画像処理装置及び画像処理方法及び画像処理プログラム
【課題】ScanSARモードで観測されたデータからレーダ画像を効率的に生成する。
【解決手段】画像処理装置100において、バーストデータ記憶部101は、ScanSARの各バーストに対する地上からの散乱波のデータをバーストデータとして記憶装置152に記憶する。スキャンデータ生成部102は、記憶装置152からバーストデータを、対応するスキャンごとに処理装置151により読み出して、スキャンごとに、読み出したバーストデータの隙間をゼロで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。画像処理部103は、スキャンごとに、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータからレーダ画像を処理装置151により生成する。
【解決手段】画像処理装置100において、バーストデータ記憶部101は、ScanSARの各バーストに対する地上からの散乱波のデータをバーストデータとして記憶装置152に記憶する。スキャンデータ生成部102は、記憶装置152からバーストデータを、対応するスキャンごとに処理装置151により読み出して、スキャンごとに、読み出したバーストデータの隙間をゼロで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。画像処理部103は、スキャンごとに、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータからレーダ画像を処理装置151により生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像処理装置及び画像処理方法及び画像処理プログラムに関するものである。本発明は、特に、干渉SAR(合成開口レーダ)処理のための効率的ScanSAR(スキャン合成開口レーダ)再生処理方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ScanSARというSAR観測モードがある(例えば、特許文献1及び2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2009−516191号公報
【特許文献2】特開平11−202048号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ScanSARモードは300km超の観測幅をもつ、他に類のない強力な観測手法であるが、現状においてStrip・Mapモードと比べてデータ実利用実績が非常に少ない。特に干渉SAR解析では専らStrip・Mapモードのデータが使用されており、ScanSARモードの干渉SAR解析への適用事例は非常に少数である。Strip・Mapモードの干渉SAR解析に対して、ScanSARの干渉SAR解析が非常に煩雑であること、そのためにScanSAR用の干渉処理S/W(ソフトウェア)が必要となるがそのようなS/Wがほとんど皆無であることが要因と考えられる。
【0005】
本発明は、例えば、ScanSARモードで観測されたデータからレーダ画像を効率的に生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一の態様に係る画像処理装置は、
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理部とを備えることを特徴とする。
【0007】
前記バーストデータ記憶部は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成部は、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理部は、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする。
【0008】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする。
【0009】
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0010】
前記スキャンデータ生成部は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0011】
本発明の一の態様に係る画像処理方法は、
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するコンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、記憶装置に記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記コンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、生成したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0012】
本発明の一の態様に係る画像処理プログラムは、
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0013】
前記バーストデータ記憶手順は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成手順は、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理手順は、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする。
【0014】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする。
【0015】
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0016】
前記スキャンデータ生成手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一の態様によれば、ScanSARモードで観測されたバーストデータを、スキャンごとに時間軸に沿って並べ、バーストデータ間の隙間を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを利用するため、レーダ画像を効率的に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施の形態1に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図2】PALSARの主要諸元を示す表である。
【図3】ScanSARの撮像方法を示す図である。
【図4】ScanSARの撮像方法を示す図である。
【図5】一般的なScanSARの画像化方法を示すフローチャートである。
【図6】ロングバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。
【図7】ショートバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。
【図8】レンジモザイク処理が施された再生画像を示す図である。
【図9】Strip・Mapの場合のインタフェロメトリ処理を示すフローチャートである。
【図10】ScanSARの場合の一般的なインタフェロメトリ処理を示す図である。
【図11】実施の形態1に係る再生処理を示す図である。
【図12】実施の形態1に係るインタフェロメトリ処理を示す図である。
【図13】実施の形態1に係る再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【図14】実施の形態1に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図15】実施の形態2に係る再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【図16】ScanSARの一般的手法と実施の形態1及び2とを定量的に比較した結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【0020】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る画像処理装置100の構成を示すブロック図である。
【0021】
画像処理装置100は、衛星(飛行体の一例)に搭載された合成開口レーダ(SAR)が地上(観測対象領域の一例)の略同じ範囲をScanSARモードで複数回(例えば別の日に)観測して得られたデータから観測時ごとの地上のレーダ画像を生成する。そして、画像処理装置100は、生成した複数のレーダ画像のインタフェロメトリ処理(干渉処理)を実行する。即ち、画像処理装置100は、ScanSARにて撮像されたデータに対する再生処理(画像化)及びインタフェロメトリ処理を行う。なお、本実施の形態は、衛星に搭載された合成開口レーダの代わりに、航空機等、他の飛行体に搭載された合成開口レーダを利用する場合にも適用可能である。また、本実施の形態は、合成開口レーダが地上を観測する代わりに、合成開口レーダが海上等、他の観測対象領域を観測する場合にも適用可能である。
【0022】
ここで、ScanSARについて説明する。
【0023】
まず、ScanSARの特長について説明する。
【0024】
図2は、Strip・MapとScanSARの両方の観測モードで動作可能なPALSAR(Phased・Array・type・L−band・Synthetic・Aperture・Radar)の主要諸元を示す表である。
【0025】
図2に示すように、ScanSARの観測幅は、Strip・Mapの観測幅が最大70km(キロメートル)であるのに対して、最大350kmである(衛星「だいち」搭載PALSARの場合)。即ち、ScanSARは、Strip・Mapに対して約5倍の広さの領域をカバーすることができる。ScanSARを用いると、例えば、北海道のSAR画像(レーダ画像)を作成する際に、1回の観測で略全域をカバーすることができる。また、例えば、2008年に発生した四川大地震の被災域の干渉SAR解析を行う際にも、1シーンで略全体を網羅可能である。ScanSARの分解能は、Strip・Mapに対して劣るものの、50m(メートル)(帯域幅が32MHz(メガヘルツ)のとき)〜100m(待機幅が16MHzのとき)である。これは、地盤変動の徴候検知、定常的なモニタリングを行うのに十分な性能である。
【0026】
次に、ScanSARの撮像方法について説明する。
【0027】
図3及び図4は、ScanSARの撮像方法を示す図である。
【0028】
