目標検出装置
【課題】小さい演算規模であるにも拘わらず目標の誤検出および不検出を防止できる目標検出装置を提供する。
【解決手段】空中線部１からのレーダ受信信号をＡ／Ｄ変換部２で量子化してデジタルビデオ信号に変換し、コヒーレント積分部３にてコヒーレント積分を行い、距離／方位間引き部４においてデジタルビデオ信号を間引いた後に、減衰部５で減衰マップの減衰レベルに従い信号強度を減衰する。その後、閾値算出／二値化部６で、Ｐタイル法により、デジタルビデオ信号で示される一定領域内のヒストグラムを作成し、上位Ｐ％が閾値を超えるような閾値を使用して二値化を行う。そして、ブランク部７で検出不要領域の信号強度を「０」とし、収縮／膨張部８で収縮処理と膨張処理を行って孤立したクラッタを除去した後、クラスタリング部９で連続する「１」の領域を１つの目標とみなし、検出目標データとして出力する。
【解決手段】空中線部１からのレーダ受信信号をＡ／Ｄ変換部２で量子化してデジタルビデオ信号に変換し、コヒーレント積分部３にてコヒーレント積分を行い、距離／方位間引き部４においてデジタルビデオ信号を間引いた後に、減衰部５で減衰マップの減衰レベルに従い信号強度を減衰する。その後、閾値算出／二値化部６で、Ｐタイル法により、デジタルビデオ信号で示される一定領域内のヒストグラムを作成し、上位Ｐ％が閾値を超えるような閾値を使用して二値化を行う。そして、ブランク部７で検出不要領域の信号強度を「０」とし、収縮／膨張部８で収縮処理と膨張処理を行って孤立したクラッタを除去した後、クラスタリング部９で連続する「１」の領域を１つの目標とみなし、検出目標データとして出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダで得られた受信信号（以下、「レーダ受信信号」という）を処理して目標を検出する目標検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ受信信号から目標を検出するために、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報確率）と呼ばれる信号処理（以下、「ＣＦＡＲ処理」という）が主に用いられている。ＣＦＡＲ処理では、目標と目標の距離方向周辺領域の信号強度がある確率分布に従うと仮定することによりアダプティブに閾値が算出され、この算出された閾値を用いて二値化処理を行うことで目標とクラッタとの識別が行われる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１は、レーダ受信信号の最小値と最大値の中間値を閾値とし、閾値以下の信号を「０」に変換した画素データに対し、画像処理で用いられる収縮処理および移動平均化処理を施すことによりクラッタが抑圧されたレーダ受信画像信号を得ることができるクラッタ抑圧装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９２５２５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】吉田孝監修「改訂 レーダ技術」社団法人電子情報通信学会編、平成８年１０月１日、ｐ８７−３．６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＦＡＲ処理においては、信号強度が仮定した確率分布に従わなかった場合、期待された閾値と異なる閾値が算出される場合がある。この期待された閾値と異なる閾値に基づいて目標検出を行うと、クラッタ（例えば、降雨）を目標として検出してしまう誤検出（以下、「目標の誤検出」という）が発生し、検出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
また、ＣＦＡＲ処理は、高分解能レーダのように分解能に比べて目標の広がりが大きい場合、大型目標に近接する小型目標をクラッタと認識して検出しない（以下、「目標の不検出」という）ことが発生し、検出精度が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、ＣＦＡＲ処理には、演算方法によってｌｏｇ ＣＦＡＲまたはＣＡ ＣＦＡＲなど様々な種類が存在しているが、レーダ受信信号の全てのセルに対して閾値の算出を行っているため、目標検出装置の演算規模が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
そのうえ、特許文献１に記載されたクラッタ抑圧装置においては、一定範囲内のレーダ受信信号の最小値と最大値の中間値を閾値としているので適切な閾値を得ることができないだけでなく、クラッタが抑圧されたレーダ受信画像信号から再度ＣＦＡＲ処理などにより、閾値を算出して二値化する必要があるため、上述した諸問題の全てが内在している。
【００１０】
この発明は、上述した諸問題を解消するためになされたものであり、小さい演算規模であるにも拘わらず目標の誤検出および不検出を防止できる目標検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る目標検出装置は、上記課題を解決するために、取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルのうち、減衰マップによって減衰レベルが設定されているセルの信号強度を減衰レベルに従い減衰する減衰部と、減衰部からのデジタルビデオ信号により示されるセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、閾値算出／二値化部で二値化された値に対して、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにし、二値化デジタルビデオ信号として出力するブランク部と、ブランク部からの二値化デジタルビデオ信号に対して、収縮処理および膨張処理を行って一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、収縮／膨張部で決定された値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る目標検出装置によれば、小さい演算規模であるにも拘わらず目標の誤検出および不検出を防止できる目標検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空中線部１で得られるレーダ受信信号から距離および方位方向に一部を切り出し、信号強度別に明るさを変えた模式図である。
【図３】図２に示すレーダ受信信号の信号強度を量子化し数値で表した図である。
【図４】図３に示す領域をヒストグラム化した図である。
【図５】図３に示す領域をＰタイル法により二値化した図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置で行われる収縮処理において任意のセルに注目している状態を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置で行われる膨張処理においてクラッタ除去後の領域内の任意のセルに注目している状態を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置で行われる膨張処理の結果を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置のブランク部と収縮／膨張部を入れ替えて構成された第１の変形例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置からブランク部を除去して構成された第２の変形例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の減衰部の代わりにブランク部を設けて構成された第３の変形例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置のブランク部の代わりに減衰部を設けて構成された第４の変形例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の減衰部とブランク部を入れ替えて構成された第５の変形例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置から減衰部とブランク部を除去して構成された第６の変形例を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置から収縮／膨張部を除去して構成された第７の変形例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置において、図３に示す領域内の信号強度が「０」であるセルを除いた部分をヒストグラム化した図である。
