レーダ画像処理装置
【課題】既存の観測対象領域の傾斜情報を用いて、インターフェログラム内の雑音成分を高精度に低減する。
【解決手段】異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部１と、格納されたレーダ画像の領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部２と、レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、算出されたインターフェログラムに対して、格納されている既存の傾斜情報に基づいて、バンドパスフィルタによるフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部１００と、フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部３とを備えている。
【解決手段】異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部１と、格納されたレーダ画像の領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部２と、レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、算出されたインターフェログラムに対して、格納されている既存の傾斜情報に基づいて、バンドパスフィルタによるフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部１００と、フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部３とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はレーダ画像処理装置に関し、特に、観測されたレーダ画像を用いて地表面の起伏を計測するためのレーダ画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる位置から観測した少なくとも２枚のレーダ画像間の位相差分布、すわなち、インターフェログラムから、位相差が地形の起伏に応じた値を持つことを利用して、地形の起伏を算出する干渉型合成開口レーダ技術がある。インターフェログラムは、レーダの受信機で発生する雑音等の影響で生じる、ランダムな雑音成分を含む。この雑音成分は地形の起伏を算出する上で障害となるため、これを低減する処理が必須となる。
【０００３】
従来のレーダ画像処理装置は、この雑音成分の低減を、インターフェログラムに対して局所的な空間平均をすることで行っていた。例えば、非特許文献１では、インターフェログラムの局所的な空間平均をφｚバー、局所的な空間平均をとるために設定した局所窓内の参照点における位相値をφｚ（ｍ，ｎ）、フィルタ後の位相値をφｘハット（ｍ，ｎ）、フィルタ係数をｂとすると、下式を用いて、雑音成分の低減を行っている。
【０００４】
【数１】
【０００５】
ここで、前記フィルタ係数ｂは、局所的な空間平均の重みづけの機能を果たし、その値が１に近づくほどノイズ低減効果を抑圧し、０に近づくとノイズ低減効果を高める。このようなノイズ低減効果を調整する機能を付することで、インターフェログラム内の位置に応じて大きさが異なる雑音成分を適応的に低減する。前記フィルタ係数ｂの値は、レーダ画像間のコヒーレンスの値に基づき決定する。このコヒーレンスはレーダ画像間の相関に相当し、０から１までの値をとる。コヒーレンスは雑音成分の大小を知るための指標値となり、雑音成分が大きい位置ほどその値は小さくなる。
【０００６】
【非特許文献１】J.S. Lee,K.P.Papathanassiou, T.L. Ainsworth, M.R. Grunes, and A. Reigber, "A new technique for noise filtering of SAR interferometric phase images," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol.36, no.5, p.1456-1465, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような従来のレーダ画像処理装置は、事前にレーダ画像の対を用いて行うコヒーレンスの推定の精度が低下すると、フィルタ係数を不適切な値に設定してしまうため、雑音成分の低減に過不足が生じるという問題点があった。
【０００８】
さらに、雑音低減を過大に行った場合に、インターフェログラムの空間分解能を劣化させるという問題点があった。
【０００９】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、既存の観測対象領域の傾斜情報を用いて、インターフェログラム内の雑音成分を高精度に低減することが可能なレーダ画像処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部と、前記レーダ画像として撮像された領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部と、前記レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、前記インターフェログラムに対して前記傾斜情報に基づいてフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部と、前記フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部とを備えたレーダ画像処理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部と、前記レーダ画像として撮像された領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部と、前記レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、前記インターフェログラムに対して前記傾斜情報に基づいてフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部と、前記フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部とを備えたレーダ画像処理装置であるので、既存の観測対象領域の傾斜情報を用いて、インターフェログラム内の雑音成分を高精度に低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図１において、レーダ画像格納部１は、異なる位置から撮像された複数のレーダ画像を格納し、傾斜情報格納部２は、既存の観測領域の傾斜情報を格納している。出力格納部３は、本装置の出力を格納する。レーダ画像格納部１および傾斜情報格納部２と、出力格納部３との間には、１次処理部１００が設けられている。本装置は、このように、レーダ画像格納部１、傾斜情報格納部２、１次処理部１００および出力格納部３から構成されている。
【００１３】
１次処理部１００は、レーダ画像格納部１や、傾斜情報格納部２、そして、出力格納部３との間のデータの入出力、および、１次処理部１００を構成する後述する各部位間のデータのやりとりを制御する。１次処理部１００は、図１に示すように、レジストレーション部１１０と、インターフェログラム算出部１２０と、コヒーレンス計算部１３０と、区分的ＦＴ処理部１４０と、バンドパスフィルタ設計部１５０と、バンドパスフィルタ処理部１６０と、区分的ＩＦＴ処理部１７０と、合成部１８０とから構成されている。
【００１４】
レジストレーション部１１０は、２枚のレーダ画像間のレジストレーション（位置合わせ）を行う。インターフェログラム算出部１２０は、２枚のレーダ画像を干渉させインターフェログラムを算出する。コヒーレンス計算部１３０は、２枚のレーダ画像間のコヒーレンスを算出する。区分的ＦＴ処理部１４０は、インターフェログラム算出部１２０において算出されたインターフェログラムを幾つかの区画に分割し、その区画毎に２次元フーリエ変換を行い、インターフェログラムの周期情報を得る。バンドパスフィルタ設計部１５０は、コヒーレンス計算部１３０により算出されたコヒーレンスの情報を元に、区分的ＦＴ処理部１４０で区分されたインターフェログラムの各区画に対して適用するバンドパスフィルタの通過帯域を決定する。バンドパスフィルタ処理部１６０は、区分的ＦＴ処理部１４０で得られた区画毎に、バンドパスフィルタ設計部１５０で決定されたバンドパスフィルタを適用する。区分的ＩＦＴ処理部１７０は、バンドパスフィルタ処理部１６０でフィルタ処理された各区画のデータに対し、２次元逆フーリエ変換を行う。合成部１８０は、区分的ＩＦＴ処理部１７０で得られた各区画のフィルタ後のデータを結合して、分割前のインターフェログラムに相当するフィルタ後のインターフェログラムを得る。なお、この説明および以降の説明において、部位という語は、専用の電子回路又は素子を意味しているが、汎用的な中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を搭載したコンピュータに所定の処理を実行させるコンピュータプログラムのプログラムモジュールの形で構成するようにしてもよい。