図3に示すように、衛星に搭載された合成開口レーダは、予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射する。図3では3つしか示していないが、ここでは、一例として、5つのビーム照射角が予め定められているものとする。また、本例では、合成開口レーダが単位時間あたり数100パルスのビームを照射するものとする。即ち、合成開口レーダは、5つのビーム照射角の各々で数100パルスずつ順番にビームを照射する。なお、ビーム照射角の数や単位時間あたりのパルス数は適宜変更可能である。
【0029】
合成開口レーダが1つのビーム照射角で照射したビームに対する地上からの散乱波を受信する処理をスキャンという。本例では、5つのビーム照射角で照射されるビームをそれぞれ第1ビーム、第2ビーム、第3ビーム、第4ビーム、第5ビームとし、それぞれのビームによるスキャンを順番に第1スキャン、第2スキャン、第3スキャン、第4スキャン、第5スキャンとして区別する。各スキャンにおいて、単位時間ごとに照射されるビームをそれぞれバーストという。図3において、アジマス方向(衛星の進行方向)における各バーストの長さは、地上でビームが照射される領域の長さではなく、ビーム照射時間の長さを示している。そのため、各スキャンにおいてバースト間には隙間ができている。この隙間は、各スキャンにおいてビームが照射されていない時間(非照射時間)を表している。なお、後述するように、各スキャンにおいて地上でビームが照射される領域間に隙間ができるわけではない。一方、図3において、レンジ方向(衛星の進行方向と垂直の方向)における各バーストの幅は、ビーム照射幅を示しており、地上でビームが照射される領域の幅を表している。なお、隣り合うスキャン同士では、地上でビームが照射される領域が少しずつ重なっている。
【0030】
図4に示すように、衛星に搭載された合成開口レーダは、地上の1点に対して1〜数バーストのビームを照射し、バーストごとに散乱波を受信する。1点に対して1バーストしか照射されない方式をロングバーストという。1点に対して2バースト以上照射される方式をショートバーストという。ロングバーストでは、各スキャンにおいて地上でビームが照射される領域同士が隙間なくつながる。一方、ショートバーストでは、各スキャンにおいて地上でビームが照射される領域同士が一部重なる。ショートバーストでは、1バーストあたりのパルス数がロングバーストより少なくなる。
【0031】
次に、一般的なScanSARの画像化方法について説明する。
【0032】
図5は、一般的なScanSARの画像化方法を示すフローチャートである。図6は、ロングバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。図7は、ショートバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。図8は、レンジモザイク処理が施された再生画像を示す図である。なお、図6及び図7では3つのビームしか示していないが、前述したように、本例では、5つのビームが照射されているものとする。
【0033】
図5において、ビームごとの処理として、バースト再生処理(ステップS101)とアジマス貼り合わせ(ステップS102)が同一ビームの全てのバーストについて繰り返し行われる。ステップS101では、処理対象となるビームの1つのバーストに対して受信された散乱波のデータが画像化され、そのバーストの再生画像(レーダ画像)が生成される。ステップS102では、ステップS101で生成された再生画像がアジマス方向にて該当する位置に貼り付けられる。このとき、ロングバーストの場合は、図6に示すように、アジマス方向に隣り合うバーストの再生画像が重ならないように貼り合わせられる。一方、ショートバーストの場合は、図7に示すように、アジマス方向に隣り合うバーストの再生画像が重ね合わせられる。
【0034】
1つのビームについて処理が完了すると、そのビームの再生画像が完成する。これが繰り返され、5つのビーム全てについて処理が完了すると、レンジモザイク処理(ステップS103)が行われる。ステップS103では、完成した各ビームの再生画像がレンジ方向にて結合される。これにより、図8に示したように、第1ビームの再生画像A、第2ビームの再生画像B、第3ビームの再生画像C、第4ビームの再生画像D、第5ビームの再生画像Eが結合された全体画像ができる。なお、レンジ方向に隣り合うビームの再生画像間で重なる部分は、いずれか一方の再生画像で上書きされるか、両方の再生画像が平均化されたものとなる。
【0035】
次に、Strip・Mapの場合とScanSARの場合のインタフェロメトリ処理について説明する。
【0036】
図9は、Strip・Mapの場合のインタフェロメトリ処理を示すフローチャートである。
【0037】
図9において、ステップS201では、地上に対して行われた1回目の観測におけるL0データ(散乱波のデータ)がマスタとして入力され、このL0データからSLC(Single・Look・Complex)(レーダ画像)がマスタ再生画像として作成される。同様に、ステップS202では、地上の略同じ範囲に対して行われた2回目の観測におけるL0データ(散乱波のデータ)がスレーブとして入力され、このL0データからSLCがスレーブ再生画像として作成される。
【0038】
ステップS203では、ステップS201で作成されたマスタ再生画像とステップS202で作成されたスレーブ再生画像の対応するピクセル位置が算出される。ステップS204では、ステップS203で算出されたピクセル位置に基づいて、対応するピクセルごとに、マスタ再生画像×スレーブ再生画像の複素共役が演算され、初期干渉画像が作成される。ステップS205では、2回の観測におけるSARアンテナ間の位置関係を示す基線値が計算される。ステップS206では、ステップS205で計算された基線値に基づいて、ステップS204で作成された初期干渉画像から軌道縞が除去され、干渉画像が出力される。
【0039】
図10は、ScanSARの場合の一般的なインタフェロメトリ処理を示す図である。
【0040】
図10において、インタフェロメトリ処理はバーストごとに実施される。具体的には、地上に対して行われた1回目の観測における各バーストのマスタ再生画像と、地上の略同じ範囲に対して行われた2回目の観測における、対応するバーストのスレーブ再生画像に対し、インタフェロメトリ処理が実施されて、バーストごとの干渉画像が作成される。バーストごとの干渉画像は、前述したアジマス貼り合わせと同様に、アジマス方向に貼り合わせられ、ビームごとの干渉画像が作成される。そして、ビームごとの干渉画像は、前述したレンジモザイク処理と同様に、レンジ方向にて結合され、全体の干渉画像が作成される。
【0041】
ScanSARの場合は、バースト間で位相の連続性が保てないため、Strip・Mapの場合のように、マスタの全体画像とスレーブの全体画像に対し、インタフェロメトリ処理を一括して実施することはできない。そのため、一般的なインタフェロメトリ処理は、上記のように煩雑な処理となっている。上記のように、各バーストの再生画像に対して1つずつ干渉処理を行う場合、処理時間がかかるという課題がある。また、アジマス貼り合わせに技術を要する(幾何学的に精度よく、かつ、位相も連続するように貼り合わせるのは困難である)という課題がある。これに対し、Strip・Mapの場合のインタフェロメトリ処理は比較的簡単である。そこで、本実施の形態では、この技術やソフトウェアを流用できるように、画像処理装置100を構成している。
【0042】
図1において、画像処理装置100は、バーストデータ記憶部101、スキャンデータ生成部102、画像処理部103を備える。また、画像処理装置100は、処理装置151、記憶装置152、入力装置153、出力装置154等のハードウェアを備える。ハードウェアは画像処理装置100の各部によって利用される。例えば、処理装置151は、画像処理装置100の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。記憶装置152は、そのデータや情報を記憶するために利用される。また、入力装置153は、そのデータや情報を入力するために、出力装置154は、そのデータや情報を出力するために利用される。
【0043】
バーストデータ記憶部101は、各バーストに対する地上からの散乱波のデータをバーストデータとして合成開口レーダから直接又は間接的に取得する。例えば、画像処理装置100が衛星と通信可能な受信機を具備し、バーストデータ記憶部101がこの受信機により衛星からバーストデータを受信するようにしてもよい。あるいは、例えば、衛星からバーストデータを受信する受信機が外部に設置され、バーストデータ記憶部101がこの受信機又は受信機を備えた装置から通信等によりバーストデータを取得するようにしてもよい。バーストデータ記憶部101は、1回の観測における全バーストのバーストデータを取得して記憶装置152に記憶する。即ち、バーストデータ記憶部101は、衛星に搭載された合成開口レーダにより5つのビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる地上からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置152にビーム照射時間分記憶する。前述したように、本実施の形態では、合成開口レーダが地上の略同じ範囲を複数回観測するため、バーストデータ記憶部101は、各回の観測における全バーストのバーストデータを取得して記憶装置152に記憶する。即ち、バーストデータ記憶部101は、衛星が地上の略同じ範囲の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを記憶装置152に飛行回数分記憶する。
【0044】
図11は、本実施の形態に係る再生処理を示す図である。図12は、本実施の形態に係るインタフェロメトリ処理を示す図である。なお、図11及び図12では3つのビームしか示していないが、前述したように、本例では、5つのビームが照射されているものとする。
【0045】
