JP2014016185A - Imaging radar apparatus and signal processing apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress spurious images of synthesized images formed of a plurality of SAR images observed in mutually different frequency bands and thereby improve image quality.SOLUTION: An imaging radar apparatus that reproduces images on the basis of a plurality of signals received by a plurality of sensors in wave motions of a plurality of mutually different frequency bands comprises phase compensating amount calculating means that synthesizes a plurality of images reproduced on the basis of the plurality of received signals and calculates such phase compensating amounts as to minimize 1-norm of these synthesized images; phase compensating means that compensates the phases of the plurality of images reproduced on the basis of the plurality of received signals by using the phase compensating amounts calculated by the phase compensating amount calculating means; and image synthesizing means that synthesizes the plurality of images whose phases have been compensated by the phase compensating means.

Description

この発明は、画像レーダ装置および信号処理装置に関するものである。   The present invention relates to an image radar device and a signal processing device.

合成開口レーダ装置、いわゆるSAR(Synthetic Aperture Radar)は、衛星または航空機等に搭載されたアンテナから送信信号を電波として地上へ照射し、地上からの反射信号から画像(以下、SAR画像という)を再生する画像レーダ装置である。   Synthetic Aperture Radar, a so-called SAR (Synthetic Aperture Radar), radiates a transmission signal from the antenna mounted on a satellite or an aircraft to the ground as a radio wave, and reproduces an image (hereinafter referred to as a SAR image) from the reflected signal from the ground. An image radar device.

SARの距離分解能は送信信号の周波数帯域の逆数に比例することから、距離分解能を向上するために送信信号の周波数帯域を広げると、受信機の周波数帯域も広げることになり、広帯域増幅器、高速A/D変換機等が求められる。   Since the distance resolution of the SAR is proportional to the reciprocal of the frequency band of the transmission signal, if the frequency band of the transmission signal is widened to improve the distance resolution, the frequency band of the receiver is also widened. / D converter etc. are required.

そこで、送信信号の周波数帯域を広げずに距離分解能を向上させるため、例えば特許文献1では異なる周波数帯域で観測されたSAR画像の位相を補正して合成することにより距離分解能を向上させる方法が提案されている。   Therefore, in order to improve the distance resolution without expanding the frequency band of the transmission signal, for example, Patent Document 1 proposes a method for improving the distance resolution by correcting and synthesizing the phases of SAR images observed in different frequency bands. Has been.

特開2007−225442号公報JP 2007-225442 A

しかしながら、特許文献1に開示されている従来の画像レーダ装置においては、後述するように、複数の信号(指数関数)の和で表した信号モデルを推定し、この信号モデルにて位相補正量を推定するとき、信号数の推定に失敗し、正しい位相補正量が推定されないことで、合成後のSAR画像に偽像が発生し、画質が劣化する場合があるという問題点があった。   However, in the conventional image radar device disclosed in Patent Document 1, as will be described later, a signal model represented by the sum of a plurality of signals (exponential functions) is estimated, and the phase correction amount is calculated using this signal model. When estimating, there is a problem in that the estimation of the number of signals fails and a correct phase correction amount is not estimated, so that a false image is generated in the combined SAR image and the image quality is deteriorated.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、互いに異なる周波数帯域で観測された複数のSAR画像を合成する場合に、信号数と信号モデルの推定によらずに位相補正量を算出し、合成後のSAR画像の偽像を抑圧して、SAR画像としての画質改善を行うことを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems. When a plurality of SAR images observed in different frequency bands are synthesized, the amount of phase correction is not dependent on the number of signals and the estimation of the signal model. Is intended to suppress the false image of the combined SAR image and improve the image quality as the SAR image.

この発明に係る画像レーダ装置は、互いに異なる複数の周波数帯域の波動を複数のセンサでそれぞれ受信した複数の受信信号に基づいて画像を再生する画像レーダ装置であって、前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像を合成し、この合成した画像の1−ノルムを最小化するような位相補正量を算出する位相補正量算出手段と、前記位相補正量算出手段で算出された位相補正量を用いて、前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像の位相を補正する位相補正手段と、前記位相補正手段で位相が補正された複数の画像を合成する画像合成手段と、を備えたものである。   An image radar apparatus according to the present invention is an image radar apparatus that reproduces an image based on a plurality of reception signals respectively received by a plurality of sensors in waves of a plurality of different frequency bands, and is based on the plurality of reception signals. And a phase correction amount calculating means for calculating a phase correction amount for minimizing a 1-norm of the combined images, and a phase calculated by the phase correction amount calculating means. Phase correction means for correcting the phases of the plurality of images reproduced based on the plurality of received signals using the correction amount, and image composition means for combining the plurality of images whose phases are corrected by the phase correction means. And.

