JP7346188B2 - Synthetic aperture radar device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、合成開口レーダ装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a synthetic aperture radar device.
合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar:SAR)又は逆合成開口レーダ(Inverse Synthetic Aperture Radar:ISAR)で得られる画像において、周期的に送信されるレーダ波を反射する反射点であって目標の形状を示す反射点のうち、レーダから遠い反射点の輝度がレーダから近い反射点の輝度より低くなることがある。例えば、移動する船舶を観測するISARで得られる画像では、船舶における反射点のうちレーダから遠い反射点の輝度が低くなるために、船舶の形状や全長を画像から確認しづらくなる場合があった。 In images obtained by synthetic aperture radar (SAR) or inverse synthetic aperture radar (ISAR), a reflection point that reflects periodically transmitted radar waves and indicates the shape of the target. Among the reflection points, the brightness of a reflection point far from the radar may be lower than the brightness of a reflection point close to the radar. For example, in images obtained by ISAR that observes moving ships, the brightness of the reflection points on the ship that are far from the radar is low, making it sometimes difficult to confirm the shape and overall length of the ship from the image. .
また、船舶の形状や船舶が移動する方向によって各反射点の輝度にばらつきが生じる場合がある。このような場合に、高い輝度を基準にして画像における各反射点の輝度を調整すると、低い輝度の反射点の視認性が低下することがある。また、低い輝度を基準にして画像における各反射点の輝度を調整すると、輝度が飽和して船舶の形状及び全長の視認性が低下することがある。 Further, the brightness of each reflection point may vary depending on the shape of the ship and the direction in which the ship moves. In such a case, if the brightness of each reflection point in the image is adjusted based on the high brightness, the visibility of the reflection points with low brightness may decrease. Furthermore, if the brightness of each reflection point in the image is adjusted based on low brightness, the brightness may become saturated and the visibility of the shape and overall length of the ship may deteriorate.
ISARで得られる画像におけるドップラ軸方向の広がりは、レーダ波の送信期間におけるレーダに対する船舶のヨー、ピッチ、ロールの各軸の回転量に比例する。そのため、送信期間における船舶の回転量が少ない場合、ドップラ軸方向の広がりが小さくなり、船舶の形状及び全長の視認性が低下する場合があった。 The spread in the Doppler axis direction of an image obtained by ISAR is proportional to the amount of rotation of the ship in the yaw, pitch, and roll axes with respect to the radar during the radar wave transmission period. Therefore, when the amount of rotation of the ship during the transmission period is small, the spread in the Doppler axial direction becomes small, and the visibility of the shape and overall length of the ship may deteriorate.
本発明が解決しようとする課題は、得られる画像における目標の視認性を向上させる合成開口レーダ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a synthetic aperture radar device that improves the visibility of a target in an obtained image.
実施形態の合成開口レーダ装置は、目標軸抽出部と、画像補正部と、を持つ。合成開口レーダ装置は、画像化範囲に向けて送信した信号の反射波を合成開口処理して画像化する。目標軸抽出部は、反射波から得られるレンジ-ドップラ軸の2次元データを輝度値に変換した画像に示される目標の形状に沿った方向を画像から抽出する。画像補正部は、目標を含み目標の形状に沿った方向で定まる範囲における輝度値を調整する。画像補正部は、目標の形状に沿った方向に応じて定まる補正マトリクスを画像に乗じることにより、画像において目標の像をドップラ軸方向に沿って拡大する。 The synthetic aperture radar device of the embodiment includes a target axis extraction section and an image correction section. A synthetic aperture radar device performs synthetic aperture processing on reflected waves of signals transmitted toward an imaging range to create an image. The target axis extraction unit extracts from the image a direction along the shape of the target shown in the image obtained by converting the two-dimensional data of the range-Doppler axis obtained from the reflected wave into a luminance value. The image correction unit adjusts the brightness value in a range including the target and determined in a direction along the shape of the target. The image correction unit enlarges the image of the target along the Doppler axis direction in the image by multiplying the image by a correction matrix determined according to a direction along the shape of the target.
以下、実施形態の合成開口レーダ装置を、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、同一の符号を付した構成要素は同様の動作を行うものとして、重複する説明を適宜省略する。本実施形態の合成開口レーダ装置において用いられるSAR方式について説明する。図1は、スポットライトマッピング方式の概要を示す図である(非特許文献3)。スポットライトマッピング方式では、航空機などに搭載されたレーダ装置が実開口ビームを画像化対象範囲に向けて常に照射するように実開口ビームを制御する。合成開口時間(1サイクル)においてPRI(Pulse Repetition Interval)間隔で送信したパルスごとにPRI内のレンジセル単位でデータを取得する。合成開口レーダ装置は、取得したデータを用いたSAR処理を行うことで画像を取得する。 Hereinafter, a synthetic aperture radar device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, components with the same reference numerals perform similar operations, and redundant explanations will be omitted as appropriate. The SAR method used in the synthetic aperture radar device of this embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing an overview of the spotlight mapping method (Non-Patent Document 3). In the spotlight mapping method, a radar device mounted on an aircraft or the like controls a real aperture beam so that the real aperture beam is always directed toward an imaging target area. Data is acquired for each range cell within the PRI for each pulse transmitted at PRI (Pulse Repetition Interval) intervals during the synthetic aperture time (one cycle). A synthetic aperture radar device acquires an image by performing SAR processing using the acquired data.
ここでは、実開口ビームを常に画像化対象範囲に向けて照射するスポットライトマッピング方式について例示したが、本実施形態の合成開口レーダ装置は、SAR処理で画像を得ることができれば、他の方式(ストリップマップ方式、スクイントモードマッピング方式など)を用いてもよい。また、図1では記載を簡単にするために平面(2次元)で例示しているが、本実施形態の合成開口レーダ装置は3次元空間における任意の点を画像化中心とした空間を観測範囲として目標の検出や観測を行う。また、本実施形態の合成開口レーダ装置は、自装置が移動せずに、画像化対象範囲における移動する目標を観測してもよい。すなわち、合成開口レーダ装置は、観測対象の目標の移動や姿勢変化を利用する逆合成開口レーダとして動作してもよい。 Although a spotlight mapping method in which a real aperture beam is always directed toward the imaging target range has been illustrated here, the synthetic aperture radar device of this embodiment can also use other methods ( A strip map method, a squint mode mapping method, etc.) may also be used. In addition, although FIG. 1 is illustrated as a plane (two-dimensional) to simplify the description, the synthetic aperture radar device of this embodiment has an observation range that covers a space centered on an arbitrary point in three-dimensional space. Detect and observe targets. Further, the synthetic aperture radar device of this embodiment may observe a moving target in the imaging target range without moving itself. That is, the synthetic aperture radar device may operate as a reverse synthetic aperture radar that utilizes the movement or attitude change of the target to be observed.