【図１７】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置において、図３に示す領域から信号強度が「０」であるセルを除いてＰタイル法により二値化した図である。
【図１８】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置で行われる収縮処理の結果を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置で行われる膨張処理の結果を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態３に係る目標検出装置において、図３に示す領域が拡大された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この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。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、空中線部１、Ａ／Ｄ変換部２、コヒーレント積分部３、距離／方位間引き部４、減衰部５、減衰マップ部５ａ、閾値算出／二値化部６、算出パラメータ部６ａ、ブランク部７、ブランクマップ部７ａ、収縮／膨張部８、収縮／膨張パラメータ部８ａおよびクラスタリング部９を備えている。
【００１５】
空中線部１は、例えばＡＳＤＥ（Airport Surface Detection Equipment：空港面探知レーダ装置）のような高分解能の空中線装置によって構成できる。この空中線部１は、空港面を高精細に示すレーダ受信信号を取得し、Ａ／Ｄ変換部２に送る。なお、空中線部１が空間に向けて放射するための送信波を送信する送信部および目標などからの受信波を受信するための受信部に関しては周知であるので詳細な説明は省略する。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換部２は、空中線部１から送られてくるアナログのレーダ受信信号を量子化し、デジタルビデオ信号に変換する。このＡ／Ｄ変換部２で変換することにより得られたデジタルビデオ信号は、コヒーレント積分部３に送られる。
【００１７】
コヒーレント積分部３は、Ａ／Ｄ変換部２から送られてくるデジタルビデオ信号に対して、コヒーレント積分処理を行う。コヒーレント積分部３でコヒーレント積分処理が行われたデジタルビデオ信号は距離／方位間引き部４に送られる。
【００１８】
距離／方位間引き部４は、コヒーレント積分部３から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルを、距離（レンジ）方向および方位（アジマス）方向に間引く処理を行う。この距離／方位間引き部４でセルが間引かれたデジタルビデオ信号は、減衰部５に送られる。
【００１９】
減衰部５は、距離／方位間引き部４から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、減衰マップ部５ａに記憶されている減衰マップで減衰レベルが設定されているセルの信号強度を減衰させる。ここで、減衰マップには、例えば空中線部１の近傍や送信波のマルチパスなどにより、常に信号強度が強い領域に対して減衰レベルが設定されている。具体的には、減衰レベルが大きく設定されているセルの信号強度は「０」に近付いていく。この減衰部５で処理することにより得られたデジタルビデオ信号は、閾値算出／二値化部６に送られる。
【００２０】
閾値算出／二値化部６は、減衰部５から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値を算出し、この算出した閾値を用いてセルの信号強度を「１」または「０」に変換する二値化を行う。この閾値算出／二値化部６において二値化された二値化デジタルビデオ信号は、ブランク部７に送られる。
【００２１】
ブランク部７は、閾値算出／二値化部６から送られてくる二値化デジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、ブランクマップ部７ａに記憶されているブランクマップでブランクと設定されているセルの信号強度をゼロ（「０」）に変換する。ここで、ブランクマップには、例えばターミナルビルなどのような目標検出不要領域がブランクとして設定されている。具体的には、ブランクマップの目標検出不要領域には「０」、目標検出必要領域には「１」が設定されている。このブランク部７で処理することにより得られた二値化デジタルビデオ信号は、収縮／膨張部８に送られる。
【００２２】
収縮／膨張部８は、周囲のセルを参照して、収縮／膨張パラメータ部８ａに記憶されている収縮パラメータおよび膨張パラメータを用いて収縮処理および膨張処理を行い、該当セルの値を決定する。この収縮／膨張部８における処理結果は、二値化デジタルビデオ信号としてクラスタリング部９に送られる。
【００２３】
クラスタリング部９は、収縮／膨張部８から送られてきた二値化デジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、距離方向または方位方向に「１」が連続する領域をクラスタ化して検出目標データとして出力する。
【００２４】
次に、上記のように構成される実施の形態１に係る目標検出装置の動作を説明する。図２は、空中線部１で受信されたレーダ受信信号から距離および方位方向の一部を切り出して信号強度別に明るさを変えた模式図であり、航空機１１および車両等１２の検出すべき目標の周辺に複数のクラッタ１３が存在することを示している。図２では、航空機１１、車両等１２および一部のクラッタ１３のような信号強度の強い部分は明るく示しており、信号強度の弱いノイズ部分は暗く示している。
【００２５】
空中線部１で受信されたレーダ受信信号は、Ａ／Ｄ変換部２に送られる。Ａ／Ｄ変換部２は、空中線部１から送られてきたレーダ受信信号を量子化してデジタルビデオ信号に変換し、コヒーレント積分部３に送る。なお、Ａ／Ｄ変換部２は、説明を簡略化するために、空中線部１からレーダ受信信号として送られてくるアナログ信号を０〜８のデジタルデータに変換するものとする。
【００２６】
コヒーレント積分部３は、Ａ／Ｄ変換部２から送られてきたデジタルビデオ信号に対してコヒーレント積分処理を行う。コヒーレント処理を行うことにより、位相が揃っている目標と位相が揃っていないノイズ成分との信号強度の差が拡大されたデジタルビデオ信号が生成されて距離／方位間引き部４へ送られる。なお、コヒーレント積分処理については周知であるため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
距離／方位間引き部４は、コヒーレント積分部３から送られてきたデジタルビデオ信号によって示されるセルを、所定の方法を用いて距離方向および方位方向に間引く。これにより、後段の処理を行うために適切な量のセルが選択され、デジタルビデオ信号として減衰部５に送られる。なお、間引き方法は周知であるので、説明は省略する。
【００２８】
減衰部５は、減衰マップ部５ａに記憶されている減衰マップで減衰レベルが大きく設定されているセルのデジタルビデオ信号の信号強度を「０」に近付ける処理を行い、閾値算出／二値化部６に送る。
【００２９】
閾値算出／二値化部６は、算出パラメータ部６ａに記憶されている算出パラメータを参照し、この算出パラメータに応じてＰタイル法により閾値を算出し、閾値を超えたセルを「１」、閾値を下回ったセルを「０」に変換して二値化を行い、二値化デジタルビデオ信号としてブランク部７に送る。
【００３０】