この発明は、画像レーダ装置において、合成後の画像の偽像を抑圧し、画質改善を行うことができる。   According to the present invention, the image radar apparatus can suppress the false image of the combined image and improve the image quality.

この発明の実施の形態1による画像レーダ装置を示す構成図1 is a block diagram showing an image radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による画像レーダ装置を示す構成図1 is a block diagram showing an image radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による画像レーダ装置を示す構成図1 is a block diagram showing an image radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による画像レーダ装置を説明するための説明図Explanatory drawing for demonstrating the image radar apparatus by Embodiment 1 of this invention この発明の実施の形態2による画像レーダ装置を示す構成図Configuration diagram showing an image radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention

実施の形態1.
図1〜図3は、この発明の実施の形態1による画像レーダ装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図1において、1aは送受信機、1bは送受信機、2aはアンテナ、2bはアンテナ、3aSAR(Synthetic Aperture Radar)画像再生手段、3bはSAR画像再生手段、4は位置あわせ手段、5は位相補正量算出手段としてのレンジ方向位相補正量算出手段、6は位相補正手段としてのレンジ方向位相補正手段、7は画像合成手段、8は表示手段である。
Embodiment 1 FIG.
1 to 3 are block diagrams showing an image radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In each figure, the same numerals indicate the same or corresponding parts. In FIG. 1, 1a is a transmitter / receiver, 1b is a transmitter / receiver, 2a is an antenna, 2b is an antenna, 3a SAR (Synthetic Aperture Radar) image reproducing means, 3b is SAR image reproducing means, 4 is alignment means, and 5 is a phase correction amount. Range direction phase correction amount calculation means as a calculation means, 6 a range direction phase correction means as a phase correction means, 7 an image composition means, and 8 a display means.

図1において、ここでは、2つの互いに異なる周波数帯域fa、fbを想定し、周波数帯域faで観測されたSAR画像の情報を第1の画像と呼び、周波数帯域fbで観測されたSAR画像の情報を第2の画像と呼ぶ。なお、互いに異なる周波数帯域は2つに限られるものではなく、3つ以上の場合にも、アンテナやSAR画像再生手段を3つ以上設けることを初めとして構成を拡張可能である。   In FIG. 1, here, assuming two different frequency bands fa and fb, the information of the SAR image observed in the frequency band fa is called the first image, and the information of the SAR image observed in the frequency band fb. Is called a second image. Note that the number of frequency bands different from each other is not limited to two, and the configuration can be expanded starting with providing three or more antennas and SAR image reproducing means even when there are three or more frequency bands.

図2は、位置あわせ手段4を詳細に示す構成図である。図2において、400aは絶対値算出手段、400bは絶対値算出手段、401aは2次元フーリエ変換手段、401bは2次元フーリエ変換手段、402は乗算手段、403は2次元逆フーリエ変換手段、404は最大値検出手段、405はレンジ・アジマス補正量算出手段、406はレンジ・アジマス補正手段である。   FIG. 2 is a configuration diagram showing the positioning means 4 in detail. 2, 400a is an absolute value calculating means, 400b is an absolute value calculating means, 401a is a two-dimensional Fourier transform means, 401b is a two-dimensional Fourier transform means, 402 is a multiplication means, 403 is a two-dimensional inverse Fourier transform means, and 404 is Maximum value detection means, 405 is a range / azimuth correction amount calculation means, and 406 is a range / azimuth correction means.

図3は、レンジ方向位相補正量算出手段5を詳細に示す構成図である。図3(a)、(b)において、500は周波数補正手段であり、図3(a)において、501は1−ノルム最小化手段であり、図3(b)において、501aはp−ノルム最大化手段である。   FIG. 3 is a configuration diagram showing the range direction phase correction amount calculating means 5 in detail. 3 (a) and 3 (b), 500 is a frequency correction means, 501 is a 1-norm minimizing means in FIG. 3 (a), and 501a is the p-norm maximum in FIG. 3 (b). Means.

