合成開口レーダ装置
【課題】演算処理規模の増加を抑えつつ、結像度の高いＳＡＲ画像を得ることができる合成開口レーダ装置を提供する。
【解決手段】画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段５と、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、第２レベルＬ２未満の場合は、逆フィルタ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部５と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部６と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部１〜４とを備える。
【解決手段】画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段５と、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、第２レベルＬ２未満の場合は、逆フィルタ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部５と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部６と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部１〜４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成開口レーダ（ＳＡＲ；Synthetic Aperture Radar）装置に関し、特に送受信信号と参照信号を正しく相関させるためのオートフォーカスの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動しながらマイクロ波を対象物に照射し、その反射波を解析することにより、対象物の起伏や構造を明らかにする合成開口レーダ装置（以下、「ＳＡＲ装置」と略する場合もある）が知られている。
【０００３】
このＳＡＲ装置において行われるオートフォーカスでは、送受信信号に対してＳＡＲ処理を施すことにより得られた画像（以下、「ＳＡＲ画像」という）からピーク値（極大値）を抽出し、この抽出したピーク値の回りのクロスレンジ方向の±Ｍセルの信号をフーリエ変換し、このフーリエ変換により得られた信号を用いて参照信号を補正するための補正値が決められる。
【０００４】
また、複数（Ｐ個）のピーク値に対して、逆フーリエ変換により位相ずれを算出し、その平均値により補正値を決めることも行われている。いずれの場合も、画像化範囲の全体に渡って適用される（例えば、非特許文献１〜非特許文献３参照）。
【非特許文献１】大内、“リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎“、東京電機大学出版局（2003） pp.210-217
【非特許文献２】W.G.Carrara,”Spotlight Synthetic Aperture Radar”,Artech House,pp.264-268(1995)
【非特許文献３】D.E WAHL,"Phase Gradient Autofocus-A robust Tool for High Resolution SAR Phase Correction",IEEE Trans. AES Vol.30,No.3,July(1994),pp.67-86
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のＳＡＲ装置では、画像化範囲の全体に渡って適用する参照信号を決める必要があるため、ピーク値のレベルが低い場合には、結像度が悪くなる可能性がある。また、レンジセル毎に参照信号を補正する場合は、画像が連続でなくなり、分離したりする可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、演算処理規模の増加を抑えつつ、結像度の高いＳＡＲ画像を得ることができる合成開口レーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、ピーク値抽出手段で抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、画像信号のピーク値のレベルに応じて、逆フィルタ（ピーク）法、逆フィルタ（平均）法または逆フィルタ（レンジ毎）法を用いて参照信号を補正するための補正値を算出するので、ピーク値のレベルが低い場合には、結像度が悪くなるという問題を解消することができる。その結果、映像処理の規模を増やさずに、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法を用いて参照信号を補正するためのレンジセル毎の補正値を算出するので、画像が連続でなくなり、分離したりするという問題を解消することができる。その結果、移動目標の分離することなく結像させることができるので、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によれば、上述した請求項１記載の発明と請求項２記載の発明による効果を併せ持った合成開口レーダ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、ＳＡＲの原理について説明する。図１は、ＳＡＲのモデルを示し、移動体に搭載されたＳＡＲ装置でマイクロ波を送受信してＳＡＲ処理を行うことにより目標を探知する状態を示している。
【００１５】
送受信信号をｅ（ｔ）とし、アジマス（ＡＺ）圧縮用の参照信号をｒ（ｔ）とすると、ＡＺ圧縮後の信号ｓ（ｔ）は、次式で算出できる。なお、ＳＡＲ処理の詳細は、例えば、「大内、“リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎“、東京電機大学出版局（２００３） ｐｐ．１７６−１７８」に説明されている。
【数１】
【００１６】
ここで、
ｅ（ｔ） ；送受信信号
Ｅ（ｆ） ；ｅ（ｔ）のフーリエ変換
ｒ（ｔ） ；参照信号
Ｒ（ｆ） ；ｒ（ｔ）のフーリエ変換
ｓ（ｔ） ；ＳＡＲ画像
Ｓ（ｆ） ；ｓ（ｔ）のフーリエ変換
ＦＦＴ［ ］ ；フーリエ変換
ＦＦＴ-1［ ］；逆フーリエ変換
＊ ；複素共役
ＳＡＲ処理では、目標の飛翔経路や機体動揺に応じて、参照信号の補正が必要である。図２は、このような参照信号の補正を行うＳＡＲ装置の機能的な構成を示すブロック図である。このＳＡＲ装置は、第１ＦＦＴ部１、第２ＦＦＴ部２、乗算部３、ＩＦＦＴ部４、補正値処理部５および参照信号処理部６から構成されている。本発明の処理部は、第１ＦＦＴ部１、第２ＦＦＴ部２、乗算部３およびＩＦＦＴ部４から構成されている。
【００１７】
第１ＦＦＴ部１は、式（１）に示すように、図示しない受信機から入力される送受信信号ｅ（ｔ）をフーリエ変換し、信号Ｅ（ｆ）として乗算部３に送る。第２ＦＦＴ部２は、式（２）に示すように、参照信号処理部６から送られてくる信号ｒ（ｔ）をフーリエ変換し、信号Ｒ（ｆ）として乗算部３に送る。
【００１８】