【００１５】
次に動作について説明する。
図２は、本実施の形態１によるレーダ画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は、このフローチャートに沿ったデータのフローの模式図である。
【００１６】
まず、ステップＳＴ１００において、１次処理部１００が、レーダ画像格納部１から、異なる位置から観測した、同一領域の地形を撮像した、少なくとも２枚以上のレーダ画像を読み込むとともに、傾斜情報格納部２から当該レーダ画像の観測領域に対応する地形の傾斜情報を読み込む。ここで傾斜情報とは、観測領域の既存の３次元標高モデル（ＤＥＭ：Digital Elevation Model）や、その他同領域の地形に関する情報から得られた地形の傾斜の情報である。既存の地形の傾斜についての情報がない場合は、レーダ画像に対して従来のインターフェログラム中の雑音成分を低減するフィルタ処理を施して３次元ＤＥＭを得て、それを基に傾斜情報を得れば良い。
【００１７】
次にステップＳＴ１１０において、図９に示すように、１次処理部１００が、レジストレーション部１１０にレーダ画像を入力する。レジストレーション部１１０は、入力されたレーダ画像のうちの少なくとも２枚のレーダ画像のレジストレーションを行う。すなわち、それぞれの画像中の各画素の位置（ｍ，ｎ）が同一の散乱体を示すように画像データの位置合わせを行う。
【００１８】
ステップＳＴ１２０において、インターフェログラム算出部１２０で、レジストレーション部１１０でレジストレーションされたレーダ画像間の位置（ｍ，ｎ）において位相差を算出する。この位置（ｍ，ｎ）における位相差Φ（ｍ，ｎ）は式（１）で表されるものである。
【００１９】
【数２】
【００２０】
ここで、式（１）において、angleは複素数の偏角を示す関数であり、ｓ１（ｍ，ｎ）とｓ２（ｍ，ｎ）とはそれぞれ１枚目と２枚目のレーダ画像上で位置（ｍ，ｎ）における複素データ値を表す。そして、この位相差Φ（ｍ，ｎ）から、地形の起伏に依存せず、視線距離の変化によって生じる位相（水平地表面においても存在する位相）である軌道位相を除去し（例えば、資源・環境リモートセンシング実用シリーズ３、地球観測データからの情報抽出、ｐ．２５１、（財）資源・環境観測解析センター、Ｈ１５、参照）、インターフェログラムを得る（この軌道位相除去後に得られるインターフェログラムを改めてΦ（ｍ，ｎ）で表す。）。
【００２１】
ステップＳＴ１３０において、コヒーレンス計算部１３０が、レジストレーション部１１０でレジストレーションされた２枚のレーダ画像間のコヒーレンスを計算する。画像中の位置（ｍ，ｎ）におけるコヒーレンスρ（ｍ，ｎ）は、式（２）で表されるものである。
【００２２】
【数３】
【００２３】
ここで、ｓ１，ｋは、１枚目のレーダ画像において（ｍ，ｎ）を中心としたＮ個の画素がもつ複素データ値を示し、ｓ２，ｋは、２枚面のレーダ画像おける複素データ値を示す。個数Ｎは（ｍ，ｎ）を基準とした複素コヒーレンスを計算する範囲に相当する。また、＊は複素共役を示す。ρは複素コヒーレンスの振幅であり、コヒーレンスと呼ばれる。また、θは偏角を表す。このコヒーレンスρは、２枚のレーダ画像間の相関性を表し、０から１の間の値をとる。
【００２４】
ステップＳＴ１４０において、図９に示すように、区分的ＦＴ処理部１４０が、インターフェログラム算出部１２０で得られたインターフェログラムを、まず、所定の幾つかの区画に分割する。この区画の分割は、分割された区画内の地形傾斜がほぼ一様となるようにする。区画の分割方法は、予めオペレータが指定しても良いし、コヒーレンス計算部１３０で得られたコヒーレンスの分布や傾斜情報を基にオペレータが指定しても良い。また、他の方法で指定しても良い。
【００２５】
ステップＳＴ１４１において、区分的ＦＴ処理部１４０が、区画に分割されたインターフェログラムを、区画毎に２次元フーリエ変換する。この結果、各区画のインターフェログラムの空間周波数情報が得られる。
【００２６】
ステップＳＴ１５０において、バンドパスフィルタ設計部１５０が、傾斜情報格納部２から入力された傾斜情報を基に、処理対象となる区画のインターフェログラムの周期、すなわち、フリンジ周波数ｆΦを、式（３）を用いて算出する（例えば、R.Bamler and P. Hartl, "Synthetic aperture radar interferometry," Inverse Problems 14, R1-R54, 1994、参照）。
【００２７】
【数４】
【００２８】
ここで、ｐは、観測方式によるパラメータで、同一プラットフォームに１つの送受信アンテナと１つの受信専用アンテナを搭載して２枚のレーダ画像を得るシングルパス観測方式では１、送受信アンテナで２回観測することで２枚のレーダ画像を得るリピートパス観測方式では２である。λは、レーダ観測で用いたレーダ波の波長、φは、２枚のレーダ画像を取得する際のそれぞれビーム照射角度を平均した角度、Δφは、ビーム照射角度の差である。そして、αは、地形の傾斜角度を示す。
【００２９】
そして、このフリンジ周波数ｆΦをバンドパスフィルタの中心周波数に設定する。
【００３０】
また、コヒーレンス計算部１３０で算出されたコヒーレンスを基に、バンドパスフィルタ処理部１６０で用いるバンドパスフィルタの通過帯域を設定する。ここでは、コヒーレンスが１であれば全域通過フィルタとなり、コヒーレンスが０であれば中心周波数近傍の周波数帯域のみを通過させるように設定する。このコヒーレンス値と通過帯域幅の関係はオペレータが任意に設計する。また、ここでは、コヒーレンス値を基にバンドパスフィルタの通過帯域を設定したが、これに限るものではない。例えば、同区画における最大傾斜角度と最小傾斜角度を基に通過帯域を設定しても良い。
【００３１】
ステップＳＴ１６０において、バンドパスフィルタ処理部１６０が、バンドパスフィルタ設計部１５０で設定された各区画のバンドパスフィルタを、それぞれの区画に対して適用する。
【００３２】
ステップＳＴ１７０において、区分的ＩＦＴ処理部１７０が、バンドパスフィルタ処理部１６０でフィルタ処理された各区画のデータを逆フーリエ変換する。この結果、各区画の空間周波数情報は空間情報へ戻される。
【００３３】
ステップＳＴ１８０において、合成部１８０が、図９に示すように、区画毎に得られたフィルタ後のデータを結合し、フィルタ後のインターフェログラムを得る。そして、このフィルタ後のインターフェログラムを出力格納部３へ出力する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態１においては、既存の地形の傾斜情報を基に、雑音成分低減のためのフィルタを設計するようにしているので、地形の傾斜に応じた適切なフィルタ処理が可能となり、高精度に雑音成分を低減することができるため、適切な雑音成分低減効果を得ることができる。
【００３５】
また、地形の傾斜に応じたフィルタ処理を行うため、不適切なフィルタ処理による空間分解能の劣化を防ぐことができる。
【００３６】
実施の形態２．
上述の実施形態１では、インターフェログラムを区画に分割した後に傾斜情報に基づいてフィルタ処理するようにしたものについて説明したが、本実施の形態２においては、同処理を分割する区画を変えながらフィルタ処理を複数回行い、この結果得られた複数個のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化する実施の形態を示す。
【００３７】
図３は、この実施の形態２によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図３において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図３と図１の構成の違いは、図３においては、１次処理部１００と出力格納部３との間に、平均処理部１９０が設けられている点である。平均処理部１９０は、分割する区画を変えてフィルタ処理して得られたフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化するものである。なお、他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００３８】