スキャンデータ生成部102は、記憶装置152から1回の観測におけるバーストデータを、対応するスキャンごとに処理装置151により読み出す。そして、図11に示すように、スキャンデータ生成部102は、スキャンごとに、読み出したバーストデータの隙間をゼロで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。即ち、スキャンデータ生成部102は、5つのビーム照射角の各々について、バーストデータ記憶部101により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置151により抽出する。そして、スキャンデータ生成部102は、各々のビーム照射角について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べたビーム照射時間分のスキャンデータであって、ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分をゼロ値のデータ(所定のダミーデータの一例)で埋めたスキャンデータを処理装置151により生成する。例えば、第1スキャンについて、スキャンデータ生成部102は、第1ビームを照射して得られたバーストデータを全て抽出する。そして、スキャンデータ生成部102は、抽出したバーストデータをそれぞれアジマス方向に並べたときにできる隙間(第1ビームを照射していない時間に相当)にゼロ値のデータを埋め込む。これによって得られるビーム照射時間分(第1ビームだけでなく、第2〜5ビームも含む全てのビームの照射時間分)の観測データが第1スキャンのスキャンデータとなる。第2〜5スキャンについても同様である。前述したように、本実施の形態では、合成開口レーダが地上の略同じ範囲を複数回観測するため、スキャンデータ生成部102は、各回の観測における各スキャンのスキャンデータを生成する。即ち、スキャンデータ生成部102は、バーストデータ記憶部101により記憶されたバーストデータから飛行回数分のスキャンデータを生成する。
【0046】
図11に示すように、画像処理部103は、スキャンデータ生成部102により生成された各スキャンのスキャンデータに対し、再生処理を処理装置151により実行する。具体的には、画像処理部103は、スキャンごとに、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータからレーダ画像を処理装置151により生成する。即ち、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータから地上のレーダ画像を処理装置151により生成する。なお、画像処理部103は、前述したレンジモザイク処理と同様に、生成した各スキャンのレーダ画像を結合して、図8に示すような全体画像を処理装置151により生成してもよい。
【0047】
前述したように、本実施の形態では、合成開口レーダが地上の略同じ範囲を複数回観測するため、画像処理部103は、各回の観測における各スキャンのスキャンデータをStrip・Mapのデータとみなして再生処理を処理装置151により実行する。これにより、画像処理部103は、少なくとも2回の観測におけるスキャンごとのレーダ画像として、各スキャンのマスタ再生画像と各スキャンのスレーブ再生画像を得る。図12に示すように、画像処理部103は、各スキャンのマスタ再生画像と、対応するスキャンのスレーブ再生画像に対し、インタフェロメトリ処理を処理装置151により実行する。即ち、画像処理部103は、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータから飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行する。これにより、画像処理部103は、スキャンごとの干渉画像を得る。なお、画像処理部103は、前述したレンジモザイク処理と同様に、インタフェロメトリ処理により得られた各スキャンの干渉画像を結合して、全体の干渉画像を作成してもよい。
【0048】
ここで、本実施の形態に係る画像処理装置100による再生処理の詳細について説明する。
【0049】
図13は、画像処理装置100による再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【0050】
図13のステップS301において、スキャンデータ生成部102は、記憶装置152から1回の観測における1つのスキャンに対応するバーストデータを処理装置151により読み出す。そして、スキャンデータ生成部102は、読み出したバーストデータの隙間をゼロ値のデータで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。
【0051】
ステップS302において、画像処理部103は、ステップS301で生成されたスキャンデータを処理装置151によりレンジ圧縮する。ステップS303において、画像処理部103は、さらに、そのスキャンデータのレンジマイグレーション補正を処理装置151により行う。
【0052】
ステップS304において、画像処理部103は、ステップS302及びS303でレンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正が施されたスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮する。
【0053】
ステップS305において、画像処理部103は、ステップS304でアジマス圧縮されたスキャンデータをStrip・Mapの観測データと同様に扱って、1スキャン分の再生画像を出力する。この画像は、インタフェロメトリ処理で用いられる場合には、マスタ再生画像又はスレーブ再生画像となる。
【0054】
ステップS301〜S305の処理は、スキャンごとに繰り返される。
【0055】
上記のように、本実施の形態において、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータを処理装置151によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮する。そして、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、アジマス圧縮したスキャンデータから地上のレーダ画像を処理装置151により生成する。
【0056】
本実施の形態では、ゼロ埋め以降は、観測データを通常のStrip・Mapのデータとみなすことができ、再生処理・干渉処理にStrip・Mapと同様の処理をそのまま適用できる。これは実用上、非常に重要なことである。なぜならば、ScanSAR、特にその干渉処理の研究はあまり盛んでなく、ScanSARの再生・干渉処理用のS/Wは非常に少数であるのに対し、Strip・Mapの再生・干渉処理は広く研究され、Strip・Mapの再生・干渉処理用のS/Wも多数存在するからである。前述したように、ScanSARインタフェロメトリは非常に有用である(例えば、1つの干渉処理で北海道が略全域網羅される)。したがって、本実施の形態により、Strip・Mapの再生・干渉処理用のS/Wが流用できるようになることで、ScanSARが普及することが期待される。
【0057】
図14は、画像処理装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0058】
図14において、画像処理装置100は、コンピュータであり、LCD901(Liquid・Crystal・Display)、キーボード902(K/B)、マウス903、FDD904(Flexible・Disk・Drive)、CDD905(Compact・Disc・Drive)、プリンタ906といったハードウェアデバイスを備えている。これらのハードウェアデバイスはケーブルや信号線で接続されている。LCD901の代わりに、CRT(Cathode・Ray・Tube)、あるいは、その他の表示装置が用いられてもよい。マウス903の代わりに、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、ペンタブレット、あるいは、その他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【0059】
画像処理装置100は、プログラムを実行するCPU911(Central・Processing・Unit)を備えている。CPU911は、処理装置151の一例である。CPU911は、バス912を介してROM913(Read・Only・Memory)、RAM914(Random・Access・Memory)、通信ボード915、LCD901、キーボード902、マウス903、FDD904、CDD905、プリンタ906、HDD920(Hard・Disk・Drive)と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。HDD920の代わりに、フラッシュメモリ、光ディスク装置、メモリカードリーダライタ又はその他の記憶媒体が用いられてもよい。
【0060】
RAM914は、揮発性メモリの一例である。ROM913、FDD904、CDD905、HDD920は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置152の一例である。通信ボード915、キーボード902、マウス903、FDD904、CDD905は、入力装置153の一例である。また、通信ボード915、LCD901、プリンタ906は、出力装置154の一例である。
【0061】
通信ボード915は、LAN(Local・Area・Network)等に接続されている。通信ボード915は、LANに限らず、IP−VPN(Internet・Protocol・Virtual・Private・Network)、広域LAN、ATM(Asynchronous・Transfer・Mode)ネットワークといったWAN(Wide・Area・Network)、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。LAN、WAN、インターネットは、ネットワークの一例である。
【0062】
HDD920には、オペレーティングシステム921(OS)、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のプログラムは、CPU911、オペレーティングシステム921、ウィンドウシステム922により実行される。プログラム群923には、本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含まれている。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、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ID(識別子)」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として含まれている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、RAM914やHDD920等の記憶媒体に記憶される。RAM914やHDD920等の記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったCPU911の処理(動作)に用いられる。抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったCPU911の処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【0063】