乗算部３は、式（３）に示すように、第１ＦＦＴ部１から送られてくる信号Ｅ（ｆ）と第２ＦＦＴ部２から送られてくる信号Ｒ（ｆ）を乗算し、信号Ｓ（ｆ）としてＩＦＦＴ部４に送る。ＩＦＦＴ部４は、式（４）に示すように、乗算部３から送られてくる信号Ｓ（ｆ）を逆フーリエ変換する。このＩＦＦＴ部４で逆フーリエ変換することにより得られた信号ｓ（ｔ）は、ＳＡＲ画像として外部に出力されるとともに、補正値処理部５に送られる。
【００１９】
補正値処理部５は、ＩＦＦＴ部４から送られてくる信号ｓ（ｔ）に基づき参照信号を補正するための補正値を生成し、参照信号処理部６に送る。本発明のピーク値抽出手段は、図示は省略するが、この補正値処理部５に含まれる。この補正値処理部５で行われる処理の詳細は後述する。参照信号処理部６は、補正値処理部５から送られてくる補正値にしたがって参照信号を補正し、信号ｒ（ｔ）として第２ＦＦＴ部２に送る。
【００２０】
次に、補正値処理部５において行われる処理の詳細を説明する。図３は、補正の概念を示す図である。補正値処理部５においては、図３（ａ）に示すような補正前の画像信号に対してフーリエ変換を施し、図３（ｂ）に示すように、補正前位相を、この補正前位相の逆特性となる補正位相により一定になるように補正し、その後、逆フーリエ変換を施す処理が行われる。これにより、図３（ｃ）に示すような振幅が大きくシャープな補正後の画像信号が得られる。
【００２１】
このような補正の代表的な方法として逆フィルタ法(ＩＮＶ法)がある。このＩＮＶ法を、図３および図４を参照しながら説明する。ＩＮＶ法では、まず、補正前のＳＡＲ処理された画像からＰ個のピーク値（極大値）が抽出される。次いで、ピーク値をＡＺ軸の０度方向にシフトした後、その周りに窓関数を乗じ、窓関数の外側にゼロ埋めした信号ｓｐ（ｔ）が生成される。この信号ｓｐ（ｔ）を逆変換すると、下式に示すように、ＡＺ圧縮前の信号Ｓｐ（ｔ）が得られる。
【数２】
【００２２】
０度方向へのシフト処理は、ピーク値のＡＺ方向のずれによる位相傾きを除いた位相ずれ（飛翔経路／機体動揺による位相ずれ）を観測して、対象ＳＡＲ画像面における補正量を決めることに相当する。また、窓関数は、位相ずれの高周波の振動を取り除き、安定した補正値を得るための処理である。
【００２３】
この信号Ｓｐ（ｔ）の逆特性となる補正量Ｗｃ（ｆ）を、参照信号Ｒ（ｆ）に乗算して、補正後の参照信号Ｒｃ（ｆ）とする。
【数３】
【００２４】
ここで、
＊ ；複素共役
｜｜ ；絶対値
Ｒｃ ；補正後の参照信号
この補正後の参照信号Ｒｃ（ｆ）を用いて、ＳＡＲ処理を実施する。
【００２５】
この原理を用いた代表的な補正方法として、図４に示すように、ＩＮＶ（ピーク）法とＩＮＶ（平均）法といった２通りの方法が知られている。ＩＮＶ（ピーク）法は、複数のピーク値のうちの最大値を用いて補正する方法である。ＩＮＶ（平均）法は、複数のピーク値により求めた補正値の平均を補正値とする方法である。以下、各方法について詳細に説明する。
【００２６】
図５は、ＩＮＶ（ピーク）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。このＩＮＶ（ピーク）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ１１）。このステップＳ１１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００２７】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ１１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号のピーク値が抽出される。次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ１３）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。
【００２８】
次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１３で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ１５）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。次いで、ＳＡＲ処理が行われる８ステップＳ１６）。すなわち、参照信号に、ステップＳ１５で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００２９】
図６は、ＩＮＶ（平均）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。このＩＮＶ（平均）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２１）。このステップＳ２１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００３０】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ２２）。具体的には、ステップＳ２１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号から複数（Ｐ個）のピーク値が抽出される。次いで、ピークを変更する処理が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ２２で抽出されたＰ個のピーク値のうち、処理対象とするピーク値を次のピーク値に変更する処理が行われる。なお、初回の処理では、ステップＳ２２で抽出されたＰ個のピーク値のうちの１つのピーク値が選択される。
【００３１】
次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ２４）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ２５）。すなわち、ステップＳ２４で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。
【００３２】
次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ２６）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。次いで、Ｐ個のピーク値に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２７）。このステップＳ２７において、Ｐ個のピーク値に対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ２４の処理に戻り、再度、上述した処理が繰り返される。
【００３３】
上記ステップＳ２７において、Ｐ個のピーク値に対する処理が終了したことが判断されると、補正値の平均値が算出される（ステップＳ２８）。すなわち、Ｐ個のピーク値に対する参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）の平均値が算出され、補正量Ｗｃ（ｆ）とされする。次いで、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２９）。すなわち、参照信号に、ステップＳ２８で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００３４】
