CN103207393A - 雷达装置、雷达图像数据处理程序及雷达图像数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制在使雷达影像实时地平视显示时发生的闪烁的雷达装置、雷达图像数据处理程序及雷达图像数据处理方法。雷达天线（2）一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发。图像数据取得部（12）基于雷达天线（2）所接收的信号取得直角坐标系的雷达图像数据。陀螺罗盘（4）取得自船的船头方位。旋转处理部（15）以比雷达天线（2）的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据船头方位旋转了的旋转完成的图像数据。低通滤波处理部（16）对上一次的显示用图像数据和所述旋转处理部（15）新生成的旋转完成的图像数据进行加权合成，并生成新的显示用图像数据。液晶显示器（11）显示所述显示用图像数据。

Description

雷达装置、雷达图像数据处理程序及雷达图像数据处理方法

技术领域

本发明主要涉及一种实时地平视显示雷达影像的雷达装置、雷达图像数据处理程序及雷达图像数据处理方法。

背景技术

通过旋转的雷达天线进行电波的收发，并基于接收到的信号显示周围物标的状态的雷达装置广为人知。以往，雷达装置接收到的信号是由长余辉阴极射线管显示的。但是，在现代的雷达装置中，主流的构成是：对雷达天线的接收信号进行数字采样，并基于此生成位图形式的图像数据，将该位图形式的图像数据显示在液晶显示器等上。这种雷达装置在例如专利文献1以及专利文献2中被公开。再者，在以下的说明中，将雷达装置内部的数字的图像数据称为“雷达图像数据”，实际上，有时也将显示在液晶显示器等上并且用户可视的像称为“雷达影像”，来对两者进行区别。

作为船舶用雷达装置的雷达影像的显示方法，有时采用称为平视显示的显示方法。该方法为使船体的船头方向时常向上并显示雷达影像的显示方法。由此，雷达装置的操作人员能够以与从自船的桥楼眺望风景相同的感觉看到雷达影像，并能够直观地把握周围的状态。

在雷达装置中，雷达天线每旋转一次，雷达图像数据便被更新。现有的雷达装置中，更新该雷达图像数据时，在以自船的船头方向为基准的天线的相对方向进行坐标变换，由此获得平视显示的雷达影像。但是，由于雷达天线旋转一次需要数秒，所以在上述方法中，使雷达图像数据的整体旋转也需要数秒。所以，在上述方法中，很难说能够使雷达影像追随自船的回转并实时地进行平视显示。

关于此点，专利文献3公开了一种使雷达回波数据暂时存储在处理显示存储器中，并以任意的角度进行光栅扫描来读出雷达回波数据的构成。由此，专利文献3能够将船头方向时常固定在一定方向上，并能够根据自船的回转使显示影像顺畅地旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平3-12266号公报

专利文献2：日本特开2010-197263号公报

专利文献3：日本特许第3696502号公报

发明所要解决的课题

在此，考虑对如图7所示的位图图像数据进行旋转处理并使其显示的情况。在图8中举例示出使图7的位图图像数据旋转了的时候，具有直线状轮廓的部分（由符号90表示的范围）的像素变化的形态。在该图8中，例如像素91到时刻4为止的亮度为0%，在时刻5，亮度突然变化为100%。此外，例如像素92在时刻1的亮度为0%，在时刻2，亮度突然变化为100%，进而，在时刻7，亮度突然变化为50%。这样，若使位图图像数据旋转，则各像素的亮度值将急剧变化。特别是，构成图像的轮廓部分的像素与周围的亮度差大，因此，在使图像旋转了的时侯的亮度变化较明显。此外，由于轮廓部分的像素的亮度如此变化，所以根据图像的旋转角度，轮廓形状也将发生微妙的变化。