ここで、Ｐタイル法を用いた閾値算出について説明する。図３は、閾値算出／二値化部６に入力されるデジタルビデオ信号の例を示しており、図２に示したレーダ受信信号の信号強度を量子化し数値で表したものである。本来であれば、コヒーレント積分部３および距離／方位間引き部４で信号強度に変動が生じているが、説明を簡略化するため、図２に示したレーダ受信信号の信号強度をそのまま量子化したものとする。図３では、処理対象を一定領域、具体的には５０セル×５０セルの領域としている。各セルには量子化された０〜８の値が入っており、減衰部５によって信号強度が「０」に減衰されたセルには網掛けが施されている。また、セルの内部に示した数値が大きいほど、信号強度が強いことを示している。
【００３１】
このような領域に対して、Ｐタイル法が適用される。Ｐタイル法は、画像処理の分野において一般的に用いられている方法であり、領域内の全てのセルのヒストグラムを作成し、算出パラメータを用いることによって、上位Ｐ％が閾値を超えるように閾値を設定する。図４は、図３に示す領域をヒストグラム化したものである。このヒストグラムにおいて、例えば上位１０％が閾値を超えるように設定すると、信号強度が「５」以上のセルが閾値を超える（「４」までの累積は８４．５２％、「５」までの累積は９１．９６％）。よって、この領域においては、信号強度が「５」以上のセルを「１」、「４」以下のセルを「０」に変換し、二値化デジタルビデオ信号としてブランク部７に送る。
【００３２】
ブランク部７は、ブランクマップ部７ａに記憶されているブランクマップでブランクとして設定されているセルの二値化デジタルビデオ信号の信号強度を「０」に変換し、収縮／膨張部８に送る。
【００３３】
次に、収縮／膨張部８で行われる収縮処理および膨張処理について説明する。図５は、図３に示す領域がＰタイル法により二値化され、ブランク処理が施された上で収縮／膨張部８に入力される二値化デジタルビデオ信号を示しており、５０セル×５０セルの領域が二値化されている。このとき、目標と思われるセルは大きくまとまっているが、その周囲には孤立したクラッタ「１」が存在している。収縮／膨張部８は、このような孤立したクラッタを収縮処理および膨張処理によって除去する。
【００３４】
収縮処理は画像処理の分野において一般的に用いられており、領域内の任意のセルに注目し、収縮／膨張パラメータ部８ａに記憶されている収縮パラメータに従った周囲のセルを参照することにより、注目セルの値を決定する。ここでは、注目セルの周囲の８つのセルに１つでも「０」が存在する場合、注目セルを「０」に変換するものとする。図６は、収縮処理において、領域内の任意のセル（丸印が付されたセル）に注目している状態を示す図である。この場合、注目セルは「１」であるが、その周囲の８つのセルの一部に「０」のセルが存在するため、注目セルは「０」に変換される。同様の処理が領域内の全てのセルに適用されることにより、孤立したクラッタが除去される。
【００３５】
次に、膨張処理について説明する。上述した収縮処理によって孤立したクラッタは除去されるが、同時に目標を示すセルの塊も小さくなってしまう。そこで、膨張処理を行うことにより擬似的に目標を示すセルの塊が元の大きさに戻される。
【００３６】
膨張処理も画像処理の分野において一般的に用いられており、収縮処理とは逆に、任意のセルに注目し、収縮／膨張パラメータ部８ａに記憶されている膨張パラメータに従った周囲のセルを注目セルと同じ値に変換する。ここでは、注目セルが「１」である場合、その周囲の８つのセルを全て「１」に変換するものとする。図７は、収縮処理によって、クラッタが除去された領域内の任意のセル（丸印が付されたセル）に注目している状態を示す図である。この場合、注目セルが「１」であるため、膨張処理の結果、その周囲のセルは「１」に変換される。同様の処理が領域内の全てのセルに適用されることにより、目標を示すセルの塊を元の大きさに戻すことができる。図８は、膨張処理の結果を示す図である。このようにして、クラッタが除去された二値化デジタルビデオ信号がクラスタリング部９へ送られる。
【００３７】
クラスタリング部９は、収縮／膨張部８から送られてきた二値化デジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、「１」が連続するセルの領域を１つの目標（クラスタ）とみなす処理を行う。また、複数のクラスタが近接する場合には、クラスタを結合する処理を行う。その結果を検出目標データとして出力する。クラスタリング部９から出力された検出目標データに対しては、追尾処理などが行われた後、表示部にて表示されるのが一般的である。検出目標データの扱いについては周知であるので説明は省略する。
【００３８】
このように、この発明の実施の形態１に係る目標検出装置によれば、Ｐタイル法を用いて、一定領域内の全セルのヒストグラムの上位Ｐ％が閾値を超えるように閾値を設定して二値化が行われるので、検出すべき目標が消える確率が低くなり、目標の不検出を防ぐことができる。また、目標として誤検出された孤立したクラッタは収縮／膨張処理により消去されるため、目標の誤検出を防ぐことができる。さらに、レーダ受信信号によって示される一定領域内の全てのセルをまとめて閾値が算出されて二値化が行われるので、全てのセルに対して個々に演算を行う必要がなく、演算規模を小さくすることができる。
【００３９】
なお、上述した目標検出装置においては、ブランク部７を、閾値算出／二値化部６と収縮／膨張部８との間に設けたが、図９（第１の変形例）に示すように収縮／膨張部８とクラスタリング部９との間にブランク部７を設けるように構成することもできる。この構成によると、目標検出不要領域の信号強度が残ったまま収縮／膨張処理を行うことになるが、収縮／膨張処理の後に目標検出不要領域の信号強度を「０」にすることができるため、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、上述した目標検出装置においては、ブランク部７を設け、ブランクマップを参照してブランクに設定されているセルの信号強度を「０」に変換するように構成したが、図１０（第２の変形例）に示すようにブランク部７およびブランクマップ部７ａを除去し、閾値算出／二値化部６の出力を収縮／膨張部８に送るように構成することもできる。この構成によると、目標検出不要領域の信号強度が残ったまま収縮／膨張処理を行うことになり、目標検出不要領域が大きな目標として検出されてしまう場合があるが、そのような検出目標データを必要とする後段のブロックに対して小さい演算規模で出力することができる。
【００４１】
また、上述した目標検出装置においては、減衰部５とブランク部７における処理は信号強度をそれぞれのマップの設定に従って変更するという類似した処理を行っているため、図１１（第３の変形例）に示すように減衰部５の代わりにブランク部７を設ける、または、図１２（第４の変形例）に示すようにブランク部７の代わりに減衰部を設ける、または、図１３（第５の変形例）に示すように減衰部５とブランク部を入れ替えるように構成することもできる。これらの構成によると、減衰マップまたはブランクマップの設定を変更することで、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上述した目標検出装置においては、図１４（第６の変形例）に示すように減衰部５とブランク部７を除去するように構成することもできる。この構成によると、目標検出不要領域の信号強度および空中線部１の近傍の強い信号強度は残ったまま閾値算出／二値化処理を行うことになり、目標の誤検出が発生してしまう場合があるが、そのような検出目標データを必要とする後段のブロックに対して小さい演算規模で出力することができる。
【００４３】
また、上述した目標検出装置においては、収縮／膨張部８は、収縮処理および膨張処理の双方を実行するように構成したが、収縮処理または膨張処理のいずれか一方のみを実行するように構成できる。この構成によると、収縮処理のみを行う場合は目標の誤検出を、膨張処理のみを行う場合は目標の不検出をそれぞれさらに防ぐことができる。
【００４４】
さらには、図１５（第７の変形例）に示すように収縮／膨張部８を除去し、ブランク部７の出力を直接クラスタリング部９に送るように構成することもできる。この構成によると、孤立したクラッタは除去されず残ったままであるが、そのような検出目標データを必要とする後段のブロックに対して小さい演算規模で出力することができる。
【００４５】
上述した第１〜第７の変形例に示した各部（処理）の入れ替えはそれぞれ組み合わせて使用することで、それぞれの効果を組み合わせて発揮することができる。
