レーダ画像処理装置、レーダ画像識別方法およびレーダ画像識別プログラム
【課題】 レーダ画像においてアジマス方向に大きさが変化する移動体を識別する。
【解決手段】 レーダ画像表示部１１０は被識別情報データベース１９２からレーダ画像データを取得し入出力端末１９１に画像を表示する。構造物指定処理部１２０は表示した画像に基づいて利用者が入出力端末１９１から指定したレーダ画像上の構造物の位置を取得する。構造物画像位置算出部１３０は指定された構造物の位置情報に基づいてレーダ画像上の構造物間の距離の絶対値を算出する。構造物相対位置算出部１４０は構造物間の距離の絶対値に基づいてＩＳＡＲ画像上の構造物間の相対距離を算出する。地物識別部１５０は既知地物情報データベース１９３から既知である地物が有する構造物間の相対距離を取得してレーダ画像上の地物が有する構造物間の相対距離と比較してレーダ画像上の地物を識別する。
【解決手段】 レーダ画像表示部１１０は被識別情報データベース１９２からレーダ画像データを取得し入出力端末１９１に画像を表示する。構造物指定処理部１２０は表示した画像に基づいて利用者が入出力端末１９１から指定したレーダ画像上の構造物の位置を取得する。構造物画像位置算出部１３０は指定された構造物の位置情報に基づいてレーダ画像上の構造物間の距離の絶対値を算出する。構造物相対位置算出部１４０は構造物間の距離の絶対値に基づいてＩＳＡＲ画像上の構造物間の相対距離を算出する。地物識別部１５０は既知地物情報データベース１９３から既知である地物が有する構造物間の相対距離を取得してレーダ画像上の地物が有する構造物間の相対距離と比較してレーダ画像上の地物を識別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ画像に写った地物を識別するレーダ画像処理装置、レーダ画像識別方法およびレーダ画像識別プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像や逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像では、目標物である船舶のレンジ方向の全長や構造的の特徴を計測することは可能であるが、目標物である船舶の揺れによってアジマス方向の長さは変化している。このため、レーダ画像が鮮明であっても、絶対距離で記述された通常のデータベース情報と比較照合すると、レーダ画像上の船舶を識別する判読作業に非常に時間がかかる上、識別結果の信頼性も低かった。このため、従来のレーダ画像における船舶の識別は、波の静かな日に停泊している船舶しか高い精度で行えなかった。
【特許文献１】特開２００１−２２１８５７号公報
【特許文献２】特開平１１−９４９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の課題などを解決するためになされたもので、例えば、ＳＡＲ画像・ＩＳＡＲ画像からの目標識別能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のレーダ画像処理装置は、レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置であり、構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出部と、前記構造物画像位置算出部が算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出部と、既知の地物が有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部が算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別部とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
また、前記構造物画像位置算出部は、レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の絶対値とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの絶対値との少なくともいずれかを構造物の絶対位置情報として算出し、前記構造物相対位置算出部は、レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の比率を示す構造物間の相対距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの比率を示す構造物の相対サイズとの少なくともいずれかを構造物の相対位置情報として算出し、前記地物識別部は、レーダ画像における地物の有する構造物間の距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズとの少なくともいずれかに基づいてレーダ画像における地物を判定した識別結果を記憶することを特徴とする。
【０００６】
本発明のレーダ画像識別方法は、レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置のレーダ画像識別方法であり、構造物画像位置算出部が、構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出処理を行い、構造物相対位置算出部が前記構造物画像位置算出部の算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出処理を行い、地物識別部が、既知の地物の有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部の算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーダ画像識別プログラムは、上記レーダ画像識別方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、目標物の構造的特徴について絶対位置関係だけではなく相対位置関係でも判定し目標物を識別することで、ＳＡＲ画像・ＩＳＡＲ画像を用いた目標識別における信頼性と判読効率を飛躍的に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、ＩＳＡＲで撮影する対象となる目標物として例えば船舶を対象とする場合、絶対値で記述された形状に関する既存の情報に加えて、その主要な船上構造物について相対位置関係を算出したものを併せてデータベースに登録することを説明する。さらに、船上構造物の相対位置関係に基づいてＩＳＡＲ画像に写った船舶を識別する方法およびその有効性について説明する。
但し、以下に説明する識別方法において、船舶は識別する地物の一例であり、船舶の代わりに車両や航空機などの移動体または建造物など他の地物を識別してもよい。また、ＩＳＡＲ画像はレーダ画像の一例であり、ＳＡＲまたは実開口レーダなど他のレーダで観測して生成したレーダ画像でもよい。
【００１０】
図１は、自機（レーダ）と移動する目標物との関係図である。
以下、図１に示すように船舶がアジマス方向と平行に位置する場合を例に、船舶の動揺の影響によりＩＳＡＲ画像に表れる船舶のアジマス方向の大きさの変化について説明する。
【００１１】
ＩＳＡＲなどの画像レーダは、レーダ自身の進行方向と直交する方向にマイクロ波（電波の一例）を発射してから構造物で反射した反射波を受信するまでの時間と受信波のドップラ周波数とを観測する。そして、観測した時間に基づいて構造物までのレンジ方向の距離を算出し構造物のレンジ方向の位置を特定する。また、観測したドップラ周波数に基づいて構造物のアジマス方向の位置を特定する。さらに、算出した構造物の位置において受信波を複素数で表したときの振幅に対応して画像の輝度を設定し構造物を画像化する。
ここで、自機（レーダ）がマイクロ波を発射する方向がレンジ方向であり、レンジ方向に対して垂直で自機が進行する方向がアジマス方向である。
ＩＳＡＲ画像では、ドップラセンタ周波数とドップラ周波数変化率とを用いて表わされる受信波のアジマス方向成分とその複素共役で表わされるアジマス参照関数とを相関積分するアジマス圧縮を行ってアジマス方向の位置を算出する。このため、アジマス方向は、周波数のマッピングとなり、目標物の移動速度に従ってＩＳＡＲ画像上の目標物の位置および大きさが変化する。また、この変化量は、目標物の移動速度に比例し、目標物が海に浮かぶ船舶である場合は波に揺れる速度（角速度）に比例する。