现有的雷达装置的构成为通过天线的旋转来更新雷达图像数据，所以，各像素的亮度值的变化会以天线旋转一次变化一次的较长周期来发生。所以，在这种现有的雷达装置中，使雷达图像数据旋转了的时侯的像素的亮度值的变化或轮廓形状的变化并未特别成为问题。

然而，在如专利文献3那样的实时地平视显示雷达影像的构成的情况下，雷达图像数据的旋转处理是以较短的周期来进行的。这种情况下，雷达影像的各像素的亮度以较短的周期急剧变化。由此，雷达影像的各像素以高速来重复亮灭，结果，由于雷达回波（特别是轮廓部分）闪烁（看上去该雷达回波的轮廓形状是以高速变化的），而存在视觉上不舒服的问题。

该现象特别是在雷达影像中大量地含有细微的雷达回波的情况（例如在含有一片白噪声的情况）下成为问题。这是因为，若白噪声等的轮廓被闪烁显示，则用户的注意力偏离到这些上，可能会看漏重要的物标回波或陆地的回波。

发明内容

本发明鉴于以上情况而成，其目的在于提供一种抑制了实时地对雷达影像进行平视显示时所发生的闪烁的雷达装置。

本发明所要解决的课题如上所述，接下来对用于解决该课题的手段及其效果加以说明。

根据本发明的观点，提供一种搭载于移动体的雷达装置的以下构成。即，该雷达装置具有：雷达天线、图像数据取得部、机头方位取得部、旋转处理部、低通滤波处理部、显示部。所述雷达天线一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发。所述图像数据取得部基于所述雷达天线接收到的信号取得直角坐标系的雷达图像数据。所述机头方位取得部取得所述移动体的机头方位。所述旋转处理部以比所述雷达天线的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据所述机头方位旋转了的旋转完成的图像数据。所述低通滤波处理部对所述旋转完成的图像数据的各像素的值进行加权平均处理，并输出显示用图像数据。所述显示部显示所述显示用图像数据。而且，所述低通滤波处理部以在所述机头方位未发生变化的情况下，与所述机头方位发生变化的情况相比，对关注像素的值的加权变大的方式进行所述加权平均处理。

即，对雷达图像数据的各像素的值进行的加权平均处理具有作为对于该雷达图像数据的低通滤波的效果。因此，通过对如上所述的雷达图像数据的各像素进行加权平均处理，能够抑制旋转了雷达图像数据时的像素的急剧亮灭。另一方面，在机头方位未发生变化时，也不会发生如上所述的像素的亮灭。因此，通过使对关注像素的值的加权变小，能够减弱低通滤波的效果，并使作为该低通滤波的输出的显示用图像数据不模糊。由此，能够在抑制雷达影像的闪烁（像素的细微的亮灭）的同时，防止该雷达影像变模糊。

上述雷达装置优选如下构成。即，所述低通滤波处理部对上一次的显示用图像数据和所述旋转处理部新生成的旋转完成的图像数据进行加权合成，并输出新的显示用图像数据。

如上所述，通过对新生成的旋转完成的图像数据和过去的显示用图像数据进行加权合成，能够在时间轴方向进行各像素的值的加权平均处理。由此，成为对雷达影像在时间轴方向上施加低通滤波，所以，能够抑制时间上的急剧的像素变化。此外，在机头方位未发生变化的情况下，关注像素的值在时间上不发生变化，所以对于关注像素的值的权重自然变大。结果，在机头方位未发生变化的情况下，能够使雷达影像难以模糊。

在上述雷达装置中，优选具有：平滑滤波处理部，对所述低通滤波处理部通过所述加权合成处理所输出的所述显示用图像数据施加平滑滤波。

由此，能够通过平滑滤波去除在加权合成处理中不能去除的白噪声。

在上述雷达装置中，所述低通滤波处理部也可以是用户可变更所述加权合成处理的权重系数。

由此，用户能够根据需要调整加权合成处理的效果。

在上述雷达装置中，所述低通滤波处理部可以构成为根据所述移动体的回头角速度，自动地调整所述加权合成处理的权重系数。

由此，能够根据回头速度得到最佳的处理结果。

上述雷达装置也可以如下构成。即，所述低通滤波处理部进行对所述旋转处理部所生成的旋转完成的图像数据的平滑滤波处理，生成所述显示用图像数据。而且，所述滤波处理部在所述机头方位未发生变化的情况下，与所述机头方位发生变化的情况相比，使所述平滑滤波的算子尺寸变小。