【００４６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る目標検出装置は、Ｐタイル法を用いた閾値算出方法として、実施の形態１と異なる方法を採用している。この目標検出装置は、閾値算出／二値化部６の動作を除き、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同じである。以下においては、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
閾値算出／二値化部６には、実施の形態１と同様に、図３に示すような、減衰部５で信号強度が「０」に減衰されたセルが存在するデジタルビデオ信号が入力される。閾値算出／二値化部６は、入力されたデジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、信号強度が「０」のセルを除きヒストグラムを作成する。図１６は、図３に示す領域を「０」のセルを除いてヒストグラム化したものである。このヒストグラムにおいて、上位１０％が閾値を超えるように設定すると、信号強度が「６」以上のセルが閾値を超える（「５」までの累積は８９．５４％、「６」までの累積は９４．０２％）。よって、信号強度が「６」以上のセルを「１」、「５」以下のセルを「０」に変換し、二値化デジタルビデオ信号として収縮／膨張部８に送る。
【００４８】
図１７は、図３に示す領域からブランク（「０」のセル）を除いてＰタイル法により二値化された二値化デジタルビデオ信号を示す図である。この二値化デジタルビデオ信号がブランク部７を経て収縮／膨張部８に送られる。実施の形態１の場合と異なり、「１」の領域が少なくなって目標も小さくなっているが、孤立したクラッタは除去されている。図１８は実施の形態１と同様の収縮処理を行った二値化デジタルビデオ信号を示す図であり、図１９は膨張処理を行った二値化デジタルビデオ信号を示す図である。
【００４９】
このように、実施の形態２に係る目標検出装置によれば、目標とクラッタを識別するための閾値が高くなるので、小型の目標の不検出の可能性は高くなるが、目標の誤検出をさらに低下させることができる。
【００５０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る目標検出装置は、Ｐタイル法を用いた閾値算出方法として、実施の形態１および実施の形態２と異なる方法を採用している。この目標検出装置は、閾値算出／二値化部６の動作を除き、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同じである。以下においては、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００５１】
閾値算出／二値化部６には、実施の形態１と同様に、図３に示すような、減衰部５で信号強度が「０」に減衰されたセルが存在するデジタルビデオ信号が入力される。ここで、図３に示す領域の端に目標が存在する場合、目標を示すセルは、収縮／膨張処理によって「０」になってしまうことが予想されるため、Ｐタイル法による閾値算出時に参照領域を拡大する。
【００５２】
図２０は、図３に示す領域が拡大された状態を示す図である。説明を簡略化するため、拡大された部分の信号強度は省略する。この拡大された領域に対し、実施の形態１または実施の形態２と同様にヒストグラムを作成すると、図３に示す５０セル×５０セルの一定領域の閾値が高くなってしまう可能性がある。そこで、拡大された領域の信号強度の低い方から所定割合のセルを用いてヒストグラムが作成される。ここでは、例えば９５％のセルを使用してヒストグラムを作成するものとする。このヒストグラムに対して、実施の形態１と同様に閾値を算出した後、図３に示す一定領域に対してのみ二値化を行うことにより、領域の端に存在する目標が閾値を超えやすくなる。その後、ブランク、収縮／膨張およびクラスタリングを順次に行って検出目標データが出力される。
【００５３】
このように、実施の形態３に係る目標検出装置によれば、閾値算出の際に参照する領域を拡大するため、領域の端に存在する目標の不検出を防ぐことが可能になる。
【００５４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 空中線部、２ Ａ／Ｄ変換部、３ コヒーレント積分部、４ 距離／方位間引き部、５ 減衰部、５ａ 減衰マップ部、６ 閾値算出／二値化部、６ａ 算出パラメータ部、７ ブランク部、７ａ ブランクマップ部、８ 収縮／膨張部、８ａ 収縮／膨張パラメータ部、９ クラスタリング部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダで得られた受信信号（以下、「レーダ受信信号」という）を処理して目標を検出する目標検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ受信信号から目標を検出するために、ＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate：一定誤警報確率）と呼ばれる信号処理（以下、「ＣＦＡＲ処理」という）が主に用いられている。ＣＦＡＲ処理では、目標と目標の距離方向周辺領域の信号強度がある確率分布に従うと仮定することによりアダプティブに閾値が算出され、この算出された閾値を用いて二値化処理を行うことで目標とクラッタとの識別が行われる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１は、レーダ受信信号の最小値と最大値の中間値を閾値とし、閾値以下の信号を「０」に変換した画素データに対し、画像処理で用いられる収縮処理および移動平均化処理を施すことによりクラッタが抑圧されたレーダ受信画像信号を得ることができるクラッタ抑圧装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９２５２５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】吉田孝監修「改訂 レーダ技術」社団法人電子情報通信学会編、平成８年１０月１日、ｐ８７−３．６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＦＡＲ処理においては、信号強度が仮定した確率分布に従わなかった場合、期待された閾値と異なる閾値が算出される場合がある。この期待された閾値と異なる閾値に基づいて目標検出を行うと、クラッタ（例えば、降雨）を目標として検出してしまう誤検出（以下、「目標の誤検出」という）が発生し、検出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
また、ＣＦＡＲ処理は、高分解能レーダのように分解能に比べて目標の広がりが大きい場合、大型目標に近接する小型目標をクラッタと認識して検出しない（以下、「目標の不検出」という）ことが発生し、検出精度が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、ＣＦＡＲ処理には、演算方法によってｌｏｇ ＣＦＡＲまたはＣＡ ＣＦＡＲなど様々な種類が存在しているが、レーダ受信信号の全てのセルに対して閾値の算出を行っているため、目標検出装置の演算規模が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
そのうえ、特許文献１に記載されたクラッタ抑圧装置においては、一定範囲内のレーダ受信信号の最小値と最大値の中間値を閾値としているので適切な閾値を得ることができないだけでなく、クラッタが抑圧されたレーダ受信画像信号から再度ＣＦＡＲ処理などにより、閾値を算出して二値化する必要があるため、上述した諸問題の全てが内在している。
【００１０】