なお、この発明の実施の形態1による画像レーダ装置は、例えば地上面に沿って移動している衛星または航空機といったプラットホーム(図示せず)に搭載されている。または、アンテナ2a、2bおよび送受信機1a、1bがプラットホームに搭載され、SAR画像再生手段3a、3b〜表示手段8で構成される信号処理装置が地上に配置されるように構成しても良く、また、SAR画像再生手段3a、3bを初めとして、信号処理装置の一部がプラットホームに搭載されても良い。このとき、信号処理装置で処理される画像の情報は、プラットホームと地上間の通信手段で通知されるようにすれば良い。   The image radar apparatus according to the first embodiment of the present invention is mounted on a platform (not shown) such as a satellite or an aircraft moving along the ground surface. Alternatively, the antennas 2a and 2b and the transceivers 1a and 1b may be mounted on the platform, and the signal processing device including the SAR image reproducing means 3a and 3b to the display means 8 may be arranged on the ground. In addition, a part of the signal processing device may be mounted on the platform including the SAR image reproducing means 3a and 3b. At this time, information on the image processed by the signal processing device may be notified by communication means between the platform and the ground.

次に動作について説明する。図1において、送受信機1a、1bは、異なる周波数帯域fa、fbの信号をアンテナ2a、2bにそれぞれ出力する。アンテナ2a、2bは、入力された信号をそれぞれ電波として送信し、この送信された信号は、目標、例えば地上面で反射され、アンテナ2a、2bで周波数帯域fa、fbの反射信号としてそれぞれ受信される。   Next, the operation will be described. In FIG. 1, transceivers 1a and 1b output signals of different frequency bands fa and fb to antennas 2a and 2b, respectively. The antennas 2a and 2b transmit the input signals as radio waves, respectively, and the transmitted signals are reflected from the target, for example, the ground surface, and received by the antennas 2a and 2b as reflected signals in the frequency bands fa and fb, respectively. The

なお、この発明の実施の形態1では、送受信でアンテナ2a、2bを兼用するモノスタティックレーダとして説明しているが、もちろん送受信で別のアンテナを用意したマルチスタティックレーダとして構成するようにしても良い。また、送受信される波動は電波に限られるものではなく、光波や音波といった波動に拡張可能であり、このとき、アンテナに代え、その波動に対応したセンサを用いるようにすれば良い。   Although the first embodiment of the present invention has been described as a monostatic radar that also uses the antennas 2a and 2b for transmission and reception, it may of course be configured as a multistatic radar with another antenna for transmission and reception. . In addition, the transmitted and received waves are not limited to radio waves, and can be expanded to waves such as light waves and sound waves. At this time, a sensor corresponding to the waves may be used instead of the antenna.

図1において、アンテナ2a、2bで受信された周波数帯域fa、fbの反射信号は、送受信機1a、1bにそれぞれ出力され、送受信機1a、1bは、入力された信号に、信号増幅、検波、フィルタ等の処理を行い、SAR画像再生手段3a、3bにそれぞれ出力する。   In FIG. 1, the reflected signals of the frequency bands fa and fb received by the antennas 2a and 2b are output to the transceivers 1a and 1b, respectively, and the transceivers 1a and 1b convert the input signals into signal amplification, detection, Processing such as filtering is performed, and the result is output to the SAR image reproducing means 3a and 3b.

SAR画像再生手段3a、3bは、入力された周波数帯域fa、fbの受信信号から第1の画像、第2の画像をそれぞれ再生する。このとき、SAR画像の再生アルゴリズムとして、例えば、「Ian G. Cumming,他, ”digital processing of synthetic aperture radar data,” 146〜157ページ,Artech House, 2005.」に開示されている「レンジドップラーアルゴリズム」、「チャープスケーリングアルゴリズム」、または、「Omega−Kアルゴリズム」を用いる。   The SAR image reproduction means 3a and 3b reproduce the first image and the second image from the received signals in the input frequency bands fa and fb, respectively. At this time, as a SAR image reproduction algorithm, for example, “Range Doppler algorithm” disclosed in “Ian G. Cumming, et al.,“ Digital processing of synthetic radar data, ”pages 146 to 157, Artech House, 2005.” ”,“ Chirp scaling algorithm ”or“ Omega-K algorithm ”.