次に、上述したＩＮＶ（ピーク）法およびＩＮＶ（平均）法の他に、本発明で特に導入したＩＮＶ（レンジ毎）法について説明する。図７は、ＩＮＶ（レンジ毎）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。このＩＮＶ（レンジ毎）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ３１）。このステップＳ３１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００３５】
次いで、レンジセルを変更する処理が行われる（ステップＳ３２）。すなわち、ステップＳ３１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号の複数のレンジセルのうち、処理対象とするレンジセルを次のレンジセルに変更する処理が行われる。なお、初回の処理では、複数のレンジセルのうちの先頭の１つのレンジセルが選択される。
【００３６】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ３３）。具体的には、ステップＳ３２で処理対象とされたレンジセルの画像信号からピーク値が抽出される。次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ３４）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。
【００３７】
次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ３５）。すなわち、ステップＳ３４で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ３６）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。次いで、全てのレンジセルに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３７）。このステップＳ２７において、全てのレンジセルに対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ３２の処理に戻り、再度、上述した処理が繰り返される。
【００３８】
上記ステップＳ２７において、全てのレンジセルに対する処理が終了したことが判断されると、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ３８）。すなわち、レンジセル毎に、ステップＳ３６で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を参照信号に乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００３９】
本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置は、画像信号から抽出したピーク値のレベル（高、中、低）に応じて、上述したＩＮＶ（ピーク）法、ＩＮＶ（平均）法またはＩＮＶ（レンジ毎）法のいずれかを適用して補正を行うようにしたものである。
【００４０】
図８は、実施例１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。この合成開口レーダ装置では、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ４１）。このステップＳ４１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ４２）。具体的には、ステップＳ４１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号のピーク値が抽出される。
【００４１】
次いで、ピークレベルが調べられる（ステップＳ４３）。すなわち、ステップＳ４２で抽出されたピーク値が、第１レベルＬ１以上であるか、第１レベルＬ１未満で第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上であるか、第２レベルＬ２未満であるかが調べられる。
【００４２】
このステップＳ４３において、ピーク値が第１レベルＬ１以上であることが判断されると、逆フィルタ（ピーク）法が適用されてＳＡＲ画像が生成される（ステップＳ４４）。このステップＳ４４で行われる処理は、図５のフローチャートに示した処理と同じであるが、ステップＳ１１およびＳ１２の処理はスキップされ、ステップＳ１３以降の処理が実行される。
【００４３】
上記ステップＳ４３において、ピーク値が第１レベルＬ１未満で第２レベルＬ２以上であることが判断されると、逆フィルタ（平均）法が適用されてＳＡＲ画像が生成される（ステップＳ４５）。このステップＳ４５で行われる処理は、図６のフローチャートに示した処理と同じであるが、ステップＳ２１およびＳ２２の処理はスキップされ、ステップＳ２３以降の処理が実行される。
【００４４】
上記ステップＳ４３において、ピーク値が第２レベルＬ２未満であることが判断されると、逆フィルタ（レンジ毎）法が適用されてＳＡＲ画像が生成される（ステップＳ４６）。このステップＳ４６で行われる処理は、図７のフローチャートに示した処理と同じであるが、ステップＳ３１の処理はスキップされ、ステップＳ３２以降の処理が実行される。
【００４５】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置によれば、ＳＡＲ画像の画像信号のピーク値のレベルに応じて、逆フィルタ（ピーク）法、逆フィルタ（平均）法または逆フィルタ（レンジ毎）法を用いて参照信号を補正するための補正値を算出するので、ピーク値のレベルが低い場合には、結像度が悪くなるという問題を解消することができる。その結果、映像処理の規模を増やさずに、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【実施例２】
【００４６】
上述した実施例１に係る合成開口レーダ装置において使用されるＩＮＶ（レンジ毎）法では、移動目標の場合には、目標が分離する可能性がある。このような不都合を解消するために、本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置は、ＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を用いて補正値を算出するようにしたものである。
【００４７】
この実施例２に係る合成開口レーダ装置の機能的な構成は、図２に示した実施例１に係る合成開口レーダ装置の構成と同じである。
【００４８】
次に、実施例２に係る合成開口レーダ装置の動作を、図９に示す説明図および図１０に示すＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法の処理手順を示すフローチャートを参照しながら説明する。このＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ５１）。このステップＳ５１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００４９】
次いで、レンジセルを変更する処理が行われる（ステップＳ５２）。すなわち、ステップＳ５１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号の複数のレンジセルのうち、処理対象とするレンジセルを次のレンジセルに変更する処理が行われる。なお、初回の処理では、複数のレンジセルのうちの先頭の１つのレンジセルが選択される。