如上所述，通过对旋转了的雷达图像数据进行平滑滤波处理，能够在平面内进行对各像素的值的加权平均处理。由此，成为对雷达影像施加平面内的低通滤波，所以，能够使该雷达影像的细微部模糊，降低该雷达影像的闪烁。此外，在机头方位未发生变化时，通过使算子尺寸变小，能够使关注像素的权重系数变大。由此，在机头方位未发生变化的情况下，能够使雷达影像难以模糊。

根据本发明其他的观点，提供对搭载于移动体的雷达装置的雷达图像数据进行处理的雷达图像数据处理程序的如下构成。即，该雷达图像数据处理程序使计算机实现以下功能：图像数据取得功能、机头方位取得功能、旋转处理功能、低通滤波处理功能、显示功能。在所述图像数据取得功能中，基于一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发的雷达天线接收到的信号来取得直角坐标系的雷达图像数据。在所述机头方位取得功能中，取得所述移动体的机头方位。在所述旋转处理功能中，以比所述雷达天线的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据所述机头方位旋转了的旋转完成的图像数据。在所述低通滤波处理功能中，对所述旋转完成的图像数据的各像素的值进行加权平均处理，并输出显示用图像数据。在所述显示功能中，显示所述显示用图像数据。而且，在所述低通滤波处理功能中，以在所述机头方位未发生变化的情况下，与所述机头方位发生变化的情况相比，对于关注像素的值的加权变大的方式进行所述加权平均处理。

进而根据本发明的其他观点，提供用于对搭载于移动体的雷达装置的雷达图像数据的以下的雷达图像数据处理方法。即，该雷达图像数据处理方法包括：图像数据取得工序、机头方位取得工序、旋转处理工序、低通滤波处理工序、显示工序。在所述图像数据取得工序中，基于一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发的雷达天线接收到的信号来取得直角坐标系的雷达图像数据。在所述机头方位取得工序中，取得所述移动体的机头方位。在所述旋转处理工序中，以比所述雷达天线的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据所述机头方位旋转了的旋转完成的图像数据。在所述低通滤波处理工序中，对所述旋转完成的图像数据的各像素的值进行加权平均处理，并输出显示用图像数据。在所述显示工序中，显示所述显示用图像数据。而且，在所述低通滤波处理工序中，以在所述机头方位未发生变化的情况下，与所述机头方位发生变化的情况相比，对于关注像素的值的加权变大的方式进行所述加权平均处理。

附图说明

图1为本发明的第1实施方式的雷达装置的框图。

图2为表示加权合成处理的效果的曲线图。

图3为表示加权合成处理效果的另外的曲线图。

图4为雷达图像数据处理方法的流程图。

图5为第2实施方式的雷达装置的框图。

图6（A）为船头方位变化时所使用的移动平均算子的例子。

图6（B）为船头方位不变化时所使用的移动平均算子的例子。

图7为表示说明中使用的位图图像数据的图。

图8为表示使图7的位图图像数据旋转了的时侯的像素的变化的图。

图中：

1  雷达装置

2  雷达天线

4  陀螺罗盘（机头方位取得部）

11 液晶显示器（显示部）

12 图像数据取得部

15 旋转处理部

16 低通滤波处理部

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式加以说明。图1所示的为本发明的第1实施方式的雷达装置1的框图。