本実施の形態の説明において用いるブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。データや信号は、RAM914等のメモリ、FDD904のフレキシブルディスク(FD)、CDD905のコンパクトディスク(CD)、HDD920の磁気ディスク、光ディスク、DVD(Digital・Versatile・Disc)、あるいは、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス912、信号線、ケーブル、あるいは、その他の伝送媒体により伝送される。
【0064】
本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。即ち、「〜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。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線といったハードウェアのみで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD等の記録媒体に記憶される。プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【0065】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ScanSARモードで観測されたバーストデータを、スキャンごとに時間軸に沿って並べ、バーストデータ間の隙間を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを利用するため、レーダ画像を効率的に生成することが可能となる。即ち、本実施の形態では、ScanSARにおける画像化及び干渉処理の効率化を図ることができる。
【0066】
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
【0067】
本実施の形態に係る画像処理装置100の構成は、図1に示した実施の形態1のものと同様である。
【0068】
ここで、本実施の形態に係る画像処理装置100による再生処理の詳細について説明する。
【0069】
図15は、画像処理装置100による再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【0070】
図15のステップS401において、スキャンデータ生成部102は、記憶装置152から1回の観測における1つのスキャンに対応する1つのバーストデータを処理装置151により読み出す。そして、スキャンデータ生成部102は、読み出したバーストデータを処理装置151によりレンジ圧縮する。ステップS402において、スキャンデータ生成部102は、さらに、そのバーストデータのレンジマイグレーション補正を処理装置151により行う。
【0071】
ステップS401及びS402の処理は、バーストごとに繰り返される。
【0072】
ステップS403において、スキャンデータ生成部102は、ステップS401及びS402でレンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正が施されたバーストデータの隙間をゼロ値のデータで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。
【0073】
ステップS404において、画像処理部103は、ステップS403で生成されたスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮する。
【0074】
ステップS405において、画像処理部103は、ステップS404でアジマス圧縮されたスキャンデータをStrip・Mapの観測データと同様に扱って、1スキャン分の再生画像を出力する。この画像は、インタフェロメトリ処理で用いられる場合には、マスタ再生画像又はスレーブ再生画像となる。
【0075】
ステップS401〜S405の処理は、スキャンごとに繰り返される。
【0076】
上記のように、本実施の形態において、スキャンデータ生成部102は、5つのビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置151によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べたビーム照射時間分のスキャンデータであって、ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分をゼロ値のデータで埋めたスキャンデータを処理装置151により生成する。そして、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから地上のレーダ画像を処理装置151により生成する。
【0077】
本実施の形態では、アジマス圧縮以外は、通常のScanSAR処理と変わらない。よって実施の形態1よりも処理時間を短縮できる。アジマス圧縮以降は、観測データを通常のStrip・Mapのデータとみなすことができ、再生処理・干渉処理にStrip・Mapと同様の処理をそのまま適用できる。
【0078】
ここで、ScanSARの一般的手法(1バーストずつ再生処理・干渉処理を行い、最後に貼り合わせ)と、実施の形態1及び2とを比較する。
【0079】
まず、定性的に比較する。
【0080】
一般的手法では、干渉処理に貼り合わせの手間がかかる。また、ScanSAR専用の処理が必要となる。これに対し、実施の形態1及び2では、貼り合わせの手間がかからない。また、Strip・Mapと同じ処理が使用できるため、ScanSAR専用の処理が不要となる。
【0081】
次に、定量的に比較する。
【0082】
図16は、一般的手法と実施の形態1及び2とを定量的に比較した結果を示す表である。
【0083】
図16では、インテル社製QuadコアのCPUを搭載した計算機を用いて、一般的手法、実施の形態1及び2のそれぞれにおけるレンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正、アジマス圧縮、干渉処理の処理時間を算出(概算見積)した結果を示している。実施の形態1及び2では、干渉処理の処理時間が一般的手法の半分になるという結果が得られた。また、実施の形態2では、レンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正、アジマス圧縮、干渉処理のトータル処理時間が最も短くなっている。このように、実施の形態2は、実施の形態1と同様に、Strip・Mapの技術を流用してScanSARの有効利用を実現するという効果のみならず、インタフェロメトリ処理の処理時間を短縮するという効果も奏する。
【符号の説明】
【0084】
100 画像処理装置、101 バーストデータ記憶部、102 スキャンデータ生成部、103 画像処理部、151 処理装置、152 記憶装置、153 入力装置、154 出力装置、901 LCD、902 キーボード、903 マウス、904 FDD、905 CDD、906 プリンタ、911 CPU、912 バス、913 ROM、914 RAM、915 通信ボード、920 HDD、921 オペレーティングシステム、922 ウィンドウシステム、923 プログラム群、924 ファイル群。
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像処理装置及び画像処理方法及び画像処理プログラムに関するものである。本発明は、特に、干渉SAR(合成開口レーダ)処理のための効率的ScanSAR(スキャン合成開口レーダ)再生処理方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ScanSARというSAR観測モードがある(例えば、特許文献1及び2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2009−516191号公報
【特許文献2】特開平11−202048号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ScanSARモードは300km超の観測幅をもつ、他に類のない強力な観測手法であるが、現状においてStrip・Mapモードと比べてデータ実利用実績が非常に少ない。特に干渉SAR解析では専らStrip・Mapモードのデータが使用されており、ScanSARモードの干渉SAR解析への適用事例は非常に少数である。Strip・Mapモードの干渉SAR解析に対して、ScanSARの干渉SAR解析が非常に煩雑であること、そのためにScanSAR用の干渉処理S/W(ソフトウェア)が必要となるがそのようなS/Wがほとんど皆無であることが要因と考えられる。
【0005】
本発明は、例えば、ScanSARモードで観測されたデータからレーダ画像を効率的に生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一の態様に係る画像処理装置は、
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理部とを備えることを特徴とする。
【0007】
前記バーストデータ記憶部は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成部は、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理部は、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする。
【0008】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする。
【0009】
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0010】
前記スキャンデータ生成部は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0011】
本発明の一の態様に係る画像処理方法は、
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するコンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、記憶装置に記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記コンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、生成したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0012】
本発明の一の態様に係る画像処理プログラムは、
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0013】