なお、レンジ方向については、目標物の移動速度に比べて非常に速い時間単位でレンジ圧縮処理を行うため、ＩＳＡＲ画像において移動による目標物のぼやけや目標物のレンジ方向の変化は発生しない。このため、レンジ方向においてはＩＳＡＲ画像を用いて目標物の絶対距離を計測することが可能である。
【００１２】
上記の理由から、波に揺れる船舶の角速度ωｓが小さい場合は、図２に示すように、船舶の有する構造物のアジマス方向の絶対位置が船舶の実体と船舶のＩＳＡＲ画像とで対応する。
また、図３に示すように船舶の角速度ωＬが大きい場合は、ＩＳＡＲ画像上の船舶がアジマス方向に広がり、実体とＩＳＡＲ画像とで構造物のアジマス方向の絶対位置は対応しない。図２・図３において、ΥＡ・ΥＢは中心からの距離、νＡ・νＢは揺れ幅である。
実施の形態１において、絶対位置とは、構造物間の距離の絶対値や構造物の大きさの絶対値を示す。
【００１３】
また、従来はＩＳＡＲ画像上の地物を識別する場合、既知の地物について構造物の絶対位置の情報をデータベースにあらかじめ記憶しておき、ＩＳＡＲ画像上の地物が有する構造物の絶対位置とデータベースに記憶された地物の有する構造物の絶対位置とを比較照合していた。
【００１４】
このため、船舶の角速度が小さい場合には、図４に示すように、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の絶対位置に当該船舶のデータベース情報が示す構造物の絶対位置が適合し、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができる。しかし、船舶の角速度が大きい場合は、図５に示すように、船舶が有する構造物の絶対位置は適合せず、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができない。
【００１５】
しかし、船舶上のどの位置でも角速度は同じであるため、船舶の角速度が大きい場合でも、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の相対位置（構造物間の相対距離や構造物の相対サイズ）は船舶の実体と同じである。つまり、船舶の角速度が大きい場合でも、図６に示すように、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の相対位置に当該船舶のデータベース情報が示す構造物の相対位置が適合し、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができる。
【００１６】
上述のように、角速度が小さい、すなわち船舶がほとんど静止している状態であれば、ＩＳＡＲ画像と実体とにおいて船舶の全長・全幅はマッチするが、角速度が大きい場合は、ＩＳＡＲ画像上の船舶はアジマス方向において実体とはかなり見た目が異なるものになる。つまり、角速度が大きい場合は、全長・全幅が異なるためＩＳＡＲ画像と実体とでは船舶がマッチせず、ＩＳＡＲ画像上の船舶を判読する信頼性と効率が劣化する。
そこで、ＩＳＡＲ画像に写った目標物を識別する場合、レンジ方向を絶対位置、アジマス方向を相対位置でマッチングを行うとよい。
【００１７】
上記の説明では、船舶がアジマス方向と平行に位置している場合を例に挙げたが、ＩＳＡＲ画像上の船舶はアジマス方向で角速度に比例してその大きさが変化しレンジ方向ではほぼ変化しないため、船舶がどの方向を向いていても、構造物の相対位置を用いることでＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができる。
また、アジマス方向の大きさの変化は識別する目標物がある移動速度（角速度）で移動した際に発生するドップラ周波数に基づくものであるため、構造物の相対位置を用いてＩＳＡＲ画像上の地物を識別する処理は、船舶に限らず車両や航空機などの移動体（地物の一例）を識別する場合に特に有効である。
【００１８】
実施の形態１．
以下に、構造物の相対位置を用いてＩＳＡＲ画像上の船舶を識別するレーダ画像処理装置１００、レーダ画像識別方法、レーダ画像識別処理、レーダ画像識別プログラムについて説明する。
【００１９】
図７は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の外観を示す図である。
図７において、レーダ画像処理装置１００は、システムユニット９１０、表示装置９０１、キーボード（Ｋ／Ｂ）９０２、マウス９０３、コンパクトディスク装置（ＣＤＤ）９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７を備え、これらはケーブルで接続されている。
さらに、レーダ画像処理装置１００は、ＦＡＸ機９３２、電話器９３１とケーブルで接続され、また、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）９４２、ウェブサーバ９４１を介してインターネット９４０に接続されている。
【００２０】
図８は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のハードウェア構成図である。
図８において、レーダ画像処理装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１１を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、Ｋ／Ｂ９０２、マウス９０３、ＦＤＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）９０４、磁気ディスク装置９２０、ＣＤＤ９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７と接続されている。
表示装置９０１には液晶ディスプレイ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイなどがある。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０、光ディスク装置は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶機器、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
通信ボード９１５は、ＦＡＸ機９３２、電話器９３１、ＬＡＮ９４２等に接続されている。
例えば、通信ボード９１５、Ｋ／Ｂ９０２、スキャナ装置９０７、ＦＤＤ９０４などは、入力機器、入力装置あるいは入力部の一例である。
また、例えば、通信ボード９１５、表示装置９０１などは、出力機器、出力装置あるいは出力部の一例である。
レーダ画像処理装置１００はレーダ画像データおよび既知地物データを入力機器から入力し、記憶機器に記憶する。また、レーダ画像処理装置１００は利用者の指定情報を入力機器から入力し記憶機器に記憶する。また、レーダ画像処理装置１００は算出した構造物の相対位置および識別した地物の識別結果を記憶機器に記憶し出力機器に出力する。
【００２１】
ここで、通信ボード９１５は、ＬＡＮ９４２に限らず、直接、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）に接続されていても構わない。直接、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続されている場合、レーダ画像処理装置１００は、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続され、ウェブサーバ９４１は不用となる。
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）９２１、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３は、ＣＰＵ９１１、ＯＳ９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００２２】
上記プログラム群９２３には、実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、実施の形態の説明において、「〜情報」として説明するデータ、「〜部」として説明する機能を実行時の判定結果や演算結果を示すデータ、「〜部」として説明する機能を実行するプログラム間で受け渡しするデータなどが「〜ファイル」として記憶されている。