次に動作について説明する。図４は、この実施の形態２によるレーダ画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。図４において、図２と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。なお、図２と図４との違いは、図４においては、ステップＳＴ１９０とステップＳＴ１９１とが追加されている点である。他の動作については、図２と同じであるため、ここではその説明を省略し、以下の説明においては、主に、ステップＳＴ１９０とステップＳＴ１９１について説明する。
【００３９】
ステップＳＴ１９０において、平均処理部１９０が、１次処理部１００で実施されたフィルタ処理の回数を判定する。そしてこの回数が事前にオペレータから指定された所定の回数に達していない場合は、区分的ＦＴ処理部１４０に、分割する区画を変えて再度処理を行うように指示を出す。一方、フィルタ処理の回数が所定の回数に達している場合は、１次処理部１００で区分を変えて実施したフィルタ処理により得られた複数のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化する。この平均化処理は、例えば、Ｍ個のフィルタ処理後のインターフェログラムがある場合に、式（４）で表されるものである。
【００４０】
【数５】
【００４１】
ここで、Φａｆ，ｋ（ｍ，ｎ）は、１次処理部１００でｋ番目にフィルタ処理して得られたフィルタ処理後のインターフェログラムであり、Φａｆ，ｆｉｎａｌ（ｍ，ｎ）はＭ個のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化して得られるインターフェログラムである。なお、ここでは、フィルタ処理後のインターフェログラムの平均化を式（４）により行ったが、これに限るものではなく、例えば、重み付き平均化を行っても良い。
【００４２】
以上のように、本実施の形態２においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、インターフェログラムの分割の区画を変えて得られた、複数のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化しているので、雑音成分の低減効果をより高めることができる。
【００４３】
また、分割の区画を変えてフィルタ処理するため、分割方法によっては、雑音成分とともに除去されてしまう信号成分、つまり、インターフェログラムの周期成分を取り出すことができ、フィルタ処理の精度を上げることができる。
【００４４】
実施の形態３．
上述の実施の形態１および２では、インターフェログラムにバンドパスフィルタを適用してフィルタ処理後のインターフェログラムを得るものについて説明したが、本実施の形態３においては、フィルタ前後のインターフェログラムを比較し、この比較の結果得られる差分をフィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させる実施の形態について説明する。
【００４５】
図５は、本実施の形態３によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図５において、図１および図３と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図５と、図１および図３との違いは、図５においては、１次処理部１００と出力格納部３との間に、２次処理部２００が設けられている点である。
【００４６】
２次処理部２００は、１次処理部１００や出力格納部３との間のデータの入出力と、２次処理部２００を構成する後述する各部位間のデータのやりとりとを制御する。２次処理部２００は、図５に示すように、差分算出部２１０と、ＦＴ処理部２２０と、差分バンドパスフィルタ処理部２３０と、ＩＦＴ処理部２４０と、差分帰還処理部２５０とから構成されている。２次処理部２００は、１次処理部１００の処理の後に、フィルタ処理前後のインターフェログラムを比較して、その差分の中から、不本意に除去された地形の等高線に相当する信号成分を取りだして、フィルタ処理後のインターフェログラムへ帰還させるものである。
【００４７】
差分算出部２１０は、１次処理部１００で得られたフィルタ処理後のインターフェログラムと、インターフェログラム算出部１２０で得られたフィルタ処理前のインターフェログラムとを比較して、フィルタ前後間の差分を算出するものである。ＦＴ処理部２２０は、差分算出部２１０で得られた算出結果（フィルタ前後間の差分）を２次元フーリエ変換する。差分バンドパスフィルタ処理部２３０は、ＦＴ処理部２２０でフーリエ変換したデータに対しバンドパスフィルタ処理を行う。ＩＦＴ処理部２４０は、差分バンドパスフィルタ処理部２３０で得られたデータに対し２次元逆フーリエ変換を施す。差分帰還処理部２５０は、ＩＦＴ処理部２４０で得られた残差を、１次処理部１００の合成部１８０で得られたフィルタ処理後のインターフェログラムへ帰還させる。
【００４８】
次に、動作について説明する。図６は、本実施の形態３によるレーダ画像処理装置の動作を示すフローチャートである。図６において、図２および図４と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図６と図２との違いは、図６においては、ステップＳＴ２１０からステップＳＴ２５０までの処理が追加されている点である。以下では、追加された当該処理について主に説明し、図２と同一の処理についてはここでは説明を省略する。
【００４９】
ステップＳＴ２１０において、２次処理部２００が、１次処理部１００で得られたフィルタ処理後のインターフェログラムΦａｆ（ｍ，ｎ）と、インターフェログラム算出部１２０で得られたフィルタ処理前のインターフェログラムΦ（ｍ，ｎ）を、差分算出部２１０に入力する。差分算出部２１０は、これらのフィルタ前後のインターフェログラム間を比較し、フィルタ処理の残差Φｄｉｆｆ（ｍ，ｎ）を式（５）により算出する。
【００５０】
【数６】
【００５１】
なお、ここでは、フィルタ処理の残差の算出を式（５）により行ったが、これに限るものではなく、他の式を用いても良い。例えば、フィルタ処理前後のいずれかのインターフェログラムに重みをつけて行うようにしても良い。
【００５２】
ステップＳＴ２２０において、ＦＴ処理部２２０が、差分算出部２１０で得られたフィルタ処理の残差に対して２次元フーリエ変換を行う。
【００５３】
ステップＳＴ２３０において、差分バンドパスフィルタ処理部２３０が、ＦＴ処理部２２０で２次元フーリエ変換したデータに対してバンドパスフィルタ処理を行う。ここでは、バンドパスフィルタ設計部１５０で設計されたバンドパスフィルタ設計を統合し、インターフェログラム全体に対するバンドパスフィルタ処理を施す。
【００５４】
ステップＳＴ２４０において、ＩＦＴ処理部２４０が、差分バンドパスフィルタ処理部２３０の結果に対し、２次元逆フーリエ変換を行う。
【００５５】
ステップＳＴ２５０において、差分帰還処理部２５０が、ＩＦＴ処理部２４０により得られた残差を、１次処理部１００の合成部１８０の結果に対し付加する。そして、この残差を付加した結果を出力格納部３へ出力し、格納する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態３においては、区画に分割しフィルタ処理した後に合成して得たフィルタ処理後のインターフェログラムと、フィルタ処理前のインターフェログラムの残差をとり、この残差に対しフィルタ処理した後で、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させているので、区画に分割してフィルタ処理した場合に失われる可能性のある、大域的なインターフェログラムの周期性を取り出すことができ、フィルタ処理の精度を高めることができる。
【００５７】
ここで、この実施の形態３は、実施の形態１で示した１次処理部１００に２次処理部２００を連結させて構成したが、実施の形態２のように、１次処理部１００の後に、平均処理部１９０を設け、その後段に、２次処理部２００を連結させるようにしてもよい。
【００５８】
実施の形態４．