この発明は、上述した諸問題を解消するためになされたものであり、小さい演算規模であるにも拘わらず目標の誤検出および不検出を防止できる目標検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る目標検出装置は、上記課題を解決するために、取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルのうち、減衰マップによって減衰レベルが設定されているセルの信号強度を減衰レベルに従い減衰する減衰部と、減衰部からのデジタルビデオ信号により示されるセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、閾値算出／二値化部で二値化された値に対して、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにし、二値化デジタルビデオ信号として出力するブランク部と、ブランク部からの二値化デジタルビデオ信号に対して、収縮処理および膨張処理を行って一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、収縮／膨張部で決定された値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る目標検出装置によれば、小さい演算規模であるにも拘わらず目標の誤検出および不検出を防止できる目標検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空中線部１で得られるレーダ受信信号から距離および方位方向に一部を切り出し、信号強度別に明るさを変えた模式図である。
【図３】図２に示すレーダ受信信号の信号強度を量子化し数値で表した図である。
【図４】図３に示す領域をヒストグラム化した図である。
【図５】図３に示す領域をＰタイル法により二値化した図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置で行われる収縮処理において任意のセルに注目している状態を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置で行われる膨張処理においてクラッタ除去後の領域内の任意のセルに注目している状態を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置で行われる膨張処理の結果を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置のブランク部と収縮／膨張部を入れ替えて構成された第１の変形例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置からブランク部を除去して構成された第２の変形例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の減衰部の代わりにブランク部を設けて構成された第３の変形例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置のブランク部の代わりに減衰部を設けて構成された第４の変形例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の減衰部とブランク部を入れ替えて構成された第５の変形例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置から減衰部とブランク部を除去して構成された第６の変形例を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る目標検出装置から収縮／膨張部を除去して構成された第７の変形例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置において、図３に示す領域内の信号強度が「０」であるセルを除いた部分をヒストグラム化した図である。
【図１７】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置において、図３に示す領域から信号強度が「０」であるセルを除いてＰタイル法により二値化した図である。
【図１８】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置で行われる収縮処理の結果を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２に係る目標検出装置で行われる膨張処理の結果を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態３に係る目標検出装置において、図３に示す領域が拡大された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この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。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る目標検出装置の構成を示すブロック図である。この目標検出装置は、空中線部１、Ａ／Ｄ変換部２、コヒーレント積分部３、距離／方位間引き部４、減衰部５、減衰マップ部５ａ、閾値算出／二値化部６、算出パラメータ部６ａ、ブランク部７、ブランクマップ部７ａ、収縮／膨張部８、収縮／膨張パラメータ部８ａおよびクラスタリング部９を備えている。
【００１５】
空中線部１は、例えばＡＳＤＥ（Airport Surface Detection Equipment：空港面探知レーダ装置）のような高分解能の空中線装置によって構成できる。この空中線部１は、空港面を高精細に示すレーダ受信信号を取得し、Ａ／Ｄ変換部２に送る。なお、空中線部１が空間に向けて放射するための送信波を送信する送信部および目標などからの受信波を受信するための受信部に関しては周知であるので詳細な説明は省略する。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換部２は、空中線部１から送られてくるアナログのレーダ受信信号を量子化し、デジタルビデオ信号に変換する。このＡ／Ｄ変換部２で変換することにより得られたデジタルビデオ信号は、コヒーレント積分部３に送られる。
【００１７】
コヒーレント積分部３は、Ａ／Ｄ変換部２から送られてくるデジタルビデオ信号に対して、コヒーレント積分処理を行う。コヒーレント積分部３でコヒーレント積分処理が行われたデジタルビデオ信号は距離／方位間引き部４に送られる。
【００１８】
距離／方位間引き部４は、コヒーレント積分部３から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルを、距離（レンジ）方向および方位（アジマス）方向に間引く処理を行う。この距離／方位間引き部４でセルが間引かれたデジタルビデオ信号は、減衰部５に送られる。
【００１９】
減衰部５は、距離／方位間引き部４から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、減衰マップ部５ａに記憶されている減衰マップで減衰レベルが設定されているセルの信号強度を減衰させる。ここで、減衰マップには、例えば空中線部１の近傍や送信波のマルチパスなどにより、常に信号強度が強い領域に対して減衰レベルが設定されている。具体的には、減衰レベルが大きく設定されているセルの信号強度は「０」に近付いていく。この減衰部５で処理することにより得られたデジタルビデオ信号は、閾値算出／二値化部６に送られる。
【００２０】
閾値算出／二値化部６は、減衰部５から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値を算出し、この算出した閾値を用いてセルの信号強度を「１」または「０」に変換する二値化を行う。この閾値算出／二値化部６において二値化された二値化デジタルビデオ信号は、ブランク部７に送られる。
【００２１】
ブランク部７は、閾値算出／二値化部６から送られてくる二値化デジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、ブランクマップ部７ａに記憶されているブランクマップでブランクと設定されているセルの信号強度をゼロ（「０」）に変換する。ここで、ブランクマップには、例えばターミナルビルなどのような目標検出不要領域がブランクとして設定されている。具体的には、ブランクマップの目標検出不要領域には「０」、目標検出必要領域には「１」が設定されている。このブランク部７で処理することにより得られた二値化デジタルビデオ信号は、収縮／膨張部８に送られる。
【００２２】