また、実施の形態の説明において、フローチャートや構成図の矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、その他の記憶媒体に記憶される。あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。
【００２３】
また、実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
【００２４】
また、実施の形態を実施するプログラムは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ、光ディスク、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他の記憶媒体による記憶装置を用いて記憶されても構わない。
【００２５】
図９は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の構成図である。
図９に示すように、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００は以下のものを備える。
【００２６】
入出力端末１９１は、キーボード９０２やマウス９０３などの入力機器、表示装置９０１などの出力機器を備える。
【００２７】
被識別情報データベース１９２はＩＳＡＲが観測したデータに基づく識別対象の画像データであるレーダ画像データを記憶機器に記憶し管理する。
【００２８】
既知地物情報データベース１９３は既知の船舶を識別する名称などの識別情報・既知の船舶が有する構造物の絶対位置および相対位置の情報を既知地物データとして記憶機器に記憶し管理する。ここで、構造物の位置の情報とは、構造物間の距離や構造物の大きさを意味する。
前述のように、ＩＳＡＲ画像において船舶などの移動体が有する構造物は距離の絶対値・大きさの絶対値が変化するため、ＩＳＡＲ画像からは構造物間の距離・構造物の大きさの絶対値を測定することができない。しかし、船舶などの移動体に対しても構造物の相対位置関係は正確である。そこで、従来の判読情報が、図１０に示すように、識別する目標物の外観に関して全長・全幅しか記憶しないのに対して、既知地物情報データベース１９３には、図１１や図１２に示すように、ＩＳＡＲ画像判読用として、構造的特徴の相対位置関係も定量的に判読情報として登録する。これにより、レーダ画像処理装置１００が行うＩＳＡＲ画像の判読の信頼度および効率を向上させる。
図１１は、既知地物情報データベース１９３に、相対位置情報の一例として、構造物間の相対距離を全長・全幅に対するパーセンテージで記憶した場合の相対位置情報が示す相対位置関係を図示したものである。「Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ」および「Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ」の値は「１００」になる。
また、図１２は、既知地物情報データベース１９３に、相対位置情報の一例として、構造物の相対サイズを全長に対するパーセンテージで記憶した場合の相対位置情報が示す相対位置関係を図示したものである。「Ｉ＋Ｊ＋Ｋ＋Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ」の値は「１００」になる。
【００２９】
レーダ画像表示部１１０は、被識別情報データベース１９２からレーダ画像データを取得し、レーダ画像データに基づいて複素数の振幅からパワー（輝度）に変換したＩＳＡＲ画像を入出力端末１９１の表示装置９０１に表示する。
【００３０】
構造物指定処理部１２０は、入出力端末１９１のキーボード９０２やマウス９０３によりＩＳＡＲ画像上の構造物の位置を利用者に指定させ、利用者に指定された位置情報をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３１】
構造物画像位置算出部１３０は、ＩＳＡＲ画像における構造物の絶対位置を算出しレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３２】
構造物相対位置算出部１４０は、ＩＳＡＲ画像における各構造物の絶対位置に基づいてＩＳＡＲ画像における各構造物の相対位置を算出しレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３３】
地物識別部１５０は、既知地物情報データベース１９３から既知地物データを取得し、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の相対位置と既知である船舶が有する構造物の相対位置とを比較照合し、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別判定する。地物識別部１５０は、識別結果をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶すると共に、入出力端末１９１の表示装置９０１に識別結果を表示する。
【００３４】
図１３は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のレーダ画像識別処理を示すフローチャートである。
実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００がレーダ画像識別方法として実行するレーダ画像識別処理の流れを図１３に基づいて以下に説明する。
【００３５】
＜レーダ画像データ取得処理＞
まず、レーダ画像表示部１１０は被識別情報データベース１９２からレーダ画像データを取得する。そして、レーダ画像表示部１１０はレーダ画像データに基づいて複素数の振幅からパワー（輝度）に変換したＩＳＡＲ画像の表示データを生成して入出力端末１９１に出力する。入出力端末１９１の表示装置９０１は表示データに基づいてＩＳＡＲ画像を表示する（Ｓ１０１）。
【００３６】
＜構造物位置指定処理＞
次に、構造物指定処理部１２０は、入出力端末１９１のキーボード９０２やマウス９０３により利用者に構造物の位置を指定させる。そして、構造物指定処理部１２０は、入出力端末１９１から利用者が指定した構造物の位置を示す構造物指定データを入力しレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する（Ｓ１０２）。
【００３７】
Ｓ１０２において、利用者は、レーダ画像において輝度が高い部分や反対方向に対になるものが無い突き出た部分を構造物と判定し、構造物の中心点や構造物の幅を示す始点・終点を指定する。レーダ画像には高さを持った構造物がその高さに応じて自機（レーダ）方向に倒れこんで表示されるフォーショートニング効果があるため、反対方向に対になるものが無い突き出た部分は構造物であると判定することができる。利用者には、例えば、枠線を用いて構造物を指定させてもよいし、画像上の座標値を用いて構造物を指定させてもよい。そして、構造物指定処理部１２０は、利用者が指定した情報に基づいて構造物の中心点や始点・終点を算出し構造物指定データとして被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３８】
＜構造物画像位置算出処理＞
次に、構造物画像位置算出部１３０は、被識別情報データベース１９２から構造物指定データを取得し、ＩＳＡＲ画像における構造物の絶対位置情報をＣＰＵ９１１により算出する。そして、構造物画像位置算出部１３０は算出した構造物の絶対位置情報をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する（Ｓ１０３）。
【００３９】
Ｓ１０３において、構造物画像位置算出部１３０は、構造物指定データが示す各構造物の中心点に基づいて構造物間の画素数を構造物の絶対位置情報（距離の絶対値の一例）として算出し、構造物指定データが示す構造物の始点・終点に基づいて構造物の縦・横の画素数を構造物の絶対位置情報（大きさの絶対値の一例）として算出する。
【００４０】
＜構造物相対位置算出処理＞
次に、構造物相対位置算出部１４０は、被識別情報データベース１９２から構造物の絶対位置情報を取得し、ＩＳＡＲ画像における各構造物の絶対位置情報に基づいてＩＳＡＲ画像における各構造物の相対位置情報をＣＰＵ９１１により算出する。そして、構造物相対位置算出部１４０は算出した構造物の相対位置情報をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する（Ｓ１０４）。