(第1の実施形態)
図2は、第1の実施形態における合成開口レーダ装置100の構成例を示す図である。合成開口レーダ装置100は、送信部1、サーキュレータ2、アンテナ3、ビーム制御部4、周波数変換器5、AD変換器6、レンジ圧縮部7、クロスレンジ圧縮部8、オートフォーカス処理部9、目標軸抽出部10、及び画像補正部11を備える。送信部1は、サーキュレータ2を介して、生成した送信信号をアンテナ3に供給する。送信信号は、観測範囲である画像化範囲に向けられたビーム方向にアンテナ3からレーダ波として送出される。送信信号の生成には、所定の符号系列を用いた符号変調や、所定の周波数範囲で周波数を一定に変化させる線形周波数変調などが用いられる。例えば、送信信号として、符号変調されたパルスのチャープ信号が用いられる。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the synthetic
アンテナ3のビーム方向は、ビーム制御部4によって制御される。アンテナ3としてアレイアンテナが用いられる場合、ビーム制御部4は、観測範囲にビーム方向を向けるように決定された移相量を示す制御信号をアレイアンテナに供給する。また、アンテナ3としてパラボラアンテナが用いられる場合、パラボラアンテナの指向方向を観測範囲に向けるように台座の機械機構を制御する。アンテナ3には、観測範囲にビーム方向を向けることができる任意のアンテナを用いればよい。
The beam direction of the
アンテナ3により受信された受信信号は、サーキュレータ2を介して周波数変換器5に供給される。観測対象となる目標が観測範囲に位置する場合、レーダ波が目標で反射された反射波の成分が含まれる。周波数変換器5は、サーキュレータ2を介して供給される受信信号をベースバンドの信号へダウンコンバートし、ダウンコンバートにより得られるベースバンド信号をAD変換器6に供給する。AD変換器6は、ベースバンド信号をディジタル信号に変換してレンジ圧縮部7へ供給する。AD変換器6におけるサンプリング周波数は、送信信号の帯域幅に応じて定められる。レンジ圧縮部7は、送信信号に対応する参照信号を用いたパルス圧縮をディジタル信号に施す。レンジ圧縮部7は、パルス圧縮により得られた信号をクロスレンジ圧縮部8に供給する。クロスレンジ圧縮部8は、合成開口長に基づく参照信号を用いた相関処理を、レンジ圧縮部7から供給される信号に施す。クロスレンジ圧縮部8は、相関処理により得られた信号をSAR画像に変換してオートフォーカス処理部9に供給する。
A received signal received by
オートフォーカス処理部9は、公知の技術、例えば、非特許文献4に記載されたPGA(Phase Gradient Autofocus)又は特許文献1に記載されたレンジセルごとの逆フィルタ法を用いて、SAR画像の画質を向上させる。オートフォーカス処理部9は、画質が向上したSAR画像を目標軸抽出部10に供給する。目標軸抽出部10は、SAR画像(以下、単に「画像」ともいう。)に含まれる目標の形状に沿った軸を抽出する。目標軸抽出部10は、抽出した目標の軸を示す情報と、画像とを画像補正部11に供給する。画像補正部11は、供給される情報と画像とを用いて、画像における目標の視認性を向上させて画像の画質を改善する。画像補正部11は、画質が改善した画像を出力する。例えば、画像補正部11は、表示装置に画像を供給して画像を表示させてもよいし、記憶装置に画像を供給して画像を記憶させてもよい。
The
以下、SAR画像を生成する手法について説明するが、他の手法を用いてもよい。レンジ圧縮部7は、AD変換部から供給されるディジタル信号と、レンジ圧縮用の参照信号との相関を算出する相関処理を行う(非特許文献1)。ディジタル信号を以下、「入力信号」という。相関処理が周波数領域で行われる場合の処理を定式化すると式(1-1)~(1-3)で表せる。
A method of generating a SAR image will be described below, but other methods may be used. The
相関処理の結果s(ω,u)を時間領域の信号に戻すには、s(ω,u)に対してω軸(レンジ軸)に対する逆フーリエ変換を行えばよい。しかし、クロスレンジ圧縮部8においてクロスレンジ圧縮(非特許文献2)を行うために、レンジ圧縮部7は、ω軸及びu軸上の信号s(ω,u)をそのままクロスレンジ圧縮部8に供給する。クロスレンジ圧縮部8は、クロスレンジの参照信号fs0を生成する。参照信号fs0は、式(2-1)及び(2-2)により得られる。
In order to return the correlation processing result s(ω, u) to a time domain signal, it is sufficient to perform an inverse Fourier transform on s(ω, u) with respect to the ω axis (range axis). However, in order to perform cross-range compression (non-patent document 2) in the
クロスレンジ圧縮部8は、信号s(ω,u)と参照信号fs0とを乗算して信号cs(ω,u)を算出する。信号cs(ω,u)は、式(3)で表される。
The
クロスレンジ圧縮部8は、信号cs(ω,u)のu軸(slow-time軸)に関するFFTにより、信号fcs(ω,ku)を算出する。信号fcs(ω,ku)は、式(4)で表される。
The
出力としてのSAR画像fp(t,ku)は、信号fcs(ω,ku)のω軸に関する逆FFTにより算出される。画像fp(t,ku)は式(5)で表される。画像fp(t,ku)の位置(t,ku)における振幅を輝度値としてもよいし、所定の変換式により振幅から輝度値が算出されるようにしてもよい。 The SAR image fp(t, ku) as an output is calculated by inverse FFT regarding the ω axis of the signal fcs(ω, ku). Image fp(t, ku) is expressed by equation (5). The amplitude at the position (t, ku) of the image fp(t, ku) may be used as the brightness value, or the brightness value may be calculated from the amplitude using a predetermined conversion formula.