前記バーストデータ記憶手順は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成手順は、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理手順は、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする。
【0014】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする。
【0015】
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【0016】
前記スキャンデータ生成手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明の一の態様によれば、ScanSARモードで観測されたバーストデータを、スキャンごとに時間軸に沿って並べ、バーストデータ間の隙間を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを利用するため、レーダ画像を効率的に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施の形態1に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図2】PALSARの主要諸元を示す表である。
【図3】ScanSARの撮像方法を示す図である。
【図4】ScanSARの撮像方法を示す図である。
【図5】一般的なScanSARの画像化方法を示すフローチャートである。
【図6】ロングバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。
【図7】ショートバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。
【図8】レンジモザイク処理が施された再生画像を示す図である。
【図9】Strip・Mapの場合のインタフェロメトリ処理を示すフローチャートである。
【図10】ScanSARの場合の一般的なインタフェロメトリ処理を示す図である。
【図11】実施の形態1に係る再生処理を示す図である。
【図12】実施の形態1に係るインタフェロメトリ処理を示す図である。
【図13】実施の形態1に係る再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【図14】実施の形態1に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図15】実施の形態2に係る再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【図16】ScanSARの一般的手法と実施の形態1及び2とを定量的に比較した結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【0020】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る画像処理装置100の構成を示すブロック図である。
【0021】
画像処理装置100は、衛星(飛行体の一例)に搭載された合成開口レーダ(SAR)が地上(観測対象領域の一例)の略同じ範囲をScanSARモードで複数回(例えば別の日に)観測して得られたデータから観測時ごとの地上のレーダ画像を生成する。そして、画像処理装置100は、生成した複数のレーダ画像のインタフェロメトリ処理(干渉処理)を実行する。即ち、画像処理装置100は、ScanSARにて撮像されたデータに対する再生処理(画像化)及びインタフェロメトリ処理を行う。なお、本実施の形態は、衛星に搭載された合成開口レーダの代わりに、航空機等、他の飛行体に搭載された合成開口レーダを利用する場合にも適用可能である。また、本実施の形態は、合成開口レーダが地上を観測する代わりに、合成開口レーダが海上等、他の観測対象領域を観測する場合にも適用可能である。
【0022】
ここで、ScanSARについて説明する。
【0023】
まず、ScanSARの特長について説明する。
【0024】
図2は、Strip・MapとScanSARの両方の観測モードで動作可能なPALSAR(Phased・Array・type・L−band・Synthetic・Aperture・Radar)の主要諸元を示す表である。
【0025】
図2に示すように、ScanSARの観測幅は、Strip・Mapの観測幅が最大70km(キロメートル)であるのに対して、最大350kmである(衛星「だいち」搭載PALSARの場合)。即ち、ScanSARは、Strip・Mapに対して約5倍の広さの領域をカバーすることができる。ScanSARを用いると、例えば、北海道のSAR画像(レーダ画像)を作成する際に、1回の観測で略全域をカバーすることができる。また、例えば、2008年に発生した四川大地震の被災域の干渉SAR解析を行う際にも、1シーンで略全体を網羅可能である。ScanSARの分解能は、Strip・Mapに対して劣るものの、50m(メートル)(帯域幅が32MHz(メガヘルツ)のとき)〜100m(待機幅が16MHzのとき)である。これは、地盤変動の徴候検知、定常的なモニタリングを行うのに十分な性能である。
【0026】
次に、ScanSARの撮像方法について説明する。
【0027】
図3及び図4は、ScanSARの撮像方法を示す図である。
【0028】
図3に示すように、衛星に搭載された合成開口レーダは、予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射する。図3では3つしか示していないが、ここでは、一例として、5つのビーム照射角が予め定められているものとする。また、本例では、合成開口レーダが単位時間あたり数100パルスのビームを照射するものとする。即ち、合成開口レーダは、5つのビーム照射角の各々で数100パルスずつ順番にビームを照射する。なお、ビーム照射角の数や単位時間あたりのパルス数は適宜変更可能である。
【0029】
合成開口レーダが1つのビーム照射角で照射したビームに対する地上からの散乱波を受信する処理をスキャンという。本例では、5つのビーム照射角で照射されるビームをそれぞれ第1ビーム、第2ビーム、第3ビーム、第4ビーム、第5ビームとし、それぞれのビームによるスキャンを順番に第1スキャン、第2スキャン、第3スキャン、第4スキャン、第5スキャンとして区別する。各スキャンにおいて、単位時間ごとに照射されるビームをそれぞれバーストという。図3において、アジマス方向(衛星の進行方向)における各バーストの長さは、地上でビームが照射される領域の長さではなく、ビーム照射時間の長さを示している。そのため、各スキャンにおいてバースト間には隙間ができている。この隙間は、各スキャンにおいてビームが照射されていない時間(非照射時間)を表している。なお、後述するように、各スキャンにおいて地上でビームが照射される領域間に隙間ができるわけではない。一方、図3において、レンジ方向(衛星の進行方向と垂直の方向)における各バーストの幅は、ビーム照射幅を示しており、地上でビームが照射される領域の幅を表している。なお、隣り合うスキャン同士では、地上でビームが照射される領域が少しずつ重なっている。
【0030】
図4に示すように、衛星に搭載された合成開口レーダは、地上の1点に対して1〜数バーストのビームを照射し、バーストごとに散乱波を受信する。1点に対して1バーストしか照射されない方式をロングバーストという。1点に対して2バースト以上照射される方式をショートバーストという。ロングバーストでは、各スキャンにおいて地上でビームが照射される領域同士が隙間なくつながる。一方、ショートバーストでは、各スキャンにおいて地上でビームが照射される領域同士が一部重なる。ショートバーストでは、1バーストあたりのパルス数がロングバーストより少なくなる。
【0031】
次に、一般的なScanSARの画像化方法について説明する。
【0032】
図5は、一般的なScanSARの画像化方法を示すフローチャートである。図6は、ロングバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。図7は、ショートバーストの場合の一般的なアジマス貼り合わせ方法を示す図である。図8は、レンジモザイク処理が施された再生画像を示す図である。なお、図6及び図7では3つのビームしか示していないが、前述したように、本例では、5つのビームが照射されているものとする。
【0033】
図5において、ビームごとの処理として、バースト再生処理(ステップS101)とアジマス貼り合わせ(ステップS102)が同一ビームの全てのバーストについて繰り返し行われる。ステップS101では、処理対象となるビームの1つのバーストに対して受信された散乱波のデータが画像化され、そのバーストの再生画像(レーダ画像)が生成される。ステップS102では、ステップS101で生成された再生画像がアジマス方向にて該当する位置に貼り付けられる。このとき、ロングバーストの場合は、図6に示すように、アジマス方向に隣り合うバーストの再生画像が重ならないように貼り合わせられる。一方、ショートバーストの場合は、図7に示すように、アジマス方向に隣り合うバーストの再生画像が重ね合わせられる。
【0034】
1つのビームについて処理が完了すると、そのビームの再生画像が完成する。これが繰り返され、5つのビーム全てについて処理が完了すると、レンジモザイク処理(ステップS103)が行われる。ステップS103では、完成した各ビームの再生画像がレンジ方向にて結合される。これにより、図8に示したように、第1ビームの再生画像A、第2ビームの再生画像B、第3ビームの再生画像C、第4ビームの再生画像D、第5ビームの再生画像Eが結合された全体画像ができる。なお、レンジ方向に隣り合うビームの再生画像間で重なる部分は、いずれか一方の再生画像で上書きされるか、両方の再生画像が平均化されたものとなる。
【0035】
次に、Strip・Mapの場合とScanSARの場合のインタフェロメトリ処理について説明する。
【0036】
図9は、Strip・Mapの場合のインタフェロメトリ処理を示すフローチャートである。
【0037】
図9において、ステップS201では、地上に対して行われた1回目の観測におけるL0データ(散乱波のデータ)がマスタとして入力され、このL0データからSLC(Single・Look・Complex)(レーダ画像)がマスタ再生画像として作成される。同様に、ステップS202では、地上の略同じ範囲に対して行われた2回目の観測におけるL0データ(散乱波のデータ)がスレーブとして入力され、このL0データからSLCがスレーブ再生画像として作成される。
【0038】