本实施方式的雷达装置1为搭载于船舶（移动体）的船舶用雷达装置。雷达装置1具有：雷达天线2、信号收发部3、陀螺罗盘（机头方位取得部）4、雷达影像显示装置5。

雷达天线2为一边以规定的天线旋转周期旋转一边重复电波的信号收发的公知的构成。信号收发部3生成发送用的脉冲信号并通过雷达天线2使其发射。此外，信号收发部3将雷达天线2接收到的接收信号放大并进行采样，生成数字的接收数据。信号收发部3所生成的接收数据被输出到雷达影像显示装置5。陀螺罗盘4检测自船的船头方位（机头方位）并输出到雷达影像显示装置5。

雷达影像显示装置5具有：扫掠存储器6、坐标变换部7、雷达图像存储器8、运算部9、显示用存储器10、液晶显示器（显示部）11、平滑滤波处理部17。

扫掠存储器6为用于暂时存储来自信号收发部3的接收数据的缓冲存储器。从信号收发部3被输入的接收数据依次被存储在扫掠存储器6中。如众所周知，雷达天线2所接收的信号能够通过由从接收信号的发生源到雷达天线2的距离r和接收了该接收信号时的雷达天线2的朝向θ所表示的极坐标系的坐标（r，θ），与二维平面上的点建立对应。所以，可以说，在扫掠存储器6中存储有极坐标系的接收数据。

坐标变换部7从扫掠存储器6依次读出极坐标系的接收数据，并将与该接收数据建立对应的极坐标系的坐标（r，θ）坐标变换为直角坐标系的坐标（x，y）。接着，坐标变换部7将该接收数据写入对应于雷达图像存储器8的所述坐标（x，y）的地址。由此，在雷达图像存储器8上生成通过Ｘ-Ｙ直角坐标系来表现的位图形式的雷达图像数据。然后，坐标变换部7重复上述的处理，由此，雷达图像存储器8上的雷达图像数据将依次被更新。再者，基于来自雷达天线的接收数据来生成直角坐标系的雷达图像数据的上述构成是公知的，所以省略详细说明。

再者，坐标变换部7被构成为：基于以北向为基准的雷达天线2的绝对方位进行上述坐标变换，由此，生成北时常向上的真北向上（North-Up）的雷达图像数据。如此一来，通过以雷达图像存储器8上的雷达图像数据的方位时常一定的方式进行坐标变换，该雷达图像数据的旋转处理（后述）变得简单。

运算部9被构成为具有CPU、RAM、ROM等硬件的计算机。此外，在所述ROM中存储有用于对上述雷达图像数据进行各种处理的雷达图像数据处理程序。运算部9通过执行上述雷达图像数据处理程序，能够对所述雷达图像数据进行各种处理。

所述雷达图像数据处理程序被构成为：使运算部9实现从雷达图像存储器8读出雷达图像数据的图像数据取得功能。所以，也可以说运算部9是图像数据取得部12。图像数据取得部12按规定的周期（后述的写入周期）读出存储在雷达图像存储器8中的直角坐标系的雷达图像数据。

雷达图像数据处理程序被构成为：使运算部9实现对图像数据取得部12所取得的雷达图像数据进行规定的图像处理的图像处理功能。所以，也可以说运算部9是图像处理部14。再者，关于图像处理部14中的图像处理的内容将在后面加以记述。图像处理部14按规定的周期（后述的写入周期）对所述雷达图像数据进行规定的处理，并生成显示用图像数据。

雷达图像数据处理程序被构成为：使运算部9实现将图像处理部14新生成的显示用图像数据写入显示用存储器10的显示功能。运算部9按所述写入周期将最新的显示用图像数据写入显示用存储器10。

显示用存储器10被构成为：将已被写入的显示用图像数据以规定的显示更新周期转送至液晶显示器11。液晶显示器11将从显示用存储器10被转送来的显示用图像数据作为雷达影像加以显示。由此，能够以规定的显示更新周期对显示在液晶显示器11上的雷达影像进行更新。再者，本实施方式的雷达装置中，所述显示更新周期为50fps。