【００４１】
Ｓ１０４において、構造物相対位置算出部１４０は、既知地物情報データベース１９３に記憶された既知地物データと同じ形式（相対距離・相対サイズ）でＩＳＡＲ画像における構造物の相対位置情報を算出する。
【００４２】
＜地物識別処理＞
次に、地物識別部１５０は、被識別情報データベース１９２からＩＳＡＲ画像における構造物の相対位置情報を取得し、既知地物情報データベース１９３から既知地物データを取得する。そして、地物識別部１５０は、ＩＳＡＲ画像における構造物の相対位置を既知地物データが示す既知の船舶の有する構造物の相対位置と比較し、適合した相対位置に構造物を有する既知の船舶がＩＳＡＲ画像上の船舶であるとＣＰＵ９１１により判定する。地物識別部１５０は、例えば、構造物の相対位置の差が特定の閾値以内であれば当該構造物が適合すると判定し、適合する構造物の数が当該船舶の有する構造物の数に一致または適合する構造物の数が特定の閾値以上または当該船舶の有する構造物の数に対する適合する構造物の数の割合が特定の閾値以上である場合に、当該既知の地物がＩＳＡＲ画像上の地物であると判定する。また、地物識別部１５０はＩＳＡＲ画像についてレンジ方向を絶対位置、アジマス方向を相対位置で比較しＩＳＡＲ画像上の地物を識別してもよい。地物識別部１５０は適合した既知の船舶の名称（識別結果の一例）をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。また、地物識別部１５０は、適合した地物の名称を表わす表示データを生成して入出力端末１９１に出力する。入出力端末１９１の表示装置９０１は表示データに基づいてＩＳＡＲ画像上に地物の名称を表示する（Ｓ１０５）。
【００４３】
前述のように、移動体について、構造物のアジマス方向の絶対距離はレーダ画像では計測できないが、相対位置関係は正確に計測できる。このため、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００は既知地物情報データベース１９３で構造物の相対位置関係を登録していることが特徴点である。このように、アジマス方向の画像認識を考慮して既知地物情報データベース１９３を構築することで、レーダ画像処理装置１００はより確度の高い船舶類識別システムを構成することができる。
【００４４】
上記実施の形態１では、既知地物情報データベース１９３に既知の地物が有する構造物の相対位置情報を記憶したが、絶対位置情報を既知地物情報データベース１９３が記憶し、地物識別処理においてレーダ画像処理装置１００（例えば地物識別部１５０）が絶対位置情報に基づいて既知の地物が有する構造物の相対位置情報を算出し用いてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態１では、レーダ画像上の構造物は利用者に指定させたが、構造物指定処理部１２０がレーダ画像の輝度が高い部分や反対方向に対になるものが無い突き出た部分をレーダ画像データから構造物として抽出し、構造物の中心点や構造物の幅を示す始点・終点を算出する画像処理を行ってもよい。
【００４６】
また、レーダはＩＳＡＲ（逆合成開口レーダ）に限らず、レンジ方向に電波を発射して地物の有する構造物からの反射波を受信するレーダ観測を行い画像化するレーダであれば、ＳＡＲ（合成開口レーダ）でもその他のレーダでも構わない。
また、識別する地物は、船舶に限らず、航空機・車両・建造物など他の地物でもよい。
また、レーダ観測は人工衛星から行ってもよいし、航空機などの飛行体から行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】自機と移動する目標物との関係図。
【図２】角速度が小さい場合のＳＡＲ画像を表示する表示装置９０１を示す図。
【図３】角速度が大きい場合のＳＡＲ画像を表示する表示装置９０１を示す図。
【図４】角速度が小さい場合のＳＡＲ画像とデータベース情報とのマッチングを示す図。
【図５】角速度が大きい場合のＳＡＲ画像とデータベース情報とのマッチングを示す図。
【図６】実施の形態１におけるＳＡＲ画像とＳＡＲ用データベース情報とのマッチングを示す図。
【図７】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の外観を示す図。
【図８】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のハードウェア構成図。
【図９】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の構成図。
【図１０】従来のデータベースの記憶情報を示す図。
【図１１】実施の形態１におけるＳＡＲ用データベースの記憶情報を示す図。
【図１２】実施の形態１におけるＳＡＲ用データベースの記憶情報を示す図。
【図１３】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のレーダ画像識別処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１００ レーダ画像処理装置、１１０ レーダ画像表示部、１２０ 構造物指定処理部、１３０ 構造物画像位置算出部、１４０ 構造物相対位置算出部、１５０ 地物識別部、１９１ 入出力端末、１９２ 被識別情報データベース、１９３ 既知地物情報データベース、９０１ 表示装置、９０２ Ｋ／Ｂ、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ装置、９０７ スキャナ装置、９１０ システムユニット、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ 磁気ディスク装置、９２１ ＯＳ、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群、９３１ 電話器、９３２ ＦＡＸ機、９４０ インターネット、９４１ ウェブサーバ、９４２ ＬＡＮ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ画像に写った地物を識別するレーダ画像処理装置、レーダ画像識別方法およびレーダ画像識別プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像や逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像では、目標物である船舶のレンジ方向の全長や構造的の特徴を計測することは可能であるが、目標物である船舶の揺れによってアジマス方向の長さは変化している。このため、レーダ画像が鮮明であっても、絶対距離で記述された通常のデータベース情報と比較照合すると、レーダ画像上の船舶を識別する判読作業に非常に時間がかかる上、識別結果の信頼性も低かった。このため、従来のレーダ画像における船舶の識別は、波の静かな日に停泊している船舶しか高い精度で行えなかった。
【特許文献１】特開２００１−２２１８５７号公報
【特許文献２】特開平１１−９４９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の課題などを解決するためになされたもので、例えば、ＳＡＲ画像・ＩＳＡＲ画像からの目標識別能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のレーダ画像処理装置は、レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置であり、構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出部と、前記構造物画像位置算出部が算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出部と、既知の地物が有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部が算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別部とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