【００５０】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ５３）。具体的には、ステップＳ５２で処理対象とされたレンジセルの画像信号からピーク値が抽出される。次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ５４）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。
【００５１】
次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ５５）。すなわち、ステップＳ５４で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ５６）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。
【００５２】
次いで、±Ｑレンジセルは補正値が一定にされる（ステップＳ５７）。すなわち、ステップＳ５６で算出された補正値に対し、ピーク値の周りの±Ｑレンジセルが同じ補正値になるように修正される。次いで、全てのレンジセルに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ５８）。このステップＳ５８において、全てのレンジセルに対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ５２の処理に戻り、再度、上述した処理が繰り返される。
【００５３】
上記ステップＳ５８において、全てのレンジセルに対する処理が終了したことが判断されると、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ５９）。すなわち、レンジセル毎に、ステップＳ３６で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を参照信号に乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００５４】
以上説明したように、本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置によれば、次のような効果を奏する。すなわち、実施例１に係る合成開口レーダ装置で使用したＩＮＶ（レンジ毎）法では、移動目標の場合等には、図１１（ｂ）に示すように、レンジ毎に補正値が異なることにより、目標が分離して画像の連続性が損なわれる場合がある。これに対し、実施例２に係る合成開口レーダ装置で使用されるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法では、図１１（ｂ）に示すように、ピーク値の周りでは、該ピーク値を中心とする±Ｑレンジセルでは同一補正値が使用されるので、目標が分離されることなく、画像の連続性が保たれる。その結果、移動目標の分離することなく結像させることができるので、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【実施例３】
【００５５】
本発明の実施例３に係る合成開口レーダ装置は、実施例１に係る合成開口レーダ装置と実施例２に係る合成開口レーダ装置とを組み合わせたものである。より具体的には、実施例１に係る合成開口レーダ装置において、ＩＮＶ（レンジ毎）法の代わりに、実施例２に係る合成開口レーダ装置で使用されるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を用いるようにしたものである。さらに具体的には、図８に示すフローチャートのステップＳ４６において、ＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を適用してＳＡＲ画像を生成するようにしたものである。
【００５６】
本発明の実施例３に係る合成開口レーダ装置によれば、実施例１に係る合成開口レーダ装置により得られる効果と実施例２に係る合成開口レーダ装置で得られる効果の双方の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ＳＡＲ画像を形成する画像信号のレベルが低い場合であっても鮮明な画像が要求される合成開口レーダ装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置で行われるＳＡＲの原理を説明するためのモデルを示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において行われる補正の概念を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において行われるＩＮＶ法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ（ピーク）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ（平均）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ（レンジ毎）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置において行われるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置において行われるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法をＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法と比較して説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 第１ＦＦＴ部
２ 第２ＦＦＴ部
３ 乗算部
４ ＩＦＦＴ部
５ 補正値処理部
６ 参照信号処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成開口レーダ（ＳＡＲ；Synthetic Aperture Radar）装置に関し、特に送受信信号と参照信号を正しく相関させるためのオートフォーカスの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動しながらマイクロ波を対象物に照射し、その反射波を解析することにより、対象物の起伏や構造を明らかにする合成開口レーダ装置（以下、「ＳＡＲ装置」と略する場合もある）が知られている。
【０００３】
このＳＡＲ装置において行われるオートフォーカスでは、送受信信号に対してＳＡＲ処理を施すことにより得られた画像（以下、「ＳＡＲ画像」という）からピーク値（極大値）を抽出し、この抽出したピーク値の回りのクロスレンジ方向の±Ｍセルの信号をフーリエ変換し、このフーリエ変換により得られた信号を用いて参照信号を補正するための補正値が決められる。
【０００４】
また、複数（Ｐ個）のピーク値に対して、逆フーリエ変換により位相ずれを算出し、その平均値により補正値を決めることも行われている。いずれの場合も、画像化範囲の全体に渡って適用される（例えば、非特許文献１〜非特許文献３参照）。