再者，本实施方式的雷达装置1具有对显示用图像数据进行平滑滤波处理的平滑滤波处理部17。通过对显示用图像数据实施平滑滤波处理，能够去除该显示用图像数据中含有的白噪声，所以能够提高雷达影像的可视性。再者，通过平滑滤波处理部17进行的平滑滤波处理例如可以利用平均值滤波、高斯滤波等适宜的手法。

接着，对图像处理部14中的图像处理加以说明。

该图像处理部14中进行的处理是：生成使图像数据取得部12所取得的雷达图像数据以自船的船头方位向上的方式旋转了的雷达图像（所谓的平视显示的雷达图像）。雷达图像数据处理程序被构成为：使运算部9实现如上所述地使雷达图像数据旋转并生成旋转完成的图像数据的旋转处理功能。所以，也可以说运算部9是旋转处理部15。

为了以船头方位向上的方式进行使雷达图像数据旋转的处理，需要关于现在的船头方位的信息。雷达图像数据处理程序被构成为：使运算部9实现按所述写入周期取得陀螺罗盘4所输出的船头方位的船头方位取得功能（机头方位取得功能）。

旋转处理部15按所述写入周期，以自船的船头方位向上的方式对图像数据取得部12所取得的雷达图像数据进行旋转处理，并生成旋转完成的图像数据。再者，根据船头方位使雷达图像数据旋转的处理是公知的，所以省略详细说明。通过上述构成，能够实时地获得根据船头方位旋转了的雷达图像数据（旋转完成的图像数据）。在此所说的“实时”是指以比雷达天线2的旋转周期（通常是数秒一次）短的周期进行处理。在本实施方式中，写入周期是每秒30次。

再者，现有的雷达装置中，有时采用的构成是：在坐标变换部7进行坐标变换时，以自船的船头方位向上的方式进行坐标变换，由此，生成平视显示的雷达图像数据。但是，在该构成的情况下，更新整个雷达图像数据需要雷达天线2旋转一次。所以，在该构成中，很难说能够实时地使雷达图像数据旋转，可能会发生显示在液晶显示器11上的雷达影像相对于船体的回头延迟旋转的体感上的偏差。

关于这点，本实施方式的旋转处理部15按所述写入周期（本实施方式中为每秒30次）进行旋转处理，所以能够以与雷达天线2的旋转周期（通常为数秒旋转一次）相比足够短的周期获得旋转完成的图像数据。所以，可以说在体感上大致能够实时地平视显示雷达影像。再者，从尽可能实时地进行雷达影像的平视显示的观点来讲，优选液晶显示器11的显示更新周期（在本实施方式中为50fps）与相对于显示用存储器10的写入周期同步。但是，在现实中，使显示更新周期与写入周期完全同步是困难的。相对于显示用存储器10的写入周期若如本实施方式那样地为每秒30次，则在实际应用中已经足够，的确感觉不到体感上的延迟。

但是，如前所述，若实时地使雷达图像数据旋转，则存在已显示于液晶显示器11上的雷达影像闪烁，可视性差的问题。因此，本实施方式的雷达图像数据处理程序被构成为：使运算部9实现对旋转完成的图像数据实施低通滤波处理的低通滤波处理功能。所以，也可以说运算部9是低通滤波处理部16。低通滤波处理部16对旋转处理部15所生成的旋转完成的图像数据，按所述写入周期进行低通滤波处理，并生成显示用图像数据。通过所述低通滤波处理来抑制像素的急剧变化的结果是，通过该低通滤波处理所生成的显示用图像数据的各像素的变化变得不明显。所以，通过将该显示用图像数据作为雷达影像显示在液晶显示器11上，能够降低该雷达影像的闪烁。