ここで、同じ領域を観測したSAR画像であっても、撮像時刻や軌道のずれ等により第1の画像と第2の画像ではレンジ方向およびアジマス方向に位置ずれが生じる場合がある。そこで、第1の画像と第2の画像の位置を合わせるため、SAR画像再生手段3a、3bでそれぞれ再生された第1の画像、第2の画像は位置あわせ手段4へ出力される。もちろん、第1の画像、第2の画像間で位置ずれが生じない場合には、位置あわせ手段4は省略するようにしても良い。   Here, even in a SAR image in which the same region is observed, there may be a positional shift in the range direction and the azimuth direction between the first image and the second image due to the imaging time or the shift of the trajectory. Therefore, in order to align the positions of the first image and the second image, the first image and the second image respectively reproduced by the SAR image reproducing means 3 a and 3 b are output to the alignment means 4. Of course, if there is no positional deviation between the first image and the second image, the positioning means 4 may be omitted.

図2において、位置あわせ手段4は、第1の画像と第2の画像の相関をとり、相互相関値が最大となる位置からレンジ方向の位置ずれおよびアジマス方向の位置ずれを推定する処理を行っている。以下、位置あわせ手段4における詳しい処理を説明する。   In FIG. 2, the alignment means 4 performs a process of calculating the correlation between the first image and the second image and estimating the positional deviation in the range direction and the positional deviation in the azimuth direction from the position where the cross-correlation value is maximized. ing. Hereinafter, detailed processing in the positioning means 4 will be described.

絶対値算出手段400a、400bは、第1の画像の絶対値、第2の画像の絶対値をそれぞれ算出する。2次元フーリエ変換手段401a、401bは、絶対値算出手段400a、400bから出力された第1の画像、第2の画像に対し、2次元フーリエ変換をそれぞれ行い周波数領域に変換する。   The absolute value calculation means 400a and 400b calculate the absolute value of the first image and the absolute value of the second image, respectively. The two-dimensional Fourier transform units 401a and 401b perform two-dimensional Fourier transform on the first image and the second image output from the absolute value calculation units 400a and 400b, respectively, and convert them into the frequency domain.

乗算手段402は、2次元フーリエ変換された第1の画像と第2の画像を周波数領域で乗算する。2次元逆フーリエ変換手段403は、乗算手段402で乗算された画像に対し2次元逆フーリエ変換を行う。最大値検出手段404は、2次元逆フーリエ変換後の画像の振幅の最大値を探索し検出する。レンジ・アジマス補正量算出手段405は、検出された最大値の位置からレンジ方向の位置ずれの補正量およびアジマス方向の位置ずれの補正量を算出する。レンジ・アジマス補正手段406は、算出されたレンジ方向の位置ずれの補正量およびアジマス方向の位置ずれの補正量を用いて第2の画像のレンジ方向の位置ずれおよびアジマス方向の位置ずれを補正する。   The multiplying unit 402 multiplies the first image and the second image that have been two-dimensional Fourier transformed in the frequency domain. The two-dimensional inverse Fourier transform unit 403 performs a two-dimensional inverse Fourier transform on the image multiplied by the multiplication unit 402. The maximum value detecting means 404 searches for and detects the maximum value of the amplitude of the image after the two-dimensional inverse Fourier transform. The range / azimuth correction amount calculation unit 405 calculates a correction amount for the positional deviation in the range direction and a correction amount for the positional deviation in the azimuth direction from the detected position of the maximum value. The range / azimuth correction unit 406 corrects the positional deviation in the range direction and the positional deviation in the azimuth direction of the second image using the calculated positional deviation correction amount in the range direction and the positional deviation correction amount in the azimuth direction. .

以上のような位置あわせ手段4の処理による第1の画像と第2の画像の位置あわせの精度は、1枚のSAR画像の分解能程度しかなく、複数のSAR画像を合成して距離分解能を向上するため、より精度の良い位相オーダーでの位置あわせが望ましい。そのため、レンジ方向位相補正量算出手段5は、第1の画像と第2の画像の位相補正量を算出する。以下、レンジ方向位相補正量算出手段5における詳しい処理を説明する。   The accuracy of the alignment of the first image and the second image by the processing of the alignment means 4 as described above is only about the resolution of one SAR image, and the distance resolution is improved by synthesizing a plurality of SAR images. Therefore, it is desirable to perform alignment with a phase order with higher accuracy. Therefore, the range direction phase correction amount calculation unit 5 calculates the phase correction amounts of the first image and the second image. Hereinafter, detailed processing in the range direction phase correction amount calculation means 5 will be described.