ステップS203では、ステップS201で作成されたマスタ再生画像とステップS202で作成されたスレーブ再生画像の対応するピクセル位置が算出される。ステップS204では、ステップS203で算出されたピクセル位置に基づいて、対応するピクセルごとに、マスタ再生画像×スレーブ再生画像の複素共役が演算され、初期干渉画像が作成される。ステップS205では、2回の観測におけるSARアンテナ間の位置関係を示す基線値が計算される。ステップS206では、ステップS205で計算された基線値に基づいて、ステップS204で作成された初期干渉画像から軌道縞が除去され、干渉画像が出力される。
【0039】
図10は、ScanSARの場合の一般的なインタフェロメトリ処理を示す図である。
【0040】
図10において、インタフェロメトリ処理はバーストごとに実施される。具体的には、地上に対して行われた1回目の観測における各バーストのマスタ再生画像と、地上の略同じ範囲に対して行われた2回目の観測における、対応するバーストのスレーブ再生画像に対し、インタフェロメトリ処理が実施されて、バーストごとの干渉画像が作成される。バーストごとの干渉画像は、前述したアジマス貼り合わせと同様に、アジマス方向に貼り合わせられ、ビームごとの干渉画像が作成される。そして、ビームごとの干渉画像は、前述したレンジモザイク処理と同様に、レンジ方向にて結合され、全体の干渉画像が作成される。
【0041】
ScanSARの場合は、バースト間で位相の連続性が保てないため、Strip・Mapの場合のように、マスタの全体画像とスレーブの全体画像に対し、インタフェロメトリ処理を一括して実施することはできない。そのため、一般的なインタフェロメトリ処理は、上記のように煩雑な処理となっている。上記のように、各バーストの再生画像に対して1つずつ干渉処理を行う場合、処理時間がかかるという課題がある。また、アジマス貼り合わせに技術を要する(幾何学的に精度よく、かつ、位相も連続するように貼り合わせるのは困難である)という課題がある。これに対し、Strip・Mapの場合のインタフェロメトリ処理は比較的簡単である。そこで、本実施の形態では、この技術やソフトウェアを流用できるように、画像処理装置100を構成している。
【0042】
図1において、画像処理装置100は、バーストデータ記憶部101、スキャンデータ生成部102、画像処理部103を備える。また、画像処理装置100は、処理装置151、記憶装置152、入力装置153、出力装置154等のハードウェアを備える。ハードウェアは画像処理装置100の各部によって利用される。例えば、処理装置151は、画像処理装置100の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。記憶装置152は、そのデータや情報を記憶するために利用される。また、入力装置153は、そのデータや情報を入力するために、出力装置154は、そのデータや情報を出力するために利用される。
【0043】
バーストデータ記憶部101は、各バーストに対する地上からの散乱波のデータをバーストデータとして合成開口レーダから直接又は間接的に取得する。例えば、画像処理装置100が衛星と通信可能な受信機を具備し、バーストデータ記憶部101がこの受信機により衛星からバーストデータを受信するようにしてもよい。あるいは、例えば、衛星からバーストデータを受信する受信機が外部に設置され、バーストデータ記憶部101がこの受信機又は受信機を備えた装置から通信等によりバーストデータを取得するようにしてもよい。バーストデータ記憶部101は、1回の観測における全バーストのバーストデータを取得して記憶装置152に記憶する。即ち、バーストデータ記憶部101は、衛星に搭載された合成開口レーダにより5つのビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる地上からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置152にビーム照射時間分記憶する。前述したように、本実施の形態では、合成開口レーダが地上の略同じ範囲を複数回観測するため、バーストデータ記憶部101は、各回の観測における全バーストのバーストデータを取得して記憶装置152に記憶する。即ち、バーストデータ記憶部101は、衛星が地上の略同じ範囲の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを記憶装置152に飛行回数分記憶する。
【0044】
図11は、本実施の形態に係る再生処理を示す図である。図12は、本実施の形態に係るインタフェロメトリ処理を示す図である。なお、図11及び図12では3つのビームしか示していないが、前述したように、本例では、5つのビームが照射されているものとする。
【0045】
スキャンデータ生成部102は、記憶装置152から1回の観測におけるバーストデータを、対応するスキャンごとに処理装置151により読み出す。そして、図11に示すように、スキャンデータ生成部102は、スキャンごとに、読み出したバーストデータの隙間をゼロで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。即ち、スキャンデータ生成部102は、5つのビーム照射角の各々について、バーストデータ記憶部101により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置151により抽出する。そして、スキャンデータ生成部102は、各々のビーム照射角について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べたビーム照射時間分のスキャンデータであって、ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分をゼロ値のデータ(所定のダミーデータの一例)で埋めたスキャンデータを処理装置151により生成する。例えば、第1スキャンについて、スキャンデータ生成部102は、第1ビームを照射して得られたバーストデータを全て抽出する。そして、スキャンデータ生成部102は、抽出したバーストデータをそれぞれアジマス方向に並べたときにできる隙間(第1ビームを照射していない時間に相当)にゼロ値のデータを埋め込む。これによって得られるビーム照射時間分(第1ビームだけでなく、第2〜5ビームも含む全てのビームの照射時間分)の観測データが第1スキャンのスキャンデータとなる。第2〜5スキャンについても同様である。前述したように、本実施の形態では、合成開口レーダが地上の略同じ範囲を複数回観測するため、スキャンデータ生成部102は、各回の観測における各スキャンのスキャンデータを生成する。即ち、スキャンデータ生成部102は、バーストデータ記憶部101により記憶されたバーストデータから飛行回数分のスキャンデータを生成する。
【0046】
図11に示すように、画像処理部103は、スキャンデータ生成部102により生成された各スキャンのスキャンデータに対し、再生処理を処理装置151により実行する。具体的には、画像処理部103は、スキャンごとに、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータからレーダ画像を処理装置151により生成する。即ち、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータから地上のレーダ画像を処理装置151により生成する。なお、画像処理部103は、前述したレンジモザイク処理と同様に、生成した各スキャンのレーダ画像を結合して、図8に示すような全体画像を処理装置151により生成してもよい。
【0047】
前述したように、本実施の形態では、合成開口レーダが地上の略同じ範囲を複数回観測するため、画像処理部103は、各回の観測における各スキャンのスキャンデータをStrip・Mapのデータとみなして再生処理を処理装置151により実行する。これにより、画像処理部103は、少なくとも2回の観測におけるスキャンごとのレーダ画像として、各スキャンのマスタ再生画像と各スキャンのスレーブ再生画像を得る。図12に示すように、画像処理部103は、各スキャンのマスタ再生画像と、対応するスキャンのスレーブ再生画像に対し、インタフェロメトリ処理を処理装置151により実行する。即ち、画像処理部103は、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータから飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行する。これにより、画像処理部103は、スキャンごとの干渉画像を得る。なお、画像処理部103は、前述したレンジモザイク処理と同様に、インタフェロメトリ処理により得られた各スキャンの干渉画像を結合して、全体の干渉画像を作成してもよい。
【0048】
ここで、本実施の形態に係る画像処理装置100による再生処理の詳細について説明する。
【0049】
図13は、画像処理装置100による再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【0050】
図13のステップS301において、スキャンデータ生成部102は、記憶装置152から1回の観測における1つのスキャンに対応するバーストデータを処理装置151により読み出す。そして、スキャンデータ生成部102は、読み出したバーストデータの隙間をゼロ値のデータで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。
【0051】
ステップS302において、画像処理部103は、ステップS301で生成されたスキャンデータを処理装置151によりレンジ圧縮する。ステップS303において、画像処理部103は、さらに、そのスキャンデータのレンジマイグレーション補正を処理装置151により行う。
【0052】
ステップS304において、画像処理部103は、ステップS302及びS303でレンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正が施されたスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮する。
【0053】
ステップS305において、画像処理部103は、ステップS304でアジマス圧縮されたスキャンデータをStrip・Mapの観測データと同様に扱って、1スキャン分の再生画像を出力する。この画像は、インタフェロメトリ処理で用いられる場合には、マスタ再生画像又はスレーブ再生画像となる。
【0054】
ステップS301〜S305の処理は、スキャンごとに繰り返される。
【0055】
上記のように、本実施の形態において、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータを処理装置151によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮する。そして、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、アジマス圧縮したスキャンデータから地上のレーダ画像を処理装置151により生成する。
【0056】