上述の実施の形態３では、２次処理部２００において、フィルタ処理前後のインターフェログラムから得たフィルタ処理の残差に対し、バンドパスフィルタを適用した後、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させたが、本実施の形態４では、２次処理部２００において、フィルタ処理の残差に対し画像処理を施した後、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させる構成をとる。
【００５９】
図７は、本実施の形態４によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図７において、図１、図３および図５と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。なお、図７と図５との構成の違いは、図７においては、図５のＦＴ処理部２２０と差分バンドパスフィルタ処理部２３０とＩＦＴ処理部２４０との代わりに、連結成分検出部２２１が設けられている点である。
【００６０】
連結成分検出部２２１は、フィルタ前後間の残差を求める差分算出部２１０で得たフィルタ処理前後間の差分に対し画像処理を施し、差分中の等高線に相当する縞を検出するものである。
【００６１】
次に動作について説明する。図８は、本実施の形態４によるレーダ画像処理装置の動作を示すフローチャートである。図８において、図２、図４および図６と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図８と図６との違いは、図８においては、図６のステップＳＴ２２０，ＳＴ２３０，ＳＴ２４０の処理の代わりに、ステップＳＴ２２１を行う点である。以下の説明においては、ステップＳＴ２２１の処理について主に説明し、他の処理については図６と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００６２】
ステップＳＴ２２１において、連結成分検出部２２１が、フィルタ処理前後間の差分を求める差分算出部２１０で得られた結果から、連結して現れる成分を検出し取り出す。この動作原理について説明する。インターフェログラムにおいて、信号成分は、地図における等高線に相当する縞である。一方、雑音成分はランダムな性質を持つ。１次処理部１００が適切に機能すれば、フィルタ処理後ではランダムな成分のみが除去されるが、１次処理部１００が精度高く機能しなかった場合には、縞状の信号成分も除去される。したがって、この場合に、フィルタ処理前後間の差分を求める差分算出部２１０で得られる残差には、１次処理部１００で除去された雑音成分であるランダムな成分と、不本意に除去されてしまった縞状の信号成分が現れる。この縞状の信号成分は、雑音成分とは異なり、連結して現れることから、連結した成分を検出し取り出すことで、残差中の信号成分のみを取り出すことができる。
【００６３】
次に、ステップＳＴ２５０において、差分帰還処理部２５０が、連結成分検出部２２１によって検出され取り出された信号成分を、１次処理部１００の合成部１８０の処理結果に対し付加した後、出力格納部３へ出力する。
【００６４】
以上のように、本実施の形態４においては、フィルタ処理前後のインターフェログラムを比較し、その残差中に連結した成分として現れる縞状の信号成分を検出し、それを取り出して、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させているため、フィルタ処理の精度を高めることのできる実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
ここで、この実施の形態４は、実施の形態１で示した１次処理部１００に２次処理部２００を連結させて構成したが、実施の形態２のように、１次処理部１００の後に、平均処理部１９０を設け、その後段に、２次処理部２００を連結させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置の処理を説明した説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ レーダ画像格納部、２ 傾斜情報格納部、３ 出力格納部、１００ １次処理部、１１０ レジストレーション部、１２０ インターフェログラム算出部、１３０ コヒーレンス計算部、１４０ 区分的ＦＴ処理部、１５０ バンドパスフィルタ設計部、１６０ バンドパスフィルタ処理部、１７０ 区分的ＩＦＴ処理部、１８０ 合成部、１９０ 平均処理部、２００ ２次処理部、２１０ 差分算出部、２２０ ＦＴ処理部、２２１ 連結成分検出部、２３０ 差分バンドパスフィルタ処理部、２４０ ＩＦＴ処理部、２５０ 差分帰還処理部。
【技術分野】
【０００１】
この発明はレーダ画像処理装置に関し、特に、観測されたレーダ画像を用いて地表面の起伏を計測するためのレーダ画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる位置から観測した少なくとも２枚のレーダ画像間の位相差分布、すわなち、インターフェログラムから、位相差が地形の起伏に応じた値を持つことを利用して、地形の起伏を算出する干渉型合成開口レーダ技術がある。インターフェログラムは、レーダの受信機で発生する雑音等の影響で生じる、ランダムな雑音成分を含む。この雑音成分は地形の起伏を算出する上で障害となるため、これを低減する処理が必須となる。
【０００３】
従来のレーダ画像処理装置は、この雑音成分の低減を、インターフェログラムに対して局所的な空間平均をすることで行っていた。例えば、非特許文献１では、インターフェログラムの局所的な空間平均をφｚバー、局所的な空間平均をとるために設定した局所窓内の参照点における位相値をφｚ（ｍ，ｎ）、フィルタ後の位相値をφｘハット（ｍ，ｎ）、フィルタ係数をｂとすると、下式を用いて、雑音成分の低減を行っている。
【０００４】
【数１】
【０００５】
ここで、前記フィルタ係数ｂは、局所的な空間平均の重みづけの機能を果たし、その値が１に近づくほどノイズ低減効果を抑圧し、０に近づくとノイズ低減効果を高める。このようなノイズ低減効果を調整する機能を付することで、インターフェログラム内の位置に応じて大きさが異なる雑音成分を適応的に低減する。前記フィルタ係数ｂの値は、レーダ画像間のコヒーレンスの値に基づき決定する。このコヒーレンスはレーダ画像間の相関に相当し、０から１までの値をとる。コヒーレンスは雑音成分の大小を知るための指標値となり、雑音成分が大きい位置ほどその値は小さくなる。
【０００６】
【非特許文献１】J.S. Lee,K.P.Papathanassiou, T.L. Ainsworth, M.R. Grunes, and A. Reigber, "A new technique for noise filtering of SAR interferometric phase images," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol.36, no.5, p.1456-1465, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような従来のレーダ画像処理装置は、事前にレーダ画像の対を用いて行うコヒーレンスの推定の精度が低下すると、フィルタ係数を不適切な値に設定してしまうため、雑音成分の低減に過不足が生じるという問題点があった。
【０００８】
さらに、雑音低減を過大に行った場合に、インターフェログラムの空間分解能を劣化させるという問題点があった。