合成開口レーダ装置100では、クロスレンジ圧縮(アジマス圧縮)が行われた後に、更にSAR画像の画質を向上させるオートフォーカス処理を行う。オートフォーカス処理部9は、クロスレンジ圧縮部8から供給される画像fp(t,ku)にPGA(非特許文献4)や逆フィルタ法(特許文献1)を施して画質を向上させる。
In the synthetic
図3は、第1の実施形態において得られる画像の一例を示す図である。レンジ圧縮及びクロスレンジ圧縮により、目標の像を含むレンジ-ドップラ軸の画像が生成される。船舶や航空機などの目標の形状を表す反射点のうち合成開口レーダ装置100から遠い側の反射点で反射された反射波の強度が低いため、遠い側の反射点の画像輝度が低くなる場合がある。合成開口レーダ装置100は、このような場合における画像であっても、目標の視認性を向上させる。合成開口レーダ装置100では、目標軸抽出部10が画像に含まれる目標の像から目標の形状に沿った軸を抽出し、画像補正部11が、抽出された軸を基準に目標の反射点の画像輝度を調整することで、目標の視認性を向上させる。以下、目標の形状に沿った軸を「目標軸」という。例えば、船舶や航空機などの目標の長手方向が、目標軸となる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an image obtained in the first embodiment. Range compression and cross-range compression produce a range-Doppler axis image that includes an image of the target. Among the reflection points representing the shape of a target such as a ship or an aircraft, the intensity of the reflected wave reflected at the reflection point on the side far from the synthetic
図4及び図5を用いて目標軸抽出部10及び画像補正部11が行う処理を説明する。図4は、第1の実施形態における目標軸抽出部10及び画像補正部11による処理を示すフローチャートである。図5は、第1の実施形態における目標軸抽出部10による目標軸を抽出する処理の概要を示す図である。
The processing performed by the target
目標軸抽出部10は、オートフォーカス処理部9から画像が供給されると、画像に含まれる目標の像を画像の中心に移動(シフト)させる目標中心化を行う(ステップS11)。目標中心化の処理では、目標軸抽出部10は、画像における目標の像の中心を検出する。図6は、第1の実施形態における目標軸抽出部10が目標の像の中心を検出する処理の一例を示す図である。目標軸抽出部10は、図6に示すように、レンジ軸(X軸)とドップラ軸(Y軸)とのそれぞれに対して振幅を投影し、投影された振幅が予め定められた振幅スレッショルドを超えた範囲を目標範囲として抽出する。目標軸抽出部10は、目標範囲の中心を目標の像の中心(Xtc,Ytc)として算出する。目標軸抽出部10は、目標の像の中心(Xtc,Ytc)が画像の中心(Xc,Yc)となるように、画像における目標の像を移動させる。
When the target
なお、レンジ軸及びドップラ軸への振幅の投影は、最大の振幅値が得られるようにしてもよいし、投影される振幅の総和が得られるようにしてもよい。また、振幅スレッショルドは、画像におけるノイズの振幅に基づいて定めてもよい。例えば、ノイズの平均又は分散を用いて定めてもよい。また、レンジ軸及びドップラ軸ごとに異なる振幅スレッショルドを用いてもよい。 Note that the amplitude may be projected onto the range axis and the Doppler axis so that the maximum amplitude value is obtained, or the sum of the projected amplitudes may be obtained. Additionally, the amplitude threshold may be determined based on the amplitude of noise in the image. For example, it may be determined using the average or variance of noise. Also, different amplitude thresholds may be used for the range and Doppler axes.
目標軸抽出部10は、ステップS11の目標中心化で得られた画像に対して、予め定められた複数のテンプレート画像を用いることで、画像に含まれる目標の目標軸及幅を抽出する。目標の幅は、目標軸に直交する方向における目標の長さである。複数のテンプレート画像には、例えば、図5に示されるように、幅Wtを有する帯状の領域であって領域の中心線が画像の中心を通過する領域が定められている。テンプレート画像ごとに、領域の幅Wtと中心線の傾きθtとの組み合わせが異なる。テンプレート画像における帯状の領域には振幅「1」が割り当てられ、他の領域には振幅「0」が割り当てられている。目標軸抽出部10は、目標中心化により得られた画像とテンプレート画像とを乗算し、各振幅を加算する(ステップS12)。目標軸抽出部10は、加算結果をテンプレート画像に対応付けて保存する(ステップS13)。目標軸抽出部10は、ステップS12及びS13の動作を、テンプレート画像ごとに繰り返して行う(ステップS14、S15)。
The target
目標軸抽出部10は、すべてのテンプレート画像に対する加算結果を得ると、加算結果が最大のテンプレート画像を選択する(ステップS16)。選択されたテンプレート画像における帯状の領域は、目標の像と重複する領域が最も広く、帯状の領域の中心線と目標軸との傾きの差及び幅の差が最も小さい領域となる。目標軸抽出部10は、このようにテンプレート画像を選択することにより、画像における目標軸と目標の幅とを抽出する(ステップS17)。
When the target
画像補正部11は、目標軸抽出部10により抽出された目標軸及び幅に基づいて、目標中心化で得られた画像における輝度値(振幅値)を調整し(ステップS18)、処理を終了する。画像補正部11は、目標軸に沿った領域において目標の端に対応する反射点の輝度値が低い場合でも、輝度値を調整するので目標の視認性を向上できる。具体的には、画像補正部11は、目標軸及び幅で特定される目標軸範囲を輝度調整範囲として、輝度調整範囲内の輝度値を予め定められた倍率で輝度値を大きくしたり、輝度調整範囲内の輝度値に所定の値を加えたりして輝度値を調整する。このように、合成開口レーダ装置100は、輝度調整範囲外のノイズの振幅を変更せずに、輝度調整範囲内の輝度値が持ち上げることで、画像における目標の視認性を向上させ、画質を改善できる。
The
なお、複数のテンプレート画像における帯状の領域の幅Wtを一定としてもよい。すなわち、目標軸抽出部10は、帯状の領域の中心線の傾きθtが異なる複数のテンプレート画像を用いて、目標軸を抽出してもよい。この場合、検出又は観測の対象となる目標に応じて定められた幅Wtを有するテンプレート画像を用いてもよい。すなわち、目標軸抽出部10が少なくとも目標軸を画像から抽出し、画像補正部11が目標軸を含む輝度調整範囲の輝度を調整して、目標の視認性を向上させてもよい。
Note that the width Wt of the strip-shaped area in the plurality of template images may be constant. That is, the target
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、画像における目標が含まれる帯状の領域を抽出し、当該領域内の輝度値を調整する手法について説明した。この手法は、輝度調整範囲外のノイズの影響を抑えて輝度値を調整できるが、輝度調整範囲内のノイズの影響を抑えることができない。第2の実施形態では、輝度調整範囲内のノイズの影響を抑える手法について説明する。第2の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Second embodiment)
In the first embodiment, a method has been described in which a band-shaped region including a target is extracted from an image and the brightness value within the region is adjusted. Although this method can adjust the brightness value by suppressing the influence of noise outside the brightness adjustment range, it cannot suppress the influence of noise within the brightness adjustment range. In the second embodiment, a method for suppressing the influence of noise within the brightness adjustment range will be described. Since the synthetic aperture radar device in the second embodiment has the same configuration as the synthetic
図7は、第2の実施形態における目標軸抽出部10及び画像補正部11による処理を示すフローチャートである。目標軸抽出部10は、オートフォーカス処理部9から画像が供給されると、目標軸及び目標の幅を抽出する(ステップS21)。ステップS21の動作は、第1の実施形態で説明した図4に示される処理のステップS11~S17の動作と同じである。画像補正部11は、目標中心化で得られた画像において、目標軸及び幅で特定される目標軸範囲内の振幅を、レンジ軸(X軸)又はドップラ軸(Y軸)に投影する(ステップS22)。画像補正部11は、レンジ軸(X軸)又はドップラ軸(Y軸)に投影した振幅が、振幅スレッショルドを超える範囲を目標範囲として抽出する(ステップS23)。
FIG. 7 is a flowchart showing processing by the target
画像補正部11は、帯状の領域のうち、目標軸に沿って目標範囲に接する所定の領域を輝度調整範囲に決定する(ステップS24)。図8は、第2の実施形態における画像補正部11が決定する輝度調整範囲の一例を示す図である。画像補正部11は、目標軸範囲において目標範囲に接し、長さLa及び幅Waで定まる領域を輝度調整範囲に決定する。図8に示す例では、目標範囲に接する領域のうち、レンジ軸方向で遠い側の領域が輝度調整範囲に決定されている。これは、前述のように、合成開口レーダ装置100から遠い反射点の輝度が低下しやすいためである。なお、画像補正部11は、目標範囲に接する両方の領域を輝度調整範囲に決定してもよい。