本実施の形態では、ゼロ埋め以降は、観測データを通常のStrip・Mapのデータとみなすことができ、再生処理・干渉処理にStrip・Mapと同様の処理をそのまま適用できる。これは実用上、非常に重要なことである。なぜならば、ScanSAR、特にその干渉処理の研究はあまり盛んでなく、ScanSARの再生・干渉処理用のS/Wは非常に少数であるのに対し、Strip・Mapの再生・干渉処理は広く研究され、Strip・Mapの再生・干渉処理用のS/Wも多数存在するからである。前述したように、ScanSARインタフェロメトリは非常に有用である(例えば、1つの干渉処理で北海道が略全域網羅される)。したがって、本実施の形態により、Strip・Mapの再生・干渉処理用のS/Wが流用できるようになることで、ScanSARが普及することが期待される。
【0057】
図14は、画像処理装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0058】
図14において、画像処理装置100は、コンピュータであり、LCD901(Liquid・Crystal・Display)、キーボード902(K/B)、マウス903、FDD904(Flexible・Disk・Drive)、CDD905(Compact・Disc・Drive)、プリンタ906といったハードウェアデバイスを備えている。これらのハードウェアデバイスはケーブルや信号線で接続されている。LCD901の代わりに、CRT(Cathode・Ray・Tube)、あるいは、その他の表示装置が用いられてもよい。マウス903の代わりに、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、ペンタブレット、あるいは、その他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【0059】
画像処理装置100は、プログラムを実行するCPU911(Central・Processing・Unit)を備えている。CPU911は、処理装置151の一例である。CPU911は、バス912を介してROM913(Read・Only・Memory)、RAM914(Random・Access・Memory)、通信ボード915、LCD901、キーボード902、マウス903、FDD904、CDD905、プリンタ906、HDD920(Hard・Disk・Drive)と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。HDD920の代わりに、フラッシュメモリ、光ディスク装置、メモリカードリーダライタ又はその他の記憶媒体が用いられてもよい。
【0060】
RAM914は、揮発性メモリの一例である。ROM913、FDD904、CDD905、HDD920は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置152の一例である。通信ボード915、キーボード902、マウス903、FDD904、CDD905は、入力装置153の一例である。また、通信ボード915、LCD901、プリンタ906は、出力装置154の一例である。
【0061】
通信ボード915は、LAN(Local・Area・Network)等に接続されている。通信ボード915は、LANに限らず、IP−VPN(Internet・Protocol・Virtual・Private・Network)、広域LAN、ATM(Asynchronous・Transfer・Mode)ネットワークといったWAN(Wide・Area・Network)、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。LAN、WAN、インターネットは、ネットワークの一例である。
【0062】
HDD920には、オペレーティングシステム921(OS)、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のプログラムは、CPU911、オペレーティングシステム921、ウィンドウシステム922により実行される。プログラム群923には、本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含まれている。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、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ID(識別子)」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として含まれている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、RAM914やHDD920等の記憶媒体に記憶される。RAM914やHDD920等の記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったCPU911の処理(動作)に用いられる。抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったCPU911の処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【0063】
本実施の形態の説明において用いるブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。データや信号は、RAM914等のメモリ、FDD904のフレキシブルディスク(FD)、CDD905のコンパクトディスク(CD)、HDD920の磁気ディスク、光ディスク、DVD(Digital・Versatile・Disc)、あるいは、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス912、信号線、ケーブル、あるいは、その他の伝送媒体により伝送される。
【0064】
本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。即ち、「〜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。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線といったハードウェアのみで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、DVD等の記録媒体に記憶される。プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【0065】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ScanSARモードで観測されたバーストデータを、スキャンごとに時間軸に沿って並べ、バーストデータ間の隙間を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを利用するため、レーダ画像を効率的に生成することが可能となる。即ち、本実施の形態では、ScanSARにおける画像化及び干渉処理の効率化を図ることができる。
【0066】
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
【0067】
本実施の形態に係る画像処理装置100の構成は、図1に示した実施の形態1のものと同様である。
【0068】
ここで、本実施の形態に係る画像処理装置100による再生処理の詳細について説明する。
【0069】
図15は、画像処理装置100による再生処理の詳細を示すフローチャートである。
【0070】
図15のステップS401において、スキャンデータ生成部102は、記憶装置152から1回の観測における1つのスキャンに対応する1つのバーストデータを処理装置151により読み出す。そして、スキャンデータ生成部102は、読み出したバーストデータを処理装置151によりレンジ圧縮する。ステップS402において、スキャンデータ生成部102は、さらに、そのバーストデータのレンジマイグレーション補正を処理装置151により行う。
【0071】
ステップS401及びS402の処理は、バーストごとに繰り返される。
【0072】
ステップS403において、スキャンデータ生成部102は、ステップS401及びS402でレンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正が施されたバーストデータの隙間をゼロ値のデータで埋めてスキャンデータを処理装置151により生成する。
【0073】
ステップS404において、画像処理部103は、ステップS403で生成されたスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮する。
【0074】
ステップS405において、画像処理部103は、ステップS404でアジマス圧縮されたスキャンデータをStrip・Mapの観測データと同様に扱って、1スキャン分の再生画像を出力する。この画像は、インタフェロメトリ処理で用いられる場合には、マスタ再生画像又はスレーブ再生画像となる。
【0075】
ステップS401〜S405の処理は、スキャンごとに繰り返される。
【0076】
上記のように、本実施の形態において、スキャンデータ生成部102は、5つのビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置151によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べたビーム照射時間分のスキャンデータであって、ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分をゼロ値のデータで埋めたスキャンデータを処理装置151により生成する。そして、画像処理部103は、5つのビーム照射角の各々について、スキャンデータ生成部102により生成されたスキャンデータを処理装置151によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから地上のレーダ画像を処理装置151により生成する。
【0077】
本実施の形態では、アジマス圧縮以外は、通常のScanSAR処理と変わらない。よって実施の形態1よりも処理時間を短縮できる。アジマス圧縮以降は、観測データを通常のStrip・Mapのデータとみなすことができ、再生処理・干渉処理にStrip・Mapと同様の処理をそのまま適用できる。
【0078】
ここで、ScanSARの一般的手法(1バーストずつ再生処理・干渉処理を行い、最後に貼り合わせ)と、実施の形態1及び2とを比較する。
【0079】
まず、定性的に比較する。
【0080】