また、前記構造物画像位置算出部は、レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の絶対値とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの絶対値との少なくともいずれかを構造物の絶対位置情報として算出し、前記構造物相対位置算出部は、レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の比率を示す構造物間の相対距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの比率を示す構造物の相対サイズとの少なくともいずれかを構造物の相対位置情報として算出し、前記地物識別部は、レーダ画像における地物の有する構造物間の距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズとの少なくともいずれかに基づいてレーダ画像における地物を判定した識別結果を記憶することを特徴とする。
【０００６】
本発明のレーダ画像識別方法は、レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置のレーダ画像識別方法であり、構造物画像位置算出部が、構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出処理を行い、構造物相対位置算出部が前記構造物画像位置算出部の算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出処理を行い、地物識別部が、既知の地物の有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部の算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーダ画像識別プログラムは、上記レーダ画像識別方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、目標物の構造的特徴について絶対位置関係だけではなく相対位置関係でも判定し目標物を識別することで、ＳＡＲ画像・ＩＳＡＲ画像を用いた目標識別における信頼性と判読効率を飛躍的に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、ＩＳＡＲで撮影する対象となる目標物として例えば船舶を対象とする場合、絶対値で記述された形状に関する既存の情報に加えて、その主要な船上構造物について相対位置関係を算出したものを併せてデータベースに登録することを説明する。さらに、船上構造物の相対位置関係に基づいてＩＳＡＲ画像に写った船舶を識別する方法およびその有効性について説明する。
但し、以下に説明する識別方法において、船舶は識別する地物の一例であり、船舶の代わりに車両や航空機などの移動体または建造物など他の地物を識別してもよい。また、ＩＳＡＲ画像はレーダ画像の一例であり、ＳＡＲまたは実開口レーダなど他のレーダで観測して生成したレーダ画像でもよい。
【００１０】
図１は、自機（レーダ）と移動する目標物との関係図である。
以下、図１に示すように船舶がアジマス方向と平行に位置する場合を例に、船舶の動揺の影響によりＩＳＡＲ画像に表れる船舶のアジマス方向の大きさの変化について説明する。
【００１１】
ＩＳＡＲなどの画像レーダは、レーダ自身の進行方向と直交する方向にマイクロ波（電波の一例）を発射してから構造物で反射した反射波を受信するまでの時間と受信波のドップラ周波数とを観測する。そして、観測した時間に基づいて構造物までのレンジ方向の距離を算出し構造物のレンジ方向の位置を特定する。また、観測したドップラ周波数に基づいて構造物のアジマス方向の位置を特定する。さらに、算出した構造物の位置において受信波を複素数で表したときの振幅に対応して画像の輝度を設定し構造物を画像化する。
ここで、自機（レーダ）がマイクロ波を発射する方向がレンジ方向であり、レンジ方向に対して垂直で自機が進行する方向がアジマス方向である。
ＩＳＡＲ画像では、ドップラセンタ周波数とドップラ周波数変化率とを用いて表わされる受信波のアジマス方向成分とその複素共役で表わされるアジマス参照関数とを相関積分するアジマス圧縮を行ってアジマス方向の位置を算出する。このため、アジマス方向は、周波数のマッピングとなり、目標物の移動速度に従ってＩＳＡＲ画像上の目標物の位置および大きさが変化する。また、この変化量は、目標物の移動速度に比例し、目標物が海に浮かぶ船舶である場合は波に揺れる速度（角速度）に比例する。
なお、レンジ方向については、目標物の移動速度に比べて非常に速い時間単位でレンジ圧縮処理を行うため、ＩＳＡＲ画像において移動による目標物のぼやけや目標物のレンジ方向の変化は発生しない。このため、レンジ方向においてはＩＳＡＲ画像を用いて目標物の絶対距離を計測することが可能である。
【００１２】
上記の理由から、波に揺れる船舶の角速度ωｓが小さい場合は、図２に示すように、船舶の有する構造物のアジマス方向の絶対位置が船舶の実体と船舶のＩＳＡＲ画像とで対応する。
また、図３に示すように船舶の角速度ωＬが大きい場合は、ＩＳＡＲ画像上の船舶がアジマス方向に広がり、実体とＩＳＡＲ画像とで構造物のアジマス方向の絶対位置は対応しない。図２・図３において、ΥＡ・ΥＢは中心からの距離、νＡ・νＢは揺れ幅である。
実施の形態１において、絶対位置とは、構造物間の距離の絶対値や構造物の大きさの絶対値を示す。
【００１３】
また、従来はＩＳＡＲ画像上の地物を識別する場合、既知の地物について構造物の絶対位置の情報をデータベースにあらかじめ記憶しておき、ＩＳＡＲ画像上の地物が有する構造物の絶対位置とデータベースに記憶された地物の有する構造物の絶対位置とを比較照合していた。
【００１４】
このため、船舶の角速度が小さい場合には、図４に示すように、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の絶対位置に当該船舶のデータベース情報が示す構造物の絶対位置が適合し、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができる。しかし、船舶の角速度が大きい場合は、図５に示すように、船舶が有する構造物の絶対位置は適合せず、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができない。
【００１５】
しかし、船舶上のどの位置でも角速度は同じであるため、船舶の角速度が大きい場合でも、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の相対位置（構造物間の相対距離や構造物の相対サイズ）は船舶の実体と同じである。つまり、船舶の角速度が大きい場合でも、図６に示すように、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の相対位置に当該船舶のデータベース情報が示す構造物の相対位置が適合し、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができる。
【００１６】
上述のように、角速度が小さい、すなわち船舶がほとんど静止している状態であれば、ＩＳＡＲ画像と実体とにおいて船舶の全長・全幅はマッチするが、角速度が大きい場合は、ＩＳＡＲ画像上の船舶はアジマス方向において実体とはかなり見た目が異なるものになる。つまり、角速度が大きい場合は、全長・全幅が異なるためＩＳＡＲ画像と実体とでは船舶がマッチせず、ＩＳＡＲ画像上の船舶を判読する信頼性と効率が劣化する。
そこで、ＩＳＡＲ画像に写った目標物を識別する場合、レンジ方向を絶対位置、アジマス方向を相対位置でマッチングを行うとよい。
【００１７】
上記の説明では、船舶がアジマス方向と平行に位置している場合を例に挙げたが、ＩＳＡＲ画像上の船舶はアジマス方向で角速度に比例してその大きさが変化しレンジ方向ではほぼ変化しないため、船舶がどの方向を向いていても、構造物の相対位置を用いることでＩＳＡＲ画像上の船舶を識別することができる。
また、アジマス方向の大きさの変化は識別する目標物がある移動速度（角速度）で移動した際に発生するドップラ周波数に基づくものであるため、構造物の相対位置を用いてＩＳＡＲ画像上の地物を識別する処理は、船舶に限らず車両や航空機などの移動体（地物の一例）を識別する場合に特に有効である。
【００１８】
実施の形態１．
以下に、構造物の相対位置を用いてＩＳＡＲ画像上の船舶を識別するレーダ画像処理装置１００、レーダ画像識別方法、レーダ画像識別処理、レーダ画像識別プログラムについて説明する。