【０００９】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、既存の観測対象領域の傾斜情報を用いて、インターフェログラム内の雑音成分を高精度に低減することが可能なレーダ画像処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部と、前記レーダ画像として撮像された領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部と、前記レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、前記インターフェログラムに対して前記傾斜情報に基づいてフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部と、前記フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部とを備えたレーダ画像処理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部と、前記レーダ画像として撮像された領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部と、前記レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、前記インターフェログラムに対して前記傾斜情報に基づいてフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部と、前記フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部とを備えたレーダ画像処理装置であるので、既存の観測対象領域の傾斜情報を用いて、インターフェログラム内の雑音成分を高精度に低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図１において、レーダ画像格納部１は、異なる位置から撮像された複数のレーダ画像を格納し、傾斜情報格納部２は、既存の観測領域の傾斜情報を格納している。出力格納部３は、本装置の出力を格納する。レーダ画像格納部１および傾斜情報格納部２と、出力格納部３との間には、１次処理部１００が設けられている。本装置は、このように、レーダ画像格納部１、傾斜情報格納部２、１次処理部１００および出力格納部３から構成されている。
【００１３】
１次処理部１００は、レーダ画像格納部１や、傾斜情報格納部２、そして、出力格納部３との間のデータの入出力、および、１次処理部１００を構成する後述する各部位間のデータのやりとりを制御する。１次処理部１００は、図１に示すように、レジストレーション部１１０と、インターフェログラム算出部１２０と、コヒーレンス計算部１３０と、区分的ＦＴ処理部１４０と、バンドパスフィルタ設計部１５０と、バンドパスフィルタ処理部１６０と、区分的ＩＦＴ処理部１７０と、合成部１８０とから構成されている。
【００１４】
レジストレーション部１１０は、２枚のレーダ画像間のレジストレーション（位置合わせ）を行う。インターフェログラム算出部１２０は、２枚のレーダ画像を干渉させインターフェログラムを算出する。コヒーレンス計算部１３０は、２枚のレーダ画像間のコヒーレンスを算出する。区分的ＦＴ処理部１４０は、インターフェログラム算出部１２０において算出されたインターフェログラムを幾つかの区画に分割し、その区画毎に２次元フーリエ変換を行い、インターフェログラムの周期情報を得る。バンドパスフィルタ設計部１５０は、コヒーレンス計算部１３０により算出されたコヒーレンスの情報を元に、区分的ＦＴ処理部１４０で区分されたインターフェログラムの各区画に対して適用するバンドパスフィルタの通過帯域を決定する。バンドパスフィルタ処理部１６０は、区分的ＦＴ処理部１４０で得られた区画毎に、バンドパスフィルタ設計部１５０で決定されたバンドパスフィルタを適用する。区分的ＩＦＴ処理部１７０は、バンドパスフィルタ処理部１６０でフィルタ処理された各区画のデータに対し、２次元逆フーリエ変換を行う。合成部１８０は、区分的ＩＦＴ処理部１７０で得られた各区画のフィルタ後のデータを結合して、分割前のインターフェログラムに相当するフィルタ後のインターフェログラムを得る。なお、この説明および以降の説明において、部位という語は、専用の電子回路又は素子を意味しているが、汎用的な中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を搭載したコンピュータに所定の処理を実行させるコンピュータプログラムのプログラムモジュールの形で構成するようにしてもよい。
【００１５】
次に動作について説明する。
図２は、本実施の形態１によるレーダ画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は、このフローチャートに沿ったデータのフローの模式図である。
【００１６】
まず、ステップＳＴ１００において、１次処理部１００が、レーダ画像格納部１から、異なる位置から観測した、同一領域の地形を撮像した、少なくとも２枚以上のレーダ画像を読み込むとともに、傾斜情報格納部２から当該レーダ画像の観測領域に対応する地形の傾斜情報を読み込む。ここで傾斜情報とは、観測領域の既存の３次元標高モデル（ＤＥＭ：Digital Elevation Model）や、その他同領域の地形に関する情報から得られた地形の傾斜の情報である。既存の地形の傾斜についての情報がない場合は、レーダ画像に対して従来のインターフェログラム中の雑音成分を低減するフィルタ処理を施して３次元ＤＥＭを得て、それを基に傾斜情報を得れば良い。
【００１７】
次にステップＳＴ１１０において、図９に示すように、１次処理部１００が、レジストレーション部１１０にレーダ画像を入力する。レジストレーション部１１０は、入力されたレーダ画像のうちの少なくとも２枚のレーダ画像のレジストレーションを行う。すなわち、それぞれの画像中の各画素の位置（ｍ，ｎ）が同一の散乱体を示すように画像データの位置合わせを行う。
【００１８】
ステップＳＴ１２０において、インターフェログラム算出部１２０で、レジストレーション部１１０でレジストレーションされたレーダ画像間の位置（ｍ，ｎ）において位相差を算出する。この位置（ｍ，ｎ）における位相差Φ（ｍ，ｎ）は式（１）で表されるものである。
【００１９】
【数２】
【００２０】
ここで、式（１）において、angleは複素数の偏角を示す関数であり、ｓ１（ｍ，ｎ）とｓ２（ｍ，ｎ）とはそれぞれ１枚目と２枚目のレーダ画像上で位置（ｍ，ｎ）における複素データ値を表す。そして、この位相差Φ（ｍ，ｎ）から、地形の起伏に依存せず、視線距離の変化によって生じる位相（水平地表面においても存在する位相）である軌道位相を除去し（例えば、資源・環境リモートセンシング実用シリーズ３、地球観測データからの情報抽出、ｐ．２５１、（財）資源・環境観測解析センター、Ｈ１５、参照）、インターフェログラムを得る（この軌道位相除去後に得られるインターフェログラムを改めてΦ（ｍ，ｎ）で表す。）。
【００２１】
ステップＳＴ１３０において、コヒーレンス計算部１３０が、レジストレーション部１１０でレジストレーションされた２枚のレーダ画像間のコヒーレンスを計算する。画像中の位置（ｍ，ｎ）におけるコヒーレンスρ（ｍ，ｎ）は、式（２）で表されるものである。
【００２２】
【数３】
【００２３】
ここで、ｓ１，ｋは、１枚目のレーダ画像において（ｍ，ｎ）を中心としたＮ個の画素がもつ複素データ値を示し、ｓ２，ｋは、２枚面のレーダ画像おける複素データ値を示す。個数Ｎは（ｍ，ｎ）を基準とした複素コヒーレンスを計算する範囲に相当する。また、＊は複素共役を示す。ρは複素コヒーレンスの振幅であり、コヒーレンスと呼ばれる。また、θは偏角を表す。このコヒーレンスρは、２枚のレーダ画像間の相関性を表し、０から１の間の値をとる。
【００２４】
ステップＳＴ１４０において、図９に示すように、区分的ＦＴ処理部１４０が、インターフェログラム算出部１２０で得られたインターフェログラムを、まず、所定の幾つかの区画に分割する。この区画の分割は、分割された区画内の地形傾斜がほぼ一様となるようにする。区画の分割方法は、予めオペレータが指定しても良いし、コヒーレンス計算部１３０で得られたコヒーレンスの分布や傾斜情報を基にオペレータが指定しても良い。また、他の方法で指定しても良い。
【００２５】
ステップＳＴ１４１において、区分的ＦＴ処理部１４０が、区画に分割されたインターフェログラムを、区画毎に２次元フーリエ変換する。この結果、各区画のインターフェログラムの空間周波数情報が得られる。
【００２６】
ステップＳＴ１５０において、バンドパスフィルタ設計部１５０が、傾斜情報格納部２から入力された傾斜情報を基に、処理対象となる区画のインターフェログラムの周期、すなわち、フリンジ周波数ｆΦを、式（３）を用いて算出する（例えば、R.Bamler and P. Hartl, "Synthetic aperture radar interferometry," Inverse Problems 14, R1-R54, 1994、参照）。
【００２７】
【数４】
【００２８】
ここで、ｐは、観測方式によるパラメータで、同一プラットフォームに１つの送受信アンテナと１つの受信専用アンテナを搭載して２枚のレーダ画像を得るシングルパス観測方式では１、送受信アンテナで２回観測することで２枚のレーダ画像を得るリピートパス観測方式では２である。λは、レーダ観測で用いたレーダ波の波長、φは、２枚のレーダ画像を取得する際のそれぞれビーム照射角度を平均した角度、Δφは、ビーム照射角度の差である。そして、αは、地形の傾斜角度を示す。
【００２９】