再者，对雷达图像数据进行低通滤波处理的构成自以往便是公知的。例如，本实施方式的雷达装置1具有对显示用图像数据实施平滑滤波处理的平滑滤波处理部17，可认为其为一种低通滤波。但是，若加强地进行平滑滤波等的低通滤波处理，则雷达影像的细微部变得模糊。在雷达装置中，若雷达影像模糊，则存在不能识别细微的雷达回波的问题。因此，以往，对于雷达装置的雷达图像数据，被认为不能实施强的低通滤波处理。所以，在现有的雷达装置中，不能够充分抑制雷达影像的闪烁。

另外，能够用人的肉眼观察到雷达影像中所包含的细微的雷达回波仅限于该雷达影像静止（未旋转）的情况。也就是，在雷达影像正在旋转的过程中，用人的肉眼识别细微的雷达回波是困难的，所以即使该雷达影像稍微模糊一点，也不成问题。所以，在雷达影像正在旋转的过程中，可以使低通滤波的效果增强。由此，能够充分抑制雷达影像的闪烁。另一方面，在雷达影像静止的时候，本来就不会发生该雷达影像的闪烁。所以，在雷达影像未旋转的时候，可以使低通滤波的效果减弱。由此，能够防止雷达影像的模糊并清晰地进行显示。通过清晰地显示静止的雷达影像，用户能够观察到雷达回波的细微部，也能够容易地判别细微的雷达回波。

本申请的发明者们着眼于上述观点完成了本发明。即，低通滤波处理部16被构成为：在船头方位未发生变化的情况下，与该船头方位正在变化的情况相比，通过所述低通滤波处理所生成的显示用图像数据的模糊变小。

以下，对低通滤波处理部16的具体构成加以说明。低通滤波处理部16被构成为：在时间轴方向上对旋转处理部15新生成的旋转完成的图像数据的各像素的亮度值进行加权平均处理，由此，生成所述显示用图像数据。

在时间轴方向上进行的对旋转处理部15所生成的旋转完成的图像数据的各像素的加权平均处理可以用以下算式（1）来表现：

Ｂ_n＝αＡ_n＋α（1-α）Ａ_n-1＋α（1-α）²Ａ_n-2＋α（1-α）³Ａ_n-3＋……（1）

Ａ_n为旋转处理部15所生成的最新的旋转完成的图像数据的、某个坐标（x，y）的像素（关注像素）的亮度值。此外，将在前1个写入周期内旋转处理部15所生成的旋转完成的图像数据中的所述坐标（x，y）的像素的亮度值设为Ａ_n-1，将在前2个写入周期内旋转处理部15所生成的旋转完成的图像数据中的所述坐标（x，y）的像素的亮度值设为Ａ_n-2，……。α为相对于最新的旋转完成的图像数据的像素（关注像素）的亮度值Ａ_n的权重系数（0＜α≦1）。Ｂ_n为低通滤波处理部16所输出的显示用图像数据的、坐标（x，y）的像素的亮度值。

从上述算式（1）可知，对于旋转完成的图像数据的各像素的亮度值的时间轴方向上的加权平均处理作为一种IIR滤波来发挥作用。所以，通过上述加权平均处理，能够获得抑制了旋转处理部15按写入周期输出的旋转完成的图像数据的各像素的亮度值的时间上的急剧变化的输出结果（显示用图像数据）。如此一来，本实施方式的加权平均处理作为一种低通滤波来发挥作用。

但是，上述算式（1）可以改写为以下的差分方程式的形式。

Ｂ_n＝αＡ_n＋（1-α）Ｂ_n-1  （2）

Ｂ_n-1为在前1个写入周期内低通滤波处理部16所输出的显示用图像数据（上一次的显示用图像数据）的、坐标（x，y）的像素的亮度。从算式（2）可知，通过对最新的旋转完成的图像数据和上一次的显示用图像数据进行α混合（Alpha Blending），能够实现所述算式（1）的处理。再者，α混合是公知的，所以省略详细说明。