【００１９】
図７は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の外観を示す図である。
図７において、レーダ画像処理装置１００は、システムユニット９１０、表示装置９０１、キーボード（Ｋ／Ｂ）９０２、マウス９０３、コンパクトディスク装置（ＣＤＤ）９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７を備え、これらはケーブルで接続されている。
さらに、レーダ画像処理装置１００は、ＦＡＸ機９３２、電話器９３１とケーブルで接続され、また、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）９４２、ウェブサーバ９４１を介してインターネット９４０に接続されている。
【００２０】
図８は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のハードウェア構成図である。
図８において、レーダ画像処理装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１１を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、Ｋ／Ｂ９０２、マウス９０３、ＦＤＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）９０４、磁気ディスク装置９２０、ＣＤＤ９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７と接続されている。
表示装置９０１には液晶ディスプレイ、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイなどがある。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０、光ディスク装置は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶機器、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
通信ボード９１５は、ＦＡＸ機９３２、電話器９３１、ＬＡＮ９４２等に接続されている。
例えば、通信ボード９１５、Ｋ／Ｂ９０２、スキャナ装置９０７、ＦＤＤ９０４などは、入力機器、入力装置あるいは入力部の一例である。
また、例えば、通信ボード９１５、表示装置９０１などは、出力機器、出力装置あるいは出力部の一例である。
レーダ画像処理装置１００はレーダ画像データおよび既知地物データを入力機器から入力し、記憶機器に記憶する。また、レーダ画像処理装置１００は利用者の指定情報を入力機器から入力し記憶機器に記憶する。また、レーダ画像処理装置１００は算出した構造物の相対位置および識別した地物の識別結果を記憶機器に記憶し出力機器に出力する。
【００２１】
ここで、通信ボード９１５は、ＬＡＮ９４２に限らず、直接、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）に接続されていても構わない。直接、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続されている場合、レーダ画像処理装置１００は、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続され、ウェブサーバ９４１は不用となる。
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）９２１、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３は、ＣＰＵ９１１、ＯＳ９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００２２】
上記プログラム群９２３には、実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、実施の形態の説明において、「〜情報」として説明するデータ、「〜部」として説明する機能を実行時の判定結果や演算結果を示すデータ、「〜部」として説明する機能を実行するプログラム間で受け渡しするデータなどが「〜ファイル」として記憶されている。
また、実施の形態の説明において、フローチャートや構成図の矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、その他の記憶媒体に記憶される。あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。
【００２３】
また、実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
【００２４】
また、実施の形態を実施するプログラムは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ、光ディスク、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他の記憶媒体による記憶装置を用いて記憶されても構わない。
【００２５】
図９は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の構成図である。
図９に示すように、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００は以下のものを備える。
【００２６】
入出力端末１９１は、キーボード９０２やマウス９０３などの入力機器、表示装置９０１などの出力機器を備える。
【００２７】
被識別情報データベース１９２はＩＳＡＲが観測したデータに基づく識別対象の画像データであるレーダ画像データを記憶機器に記憶し管理する。
【００２８】
既知地物情報データベース１９３は既知の船舶を識別する名称などの識別情報・既知の船舶が有する構造物の絶対位置および相対位置の情報を既知地物データとして記憶機器に記憶し管理する。ここで、構造物の位置の情報とは、構造物間の距離や構造物の大きさを意味する。
前述のように、ＩＳＡＲ画像において船舶などの移動体が有する構造物は距離の絶対値・大きさの絶対値が変化するため、ＩＳＡＲ画像からは構造物間の距離・構造物の大きさの絶対値を測定することができない。しかし、船舶などの移動体に対しても構造物の相対位置関係は正確である。そこで、従来の判読情報が、図１０に示すように、識別する目標物の外観に関して全長・全幅しか記憶しないのに対して、既知地物情報データベース１９３には、図１１や図１２に示すように、ＩＳＡＲ画像判読用として、構造的特徴の相対位置関係も定量的に判読情報として登録する。これにより、レーダ画像処理装置１００が行うＩＳＡＲ画像の判読の信頼度および効率を向上させる。
図１１は、既知地物情報データベース１９３に、相対位置情報の一例として、構造物間の相対距離を全長・全幅に対するパーセンテージで記憶した場合の相対位置情報が示す相対位置関係を図示したものである。「Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ」および「Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ」の値は「１００」になる。
また、図１２は、既知地物情報データベース１９３に、相対位置情報の一例として、構造物の相対サイズを全長に対するパーセンテージで記憶した場合の相対位置情報が示す相対位置関係を図示したものである。「Ｉ＋Ｊ＋Ｋ＋Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ」の値は「１００」になる。
【００２９】
レーダ画像表示部１１０は、被識別情報データベース１９２からレーダ画像データを取得し、レーダ画像データに基づいて複素数の振幅からパワー（輝度）に変換したＩＳＡＲ画像を入出力端末１９１の表示装置９０１に表示する。
【００３０】
構造物指定処理部１２０は、入出力端末１９１のキーボード９０２やマウス９０３によりＩＳＡＲ画像上の構造物の位置を利用者に指定させ、利用者に指定された位置情報をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３１】