【非特許文献１】大内、“リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎“、東京電機大学出版局（2003） pp.210-217
【非特許文献２】W.G.Carrara,”Spotlight Synthetic Aperture Radar”,Artech House,pp.264-268(1995)
【非特許文献３】D.E WAHL,"Phase Gradient Autofocus-A robust Tool for High Resolution SAR Phase Correction",IEEE Trans. AES Vol.30,No.3,July(1994),pp.67-86
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のＳＡＲ装置では、画像化範囲の全体に渡って適用する参照信号を決める必要があるため、ピーク値のレベルが低い場合には、結像度が悪くなる可能性がある。また、レンジセル毎に参照信号を補正する場合は、画像が連続でなくなり、分離したりする可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、演算処理規模の増加を抑えつつ、結像度の高いＳＡＲ画像を得ることができる合成開口レーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、ピーク値抽出手段で抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、画像信号のピーク値のレベルに応じて、逆フィルタ（ピーク）法、逆フィルタ（平均）法または逆フィルタ（レンジ毎）法を用いて参照信号を補正するための補正値を算出するので、ピーク値のレベルが低い場合には、結像度が悪くなるという問題を解消することができる。その結果、映像処理の規模を増やさずに、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法を用いて参照信号を補正するためのレンジセル毎の補正値を算出するので、画像が連続でなくなり、分離したりするという問題を解消することができる。その結果、移動目標の分離することなく結像させることができるので、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【００１２】
また、請求項３記載の発明によれば、上述した請求項１記載の発明と請求項２記載の発明による効果を併せ持った合成開口レーダ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、ＳＡＲの原理について説明する。図１は、ＳＡＲのモデルを示し、移動体に搭載されたＳＡＲ装置でマイクロ波を送受信してＳＡＲ処理を行うことにより目標を探知する状態を示している。
【００１５】
送受信信号をｅ（ｔ）とし、アジマス（ＡＺ）圧縮用の参照信号をｒ（ｔ）とすると、ＡＺ圧縮後の信号ｓ（ｔ）は、次式で算出できる。なお、ＳＡＲ処理の詳細は、例えば、「大内、“リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎“、東京電機大学出版局（２００３） ｐｐ．１７６−１７８」に説明されている。
【数１】
【００１６】
ここで、
ｅ（ｔ） ；送受信信号
Ｅ（ｆ） ；ｅ（ｔ）のフーリエ変換
ｒ（ｔ） ；参照信号
Ｒ（ｆ） ；ｒ（ｔ）のフーリエ変換
ｓ（ｔ） ；ＳＡＲ画像
Ｓ（ｆ） ；ｓ（ｔ）のフーリエ変換
ＦＦＴ［ ］ ；フーリエ変換
ＦＦＴ-1［ ］；逆フーリエ変換
＊ ；複素共役
ＳＡＲ処理では、目標の飛翔経路や機体動揺に応じて、参照信号の補正が必要である。図２は、このような参照信号の補正を行うＳＡＲ装置の機能的な構成を示すブロック図である。このＳＡＲ装置は、第１ＦＦＴ部１、第２ＦＦＴ部２、乗算部３、ＩＦＦＴ部４、補正値処理部５および参照信号処理部６から構成されている。本発明の処理部は、第１ＦＦＴ部１、第２ＦＦＴ部２、乗算部３およびＩＦＦＴ部４から構成されている。
【００１７】
第１ＦＦＴ部１は、式（１）に示すように、図示しない受信機から入力される送受信信号ｅ（ｔ）をフーリエ変換し、信号Ｅ（ｆ）として乗算部３に送る。第２ＦＦＴ部２は、式（２）に示すように、参照信号処理部６から送られてくる信号ｒ（ｔ）をフーリエ変換し、信号Ｒ（ｆ）として乗算部３に送る。
【００１８】
乗算部３は、式（３）に示すように、第１ＦＦＴ部１から送られてくる信号Ｅ（ｆ）と第２ＦＦＴ部２から送られてくる信号Ｒ（ｆ）を乗算し、信号Ｓ（ｆ）としてＩＦＦＴ部４に送る。ＩＦＦＴ部４は、式（４）に示すように、乗算部３から送られてくる信号Ｓ（ｆ）を逆フーリエ変換する。このＩＦＦＴ部４で逆フーリエ変換することにより得られた信号ｓ（ｔ）は、ＳＡＲ画像として外部に出力されるとともに、補正値処理部５に送られる。
【００１９】
補正値処理部５は、ＩＦＦＴ部４から送られてくる信号ｓ（ｔ）に基づき参照信号を補正するための補正値を生成し、参照信号処理部６に送る。本発明のピーク値抽出手段は、図示は省略するが、この補正値処理部５に含まれる。この補正値処理部５で行われる処理の詳細は後述する。参照信号処理部６は、補正値処理部５から送られてくる補正値にしたがって参照信号を補正し、信号ｒ（ｔ）として第２ＦＦＴ部２に送る。
【００２０】
次に、補正値処理部５において行われる処理の詳細を説明する。図３は、補正の概念を示す図である。補正値処理部５においては、図３（ａ）に示すような補正前の画像信号に対してフーリエ変換を施し、図３（ｂ）に示すように、補正前位相を、この補正前位相の逆特性となる補正位相により一定になるように補正し、その後、逆フーリエ変換を施す処理が行われる。これにより、図３（ｃ）に示すような振幅が大きくシャープな補正後の画像信号が得られる。
【００２１】
このような補正の代表的な方法として逆フィルタ法(ＩＮＶ法)がある。このＩＮＶ法を、図３および図４を参照しながら説明する。ＩＮＶ法では、まず、補正前のＳＡＲ処理された画像からＰ個のピーク値（極大値）が抽出される。次いで、ピーク値をＡＺ軸の０度方向にシフトした後、その周りに窓関数を乗じ、窓関数の外側にゼロ埋めした信号ｓｐ（ｔ）が生成される。この信号ｓｐ（ｔ）を逆変換すると、下式に示すように、ＡＺ圧縮前の信号Ｓｐ（ｔ）が得られる。
【数２】
【００２２】
０度方向へのシフト処理は、ピーク値のＡＺ方向のずれによる位相傾きを除いた位相ずれ（飛翔経路／機体動揺による位相ずれ）を観測して、対象ＳＡＲ画像面における補正量を決めることに相当する。また、窓関数は、位相ずれの高周波の振動を取り除き、安定した補正値を得るための処理である。
【００２３】
この信号Ｓｐ（ｔ）の逆特性となる補正量Ｗｃ（ｆ）を、参照信号Ｒ（ｆ）に乗算して、補正後の参照信号Ｒｃ（ｆ）とする。
【数３】
【００２４】
ここで、
＊ ；複素共役
｜｜ ；絶対値
Ｒｃ ；補正後の参照信号
この補正後の参照信号Ｒｃ（ｆ）を用いて、ＳＡＲ処理を実施する。
【００２５】
この原理を用いた代表的な補正方法として、図４に示すように、ＩＮＶ（ピーク）法とＩＮＶ（平均）法といった２通りの方法が知られている。ＩＮＶ（ピーク）法は、複数のピーク値のうちの最大値を用いて補正する方法である。ＩＮＶ（平均）法は、複数のピーク値により求めた補正値の平均を補正値とする方法である。以下、各方法について詳細に説明する。
【００２６】