一般的手法では、干渉処理に貼り合わせの手間がかかる。また、ScanSAR専用の処理が必要となる。これに対し、実施の形態1及び2では、貼り合わせの手間がかからない。また、Strip・Mapと同じ処理が使用できるため、ScanSAR専用の処理が不要となる。
【0081】
次に、定量的に比較する。
【0082】
図16は、一般的手法と実施の形態1及び2とを定量的に比較した結果を示す表である。
【0083】
図16では、インテル社製QuadコアのCPUを搭載した計算機を用いて、一般的手法、実施の形態1及び2のそれぞれにおけるレンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正、アジマス圧縮、干渉処理の処理時間を算出(概算見積)した結果を示している。実施の形態1及び2では、干渉処理の処理時間が一般的手法の半分になるという結果が得られた。また、実施の形態2では、レンジ圧縮及びレンジマイグレーション補正、アジマス圧縮、干渉処理のトータル処理時間が最も短くなっている。このように、実施の形態2は、実施の形態1と同様に、Strip・Mapの技術を流用してScanSARの有効利用を実現するという効果のみならず、インタフェロメトリ処理の処理時間を短縮するという効果も奏する。
【符号の説明】
【0084】
100 画像処理装置、101 バーストデータ記憶部、102 スキャンデータ生成部、103 画像処理部、151 処理装置、152 記憶装置、153 入力装置、154 出力装置、901 LCD、902 キーボード、903 マウス、904 FDD、905 CDD、906 プリンタ、911 CPU、912 バス、913 ROM、914 RAM、915 通信ボード、920 HDD、921 オペレーティングシステム、922 ウィンドウシステム、923 プログラム群、924 ファイル群。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項2】
前記バーストデータ記憶部は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成部は、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理部は、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
【請求項3】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
【請求項4】
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項5】
前記スキャンデータ生成部は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項6】
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するコンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、記憶装置に記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記コンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、生成したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項7】
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項8】
前記バーストデータ記憶手順は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成手順は、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理手順は、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする請求項7に記載の画像処理プログラム。
【請求項9】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像処理プログラム。
【請求項10】
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項7から9までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項11】
前記スキャンデータ生成手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項7から9までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項1】
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成部と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項2】
前記バーストデータ記憶部は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成部は、前記バーストデータ記憶部により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理部は、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
【請求項3】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
【請求項4】
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項5】
前記スキャンデータ生成部は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理部は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成部により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項6】
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するコンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、記憶装置に記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記コンピュータが、前記複数のビーム照射角の各々について、生成したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項7】
飛行体に搭載された合成開口レーダにより予め定められた複数のビーム照射角の各々で単位時間ずつ順番にビームを照射して得られる観測対象領域からの散乱波のデータを、単位時間ごとのバーストデータとして、記憶装置にビーム照射時間分記憶するバーストデータ記憶手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータのうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータを処理装置により抽出し、抽出した単位時間ごとのバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成するスキャンデータ生成手順と、
前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成する画像処理手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項8】
前記バーストデータ記憶手順は、前記飛行体が前記観測対象領域の上空を複数回飛行することで得られたバーストデータを飛行回数分記憶し、
前記スキャンデータ生成手順は、前記バーストデータ記憶手順により記憶されたバーストデータから前記飛行回数分のスキャンデータを生成し、
前記画像処理手順は、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータから前記飛行回数分のレーダ画像を生成し、生成したレーダ画像のインタフェロメトリ処理を実行することを特徴とする請求項7に記載の画像処理プログラム。
【請求項9】
前記所定のダミーデータは、ゼロ値のデータであることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像処理プログラム。
【請求項10】
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項7から9までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項11】
前記スキャンデータ生成手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、抽出した単位時間ごとのバーストデータを処理装置によりレンジ圧縮し、レンジ圧縮したバーストデータを時間軸に沿って並べた前記ビーム照射時間分のスキャンデータであって、前記ビーム照射時間のうち、該当するビーム照射角で得られた単位時間ごとのバーストデータが存在しない部分を所定のダミーデータで埋めたスキャンデータを処理装置により生成し、
前記画像処理手順は、前記複数のビーム照射角の各々について、前記スキャンデータ生成手順により生成されたスキャンデータを処理装置によりアジマス圧縮し、アジマス圧縮したスキャンデータから前記観測対象領域のレーダ画像を処理装置により生成することを特徴とする請求項7から9までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【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14】
【図15】
【図16】
【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14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2011−209110(P2011−209110A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−77042(P2010−77042)
【出願日】平成22年3月30日(2010.3.30)
【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23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年3月30日(2010.3.30)
【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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