The
画像補正部11は、輝度調整範囲の輝度値を調整し(ステップS25)、処理を終了する。ステップS25における輝度値の調整は、第1の実施形態における輝度値の調整(ステップS18)と同様である。
The
第2の実施形態の合成開口レーダ装置100は、目標軸範囲の一部の領域を輝度調整範囲に決定することにより、目標軸範囲内のノイズの影響を抑えつつ、目標の端に対応する反射点の輝度値を調整でき、目標の視認性を向上させることができる。
By determining a part of the target axis range as the brightness adjustment range, the synthetic
(第3の実施形態)
第2の実施形態では、目標軸と幅とで定まる目標軸範囲において輝度を調整する領域を更に限定して、目標軸範囲内のノイズの影響を抑える手法を説明した。しかし、目標軸範囲内の領域であって目標範囲外の領域にノイズが多い場合には、輝度値を調整しても目標の視認性が向上しないことがある。第3の実施形態では、このような場合でも、目標の視認性を向上できる手法について説明する。第3の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment, a method has been described in which the area in which the brightness is adjusted is further limited in the target axis range defined by the target axis and the width to suppress the influence of noise within the target axis range. However, if there is a lot of noise in a region within the target axis range but outside the target range, the visibility of the target may not improve even if the brightness value is adjusted. In the third embodiment, a method that can improve the visibility of the target even in such a case will be described. Since the synthetic aperture radar device in the third embodiment has the same configuration as the synthetic
図9は、第3の実施形態における目標軸抽出部10及び画像補正部11による処理を示すフローチャートである。目標軸抽出部10は、オートフォーカス処理部9から画像が供給されると、目標軸及び目標の幅を抽出する(ステップS31)。ステップS31の動作は、第1の実施形態で説明した図4に示される処理のステップS11~S17の動作と同じである。画像補正部11は、目標中心化で得られた画像において、目標軸及び幅で特定される目標軸範囲内の振幅を、レンジ軸(X軸)又はドップラ軸(Y軸)に投影する(ステップS32)。画像補正部11は、レンジ軸(X軸)又はドップラ軸(Y軸)に投影した振幅が、振幅スレッショルドを超える範囲を目標範囲とし(ステップS33)、目標の端の位置(x,y)を検出する(ステップS34)。
FIG. 9 is a flowchart showing processing by the target
画像補正部11は、検出した位置(x,y)と前サイクルで得られた画像における目標の端の位置(x,y)とを、忘却係数を重みとして用いた重み付け加算する(ステップS35)。ステップS35における重み付け加算は、式(6)で表される。
The
画像補正部11は、式(6)で算出される位置Xs(n)に接する所定の領域を輝度調整範囲に決定し(ステップS36)、輝度調整範囲の輝度値を調整する(ステップS37)。ステップS37における輝度値の調整は、第1の実施形態における輝度値の調整(ステップS18)と同様である。画像補正部11は、SAR画像を生成するサイクルが終了したか否かを判定し(ステップS38)、継続する場合にはステップS39に進み、終了する場合には処理を終了する。ステップS39では、目標軸抽出部10がオートフォーカス処理部9から新たなSAR画像が供給される。以降、SAR画像の生成サイクルが終了するまで、ステップS31~S38の動作が繰り返し行われる。
The
第3の実施形態の合成開口レーダ装置100は、目標の端を抽出する精度が低い場合であっても目標の端の検出精度を向上させるとともに、抽出される目標の端の位置が平滑処理により滑らかに変化する。これにより、サイクル間で輝度調整範囲の位置が大きく変化することを防ぎ、時間方向に連続する画像において目標の視認性を向上させることができる。
The synthetic
第3の実施形態の輝度を調整する処理は、第2の実施形態の輝度を調整する処理と組み合わせることができる。第2の実施形態の輝度調整の後に、第3の実施形態の輝度調整を行うことにより、目標の端の検出精度が改善し、目標の視認性を更に向上できる。 The process of adjusting brightness in the third embodiment can be combined with the process of adjusting brightness in the second embodiment. By performing the brightness adjustment according to the third embodiment after the brightness adjustment according to the second embodiment, the detection accuracy of the edge of the target can be improved and the visibility of the target can be further improved.
(第4の実施形態)
第2及び第3の実施形態では、目標の端の輝度値を調整することで、目標の視認性を向上させる手法について説明した。第4の実施形態では、輝度値以外で目標の視認性が劣化する要因に対処する手法について説明する。SAR画像におけるドップラ軸方向の広がりは、目標を観測するときの合成開口時間における目標のヨー、ピッチ、ロールの各軸の回転量に比例する。そのため、回転量が小さいと、SAR画像におけるドップラ軸方向の広がりが小さくなり、目標の視認性が劣化する場合がある。なお、各軸の回転量は、合成開口レーダ装置に対する相対的な回転量である。第4の実施形態における合成開口レーダ装置は、このような場合でも、目標の視認性を向上できる手法について説明する。第4の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Fourth embodiment)
In the second and third embodiments, a method has been described in which the visibility of the target is improved by adjusting the brightness value at the edge of the target. In the fourth embodiment, a method for dealing with factors other than brightness values that degrade target visibility will be described. The spread in the Doppler axis direction in the SAR image is proportional to the amount of rotation of the target in each of the yaw, pitch, and roll axes during the synthetic aperture time when observing the target. Therefore, when the amount of rotation is small, the spread in the Doppler axis direction in the SAR image becomes small, and the visibility of the target may deteriorate. Note that the amount of rotation of each axis is the amount of rotation relative to the synthetic aperture radar device. Regarding the synthetic aperture radar device in the fourth embodiment, a method that can improve target visibility even in such a case will be described. The synthetic aperture radar device in the fourth embodiment has the same configuration as the synthetic
図10は、第4の実施形態における目標軸抽出部10及び画像補正部11による処理を示すフローチャートである。目標軸抽出部10は、オートフォーカス処理部9から画像が供給されると、目標軸及び目標の幅を抽出する(ステップS41)。ステップ41の動作は、第1の実施形態で説明した図4に示される処理のステップS11~S17の動作と同じである。画像補正部11は、目標中心化で得られた画像に、ドップラ軸(Y軸)に関する逆FFTを行い、レンジ-ドップラ軸のデータを算出する(ステップS42)。画像補正部11は、目標軸の傾斜(傾きθt)に応じた、レンジ-ドップラ軸の補正係数を算出する(ステップS43)。画像補正部11は、補正係数をレンジ-ドップラ軸のデータに乗算して補正を行う(ステップS44)。画像補正部11は、補正されたレンジ-ドップラ軸のデータに対してクロスレンジ圧縮を行い(ステップS45)、補正後の画像を出力して(ステップS46)、処理を終了する。
FIG. 10 is a flowchart showing processing by the target
以下、ステップS42~S46の動作についてより詳細に説明する。ステップS42におけるレンジ-ドップラ軸のデータの算出は、式(7)で表される。 The operations of steps S42 to S46 will be explained in more detail below. Calculation of range-Doppler axis data in step S42 is expressed by equation (7).