図５は、ＩＮＶ（ピーク）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。このＩＮＶ（ピーク）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ１１）。このステップＳ１１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００２７】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ１１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号のピーク値が抽出される。次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ１３）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。
【００２８】
次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１３で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ１５）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。次いで、ＳＡＲ処理が行われる８ステップＳ１６）。すなわち、参照信号に、ステップＳ１５で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００２９】
図６は、ＩＮＶ（平均）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。このＩＮＶ（平均）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２１）。このステップＳ２１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００３０】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ２２）。具体的には、ステップＳ２１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号から複数（Ｐ個）のピーク値が抽出される。次いで、ピークを変更する処理が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ２２で抽出されたＰ個のピーク値のうち、処理対象とするピーク値を次のピーク値に変更する処理が行われる。なお、初回の処理では、ステップＳ２２で抽出されたＰ個のピーク値のうちの１つのピーク値が選択される。
【００３１】
次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ２４）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ２５）。すなわち、ステップＳ２４で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。
【００３２】
次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ２６）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。次いで、Ｐ個のピーク値に対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２７）。このステップＳ２７において、Ｐ個のピーク値に対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ２４の処理に戻り、再度、上述した処理が繰り返される。
【００３３】
上記ステップＳ２７において、Ｐ個のピーク値に対する処理が終了したことが判断されると、補正値の平均値が算出される（ステップＳ２８）。すなわち、Ｐ個のピーク値に対する参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）の平均値が算出され、補正量Ｗｃ（ｆ）とされする。次いで、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２９）。すなわち、参照信号に、ステップＳ２８で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００３４】
次に、上述したＩＮＶ（ピーク）法およびＩＮＶ（平均）法の他に、本発明で特に導入したＩＮＶ（レンジ毎）法について説明する。図７は、ＩＮＶ（レンジ毎）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。このＩＮＶ（レンジ毎）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ３１）。このステップＳ３１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００３５】
次いで、レンジセルを変更する処理が行われる（ステップＳ３２）。すなわち、ステップＳ３１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号の複数のレンジセルのうち、処理対象とするレンジセルを次のレンジセルに変更する処理が行われる。なお、初回の処理では、複数のレンジセルのうちの先頭の１つのレンジセルが選択される。
【００３６】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ３３）。具体的には、ステップＳ３２で処理対象とされたレンジセルの画像信号からピーク値が抽出される。次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ３４）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。
【００３７】
次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ３５）。すなわち、ステップＳ３４で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ３６）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。次いで、全てのレンジセルに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ３７）。このステップＳ２７において、全てのレンジセルに対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ３２の処理に戻り、再度、上述した処理が繰り返される。
【００３８】
上記ステップＳ２７において、全てのレンジセルに対する処理が終了したことが判断されると、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ３８）。すなわち、レンジセル毎に、ステップＳ３６で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を参照信号に乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００３９】