そして、このフリンジ周波数ｆΦをバンドパスフィルタの中心周波数に設定する。
【００３０】
また、コヒーレンス計算部１３０で算出されたコヒーレンスを基に、バンドパスフィルタ処理部１６０で用いるバンドパスフィルタの通過帯域を設定する。ここでは、コヒーレンスが１であれば全域通過フィルタとなり、コヒーレンスが０であれば中心周波数近傍の周波数帯域のみを通過させるように設定する。このコヒーレンス値と通過帯域幅の関係はオペレータが任意に設計する。また、ここでは、コヒーレンス値を基にバンドパスフィルタの通過帯域を設定したが、これに限るものではない。例えば、同区画における最大傾斜角度と最小傾斜角度を基に通過帯域を設定しても良い。
【００３１】
ステップＳＴ１６０において、バンドパスフィルタ処理部１６０が、バンドパスフィルタ設計部１５０で設定された各区画のバンドパスフィルタを、それぞれの区画に対して適用する。
【００３２】
ステップＳＴ１７０において、区分的ＩＦＴ処理部１７０が、バンドパスフィルタ処理部１６０でフィルタ処理された各区画のデータを逆フーリエ変換する。この結果、各区画の空間周波数情報は空間情報へ戻される。
【００３３】
ステップＳＴ１８０において、合成部１８０が、図９に示すように、区画毎に得られたフィルタ後のデータを結合し、フィルタ後のインターフェログラムを得る。そして、このフィルタ後のインターフェログラムを出力格納部３へ出力する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態１においては、既存の地形の傾斜情報を基に、雑音成分低減のためのフィルタを設計するようにしているので、地形の傾斜に応じた適切なフィルタ処理が可能となり、高精度に雑音成分を低減することができるため、適切な雑音成分低減効果を得ることができる。
【００３５】
また、地形の傾斜に応じたフィルタ処理を行うため、不適切なフィルタ処理による空間分解能の劣化を防ぐことができる。
【００３６】
実施の形態２．
上述の実施形態１では、インターフェログラムを区画に分割した後に傾斜情報に基づいてフィルタ処理するようにしたものについて説明したが、本実施の形態２においては、同処理を分割する区画を変えながらフィルタ処理を複数回行い、この結果得られた複数個のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化する実施の形態を示す。
【００３７】
図３は、この実施の形態２によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図３において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図３と図１の構成の違いは、図３においては、１次処理部１００と出力格納部３との間に、平均処理部１９０が設けられている点である。平均処理部１９０は、分割する区画を変えてフィルタ処理して得られたフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化するものである。なお、他の構成については実施の形態１と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００３８】
次に動作について説明する。図４は、この実施の形態２によるレーダ画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。図４において、図２と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。なお、図２と図４との違いは、図４においては、ステップＳＴ１９０とステップＳＴ１９１とが追加されている点である。他の動作については、図２と同じであるため、ここではその説明を省略し、以下の説明においては、主に、ステップＳＴ１９０とステップＳＴ１９１について説明する。
【００３９】
ステップＳＴ１９０において、平均処理部１９０が、１次処理部１００で実施されたフィルタ処理の回数を判定する。そしてこの回数が事前にオペレータから指定された所定の回数に達していない場合は、区分的ＦＴ処理部１４０に、分割する区画を変えて再度処理を行うように指示を出す。一方、フィルタ処理の回数が所定の回数に達している場合は、１次処理部１００で区分を変えて実施したフィルタ処理により得られた複数のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化する。この平均化処理は、例えば、Ｍ個のフィルタ処理後のインターフェログラムがある場合に、式（４）で表されるものである。
【００４０】
【数５】
【００４１】
ここで、Φａｆ，ｋ（ｍ，ｎ）は、１次処理部１００でｋ番目にフィルタ処理して得られたフィルタ処理後のインターフェログラムであり、Φａｆ，ｆｉｎａｌ（ｍ，ｎ）はＭ個のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化して得られるインターフェログラムである。なお、ここでは、フィルタ処理後のインターフェログラムの平均化を式（４）により行ったが、これに限るものではなく、例えば、重み付き平均化を行っても良い。
【００４２】
以上のように、本実施の形態２においては、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、インターフェログラムの分割の区画を変えて得られた、複数のフィルタ処理後のインターフェログラムを平均化しているので、雑音成分の低減効果をより高めることができる。
【００４３】
また、分割の区画を変えてフィルタ処理するため、分割方法によっては、雑音成分とともに除去されてしまう信号成分、つまり、インターフェログラムの周期成分を取り出すことができ、フィルタ処理の精度を上げることができる。
【００４４】
実施の形態３．
上述の実施の形態１および２では、インターフェログラムにバンドパスフィルタを適用してフィルタ処理後のインターフェログラムを得るものについて説明したが、本実施の形態３においては、フィルタ前後のインターフェログラムを比較し、この比較の結果得られる差分をフィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させる実施の形態について説明する。
【００４５】
図５は、本実施の形態３によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図５において、図１および図３と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図５と、図１および図３との違いは、図５においては、１次処理部１００と出力格納部３との間に、２次処理部２００が設けられている点である。
【００４６】
２次処理部２００は、１次処理部１００や出力格納部３との間のデータの入出力と、２次処理部２００を構成する後述する各部位間のデータのやりとりとを制御する。２次処理部２００は、図５に示すように、差分算出部２１０と、ＦＴ処理部２２０と、差分バンドパスフィルタ処理部２３０と、ＩＦＴ処理部２４０と、差分帰還処理部２５０とから構成されている。２次処理部２００は、１次処理部１００の処理の後に、フィルタ処理前後のインターフェログラムを比較して、その差分の中から、不本意に除去された地形の等高線に相当する信号成分を取りだして、フィルタ処理後のインターフェログラムへ帰還させるものである。
【００４７】
差分算出部２１０は、１次処理部１００で得られたフィルタ処理後のインターフェログラムと、インターフェログラム算出部１２０で得られたフィルタ処理前のインターフェログラムとを比較して、フィルタ前後間の差分を算出するものである。ＦＴ処理部２２０は、差分算出部２１０で得られた算出結果（フィルタ前後間の差分）を２次元フーリエ変換する。差分バンドパスフィルタ処理部２３０は、ＦＴ処理部２２０でフーリエ変換したデータに対しバンドパスフィルタ処理を行う。ＩＦＴ処理部２４０は、差分バンドパスフィルタ処理部２３０で得られたデータに対し２次元逆フーリエ変換を施す。差分帰還処理部２５０は、ＩＦＴ処理部２４０で得られた残差を、１次処理部１００の合成部１８０で得られたフィルタ処理後のインターフェログラムへ帰還させる。
【００４８】
次に、動作について説明する。図６は、本実施の形態３によるレーダ画像処理装置の動作を示すフローチャートである。図６において、図２および図４と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図６と図２との違いは、図６においては、ステップＳＴ２１０からステップＳＴ２５０までの処理が追加されている点である。以下では、追加された当該処理について主に説明し、図２と同一の処理についてはここでは説明を省略する。