次に、補正に用いる補正マトリクスを定式化する。図11は、第4の実施形態における補正マトリクスを説明する図である。補正マトリクスは、図11に示すように、X軸(fast-time)のレンジセルごとにY軸(slow-time)に対して位相勾配を設定することに相当する。位相勾配は、レンジセルの位置に応じて位相勾配が大きくなるように定められる。位相勾配は、目標軸の傾きに応じて変える必要があるため、画像補正部11は、目標軸の傾きに応じて式(8)~(10)のいずれかの補正マトリクスCalを選択する。
Next, a correction matrix used for correction will be formulated. FIG. 11 is a diagram illustrating a correction matrix in the fourth embodiment. As shown in FIG. 11, the correction matrix corresponds to setting a phase gradient with respect to the Y-axis (slow-time) for each range cell on the X-axis (fast-time). The phase gradient is determined so that the phase gradient increases depending on the position of the range cell. Since the phase gradient needs to be changed according to the inclination of the target axis, the
目標軸の傾きが正である場合、すなわち画像を4つの象限(四分儀)に分けた場合において、目標軸が第1及び第3象限にある場合:
目標軸の傾きが負である場合、すなわち目標軸が第2及び第4象限にある場合:
目標軸の傾きが0である場合、すなわち目標軸がY軸と重なる場合:
式(8)及び(9)においてvectx及びvectyを表す[Start:Step:End]は、StartからEndまでの範囲においてStep間隔のベクトルを表す。vectx及びVectyは、X軸(fast-time)及びY軸(slow-time)のベクトルをそれぞれ表す。Calは、サイズがnumx×numyの行列である。numx及びnumyは、画像におけるX軸及びY軸の画素数をそれぞれ表す。ratioは乗算係数を表し、iは虚数単位を表す。vecttの右肩上付きのtはvectの転置を表す。 [Start:Step:End] representing vectx and vecty in equations (8) and (9) represents a vector of Step intervals in the range from Start to End. vectx and Vecty represent vectors on the X-axis (fast-time) and Y-axis (slow-time), respectively. Cal is a matrix with size numx×numy. numx and numy represent the number of pixels on the X-axis and Y-axis in the image, respectively. ratio represents a multiplication coefficient, and i represents an imaginary unit. The superscript t in vect t represents the transposition of vect.
例えば、目標軸の傾きが正であり、numx=2、numy=2の場合には、vectx=[-1,0,1]、vecty=[-1,0,1]となり、式(8)の補正マトリクスCalの位相成分の勾配を表す式に代入すると式(11)が得られる。 For example, if the inclination of the target axis is positive, numx = 2, numy = 2, vectx = [-1, 0, 1], vecty = [-1, 0, 1], and equation (8) By substituting the gradient of the phase component of the correction matrix Cal into the equation, equation (11) is obtained.
補正マトリクスCalにおける各列成分は、X軸(fast-time)の勾配に、Y軸(slow-time)のvectyの成分を乗算したものであり、レンジセルごとに位相勾配が変化することを表している。補正マトリクスCalが表す位相勾配の一例を図11に示す。レンジセルごとに、位相勾配が変化しており、Y軸の中心に対して左右で位相勾配の傾きの正負が逆になっている。このような位相勾配を含む補正マトリクスを用いて画像を補正することで、ドップラ軸に沿って目標の像を拡大できる。補正に用いる位相勾配は、SAR画像における目標軸の傾きに応じて符号を変える必要があるため、上述のような場合分けが必要となる。補正マトリクスCalを用いた画像の補正は、式(12)で表される。 Each column component in the correction matrix Cal is the product of the gradient on the X-axis (fast-time) multiplied by the component of vecty on the Y-axis (slow-time), and represents that the phase gradient changes for each range cell. There is. FIG. 11 shows an example of the phase gradient represented by the correction matrix Cal. The phase gradient changes for each range cell, and the polarity of the slope of the phase gradient is opposite on the left and right sides of the center of the Y-axis. By correcting the image using a correction matrix including such a phase gradient, the image of the target can be enlarged along the Doppler axis. Since the sign of the phase gradient used for correction needs to be changed depending on the inclination of the target axis in the SAR image, the above-mentioned case classification is necessary. Image correction using the correction matrix Cal is expressed by equation (12).
補正後のSAR画像Ximageは、式(13)で算出できる。 The corrected SAR image Ximage can be calculated using equation (13).
図12は、第4の実施形態における補正の一例を示す図である。図12に示すように、目標の像がドップラ軸に沿って拡大されるため、ドップラ軸方向の広がりが小さい場合であっても、目標の視認性を向上させることができる。 FIG. 12 is a diagram showing an example of correction in the fourth embodiment. As shown in FIG. 12, since the image of the target is enlarged along the Doppler axis, the visibility of the target can be improved even if the spread in the Doppler axis direction is small.
なお、補正に必要となる目標軸の傾きは、上述のように3通りのいずれに該当するか分かればよいため、第1の実施形態において説明したテンプレート画像も用いた手法以外を用いて取得してもよい。例えば、目標軸抽出部は、図12に示した補正前の画像を4つの象限に分けて象限ごとに振幅の総和を算出し、第1象限及び第3象限の総和の和と、第2象限及び第4象限の総和の和とを比較して目標軸の傾きを取得してもよい。第1象限及び第3象限の総和の和が大きい場合には目標軸の傾きが正であり、第2象限及び第4象限の総和の和が大きい場合には目標軸の傾きが負である。それぞれの和の差が0又は一定値以下の場合には、目標軸の傾きが0と判定してもよい。 Note that the inclination of the target axis required for correction only needs to be known as to which of the three types it corresponds to as described above, so it is not necessary to obtain it using a method other than the method using the template image described in the first embodiment. It's okay. For example, the target axis extraction unit divides the image before correction shown in FIG. The inclination of the target axis may be obtained by comparing the sum of the sums of the fourth quadrant and the sum of the sums of the fourth quadrant. When the sum of the sums of the first and third quadrants is large, the inclination of the target axis is positive, and when the sum of the sums of the second and fourth quadrants is large, the inclination of the target axis is negative. If the difference between the respective sums is 0 or less than a certain value, the inclination of the target axis may be determined to be 0.