本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置は、画像信号から抽出したピーク値のレベル（高、中、低）に応じて、上述したＩＮＶ（ピーク）法、ＩＮＶ（平均）法またはＩＮＶ（レンジ毎）法のいずれかを適用して補正を行うようにしたものである。
【００４０】
図８は、実施例１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。この合成開口レーダ装置では、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ４１）。このステップＳ４１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ４２）。具体的には、ステップＳ４１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号のピーク値が抽出される。
【００４１】
次いで、ピークレベルが調べられる（ステップＳ４３）。すなわち、ステップＳ４２で抽出されたピーク値が、第１レベルＬ１以上であるか、第１レベルＬ１未満で第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上であるか、第２レベルＬ２未満であるかが調べられる。
【００４２】
このステップＳ４３において、ピーク値が第１レベルＬ１以上であることが判断されると、逆フィルタ（ピーク）法が適用されてＳＡＲ画像が生成される（ステップＳ４４）。このステップＳ４４で行われる処理は、図５のフローチャートに示した処理と同じであるが、ステップＳ１１およびＳ１２の処理はスキップされ、ステップＳ１３以降の処理が実行される。
【００４３】
上記ステップＳ４３において、ピーク値が第１レベルＬ１未満で第２レベルＬ２以上であることが判断されると、逆フィルタ（平均）法が適用されてＳＡＲ画像が生成される（ステップＳ４５）。このステップＳ４５で行われる処理は、図６のフローチャートに示した処理と同じであるが、ステップＳ２１およびＳ２２の処理はスキップされ、ステップＳ２３以降の処理が実行される。
【００４４】
上記ステップＳ４３において、ピーク値が第２レベルＬ２未満であることが判断されると、逆フィルタ（レンジ毎）法が適用されてＳＡＲ画像が生成される（ステップＳ４６）。このステップＳ４６で行われる処理は、図７のフローチャートに示した処理と同じであるが、ステップＳ３１の処理はスキップされ、ステップＳ３２以降の処理が実行される。
【００４５】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置によれば、ＳＡＲ画像の画像信号のピーク値のレベルに応じて、逆フィルタ（ピーク）法、逆フィルタ（平均）法または逆フィルタ（レンジ毎）法を用いて参照信号を補正するための補正値を算出するので、ピーク値のレベルが低い場合には、結像度が悪くなるという問題を解消することができる。その結果、映像処理の規模を増やさずに、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【実施例２】
【００４６】
上述した実施例１に係る合成開口レーダ装置において使用されるＩＮＶ（レンジ毎）法では、移動目標の場合には、目標が分離する可能性がある。このような不都合を解消するために、本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置は、ＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を用いて補正値を算出するようにしたものである。
【００４７】
この実施例２に係る合成開口レーダ装置の機能的な構成は、図２に示した実施例１に係る合成開口レーダ装置の構成と同じである。
【００４８】
次に、実施例２に係る合成開口レーダ装置の動作を、図９に示す説明図および図１０に示すＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法の処理手順を示すフローチャートを参照しながら説明する。このＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法においては、まず、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ５１）。このステップＳ５１においては、補正前の参照信号を用いてＳＡＲ処理が行われ、ＳＡＲ画像が算出される。
【００４９】
次いで、レンジセルを変更する処理が行われる（ステップＳ５２）。すなわち、ステップＳ５１で算出されたＳＡＲ画像を形成する画像信号の複数のレンジセルのうち、処理対象とするレンジセルを次のレンジセルに変更する処理が行われる。なお、初回の処理では、複数のレンジセルのうちの先頭の１つのレンジセルが選択される。
【００５０】
次いで、ピーク値が抽出される（ステップＳ５３）。具体的には、ステップＳ５２で処理対象とされたレンジセルの画像信号からピーク値が抽出される。次いで、ピーク±Ｍポイントが抽出されてゼロ埋めが行われる（ステップＳ５４）。すなわち、ピーク値を中心に、±Ｍポイントの画像信号ｓｐ（ｔ）を抽出し、全体でＮポイントになるようにゼロ埋めを実施して画像信号ｓｐ０（ｔ）とする。
【００５１】
次いで、フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ５５）。すなわち、ステップＳ５４で得られた画像信号ｓｐ０（ｔ）がフーリエ変換される。次いで、参照信号の補正値が算出される（ステップＳ５６）。具体的には、参照信号の補正量Ｗｃ（ｆ）が算出される。
【００５２】
次いで、±Ｑレンジセルは補正値が一定にされる（ステップＳ５７）。すなわち、ステップＳ５６で算出された補正値に対し、ピーク値の周りの±Ｑレンジセルが同じ補正値になるように修正される。次いで、全てのレンジセルに対する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ５８）。このステップＳ５８において、全てのレンジセルに対する処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ５２の処理に戻り、再度、上述した処理が繰り返される。
【００５３】
上記ステップＳ５８において、全てのレンジセルに対する処理が終了したことが判断されると、ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ５９）。すなわち、レンジセル毎に、ステップＳ３６で算出された補正量Ｗｃ（ｆ）を参照信号に乗算したものを補正後の参照信号として、ＳＡＲ処理が実施される。
【００５４】
以上説明したように、本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置によれば、次のような効果を奏する。すなわち、実施例１に係る合成開口レーダ装置で使用したＩＮＶ（レンジ毎）法では、移動目標の場合等には、図１１（ｂ）に示すように、レンジ毎に補正値が異なることにより、目標が分離して画像の連続性が損なわれる場合がある。これに対し、実施例２に係る合成開口レーダ装置で使用されるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法では、図１１（ｂ）に示すように、ピーク値の周りでは、該ピーク値を中心とする±Ｑレンジセルでは同一補正値が使用されるので、目標が分離されることなく、画像の連続性が保たれる。その結果、移動目標の分離することなく結像させることができるので、結像度の高い合成開口画像（ＳＡＲ画像）を得ることができる。