構造物画像位置算出部１３０は、ＩＳＡＲ画像における構造物の絶対位置を算出しレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３２】
構造物相対位置算出部１４０は、ＩＳＡＲ画像における各構造物の絶対位置に基づいてＩＳＡＲ画像における各構造物の相対位置を算出しレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３３】
地物識別部１５０は、既知地物情報データベース１９３から既知地物データを取得し、ＩＳＡＲ画像上の船舶が有する構造物の相対位置と既知である船舶が有する構造物の相対位置とを比較照合し、ＩＳＡＲ画像上の船舶を識別判定する。地物識別部１５０は、識別結果をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶すると共に、入出力端末１９１の表示装置９０１に識別結果を表示する。
【００３４】
図１３は、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のレーダ画像識別処理を示すフローチャートである。
実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００がレーダ画像識別方法として実行するレーダ画像識別処理の流れを図１３に基づいて以下に説明する。
【００３５】
＜レーダ画像データ取得処理＞
まず、レーダ画像表示部１１０は被識別情報データベース１９２からレーダ画像データを取得する。そして、レーダ画像表示部１１０はレーダ画像データに基づいて複素数の振幅からパワー（輝度）に変換したＩＳＡＲ画像の表示データを生成して入出力端末１９１に出力する。入出力端末１９１の表示装置９０１は表示データに基づいてＩＳＡＲ画像を表示する（Ｓ１０１）。
【００３６】
＜構造物位置指定処理＞
次に、構造物指定処理部１２０は、入出力端末１９１のキーボード９０２やマウス９０３により利用者に構造物の位置を指定させる。そして、構造物指定処理部１２０は、入出力端末１９１から利用者が指定した構造物の位置を示す構造物指定データを入力しレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する（Ｓ１０２）。
【００３７】
Ｓ１０２において、利用者は、レーダ画像において輝度が高い部分や反対方向に対になるものが無い突き出た部分を構造物と判定し、構造物の中心点や構造物の幅を示す始点・終点を指定する。レーダ画像には高さを持った構造物がその高さに応じて自機（レーダ）方向に倒れこんで表示されるフォーショートニング効果があるため、反対方向に対になるものが無い突き出た部分は構造物であると判定することができる。利用者には、例えば、枠線を用いて構造物を指定させてもよいし、画像上の座標値を用いて構造物を指定させてもよい。そして、構造物指定処理部１２０は、利用者が指定した情報に基づいて構造物の中心点や始点・終点を算出し構造物指定データとして被識別情報データベース１９２に記憶する。
【００３８】
＜構造物画像位置算出処理＞
次に、構造物画像位置算出部１３０は、被識別情報データベース１９２から構造物指定データを取得し、ＩＳＡＲ画像における構造物の絶対位置情報をＣＰＵ９１１により算出する。そして、構造物画像位置算出部１３０は算出した構造物の絶対位置情報をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する（Ｓ１０３）。
【００３９】
Ｓ１０３において、構造物画像位置算出部１３０は、構造物指定データが示す各構造物の中心点に基づいて構造物間の画素数を構造物の絶対位置情報（距離の絶対値の一例）として算出し、構造物指定データが示す構造物の始点・終点に基づいて構造物の縦・横の画素数を構造物の絶対位置情報（大きさの絶対値の一例）として算出する。
【００４０】
＜構造物相対位置算出処理＞
次に、構造物相対位置算出部１４０は、被識別情報データベース１９２から構造物の絶対位置情報を取得し、ＩＳＡＲ画像における各構造物の絶対位置情報に基づいてＩＳＡＲ画像における各構造物の相対位置情報をＣＰＵ９１１により算出する。そして、構造物相対位置算出部１４０は算出した構造物の相対位置情報をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する（Ｓ１０４）。
【００４１】
Ｓ１０４において、構造物相対位置算出部１４０は、既知地物情報データベース１９３に記憶された既知地物データと同じ形式（相対距離・相対サイズ）でＩＳＡＲ画像における構造物の相対位置情報を算出する。
【００４２】
＜地物識別処理＞
次に、地物識別部１５０は、被識別情報データベース１９２からＩＳＡＲ画像における構造物の相対位置情報を取得し、既知地物情報データベース１９３から既知地物データを取得する。そして、地物識別部１５０は、ＩＳＡＲ画像における構造物の相対位置を既知地物データが示す既知の船舶の有する構造物の相対位置と比較し、適合した相対位置に構造物を有する既知の船舶がＩＳＡＲ画像上の船舶であるとＣＰＵ９１１により判定する。地物識別部１５０は、例えば、構造物の相対位置の差が特定の閾値以内であれば当該構造物が適合すると判定し、適合する構造物の数が当該船舶の有する構造物の数に一致または適合する構造物の数が特定の閾値以上または当該船舶の有する構造物の数に対する適合する構造物の数の割合が特定の閾値以上である場合に、当該既知の地物がＩＳＡＲ画像上の地物であると判定する。また、地物識別部１５０はＩＳＡＲ画像についてレンジ方向を絶対位置、アジマス方向を相対位置で比較しＩＳＡＲ画像上の地物を識別してもよい。地物識別部１５０は適合した既知の船舶の名称（識別結果の一例）をレーダ画像データに対応付けて被識別情報データベース１９２に記憶する。また、地物識別部１５０は、適合した地物の名称を表わす表示データを生成して入出力端末１９１に出力する。入出力端末１９１の表示装置９０１は表示データに基づいてＩＳＡＲ画像上に地物の名称を表示する（Ｓ１０５）。
【００４３】
前述のように、移動体について、構造物のアジマス方向の絶対距離はレーダ画像では計測できないが、相対位置関係は正確に計測できる。このため、実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００は既知地物情報データベース１９３で構造物の相対位置関係を登録していることが特徴点である。このように、アジマス方向の画像認識を考慮して既知地物情報データベース１９３を構築することで、レーダ画像処理装置１００はより確度の高い船舶類識別システムを構成することができる。
【００４４】
上記実施の形態１では、既知地物情報データベース１９３に既知の地物が有する構造物の相対位置情報を記憶したが、絶対位置情報を既知地物情報データベース１９３が記憶し、地物識別処理においてレーダ画像処理装置１００（例えば地物識別部１５０）が絶対位置情報に基づいて既知の地物が有する構造物の相対位置情報を算出し用いてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態１では、レーダ画像上の構造物は利用者に指定させたが、構造物指定処理部１２０がレーダ画像の輝度が高い部分や反対方向に対になるものが無い突き出た部分をレーダ画像データから構造物として抽出し、構造物の中心点や構造物の幅を示す始点・終点を算出する画像処理を行ってもよい。
【００４６】
また、レーダはＩＳＡＲ（逆合成開口レーダ）に限らず、レンジ方向に電波を発射して地物の有する構造物からの反射波を受信するレーダ観測を行い画像化するレーダであれば、ＳＡＲ（合成開口レーダ）でもその他のレーダでも構わない。
また、識別する地物は、船舶に限らず、航空機・車両・建造物など他の地物でもよい。
また、レーダ観測は人工衛星から行ってもよいし、航空機などの飛行体から行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】自機と移動する目標物との関係図。
【図２】角速度が小さい場合のＳＡＲ画像を表示する表示装置９０１を示す図。
【図３】角速度が大きい場合のＳＡＲ画像を表示する表示装置９０１を示す図。
【図４】角速度が小さい場合のＳＡＲ画像とデータベース情報とのマッチングを示す図。
【図５】角速度が大きい場合のＳＡＲ画像とデータベース情報とのマッチングを示す図。
【図６】実施の形態１におけるＳＡＲ画像とＳＡＲ用データベース情報とのマッチングを示す図。