第4の実施形態におけるドップラ軸に沿って目標を拡大する手法は、第1~第3の実施形態における輝度値の調整と組み合わせて用いてもよい。これらの手法を組み合わせる場合、ドップラ軸に沿った目標の拡大は、輝度値を調整する前に行う。 The method of enlarging the target along the Doppler axis in the fourth embodiment may be used in combination with the brightness value adjustment in the first to third embodiments. When combining these techniques, magnification of the target along the Doppler axis is performed before adjusting the brightness values.
(第5の実施形態)
第1~第4の実施形態では、画像から目標軸を抽出して目標の端付近の輝度値を調整したり、ドップラ軸に沿って目標の像を拡大したりすることで、目標の視認性を向上させる手法について説明した。第5の実施形態では、これらの手法に加え、更に輝度値を変換することで目標の視認性を向上させる手法について説明する。第5の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, the visibility of the target is improved by extracting the target axis from the image, adjusting the brightness value near the edge of the target, and enlarging the target image along the Doppler axis. We explained the method to improve In the fifth embodiment, in addition to these methods, a method will be described in which the visibility of the target is improved by further converting the luminance value. Since the synthetic aperture radar device in the fifth embodiment has the same configuration as the synthetic
図13は、第5の実施形態における画像補正部11による処理を示すフローチャートである。画像補正部11は、第1~第3の実施形態による輝度値(振幅値)の調整を行った後、又は、第4の実施形態による目標の像を拡大した後に、画像における振幅値を正規化する(ステップS51)。画像補正部11は、正規化された振幅値を対数変換し(ステップS52)、対数軸においての画像に含まれるノイズの平均値mと標準偏差σとを算出する(ステップS53)。画像補正部11は、画像に含まれる振幅値を(ノイズ平均値m+標準偏差σ)で除算し(ステップS54)、除算結果が1以下となる振幅値を0にする(ステップS55)。画像補正部11は、除算により得られた各振幅値を正規化し(ステップS56)、処理を終了する。上述の処理を定式化すると、式(14)及び(15)で表される。
FIG. 13 is a flowchart showing processing by the
図14は、第5の実施形態における変換の概要を示すグラフである。図14において、横軸が変換前の振幅を表し、縦軸が変換後の振幅を表す。図14のグラフに示されるように、変換後の振幅値が平坦化される。このような対数変換では、高い輝度が低くなり、低い輝度が高くなる。第5の実施形態の対数変換を用いることにより、輝度に濃淡が生じやすい目標であっても、目標の各反射点における輝度値のばらつきが抑えられ、目標の視認性が更に向上する。 FIG. 14 is a graph showing an overview of conversion in the fifth embodiment. In FIG. 14, the horizontal axis represents the amplitude before conversion, and the vertical axis represents the amplitude after conversion. As shown in the graph of FIG. 14, the amplitude value after conversion is flattened. In such a logarithmic transformation, high brightness becomes low and low brightness becomes high. By using the logarithmic transformation of the fifth embodiment, even if the target is likely to have shading in brightness, variations in brightness values at each reflection point of the target can be suppressed, and the visibility of the target can be further improved.
(第6の実施形態)
第6の実施形態では、第5の実施形態と同様に、更に輝度値を変換することで目標の視認性を向上させる手法について説明する。第6の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, similarly to the fifth embodiment, a method of improving the visibility of the target by further converting the luminance value will be described. The synthetic aperture radar device in the sixth embodiment has the same configuration as the synthetic
図15は、第6の実施形態における画像補正部11による処理を示すフローチャートである。画像補正部11は、第1~第3の実施形態による輝度値(振幅値)の調整を行った後、又は、第4の実施形態による目標の像を拡大した後に、画像における振幅値を正規化する(ステップS61)。画像補正部11は、正規化された振幅値を所定の振幅値(制限値)で制限する(ステップS62)。具体的には、所定の振幅値を超える値を所定の振幅値に置き換えるリミット処理を行う。画像補正部11は、リミット処理後の画像における振幅値を規格化し(ステップS63)、処理を終了する。上述の処理を定式化すると、式(16)~(18)で表される。
FIG. 15 is a flowchart showing processing by the
図16は、第6の実施形態における変換の一例を示すグラフである。図16に示すグラフはヒストグラムであり、横軸が振幅を示し、縦軸が各振幅値の度数を示す。リミット処理を行うことにより、輝度に偏りが生じやすい目標であっても、輝度値が高い反射点の輝度が抑えられ、輝度値の低い反射点の輝度が相対的に高くなる。また、ヒストグラムの分布が平坦化されるので、画像におけるコントラスト強調と同様の効果が得られ、目標の視認性が更に向上する。 FIG. 16 is a graph showing an example of conversion in the sixth embodiment. The graph shown in FIG. 16 is a histogram, where the horizontal axis indicates amplitude and the vertical axis indicates the frequency of each amplitude value. By performing the limit processing, even if the target is a target where brightness tends to be biased, the brightness of reflection points with high brightness values is suppressed, and the brightness of reflection points with low brightness values becomes relatively high. Furthermore, since the distribution of the histogram is flattened, an effect similar to contrast enhancement in an image can be obtained, and the visibility of the target is further improved.
(第7の実施形態)
第7の実施形態では、第5及び第6の実施形態と同様に、更に輝度値を変換することで目標の視認性を向上させる手法について説明する。第7の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, similarly to the fifth and sixth embodiments, a method of improving the visibility of the target by further converting the luminance value will be described. Since the synthetic aperture radar device in the seventh embodiment has the same configuration as the synthetic
図17は、第7の実施形態における画像補正部11による処理を示すフローチャートである。画像補正部11は、第1~第3の実施形態による輝度値(振幅値)の調整を行った後、又は、第4の実施形態による目標の像を拡大した後に、所定の振幅スレッショルドを超える各反射点を抽出する(ステップS71)。画像補正部11は、抽出した反射点ごとに、前サイクルで得られた画像における同位置の振幅と忘却係数とを用いた重み付け加算を行う(ステップS72)。画像補正部11は、SAR画像を生成するサイクルが終了したか否かを判定し(ステップS73)、継続する場合にはステップS74に進み、終了する場合には処理を終了する。ステップS74では、新たなサイクルのSAR画像を取得する。以降、SAR画像の生成サイクルが終了するまで、ステップS71~S73の動作が繰り返し行われる。ステップS72の動作を定式化すると、式(19)で表される。
FIG. 17 is a flowchart showing processing by the
図18は、第7の実施形態における処理の一例を示す図である。図18に示すように、サイクルごとに、前サイクルの処理結果と忘却係数とを用いた重み付け加算を行うことにより、出力画像において前サイクルで画像に表れていた反射点が残像として表れる。この処理により、目標の反射点が画像においてより明確になるので、輝度値が小さい場合であっても、目標の端を視認しやすくなり、目標の視認性が向上する。 FIG. 18 is a diagram illustrating an example of processing in the seventh embodiment. As shown in FIG. 18, by performing weighted addition using the processing result of the previous cycle and the forgetting coefficient for each cycle, the reflection points that appeared in the image in the previous cycle appear as afterimages in the output image. Through this processing, the reflection point of the target becomes clearer in the image, so even if the brightness value is small, the edge of the target becomes easier to see, improving the visibility of the target.