【実施例３】
【００５５】
本発明の実施例３に係る合成開口レーダ装置は、実施例１に係る合成開口レーダ装置と実施例２に係る合成開口レーダ装置とを組み合わせたものである。より具体的には、実施例１に係る合成開口レーダ装置において、ＩＮＶ（レンジ毎）法の代わりに、実施例２に係る合成開口レーダ装置で使用されるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を用いるようにしたものである。さらに具体的には、図８に示すフローチャートのステップＳ４６において、ＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を適用してＳＡＲ画像を生成するようにしたものである。
【００５６】
本発明の実施例３に係る合成開口レーダ装置によれば、実施例１に係る合成開口レーダ装置により得られる効果と実施例２に係る合成開口レーダ装置で得られる効果の双方の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ＳＡＲ画像を形成する画像信号のレベルが低い場合であっても鮮明な画像が要求される合成開口レーダ装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置で行われるＳＡＲの原理を説明するためのモデルを示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において行われる補正の概念を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において行われるＩＮＶ法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ（ピーク）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ（平均）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ（レンジ毎）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置において行われるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置において採用されるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法を用いた補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例２に係る合成開口レーダ装置において行われるＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法をＩＮＶ−Ａ（レンジ毎）法と比較して説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 第１ＦＦＴ部
２ 第２ＦＦＴ部
３ 乗算部
４ ＩＦＦＴ部
５ 補正値処理部
６ 参照信号処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、
前記補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、
前記参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項２】
画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
前記ピーク値抽出手段で抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、
前記補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、
前記参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項３】
画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、
前記補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、
前記参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項１】
画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、
前記補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、
前記参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項２】
画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
前記ピーク値抽出手段で抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、
前記補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、
前記参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項３】
画像信号のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１以上の場合は、該抽出された複数のピーク値のうちの最大値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（ピーク）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第１レベルＬ１未満であって第２レベルＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）以上の場合は、該抽出された複数のピーク値に対してそれぞれ求めた複数の補正値の平均値を用いて参照信号を補正する逆フィルタ（平均）法を適用するための補正値を算出し、前記ピーク値抽出手段で抽出されたピーク値が第２レベルＬ２未満の場合は、該抽出されたレンジセル毎のピーク値を用いて算出したレンジセル毎の補正値のうち、所定のレンジ幅内の補正値としては同一補正値を用いてレンジセル毎に参照信号を補正する逆フィルタ−Ａ（レンジ毎）法に適用するためのレンジセル毎の補正値を算出する補正値処理部と、
前記補正値処理部で算出された補正値を用いて参照信号を補正する参照信号処理部と、
前記参照信号処理部で補正された参照信号を用いて合成開口処理を行う処理部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２５６４４６（Ｐ２００８−２５６４４６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９７４４０（Ｐ２００７−９７４４０）
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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