【００４９】
ステップＳＴ２１０において、２次処理部２００が、１次処理部１００で得られたフィルタ処理後のインターフェログラムΦａｆ（ｍ，ｎ）と、インターフェログラム算出部１２０で得られたフィルタ処理前のインターフェログラムΦ（ｍ，ｎ）を、差分算出部２１０に入力する。差分算出部２１０は、これらのフィルタ前後のインターフェログラム間を比較し、フィルタ処理の残差Φｄｉｆｆ（ｍ，ｎ）を式（５）により算出する。
【００５０】
【数６】
【００５１】
なお、ここでは、フィルタ処理の残差の算出を式（５）により行ったが、これに限るものではなく、他の式を用いても良い。例えば、フィルタ処理前後のいずれかのインターフェログラムに重みをつけて行うようにしても良い。
【００５２】
ステップＳＴ２２０において、ＦＴ処理部２２０が、差分算出部２１０で得られたフィルタ処理の残差に対して２次元フーリエ変換を行う。
【００５３】
ステップＳＴ２３０において、差分バンドパスフィルタ処理部２３０が、ＦＴ処理部２２０で２次元フーリエ変換したデータに対してバンドパスフィルタ処理を行う。ここでは、バンドパスフィルタ設計部１５０で設計されたバンドパスフィルタ設計を統合し、インターフェログラム全体に対するバンドパスフィルタ処理を施す。
【００５４】
ステップＳＴ２４０において、ＩＦＴ処理部２４０が、差分バンドパスフィルタ処理部２３０の結果に対し、２次元逆フーリエ変換を行う。
【００５５】
ステップＳＴ２５０において、差分帰還処理部２５０が、ＩＦＴ処理部２４０により得られた残差を、１次処理部１００の合成部１８０の結果に対し付加する。そして、この残差を付加した結果を出力格納部３へ出力し、格納する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態３においては、区画に分割しフィルタ処理した後に合成して得たフィルタ処理後のインターフェログラムと、フィルタ処理前のインターフェログラムの残差をとり、この残差に対しフィルタ処理した後で、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させているので、区画に分割してフィルタ処理した場合に失われる可能性のある、大域的なインターフェログラムの周期性を取り出すことができ、フィルタ処理の精度を高めることができる。
【００５７】
ここで、この実施の形態３は、実施の形態１で示した１次処理部１００に２次処理部２００を連結させて構成したが、実施の形態２のように、１次処理部１００の後に、平均処理部１９０を設け、その後段に、２次処理部２００を連結させるようにしてもよい。
【００５８】
実施の形態４．
上述の実施の形態３では、２次処理部２００において、フィルタ処理前後のインターフェログラムから得たフィルタ処理の残差に対し、バンドパスフィルタを適用した後、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させたが、本実施の形態４では、２次処理部２００において、フィルタ処理の残差に対し画像処理を施した後、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させる構成をとる。
【００５９】
図７は、本実施の形態４によるレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図７において、図１、図３および図５と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。なお、図７と図５との構成の違いは、図７においては、図５のＦＴ処理部２２０と差分バンドパスフィルタ処理部２３０とＩＦＴ処理部２４０との代わりに、連結成分検出部２２１が設けられている点である。
【００６０】
連結成分検出部２２１は、フィルタ前後間の残差を求める差分算出部２１０で得たフィルタ処理前後間の差分に対し画像処理を施し、差分中の等高線に相当する縞を検出するものである。
【００６１】
次に動作について説明する。図８は、本実施の形態４によるレーダ画像処理装置の動作を示すフローチャートである。図８において、図２、図４および図６と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図８と図６との違いは、図８においては、図６のステップＳＴ２２０，ＳＴ２３０，ＳＴ２４０の処理の代わりに、ステップＳＴ２２１を行う点である。以下の説明においては、ステップＳＴ２２１の処理について主に説明し、他の処理については図６と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００６２】
ステップＳＴ２２１において、連結成分検出部２２１が、フィルタ処理前後間の差分を求める差分算出部２１０で得られた結果から、連結して現れる成分を検出し取り出す。この動作原理について説明する。インターフェログラムにおいて、信号成分は、地図における等高線に相当する縞である。一方、雑音成分はランダムな性質を持つ。１次処理部１００が適切に機能すれば、フィルタ処理後ではランダムな成分のみが除去されるが、１次処理部１００が精度高く機能しなかった場合には、縞状の信号成分も除去される。したがって、この場合に、フィルタ処理前後間の差分を求める差分算出部２１０で得られる残差には、１次処理部１００で除去された雑音成分であるランダムな成分と、不本意に除去されてしまった縞状の信号成分が現れる。この縞状の信号成分は、雑音成分とは異なり、連結して現れることから、連結した成分を検出し取り出すことで、残差中の信号成分のみを取り出すことができる。
【００６３】
次に、ステップＳＴ２５０において、差分帰還処理部２５０が、連結成分検出部２２１によって検出され取り出された信号成分を、１次処理部１００の合成部１８０の処理結果に対し付加した後、出力格納部３へ出力する。
【００６４】
以上のように、本実施の形態４においては、フィルタ処理前後のインターフェログラムを比較し、その残差中に連結した成分として現れる縞状の信号成分を検出し、それを取り出して、フィルタ処理後のインターフェログラムに帰還させているため、フィルタ処理の精度を高めることのできる実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
ここで、この実施の形態４は、実施の形態１で示した１次処理部１００に２次処理部２００を連結させて構成したが、実施の形態２のように、１次処理部１００の後に、平均処理部１９０を設け、その後段に、２次処理部２００を連結させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４に係るレーダ画像処理装置の構成を示した構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るレーダ画像処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置の処理を説明した説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ レーダ画像格納部、２ 傾斜情報格納部、３ 出力格納部、１００ １次処理部、１１０ レジストレーション部、１２０ インターフェログラム算出部、１３０ コヒーレンス計算部、１４０ 区分的ＦＴ処理部、１５０ バンドパスフィルタ設計部、１６０ バンドパスフィルタ処理部、１７０ 区分的ＩＦＴ処理部、１８０ 合成部、１９０ 平均処理部、２００ ２次処理部、２１０ 差分算出部、２２０ ＦＴ処理部、２２１ 連結成分検出部、２３０ 差分バンドパスフィルタ処理部、２４０ ＩＦＴ処理部、２５０ 差分帰還処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部と、
前記レーダ画像として撮像された領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部と、
前記レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、前記インターフェログラムに対して前記傾斜情報に基づいてフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部と、
前記フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部と
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１次処理部は、
前記レーダ画像格納部に格納された前記レーダ画像間の位置合わせを行うレジストレーション部と、