収縮／膨張部８は、周囲のセルを参照して、収縮／膨張パラメータ部８ａに記憶されている収縮パラメータおよび膨張パラメータを用いて収縮処理および膨張処理を行い、該当セルの値を決定する。この収縮／膨張部８における処理結果は、二値化デジタルビデオ信号としてクラスタリング部９に送られる。
【００２３】
クラスタリング部９は、収縮／膨張部８から送られてきた二値化デジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、距離方向または方位方向に「１」が連続する領域をクラスタ化して検出目標データとして出力する。
【００２４】
次に、上記のように構成される実施の形態１に係る目標検出装置の動作を説明する。図２は、空中線部１で受信されたレーダ受信信号から距離および方位方向の一部を切り出して信号強度別に明るさを変えた模式図であり、航空機１１および車両等１２の検出すべき目標の周辺に複数のクラッタ１３が存在することを示している。図２では、航空機１１、車両等１２および一部のクラッタ１３のような信号強度の強い部分は明るく示しており、信号強度の弱いノイズ部分は暗く示している。
【００２５】
空中線部１で受信されたレーダ受信信号は、Ａ／Ｄ変換部２に送られる。Ａ／Ｄ変換部２は、空中線部１から送られてきたレーダ受信信号を量子化してデジタルビデオ信号に変換し、コヒーレント積分部３に送る。なお、Ａ／Ｄ変換部２は、説明を簡略化するために、空中線部１からレーダ受信信号として送られてくるアナログ信号を０〜８のデジタルデータに変換するものとする。
【００２６】
コヒーレント積分部３は、Ａ／Ｄ変換部２から送られてきたデジタルビデオ信号に対してコヒーレント積分処理を行う。コヒーレント処理を行うことにより、位相が揃っている目標と位相が揃っていないノイズ成分との信号強度の差が拡大されたデジタルビデオ信号が生成されて距離／方位間引き部４へ送られる。なお、コヒーレント積分処理については周知であるため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
距離／方位間引き部４は、コヒーレント積分部３から送られてきたデジタルビデオ信号によって示されるセルを、所定の方法を用いて距離方向および方位方向に間引く。これにより、後段の処理を行うために適切な量のセルが選択され、デジタルビデオ信号として減衰部５に送られる。なお、間引き方法は周知であるので、説明は省略する。
【００２８】
減衰部５は、減衰マップ部５ａに記憶されている減衰マップで減衰レベルが大きく設定されているセルのデジタルビデオ信号の信号強度を「０」に近付ける処理を行い、閾値算出／二値化部６に送る。
【００２９】
閾値算出／二値化部６は、算出パラメータ部６ａに記憶されている算出パラメータを参照し、この算出パラメータに応じてＰタイル法により閾値を算出し、閾値を超えたセルを「１」、閾値を下回ったセルを「０」に変換して二値化を行い、二値化デジタルビデオ信号としてブランク部７に送る。
【００３０】
ここで、Ｐタイル法を用いた閾値算出について説明する。図３は、閾値算出／二値化部６に入力されるデジタルビデオ信号の例を示しており、図２に示したレーダ受信信号の信号強度を量子化し数値で表したものである。本来であれば、コヒーレント積分部３および距離／方位間引き部４で信号強度に変動が生じているが、説明を簡略化するため、図２に示したレーダ受信信号の信号強度をそのまま量子化したものとする。図３では、処理対象を一定領域、具体的には５０セル×５０セルの領域としている。各セルには量子化された０〜８の値が入っており、減衰部５によって信号強度が「０」に減衰されたセルには網掛けが施されている。また、セルの内部に示した数値が大きいほど、信号強度が強いことを示している。
【００３１】
このような領域に対して、Ｐタイル法が適用される。Ｐタイル法は、画像処理の分野において一般的に用いられている方法であり、領域内の全てのセルのヒストグラムを作成し、算出パラメータを用いることによって、上位Ｐ％が閾値を超えるように閾値を設定する。図４は、図３に示す領域をヒストグラム化したものである。このヒストグラムにおいて、例えば上位１０％が閾値を超えるように設定すると、信号強度が「５」以上のセルが閾値を超える（「４」までの累積は８４．５２％、「５」までの累積は９１．９６％）。よって、この領域においては、信号強度が「５」以上のセルを「１」、「４」以下のセルを「０」に変換し、二値化デジタルビデオ信号としてブランク部７に送る。
【００３２】
ブランク部７は、ブランクマップ部７ａに記憶されているブランクマップでブランクとして設定されているセルの二値化デジタルビデオ信号の信号強度を「０」に変換し、収縮／膨張部８に送る。
【００３３】
次に、収縮／膨張部８で行われる収縮処理および膨張処理について説明する。図５は、図３に示す領域がＰタイル法により二値化され、ブランク処理が施された上で収縮／膨張部８に入力される二値化デジタルビデオ信号を示しており、５０セル×５０セルの領域が二値化されている。このとき、目標と思われるセルは大きくまとまっているが、その周囲には孤立したクラッタ「１」が存在している。収縮／膨張部８は、このような孤立したクラッタを収縮処理および膨張処理によって除去する。
【００３４】
収縮処理は画像処理の分野において一般的に用いられており、領域内の任意のセルに注目し、収縮／膨張パラメータ部８ａに記憶されている収縮パラメータに従った周囲のセルを参照することにより、注目セルの値を決定する。ここでは、注目セルの周囲の８つのセルに１つでも「０」が存在する場合、注目セルを「０」に変換するものとする。図６は、収縮処理において、領域内の任意のセル（丸印が付されたセル）に注目している状態を示す図である。この場合、注目セルは「１」であるが、その周囲の８つのセルの一部に「０」のセルが存在するため、注目セルは「０」に変換される。同様の処理が領域内の全てのセルに適用されることにより、孤立したクラッタが除去される。
【００３５】
次に、膨張処理について説明する。上述した収縮処理によって孤立したクラッタは除去されるが、同時に目標を示すセルの塊も小さくなってしまう。そこで、膨張処理を行うことにより擬似的に目標を示すセルの塊が元の大きさに戻される。
【００３６】
膨張処理も画像処理の分野において一般的に用いられており、収縮処理とは逆に、任意のセルに注目し、収縮／膨張パラメータ部８ａに記憶されている膨張パラメータに従った周囲のセルを注目セルと同じ値に変換する。ここでは、注目セルが「１」である場合、その周囲の８つのセルを全て「１」に変換するものとする。図７は、収縮処理によって、クラッタが除去された領域内の任意のセル（丸印が付されたセル）に注目している状態を示す図である。この場合、注目セルが「１」であるため、膨張処理の結果、その周囲のセルは「１」に変換される。同様の処理が領域内の全てのセルに適用されることにより、目標を示すセルの塊を元の大きさに戻すことができる。図８は、膨張処理の結果を示す図である。このようにして、クラッタが除去された二値化デジタルビデオ信号がクラスタリング部９へ送られる。
【００３７】
クラスタリング部９は、収縮／膨張部８から送られてきた二値化デジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、「１」が連続するセルの領域を１つの目標（クラスタ）とみなす処理を行う。また、複数のクラスタが近接する場合には、クラスタを結合する処理を行う。その結果を検出目標データとして出力する。クラスタリング部９から出力された検出目標データに対しては、追尾処理などが行われた後、表示部にて表示されるのが一般的である。検出目標データの扱いについては周知であるので説明は省略する。
【００３８】
このように、この発明の実施の形態１に係る目標検出装置によれば、Ｐタイル法を用いて、一定領域内の全セルのヒストグラムの上位Ｐ％が閾値を超えるように閾値を設定して二値化が行われるので、検出すべき目標が消える確率が低くなり、目標の不検出を防ぐことができる。また、目標として誤検出された孤立したクラッタは収縮／膨張処理により消去されるため、目標の誤検出を防ぐことができる。さらに、レーダ受信信号によって示される一定領域内の全てのセルをまとめて閾値が算出されて二値化が行われるので、全てのセルに対して個々に演算を行う必要がなく、演算規模を小さくすることができる。
【００３９】