(第8の実施形態)
第8の実施形態では、第5~第7の実施形態と同様に、更に輝度値を変換することで目標の視認性を向上させる手法について説明する。第8の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment, similarly to the fifth to seventh embodiments, a method of improving the visibility of the target by further converting the luminance value will be described. The synthetic aperture radar device in the eighth embodiment has the same configuration as the synthetic
図19は、第8の実施形態における画像補正部11による処理を示すフローチャートである。画像補正部11は、第1~第3の実施形態による輝度値(振幅値)の調整を行った後、又は、第4の実施形態による目標の像を拡大した後に、画像における振幅値を正規化する(ステップS81)。画像補正部11は、振幅値をN個の区間に分割する(ステップS82)。画像補正部11は、各区間の振幅値をいずれか一つの区間の振幅値に重ね合わせて揃えるように変換し(ステップS83)、処理を終了する。
FIG. 19 is a flowchart showing processing by the
図20は、第8の実施形態における変換の一例を示すグラフである。図20に示すグラフはヒストグラムであり、横軸が振幅を示し、縦軸が各振幅値の度数を示す。図20に示す例では、反射点の振幅が取り得る範囲を5つの区間に等分割し、各区間の振幅を区間#1の振幅に揃えるように変換している。すなわち、区間#2~#5における振幅値それぞれが、区間#1における振幅値に置き換えられる。
FIG. 20 is a graph showing an example of conversion in the eighth embodiment. The graph shown in FIG. 20 is a histogram, where the horizontal axis indicates amplitude and the vertical axis indicates the frequency of each amplitude value. In the example shown in FIG. 20, the range in which the amplitude of the reflection point can take is equally divided into five sections, and the amplitude of each section is converted to be equal to the amplitude of
このような振幅値(輝度値)の変換を行うことにより、輝度に濃淡が生じやすい目標であっても、振幅が大きい反射点の輝度値が抑えられるとともに、振幅が小さい反射点の輝度値が強調されて輝度値が平坦化される。この平坦化により、目標の端を視認しやすくなり、目標の視認性が向上する。 By converting amplitude values (brightness values) in this way, even if the target is a target that tends to have shading in brightness, the brightness values of reflection points with large amplitudes can be suppressed, and the brightness values of reflection points with small amplitudes can be reduced. It is emphasized and the brightness value is flattened. This flattening makes it easier to see the edges of the target and improves the visibility of the target.
図20に示す例では、5つの区間に分割し、区間#1の振幅値に他の区間の振幅値を揃える場合を示したが、これに限定されない。分割数と、いずれの区間の振幅値に揃えるかとは、画像に含まれるノイズや目標の反射点における振幅の分布などに応じて定めてもよい。
In the example shown in FIG. 20, the case is shown in which it is divided into five sections and the amplitude values of the other sections are made equal to the amplitude value of
(第9の実施形態)
第9の実施形態では、第5~第8の実施形態と同様に、更に輝度値を変換することで目標の視認性を向上させる手法について説明する。第9の実施形態における合成開口レーダ装置は、第1の実施形態の合成開口レーダ装置100と同じ構成を有するので、その説明を省略して図2に記載の構成及び符号を参照して説明する。
(Ninth embodiment)
In the ninth embodiment, similarly to the fifth to eighth embodiments, a method of improving the visibility of the target by further converting the luminance value will be described. Since the synthetic aperture radar device in the ninth embodiment has the same configuration as the synthetic
図21は、第9の実施形態における画像補正部11による処理を示すフローチャートである。画像補正部11は、第1~第3の実施形態による輝度値(振幅値)の調整を行った後、又は、第4の実施形態による目標の像を拡大した後に、画像における振幅値を正規化する(ステップS91)。画像補正部11は、振幅値を複数の区間に分割する(ステップS92)。画像補正部11は、区間ごとに変換後の振幅値を設定し(ステップS93)、区間ごとに振幅値の線形変換式を決定する(ステップS94)。画像補正部11は、決定した線形変換式を用いて各区間の振幅値を変換し(ステップS95)、処理を終了する。
FIG. 21 is a flowchart showing processing by the
図22は、第9の実施形態における変換の一例を示すグラフである。図22に示すグラフは、変換前後の振幅値の対応を示し、横軸が変換前の振幅を表し、縦軸が変換後の振幅を表す。図22に示す例では、変換前の輝度値がa1からa2までの範囲の輝度の増加勾配が大きくなり、変換前の輝度値がa2からa3までの範囲とa3からa4までの範囲との輝度の増加勾配が小さくなるように設定されている。 FIG. 22 is a graph showing an example of conversion in the ninth embodiment. The graph shown in FIG. 22 shows the correspondence between amplitude values before and after conversion, with the horizontal axis representing the amplitude before conversion, and the vertical axis representing the amplitude after conversion. In the example shown in FIG. 22, the gradient of increase in brightness is large in the range where the brightness values before conversion are from a1 to a2, and the brightness increases in the range where the brightness values before conversion are from a2 to a3 and from a3 to a4. is set so that the increasing slope of is small.
各区間の線形変換式は、変換前の画像における振幅のヒストグラムに基づいて、輝度値の分布が平坦化されるように決定される。例えば、画像補正部11は、振幅のヒストグラムにおいて区間ごとに累積度数を算出し、算出した累積度数の逆数を増加勾配に対する補正係数として用いることで各区間の線形変換式を決定する。振幅に対してこのような区分線形変換を行うことにより、輝度に濃淡が生じやすい目標であっても、所定の範囲の振幅(輝度)を任意の値に設定できる。このような設定を行うことで、目標の端が視認しやすくなり、目標の視認性が更に向上する。
The linear conversion formula for each section is determined based on the amplitude histogram in the image before conversion so that the distribution of brightness values is flattened. For example, the
第5~第9の実施形態において説明した輝度値(振幅値)の変換は、組み合わせて用いてもよい。変換を組み合わせる際の順序は、任意に決めてもよい。 The luminance value (amplitude value) conversions described in the fifth to ninth embodiments may be used in combination. The order in which the transformations are combined may be determined arbitrarily.