図3(a)、(b)において、位置あわせ手段4による位置あわせ後の第1の画像と第2の画像をそれぞれI1[l,m]とI2[l,m]と表す。ただし、I1[l,m]とI2[l,m]は複素数であり、l、mはそれぞれレンジ方向、アジマス方向のサンプル点を示し、lは1〜L点、mは1〜M点とする。Lは自然数、Mは自然数である。 In FIGS. 3A and 3B, the first image and the second image after the alignment by the alignment unit 4 are represented as I 1 [l, m] and I 2 [l, m], respectively. However, I 1 [l, m] and I 2 [l, m] are complex numbers, l and m indicate sample points in the range direction and azimuth direction, respectively, l is 1 to L point, and m is 1 to M Let it be a point. L is a natural number and M is a natural number.

図3(a)、(b)において、第2の画像I2[l,m]は、第1の画像I1[l,m]とは異なる周波数帯域で観測されている。そのため、周波数補正手段500は、第2の画像I2[l,m]の周波数を補正する。周波数を補正された第2の画像をI'2[l,m]と表す。 3A and 3B, the second image I 2 [l, m] is observed in a frequency band different from that of the first image I 1 [l, m]. Therefore, the frequency correction unit 500 corrects the frequency of the second image I 2 [l, m]. The second image whose frequency is corrected is represented as I ′ 2 [l, m].

次に、図3(a)において、1−ノルム最小化手段501は、式(1)に示すように、位相φについて探索し第1の画像I1[l,m]と第2の画像I'2[l,m]との合成画像の1−ノルムが最小となるような位相補正量αを求める。これにより、第1の画像I1[l,m]と第2の画像I'2[l,m]が最も良く一致するような位相補正量を求めることができる。 Next, in FIG. 3A, the 1-norm minimizing means 501 searches for the phase φ as shown in the equation (1), and performs the first image I 1 [l, m] and the second image I. The phase correction amount α is determined so that the 1-norm of the composite image with 2 [l, m] is minimized. Thereby, it is possible to obtain a phase correction amount that best matches the first image I 1 [l, m] and the second image I ′ 2 [l, m].

Figure 2014016185
Figure 2014016185

または、図3(b)に示すように、レンジ方向位相補正量算出手段5において、1−ノルム最小化手段501に代えてp−ノルム最大化手段501aを備えるように構成するようにしても良い。このとき、p−ノルム最大化手段501aは、式(2)に示すように、第1の画像I1[l,m]と第2の画像I'2[l,m]との合成画像のp−ノルムが最大となるような位相補正量αを求める。ただし、pは2よりも大きい実数である。 Alternatively, as shown in FIG. 3B, the range direction phase correction amount calculation unit 5 may be configured to include a p-norm maximization unit 501a instead of the 1-norm minimization unit 501. . At this time, the p-norm maximization means 501a generates a composite image of the first image I 1 [l, m] and the second image I ′ 2 [l, m] as shown in the equation (2). A phase correction amount α that maximizes the p-norm is obtained. However, p is a real number larger than 2.

Figure 2014016185
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なお、式(2)を用いることにより、pを大きい値とするほど、式(1)を用いる場合に比べて、例えば位相補正量が小さいとき、より精度良く位相補正量を求めることが可能となる。   It should be noted that by using Expression (2), the larger the value of p, the more accurately the phase correction amount can be obtained when the phase correction amount is small, for example, compared to the case of using Expression (1). Become.

そして、図3(a)、(b)において、レンジ方向位相補正手段6は、第2の画像I'2[l,m]に対し、式(1)、(2)から求めた位相補正量αを用いて位相の補正を行う。 In FIGS. 3A and 3B, the range direction phase correction unit 6 calculates the phase correction amount obtained from the equations (1) and (2) for the second image I ′ 2 [l, m]. The phase is corrected using α.

次に、図1において、画像合成手段7は、第1の画像I1[l,m]とレンジ方向位相補正手段6で位相補正された第2の画像I'2[l,m]とを合成し、高距離分解能化を行い、高距離分解能なSAR画像を得る。表示手段8は、この合成後の高距離分解能なSAR画像を画面に表示する。 Next, in FIG. 1, the image synthesizing unit 7 combines the first image I 1 [l, m] and the second image I ′ 2 [l, m] phase-corrected by the range direction phase correcting unit 6. Compositing and high-resolution resolution to obtain a high-resolution SAR image. The display means 8 displays a high-resolution SAR image after the synthesis on the screen.