なお、上述した目標検出装置においては、ブランク部７を、閾値算出／二値化部６と収縮／膨張部８との間に設けたが、図９（第１の変形例）に示すように収縮／膨張部８とクラスタリング部９との間にブランク部７を設けるように構成することもできる。この構成によると、目標検出不要領域の信号強度が残ったまま収縮／膨張処理を行うことになるが、収縮／膨張処理の後に目標検出不要領域の信号強度を「０」にすることができるため、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、上述した目標検出装置においては、ブランク部７を設け、ブランクマップを参照してブランクに設定されているセルの信号強度を「０」に変換するように構成したが、図１０（第２の変形例）に示すようにブランク部７およびブランクマップ部７ａを除去し、閾値算出／二値化部６の出力を収縮／膨張部８に送るように構成することもできる。この構成によると、目標検出不要領域の信号強度が残ったまま収縮／膨張処理を行うことになり、目標検出不要領域が大きな目標として検出されてしまう場合があるが、そのような検出目標データを必要とする後段のブロックに対して小さい演算規模で出力することができる。
【００４１】
また、上述した目標検出装置においては、減衰部５とブランク部７における処理は信号強度をそれぞれのマップの設定に従って変更するという類似した処理を行っているため、図１１（第３の変形例）に示すように減衰部５の代わりにブランク部７を設ける、または、図１２（第４の変形例）に示すようにブランク部７の代わりに減衰部を設ける、または、図１３（第５の変形例）に示すように減衰部５とブランク部を入れ替えるように構成することもできる。これらの構成によると、減衰マップまたはブランクマップの設定を変更することで、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上述した目標検出装置においては、図１４（第６の変形例）に示すように減衰部５とブランク部７を除去するように構成することもできる。この構成によると、目標検出不要領域の信号強度および空中線部１の近傍の強い信号強度は残ったまま閾値算出／二値化処理を行うことになり、目標の誤検出が発生してしまう場合があるが、そのような検出目標データを必要とする後段のブロックに対して小さい演算規模で出力することができる。
【００４３】
また、上述した目標検出装置においては、収縮／膨張部８は、収縮処理および膨張処理の双方を実行するように構成したが、収縮処理または膨張処理のいずれか一方のみを実行するように構成できる。この構成によると、収縮処理のみを行う場合は目標の誤検出を、膨張処理のみを行う場合は目標の不検出をそれぞれさらに防ぐことができる。
【００４４】
さらには、図１５（第７の変形例）に示すように収縮／膨張部８を除去し、ブランク部７の出力を直接クラスタリング部９に送るように構成することもできる。この構成によると、孤立したクラッタは除去されず残ったままであるが、そのような検出目標データを必要とする後段のブロックに対して小さい演算規模で出力することができる。
【００４５】
上述した第１〜第７の変形例に示した各部（処理）の入れ替えはそれぞれ組み合わせて使用することで、それぞれの効果を組み合わせて発揮することができる。
【００４６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る目標検出装置は、Ｐタイル法を用いた閾値算出方法として、実施の形態１と異なる方法を採用している。この目標検出装置は、閾値算出／二値化部６の動作を除き、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同じである。以下においては、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
閾値算出／二値化部６には、実施の形態１と同様に、図３に示すような、減衰部５で信号強度が「０」に減衰されたセルが存在するデジタルビデオ信号が入力される。閾値算出／二値化部６は、入力されたデジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、信号強度が「０」のセルを除きヒストグラムを作成する。図１６は、図３に示す領域を「０」のセルを除いてヒストグラム化したものである。このヒストグラムにおいて、上位１０％が閾値を超えるように設定すると、信号強度が「６」以上のセルが閾値を超える（「５」までの累積は８９．５４％、「６」までの累積は９４．０２％）。よって、信号強度が「６」以上のセルを「１」、「５」以下のセルを「０」に変換し、二値化デジタルビデオ信号として収縮／膨張部８に送る。
【００４８】
図１７は、図３に示す領域からブランク（「０」のセル）を除いてＰタイル法により二値化された二値化デジタルビデオ信号を示す図である。この二値化デジタルビデオ信号がブランク部７を経て収縮／膨張部８に送られる。実施の形態１の場合と異なり、「１」の領域が少なくなって目標も小さくなっているが、孤立したクラッタは除去されている。図１８は実施の形態１と同様の収縮処理を行った二値化デジタルビデオ信号を示す図であり、図１９は膨張処理を行った二値化デジタルビデオ信号を示す図である。
【００４９】
このように、実施の形態２に係る目標検出装置によれば、目標とクラッタを識別するための閾値が高くなるので、小型の目標の不検出の可能性は高くなるが、目標の誤検出をさらに低下させることができる。
【００５０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る目標検出装置は、Ｐタイル法を用いた閾値算出方法として、実施の形態１および実施の形態２と異なる方法を採用している。この目標検出装置は、閾値算出／二値化部６の動作を除き、上述した実施の形態１に係る目標検出装置と同じである。以下においては、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００５１】
閾値算出／二値化部６には、実施の形態１と同様に、図３に示すような、減衰部５で信号強度が「０」に減衰されたセルが存在するデジタルビデオ信号が入力される。ここで、図３に示す領域の端に目標が存在する場合、目標を示すセルは、収縮／膨張処理によって「０」になってしまうことが予想されるため、Ｐタイル法による閾値算出時に参照領域を拡大する。
【００５２】
図２０は、図３に示す領域が拡大された状態を示す図である。説明を簡略化するため、拡大された部分の信号強度は省略する。この拡大された領域に対し、実施の形態１または実施の形態２と同様にヒストグラムを作成すると、図３に示す５０セル×５０セルの一定領域の閾値が高くなってしまう可能性がある。そこで、拡大された領域の信号強度の低い方から所定割合のセルを用いてヒストグラムが作成される。ここでは、例えば９５％のセルを使用してヒストグラムを作成するものとする。このヒストグラムに対して、実施の形態１と同様に閾値を算出した後、図３に示す一定領域に対してのみ二値化を行うことにより、領域の端に存在する目標が閾値を超えやすくなる。その後、ブランク、収縮／膨張およびクラスタリングを順次に行って検出目標データが出力される。
【００５３】
このように、実施の形態３に係る目標検出装置によれば、閾値算出の際に参照する領域を拡大するため、領域の端に存在する目標の不検出を防ぐことが可能になる。
【００５４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 空中線部、２ Ａ／Ｄ変換部、３ コヒーレント積分部、４ 距離／方位間引き部、５ 減衰部、５ａ 減衰マップ部、６ 閾値算出／二値化部、６ａ 算出パラメータ部、７ ブランク部、７ａ ブランクマップ部、８ 収縮／膨張部、８ａ 収縮／膨張パラメータ部、９ クラスタリング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルのうち、減衰マップによって減衰レベルが設定されているセルの信号強度を減衰レベルに従い減衰する減衰部と、
前記減衰部からのデジタルビデオ信号により示されるセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにし、二値化デジタルビデオ信号として出力するブランク部と、
前記ブランク部からの二値化デジタルビデオ信号に対して、収縮処理および膨張処理を行って前記一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、