前記レジストレーション部によって位置合わせされたレーダ画像の対からインターフェログラムを算出するインターフェログラム算出部と、
算出された前記インターフェログラムを幾つかの区画に分割した後、２次元フーリエ変換する区分的ＦＴ処理部と、
前記レジストレーション部によって位置合わせされたレーダ画像の対からコヒーレンスを算出するコヒーレンス計算部と、
前記傾斜情報格納部に格納されている前記傾斜情報および算出された前記コヒーレンスを用いて各前記区画に対するバンドパスフィルタを設計するバンドパスフィルタ設計部と、
前記区分的ＦＴ処理部の前記区画ごとの結果に対し、前記区画ごとに設計されたバンドパスフィルタを用いてバンドパスフィルタ処理を施すバンドパスフィルタ処理部と、
前記区画ごとの前記バンドパスフィルタの処理結果を２次元逆フーリエ変換する区分的ＩＦＴ処理部と、
前記区分的ＩＦＴ処理部から出力される前記区画ごとのフィルタ処理された結果を合成して、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する合成部と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項３】
前記１次処理部で得られるフィルタ処理前の前記インターフェログラムと前記フィルタ処理後のインターフェログラムとを比較して、その差分の中から地形の等高線に対応する信号成分を取り出して、前記フィルタ処理後のインターフェログラムへ帰還させる２次処理部を
さらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項４】
前記２次処理部は、
前記１次処理部で得られるフィルタ処理前の前記インターフェログラムと前記フィルタ処理後のインターフェログラムとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分を２次元フーリエ変換するＦＴ処理部と、
前記差分の２次元フーリエ変換の結果に、前記バンドパスフィルタ設計部によって設計された前記バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を施す差分バンドパスフィルタ処理部と、
前記差分バンドパスフィルタ処理部の結果を逆２次元フーリエ変換するＩＦＴ処理部と、
前記逆２次元フーリエ変換された前記フィルタ処理後の差分を、前記１次処理部から出力される前記フィルタ処理後のインターフェログラムに付加する差分帰還処理部と
を備えていることを特徴とする請求項３に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項５】
前記２次処理部は、
前記１次処理部で得られるフィルタ処理前の前記インターフェログラムと前記フィルタ処理後のインターフェログラムとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分の中から画像上で連結している連結成分を検出して取り出す連結成分検出部と、
検出された前記連結成分を、前記１次処理部から出力される前記フィルタ処理後のインターフェログラムに付加する差分帰還処理部と
を備えていることを特徴とする請求項３に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項６】
前記１次処理部は、前記区分的ＦＴ処理部によって分割される前記区画を変えながら複数回処理を行うものであって、
前記１次処理部によって得られる複数回分の前記フィルタ処理後のインターフェログラムを平均化する平均処理部
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項１】
異なる位置から同一領域の地形を撮像した２以上のレーダ画像を格納するレーダ画像格納部と、
前記レーダ画像として撮像された領域の地形の傾斜を示す既存の傾斜情報を格納する傾斜情報格納部と、
前記レーダ画像のデータからインターフェログラムを算出し、前記インターフェログラムに対して前記傾斜情報に基づいてフィルタ処理を施し、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する１次処理部と、
前記フィルタ処理後のインターフェログラムを格納する出力格納部と
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１次処理部は、
前記レーダ画像格納部に格納された前記レーダ画像間の位置合わせを行うレジストレーション部と、
前記レジストレーション部によって位置合わせされたレーダ画像の対からインターフェログラムを算出するインターフェログラム算出部と、
算出された前記インターフェログラムを幾つかの区画に分割した後、２次元フーリエ変換する区分的ＦＴ処理部と、
前記レジストレーション部によって位置合わせされたレーダ画像の対からコヒーレンスを算出するコヒーレンス計算部と、
前記傾斜情報格納部に格納されている前記傾斜情報および算出された前記コヒーレンスを用いて各前記区画に対するバンドパスフィルタを設計するバンドパスフィルタ設計部と、
前記区分的ＦＴ処理部の前記区画ごとの結果に対し、前記区画ごとに設計されたバンドパスフィルタを用いてバンドパスフィルタ処理を施すバンドパスフィルタ処理部と、
前記区画ごとの前記バンドパスフィルタの処理結果を２次元逆フーリエ変換する区分的ＩＦＴ処理部と、
前記区分的ＩＦＴ処理部から出力される前記区画ごとのフィルタ処理された結果を合成して、フィルタ処理後のインターフェログラムを出力する合成部と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項３】
前記１次処理部で得られるフィルタ処理前の前記インターフェログラムと前記フィルタ処理後のインターフェログラムとを比較して、その差分の中から地形の等高線に対応する信号成分を取り出して、前記フィルタ処理後のインターフェログラムへ帰還させる２次処理部を
さらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項４】
前記２次処理部は、
前記１次処理部で得られるフィルタ処理前の前記インターフェログラムと前記フィルタ処理後のインターフェログラムとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分を２次元フーリエ変換するＦＴ処理部と、
前記差分の２次元フーリエ変換の結果に、前記バンドパスフィルタ設計部によって設計された前記バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を施す差分バンドパスフィルタ処理部と、
前記差分バンドパスフィルタ処理部の結果を逆２次元フーリエ変換するＩＦＴ処理部と、
前記逆２次元フーリエ変換された前記フィルタ処理後の差分を、前記１次処理部から出力される前記フィルタ処理後のインターフェログラムに付加する差分帰還処理部と
を備えていることを特徴とする請求項３に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項５】
前記２次処理部は、
前記１次処理部で得られるフィルタ処理前の前記インターフェログラムと前記フィルタ処理後のインターフェログラムとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分の中から画像上で連結している連結成分を検出して取り出す連結成分検出部と、
検出された前記連結成分を、前記１次処理部から出力される前記フィルタ処理後のインターフェログラムに付加する差分帰還処理部と
を備えていることを特徴とする請求項３に記載のレーダ画像処理装置。
【請求項６】
前記１次処理部は、前記区分的ＦＴ処理部によって分割される前記区画を変えながら複数回処理を行うものであって、
前記１次処理部によって得られる複数回分の前記フィルタ処理後のインターフェログラムを平均化する平均処理部
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーダ画像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１６２７２６（Ｐ２００９−１６２７２６Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１５１（Ｐ２００８−３１５１）
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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