また、図4は、この発明の実施の形態1による画像レーダ装置を説明するための説明図であり、図4(a)は、特許文献1に開示されている従来の画像レーダ装置の課題を説明し、図4(b)は、この発明の実施の形態1による画像レーダ装置の作用効果を説明するためのものである。なお、図において、互いに異なる周波数帯域fa、fbで観測されたSAR画像を周波数軸上で示し、説明の簡略化のため、1次元の周波数スペクトルを示している。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the image radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 (a) shows the problem of the conventional image radar apparatus disclosed in Patent Document 1. In FIG. FIG. 4B is a diagram for explaining the operational effects of the image radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, SAR images observed in different frequency bands fa and fb are shown on the frequency axis, and a one-dimensional frequency spectrum is shown for simplicity of explanation.

図4(a)において、特許文献1に開示されている従来の画像レーダ装置は、周波数帯域fa、fbで観測されたSAR画像に対してそれぞれ固有値解析を行い、信号数の推定を行い、その信号数を用いて信号モデルの推定を行う。その後、従来の画像レーダ装置は、周波数帯域fa、fbで非線形最小二乗法を用い、周波数帯域fa、fbの信号間の位相補正量の推定を行い、周波数帯域fa、fbで観測されたSAR画像の位相を補正して合成し、最後に、逆フーリエ変換を行い、高距離分解能なSAR画像を得る。しかし、従来の画像レーダ装置においては、図4(a)に示すように、信号数の推定に失敗すると、信号モデルが誤り、正しい位相補正量が推定されないことから、レンジ方向にずれて合成され、合成後のSAR画像に不要ピークによる偽像が発生し、画質の劣化が生じる場合があるという問題点があったのである。   In FIG. 4A, the conventional image radar device disclosed in Patent Document 1 performs eigenvalue analysis on the SAR images observed in the frequency bands fa and fb, estimates the number of signals, and The signal model is estimated using the number of signals. Thereafter, the conventional image radar apparatus estimates the amount of phase correction between signals in the frequency bands fa and fb using the nonlinear least square method in the frequency bands fa and fb, and the SAR image observed in the frequency bands fa and fb. And finally, inverse Fourier transform is performed to obtain a high-resolution SAR image. However, in the conventional image radar apparatus, as shown in FIG. 4A, if the estimation of the number of signals fails, the signal model is incorrect and the correct phase correction amount cannot be estimated. There is a problem in that a false image due to an unnecessary peak occurs in the synthesized SAR image, and image quality may be deteriorated.

これに対し、図4(b)において、この発明の実施の形態1による画像レーダ装置は、1−ノルム最小化またはp−ノルム最大化を用いて位相補正量の推定を行うことにより、信号数と信号モデルの推定を用いないで位相補正量を算出することが可能となり、正しい位相補正量が推定でき、レンジ方向にずれることなく合成され、不要ピークによる偽像を発生させずに高距離分解能化が可能となる。   On the other hand, in FIG. 4B, the image radar apparatus according to the first embodiment of the present invention estimates the phase correction amount by using 1-norm minimization or p-norm maximization, thereby obtaining the number of signals. It is possible to calculate the phase correction amount without using the estimation of the signal model, and the correct phase correction amount can be estimated, synthesized without shifting in the range direction, and high range resolution without generating false images due to unnecessary peaks Can be realized.

以上のように、この発明の実施の形態1による画像レーダ装置においては、互いに異なる周波数帯域で観測された複数のSAR画像を合成し高距離分解能化を行うにあたり、合成画像の1−ノルムが最小となるような位相補正量または合成画像のp−ノルムが最大となるような位相補正量を求め、この求めた位相補正量で位相が補正されたSAR画像を合成するようにしている。これにより、互いに異なる周波数帯域で観測された複数のSAR画像の合成後の偽像を抑圧し、SAR画像としての画質改善を行うことができるという作用効果を奏する。   As described above, in the image radar apparatus according to the first embodiment of the present invention, when a plurality of SAR images observed in different frequency bands are combined to achieve high distance resolution, the 1-norm of the combined image is minimized. Thus, a phase correction amount or a phase correction amount that maximizes the p-norm of the composite image is obtained, and a SAR image whose phase is corrected by the obtained phase correction amount is synthesized. As a result, it is possible to suppress the spurious image after combining a plurality of SAR images observed in different frequency bands and to improve the image quality as a SAR image.

実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2による画像レーダ装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図5において、9は投影面補正手段であり、それ以外の構成は、図1に示した実施の形態1による画像レーダ装置と同じであるため、その動作も含めて説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
5 is a block diagram showing an image radar apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In each figure, the same numerals indicate the same or corresponding parts. In FIG. 5, reference numeral 9 denotes a projection plane correction unit, and the other configuration is the same as that of the image radar apparatus according to the first embodiment shown in FIG.

