to be subjected to the transfer process, the 1 5. The image regenerator according to claim 4, wherein processing on two local memories and different local memories are executed in parallel.
前記データ管理部により管理されている観測データから合成開口レーダ画像を再生する画像再生器と、
前記画像再生器により再生された合成開口レーダ画像を管理する画像管理部とを備え、
前記画像再生器は、
前記データ管理部により管理されている観測データを複数の局所領域の信号に分割するデータ分割部と、
フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部と、
前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は前記逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する信号処理部とを備えていることを特徴とする信号処理装置。 A data management unit for managing observation data by a synthetic aperture radar;
An image regenerator that reproduces a synthetic aperture radar image from observation data managed by the data management unit;
An image management unit for managing a synthetic aperture radar image reproduced by the image regenerator,
The image player is
A data dividing unit that divides observation data managed by the data management unit into a plurality of local region signals;
A layout setting unit that sets a memory layout of signals of a plurality of local regions divided by the data dividing unit in accordance with a processing direction of Fourier transform processing or a processing direction of inverse Fourier transform processing;
A Fourier transform unit that multi-dimensionally Fourier transforms signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched to the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting unit;
An inverse Fourier transform unit for performing multidimensional inverse Fourier transform on signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched to the processing direction of the inverse Fourier transform process by the layout setting unit;
A signal processing unit for reproducing a synthetic aperture radar image from a local region signal multidimensionally Fourier transformed by the Fourier transform unit or a local region signal multidimensionally inverse Fourier transformed by the inverse Fourier transform unit. A signal processing device.
レイアウト設定部が、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定し、
フーリエ変換部が、前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、
逆フーリエ変換部が、前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換し、
信号処理部が、前記フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は前記逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する
画像再生方法。 The data dividing unit divides the observation data from the synthetic aperture radar into a plurality of local region signals,
The layout setting unit sets the memory layout of the signals of the plurality of local regions divided by the data dividing unit according to the processing direction of the Fourier transform process or the processing direction of the inverse Fourier transform process,
The Fourier transform unit performs multi-dimensional Fourier transform on the signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched with the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting unit,
The inverse Fourier transform unit performs multidimensional inverse Fourier transform on the signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched with the processing direction of the inverse Fourier transform process by the layout setting unit,
An image reproduction method in which a signal processing unit reproduces a synthetic aperture radar image from a local region signal subjected to multidimensional Fourier transform by the Fourier transform unit or a local region signal subjected to multidimensional inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform unit.
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