【図７】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の外観を示す図。
【図８】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のハードウェア構成図。
【図９】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００の構成図。
【図１０】従来のデータベースの記憶情報を示す図。
【図１１】実施の形態１におけるＳＡＲ用データベースの記憶情報を示す図。
【図１２】実施の形態１におけるＳＡＲ用データベースの記憶情報を示す図。
【図１３】実施の形態１におけるレーダ画像処理装置１００のレーダ画像識別処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１００ レーダ画像処理装置、１１０ レーダ画像表示部、１２０ 構造物指定処理部、１３０ 構造物画像位置算出部、１４０ 構造物相対位置算出部、１５０ 地物識別部、１９１ 入出力端末、１９２ 被識別情報データベース、１９３ 既知地物情報データベース、９０１ 表示装置、９０２ Ｋ／Ｂ、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ装置、９０７ スキャナ装置、９１０ システムユニット、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ 磁気ディスク装置、９２１ ＯＳ、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群、９３１ 電話器、９３２ ＦＡＸ機、９４０ インターネット、９４１ ウェブサーバ、９４２ ＬＡＮ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置であり、
構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出部と、
前記構造物画像位置算出部が算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出部と、
既知の地物が有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部が算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別部と
を備えたことを特徴とするレーダ画像処理装置。
【請求項２】
前記構造物画像位置算出部は、
レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の絶対値とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの絶対値との少なくともいずれかを構造物の絶対位置情報として算出し、
前記構造物相対位置算出部は、
レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の比率を示す構造物間の相対距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの比率を示す構造物の相対サイズとの少なくともいずれかを構造物の相対位置情報として算出し、
前記地物識別部は、
レーダ画像における地物の有する構造物間の距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズとの少なくともいずれかに基づいてレーダ画像における地物を判定した識別結果を記憶する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ画像処理装置。
【請求項３】
レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置のレーダ画像識別方法であり、
構造物画像位置算出部が、構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出処理を行い、
構造物相対位置算出部が前記構造物画像位置算出部の算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出処理を行い、
地物識別部が、既知の地物の有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部の算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別処理を行う
ことを特徴とするレーダ画像識別方法。
【請求項４】
請求項３記載のレーダ画像識別方法をコンピュータに実行させることを特徴とするレーダ画像識別プログラム。
【請求項１】
レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置であり、
構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出部と、
前記構造物画像位置算出部が算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出部と、
既知の地物が有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部が算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別部と
を備えたことを特徴とするレーダ画像処理装置。
【請求項２】
前記構造物画像位置算出部は、
レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の絶対値とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの絶対値との少なくともいずれかを構造物の絶対位置情報として算出し、
前記構造物相対位置算出部は、
レーダ画像における地物の有する構造物間の距離の比率を示す構造物間の相対距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズの比率を示す構造物の相対サイズとの少なくともいずれかを構造物の相対位置情報として算出し、
前記地物識別部は、
レーダ画像における地物の有する構造物間の距離とレーダ画像における地物の有する構造物のサイズとの少なくともいずれかに基づいてレーダ画像における地物を判定した識別結果を記憶する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ画像処理装置。
【請求項３】
レーダ画像に写る地物を識別するレーダ画像処理装置のレーダ画像識別方法であり、
構造物画像位置算出部が、構造物を有する地物が写ったレーダ画像を表わすレーダ画像データを記憶機器から取得し、取得したレーダ画像データが表わすレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物画像位置算出処理を行い、
構造物相対位置算出部が前記構造物画像位置算出部の算出したレーダ画像における地物の有する構造物の絶対位置情報に基づいてレーダ画像における構造物の相対位置情報を中央処理装置により算出し記憶機器に記憶する構造物相対位置算出処理を行い、
地物識別部が、既知の地物の有する構造物の既知の相対位置情報を記憶機器から取得し、前記構造物相対位置算出部の算出した相対位置情報を既知の相対位置情報と比較し、適合した既知の相対位置に構造物を有する地物がレーダ画像における地物であると中央処理装置により判定し、判定した識別結果を記憶機器に記憶する地物識別処理を行う
ことを特徴とするレーダ画像識別方法。
【請求項４】
請求項３記載のレーダ画像識別方法をコンピュータに実行させることを特徴とするレーダ画像識別プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１１４１０２（Ｐ２００７−１１４１０２Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０７１２３（Ｐ２００５−３０７１２３）
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２１日（２００５．１０．２１）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【Ｆターム（参考）】
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