次に動作について説明する。実施の形態1で説明したように同じ領域を観測したSAR画像であっても、第1の画像と第2の画像では、撮像時刻や軌道のずれ等によりレンジ方向の位置ずれおよびアジマス方向の位置ずれが生じる場合がある。さらに、撮像時刻や軌道のずれ等により投影面のずれも生じる場合がある。   Next, the operation will be described. Even in the SAR image in which the same region is observed as described in the first embodiment, in the first image and the second image, the positional deviation in the range direction and the position in the azimuth direction are caused by the imaging time or the orbital deviation. Deviation may occur. Further, there may be a case where the projection plane is shifted due to the imaging time or the orbital shift.

そこで、図5において、投影面補正手段9は、SAR画像再生手段3a、3bでそれぞれ再生された第1の画像、第2の画像の投影面を一致させる処理を行う。この処理方法としては、例えば特開2009−52960号公報に記載された投影面補償手段が行う処理方法を用いる。次に、位置あわせ手段4は、投影面を一致させる処理が行われた第1の画像と第2の画像のレンジ方向の位置ずれおよびアジマス方向の位置ずれを補正する処理を行う。   Therefore, in FIG. 5, the projection plane correction unit 9 performs a process of matching the projection planes of the first image and the second image respectively reproduced by the SAR image reproduction units 3a and 3b. As this processing method, for example, a processing method performed by a projection plane compensation unit described in JP-A-2009-52960 is used. Next, the alignment unit 4 performs a process of correcting the positional deviation in the range direction and the positional deviation in the azimuth direction between the first image and the second image that have been subjected to the process of matching the projection planes.

以上のように、この発明の実施の形態2による画像レーダ装置においては、実施の形態1と同じ構成に加え、投影面補正手段を設け、第1の画像と第2の画像の投影面を一致させるようにしている。これにより、撮像時刻や軌道のずれ等により投影面のずれが生じる場合にも、実施の形態1と同様に、互いに異なる周波数帯域で観測された複数のSAR画像の合成後の偽像を抑圧し、SAR画像としての画質改善を行うことができるという作用効果を奏する。   As described above, in the image radar apparatus according to the second embodiment of the present invention, in addition to the same configuration as that of the first embodiment, the projection plane correcting means is provided so that the projection planes of the first image and the second image coincide with each other. I try to let them. As a result, even when a projection plane shift occurs due to an imaging time or a trajectory shift, as in the first embodiment, a false image after combining a plurality of SAR images observed in different frequency bands is suppressed. There is an effect that image quality improvement as a SAR image can be performed.

なお、上述の実施の形態1、2によるレーダ装置では、互いに異なる2つの周波数帯域でそれぞれ観測された2つのSAR画像の合成の場合の実施例について説明したが、これに限られるものではなく、Nを2以上の自然数とし、N個のSAR画像の合成の場合に拡張可能である。例えば、第1の画像と第2の画像との位相補正および合成後の画像に対し、レンジ方向位相補正量算出手段5およびレンジ方向位相補正手段6により、第3の画像との位相補正および合成を行い、この処理を第Nの画像まで繰り返すように構成すれば、同様の作用効果を奏する。   In the radar apparatus according to the above-described first and second embodiments, the example in the case of synthesizing two SAR images observed in two different frequency bands has been described. However, the present invention is not limited to this. N is a natural number greater than or equal to 2 and can be expanded when N SAR images are combined. For example, with respect to the image after the phase correction and synthesis between the first image and the second image, the range direction phase correction amount calculation unit 5 and the range direction phase correction unit 6 perform phase correction and synthesis with the third image. If this processing is repeated until the Nth image, the same effects are obtained.

1a、1b 送受信機、2a、2b アンテナ、3a、3b SAR(Synthetic Aperture Radar)画像再生手段、4 位置あわせ手段、5 レンジ方向位相補正量算出手段、6 レンジ方向位相補正手段、7 画像合成手段、8 表示手段、9 投影面補正手段、500 周波数補正手段、501 1−ノルム最小化手段、501a p−ノルム最大化手段。   1a, 1b transceiver, 2a, 2b antenna, 3a, 3b SAR (Synthetic Aperture Radar) image reproduction means, 4 alignment means, 5 range direction phase correction amount calculation means, 6 range direction phase correction means, 7 image composition means, 8 display means, 9 projection plane correction means, 500 frequency correction means, 501 1-norm minimization means, 501a p-norm maximization means.