上記の実施形態における合成開口レーダ装置は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、CPUがプログラムを実行することにより、レンジ圧縮部7、クロスレンジ圧縮部8、オートフォーカス処理部9、目標軸抽出部10及び画像補正部11として動作してもよい。CPUは、補助記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、合成開口レーダ装置における一部又はすべての動作を行ってもよい。また、合成開口レーダ装置における動作のすべて又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的な記録媒体である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
The synthetic aperture radar device in the above embodiment includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, etc. connected via a bus, and when the CPU executes a program, the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、反射波から得られるレンジ-ドップラ軸の2次元データを輝度値に変換したSAR画像に示される目標の形状に沿った方向である目標軸をSAR画像から抽出する目標軸抽出部と、目標軸で定まる輝度調整範囲における輝度値を調整する画像補正部とを持つことにより、SAR画像において目標の像の近傍以外の輝度値を変更せずに目標の像を表す輝度値を変更して目標の視認性を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the target axis, which is a direction along the shape of the target shown in the SAR image obtained by converting the two-dimensional data of the range-Doppler axis obtained from the reflected wave into a brightness value, is set in the SAR image. By having a target axis extractor that extracts from the target axis and an image correction unit that adjusts the brightness value in the brightness adjustment range determined by the target axis, the target axis can be extracted without changing the brightness values of areas other than the vicinity of the target image in the SAR image. The visibility of the target can be improved by changing the brightness value representing the image.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1…送信部、2…サーキュレータ、3…アンテナ、4…ビーム制御部、5…周波数変換器、6…AD変換器、7…レンジ圧縮部、8…クロスレンジ圧縮部、9…オートフォーカス処理部、10…目標軸抽出部、11…画像補正部、100…合成開口レーダ装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記反射波から得られるレンジ-ドップラ軸の2次元データを輝度値に変換した画像に示される目標の形状に沿った方向を前記画像から抽出する目標軸抽出部と、
前記目標を含み前記目標の形状に沿った方向で定まる範囲における輝度値を調整する画像補正部と、
を備え、
前記画像補正部は、前記目標の形状に沿った方向に応じて定まる補正マトリクスを前記画像に乗じることにより、前記画像において前記目標の像をドップラ軸方向に沿って拡大する、
合成開口レーダ装置。 In a synthetic aperture radar device that performs synthetic aperture processing on the reflected waves of signals transmitted toward an imaging range and creates images,
a target axis extraction unit that extracts from the image a direction along the shape of the target shown in an image obtained by converting two-dimensional range-Doppler axis data obtained from the reflected wave into a brightness value;
an image correction unit that adjusts a brightness value in a range that includes the target and is determined in a direction along the shape of the target;
Equipped with
The image correction unit enlarges the image of the target in the image along the Doppler axis direction by multiplying the image by a correction matrix determined according to a direction along the shape of the target.
Synthetic aperture radar equipment.
前記反射波から得られるレンジ-ドップラ軸の2次元データを輝度値に変換した画像に示される目標の形状に沿った方向を前記画像から抽出する目標軸抽出部と、
前記目標を含み前記目標の形状に沿った方向で定まる範囲における輝度値を調整する画像補正部と、
を備え、
前記画像補正部は、前記画像におけるノイズの標準偏差で前記画像の各輝度値を正規化し、正規化された各輝度値を対数変換する、
合成開口レーダ装置。 In a synthetic aperture radar device that performs synthetic aperture processing on the reflected waves of signals transmitted toward an imaging range and creates images,
a target axis extraction unit that extracts from the image a direction along the shape of the target shown in an image obtained by converting two-dimensional range-Doppler axis data obtained from the reflected wave into a brightness value;
an image correction unit that adjusts a brightness value in a range that includes the target and is determined in a direction along the shape of the target;
Equipped with
The image correction unit normalizes each brightness value of the image using a standard deviation of noise in the image, and logarithmically transforms each normalized brightness value.
Synthetic aperture radar equipment.
前記反射波から得られるレンジ-ドップラ軸の2次元データを輝度値に変換した画像に示される目標の形状に沿った方向を前記画像から抽出する目標軸抽出部と、
前記目標を含み前記目標の形状に沿った方向で定まる範囲における輝度値を調整する画像補正部と、
を備え、
前記画像補正部は、前記画像において取り得る輝度値の範囲を複数の区間に分割し、前記複数の区間のいずれか一つの区間における輝度値に他の区間における輝度値を揃える変換を行う、
合成開口レーダ装置。 In a synthetic aperture radar device that performs synthetic aperture processing on the reflected waves of signals transmitted toward an imaging range and creates images,
a target axis extraction unit that extracts from the image a direction along the shape of the target shown in an image obtained by converting two-dimensional range-Doppler axis data obtained from the reflected wave into a brightness value;
an image correction unit that adjusts a brightness value in a range that includes the target and is determined in a direction along the shape of the target;
Equipped with
The image correction unit divides a range of brightness values that can be taken in the image into a plurality of sections, and performs conversion to align the brightness value in any one of the plurality of sections with the brightness value in another section.
Synthetic aperture radar equipment.
前記画像補正部は、前記目標を含み前記目標の形状に沿った方向及び前記目標の幅で定まる範囲における輝度値を調整する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の合成開口レーダ装置。 The target axis extraction unit extracts a width of the target in a direction perpendicular to a direction along the shape of the target from the image,
The image correction unit adjusts a brightness value in a range including the target and determined by a direction along the shape of the target and a width of the target.
A synthetic aperture radar device according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の合成開口レーダ装置。 The image correction unit extracts an edge of the target from the image, and calculates a brightness value in a region that includes the target and is in contact with the edge of the target, within a range defined by the direction along the shape of the target and the width of the target. adjust the
A synthetic aperture radar device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の合成開口レーダ装置。 The image correction unit extracts the position of the end of the target in the image obtained for each cycle, and performs weighted addition using a forgetting coefficient on the extracted position and the position of the end of the target in the previous cycle. , calculating the position of the edge of the target in the current cycle, and adjusting the brightness value in a region touching the calculated edge of the target;
A synthetic aperture radar device according to any one of claims 1 to 5 .
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の合成開口レーダ装置。 The image correction unit limits a luminance value exceeding a predetermined value in the image to the predetermined value.
A synthetic aperture radar device according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の合成開口レーダ装置。 The image correction unit extracts a reflection point having a brightness value exceeding a predetermined threshold in the image obtained in each cycle, and calculates a brightness value between the brightness value of the extracted reflection point and the brightness value of the reflection point in the previous cycle. Perform weighted addition using a forgetting coefficient to generate an output image in the current cycle.
A synthetic aperture radar device according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の合成開口レーダ装置。 The image correction unit divides the range of brightness values that can be taken in the image into a plurality of sections, determines a linear conversion formula for converting the brightness value for each section, and converts the brightness value of each section using the linear conversion formula. Convert brightness values,
A synthetic aperture radar device according to any one of claims 1 to 8 .
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