前記収縮／膨張部で決定された値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項２】
閾値算出／二値化部は、Ｐタイル法によって閾値を算出する際に、減衰部において信号強度がゼロに減衰されたセルを除いてヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づき閾値を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項３】
閾値算出／二値化部は、Ｐタイル法によって閾値を算出する際に、減衰部から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルが存在する一定領域を拡大し、信号強度の低い方から所定割合のセルを用いてヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づき閾値を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項４】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して収縮処理および膨張処理を行って前記一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、
前記収縮／膨張部で決定された値を有するデジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにするブランク部と、
前記ブランク部から出力されるセルの値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項５】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して収縮処理および膨張処理を行って前記一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、
前記収縮／膨張部で二値化された値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項６】
収縮／膨張部は、閾値算出／二値化部で二値化された値に対して収縮処理のみを実行する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項７】
収縮／膨張部は、閾値算出／二値化部で二値化された値に対して膨張処理のみを実行する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項８】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにし、二値化デジタルビデオ信号として出力するブランク部と、
前記ブランク部からの二値化デジタルビデオ信号の値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項９】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に基づきクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項１】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルのうち、減衰マップによって減衰レベルが設定されているセルの信号強度を減衰レベルに従い減衰する減衰部と、
前記減衰部からのデジタルビデオ信号により示されるセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにし、二値化デジタルビデオ信号として出力するブランク部と、
前記ブランク部からの二値化デジタルビデオ信号に対して、収縮処理および膨張処理を行って前記一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、
前記収縮／膨張部で決定された値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項２】
閾値算出／二値化部は、Ｐタイル法によって閾値を算出する際に、減衰部において信号強度がゼロに減衰されたセルを除いてヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づき閾値を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項３】
閾値算出／二値化部は、Ｐタイル法によって閾値を算出する際に、減衰部から送られてくるデジタルビデオ信号によって示されるセルが存在する一定領域を拡大し、信号強度の低い方から所定割合のセルを用いてヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づき閾値を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
【請求項４】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して収縮処理および膨張処理を行って前記一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、
前記収縮／膨張部で決定された値を有するデジタルビデオ信号によって示されるセルのうち、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにするブランク部と、
前記ブランク部から出力されるセルの値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項５】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して収縮処理および膨張処理を行って前記一定領域内の値を決定する収縮／膨張部と、
前記収縮／膨張部で二値化された値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項６】
収縮／膨張部は、閾値算出／二値化部で二値化された値に対して収縮処理のみを実行する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項７】
収縮／膨張部は、閾値算出／二値化部で二値化された値に対して膨張処理のみを実行する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の目標検出装置。
【請求項８】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に対して、ブランクマップによって目標検出不要領域として設定されているセルの信号強度をゼロにし、二値化デジタルビデオ信号として出力するブランク部と、
前記ブランク部からの二値化デジタルビデオ信号の値に対してクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【請求項９】
取得されたレーダ受信信号を量子化して得られたデジタルビデオ信号により示される一定領域内のセルの信号強度から目標とクラッタを識別するための閾値をＰタイル法により算出し、該算出した閾値を用いて前記一定領域内のセルを二値化する閾値算出／二値化部と、
前記閾値算出／二値化部で二値化された値に基づきクラスタ化を行い、検出目標データとして出力するクラスタリング部
とを備えた目標検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１８９５８４（Ｐ２０１２−１８９５８４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３４０１７（Ｐ２０１２−３４０１７）
【出願日】平成２４年２月２０日（２０１２．２．２０）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２０日（２０１２．２．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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