Claims (6)

互いに異なる複数の周波数帯域の波動を複数のセンサでそれぞれ受信した複数の受信信号に基づいて画像を再生する画像レーダ装置であって、
前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像を合成し、この合成した画像の1−ノルムを最小化するような位相補正量を算出する位相補正量算出手段と、
前記位相補正量算出手段で算出された位相補正量を用いて、前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段で位相が補正された複数の画像を合成する画像合成手段と、
を備えたことを特徴とする画像レーダ装置。
An image radar device that reproduces an image based on a plurality of reception signals respectively received by a plurality of sensors in a plurality of different frequency band waves,
A phase correction amount calculating means for combining a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals and calculating a phase correction amount that minimizes the 1-norm of the combined images;
Using the phase correction amount calculated by the phase correction amount calculation means, phase correction means for correcting the phases of a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals;
Image synthesizing means for synthesizing a plurality of images whose phases are corrected by the phase correcting means;
An image radar apparatus comprising:
互いに異なる複数の周波数帯域の波動を複数のセンサでそれぞれ受信した複数の受信信号に基づいて画像を再生する画像レーダ装置であって、
前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像を合成し、pを2よりも大きい実数とするとき、この合成した画像のp−ノルムを最大化するような位相補正量を算出する位相補正量算出手段と、
前記位相補正量算出手段で算出された位相補正量を用いて、前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段で位相が補正された複数の画像を合成する画像合成手段と、
を備えたことを特徴とする画像レーダ装置。
An image radar device that reproduces an image based on a plurality of reception signals respectively received by a plurality of sensors in a plurality of different frequency band waves,
A plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals are combined, and when p is a real number larger than 2, a phase correction amount is calculated so as to maximize the p-norm of the combined image. A phase correction amount calculating means;
Using the phase correction amount calculated by the phase correction amount calculation means, phase correction means for correcting the phases of a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals;
Image synthesizing means for synthesizing a plurality of images whose phases are corrected by the phase correcting means;
An image radar apparatus comprising:
前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像のレンジ方向およびアジマス方向の位置あわせを行う位置合わせ手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像レーダ装置。
Alignment means for performing alignment in the range direction and the azimuth direction of a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals;
The image radar apparatus according to claim 1, further comprising:
前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像の間の投影面のずれを補正する投影面補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像レーダ装置。
Projection plane correction means for correcting a shift of the projection plane between the plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals;
The image radar apparatus according to claim 1, further comprising:
互いに異なる複数の周波数帯域の波動をそれぞれ受信した複数の受信信号に基づいて画像を再生する信号処理装置であって、
前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像を合成し、この合成した画像の1−ノルムを最小化するような位相補正量を算出する位相補正量算出手段と、
前記位相補正量算出手段で算出された位相補正量を用いて、前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段で位相が補正された複数の画像を合成する画像合成手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
A signal processing device that reproduces an image based on a plurality of received signals that respectively receive waves in a plurality of different frequency bands,
A phase correction amount calculating means for combining a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals and calculating a phase correction amount that minimizes the 1-norm of the combined images;
Using the phase correction amount calculated by the phase correction amount calculation means, phase correction means for correcting the phases of a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals;
Image synthesizing means for synthesizing a plurality of images whose phases are corrected by the phase correcting means;
A signal processing apparatus comprising:
互いに異なる複数の周波数帯域の波動をそれぞれ受信した複数の受信信号から画像を再生する信号処理装置であって、
前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像を合成し、pを2よりも大きい実数とするとき、この合成した画像のp−ノルムを最大化するような位相補正量を算出する位相補正量算出手段と、
前記位相補正量算出手段で算出された位相補正量を用いて、前記複数の受信信号に基づいてそれぞれ再生された複数の画像の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段で位相が補正された複数の画像を合成する画像合成手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
A signal processing device that reproduces an image from a plurality of received signals that respectively receive waves of a plurality of different frequency bands,
A plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals are combined, and when p is a real number larger than 2, a phase correction amount is calculated so as to maximize the p-norm of the combined image. A phase correction amount calculating means;
Using the phase correction amount calculated by the phase correction amount calculation means, phase correction means for correcting the phases of a plurality of images respectively reproduced based on the plurality of received signals;
Image synthesizing means for synthesizing a plurality of images whose phases are corrected by the phase correcting means;
A signal processing apparatus comprising:
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