上一次的显示用图像数据被写入显示用存储器10。所以，上一次的显示用图像数据的各像素的亮度值能够通过从显示用存储器10中读出来获得。因此，低通滤波处理部16被构成为：对旋转处理部15所生成的最新的旋转完成的图像数据和从显示用存储器10读出的上一次的显示用图像数据进行α混合，由此来生成最新的显示用图像数据。更具体地说，低通滤波处理部16用权重系数α对最新的旋转完成的雷达图像数据的各像素的亮度值和上一次的显示用图像数据的各像素的亮度值进行加权合成，由此，求出最新的显示用图像数据的各像素的亮度值（上述算式（2）的Ｂ_n），并将其写入显示用存储器10。由此，在显示用存储器10上生成最新的显示用图像数据。

低通滤波处理部16具有生成权重系数α的α值产生部18。低通滤波处理部16用α值产生部18所生成的权重系数α进行上述加权合成处理。该权重系数α以能够抑制起因于实时地对雷达图像数据进行旋转处理的雷达影像的闪烁的方式被设定适当的值。再者，在本实施方式中，权重系数被设为一定的值（例如0.5）。

低通滤波处理部16按所述写入周期进行上述加权合成处理，并将显示用图像数据写入显示用存储器10。如上所述地被写入显示用存储器10的最新的显示用图像数据被转送至液晶显示器11，在该液晶显示器11上显示雷达影像。通过以上处理，能够抑制实时地对雷达图像数据进行了旋转处理时的像素的亮度的急剧变化，降低雷达影像的闪烁。

接着，对上述加权合成处理的效果加以详细说明。例如图8的像素91在时刻4的时侯亮度为0%，而在时刻5，亮度突然变化为100%。所以，若直接显示该图像数据（不进行加权合成处理），则在时刻5会突然出现像素，这就是雷达影像的闪烁的原因。

在图2中示出将权重系数α设为0.5来对像这样亮度从0%突然变化到100%的像素进行了本实施方式的加权合成处理的结果。再者，图2的纵轴表示像素的亮度，横轴表示运算次数（加权合成处理的次数）。如图2所示，通过重复进行上述的加权合成处理，像素的亮度在时间上平滑地变化，从0%慢慢地接近100%。即，通过上述加权合成处理，能够抑制像素亮度的急剧变化。

此外，例如图8中的像素92在时刻1的时侯亮度为0%，在时刻2亮度突然变化为100%之后，在时刻7亮度突然变化为50%。在图3中示出将权重系数α设为0.5来对像这样亮度增减的像素进行了本实施方式的加权合成处理的结果。如图3所示，即使在像素的亮度增减的情况下，通过重复进行上述加权合成处理，也能够使像素的亮度在时间上平滑地变化。

如上所述，通过由本实施方式的雷达装置1进行的滤波处理（加权合成处理）能够使像素的亮度在时间上平滑地变化。所以，低通滤波处理部16所生成的显示用图像数据成为防止了像素的亮度在时间上急剧变化的图像数据。通过将该显示用图像数据作为雷达影像进行显示，能够降低使雷达图像数据实时地旋转时的雷达影像的不舒服的闪烁。

再者，通过低通滤波处理部16进行的加权合成处理（与上一次的显示用图像数据的α混合处理）是以使旋转完成的图像数据的各像素在时间上平滑地变化的方式工作的，因此，通过该加权合成处理得到的显示用图像数据与原来的旋转完成的图像数据相比变成模糊的图像。船头方位发生的变化越大时，旋转完成的图像数据的各像素的时间上的变化也变大，所以通过加权合成处理所生成的显示用图像数据的模糊也变大了。

但是，如上所述，在雷达影像正在旋转的过程中，由于用人的肉眼不能确认到雷达影像的细微部分，所以，即使通过低通滤波处理部16的加权合成处理所生成的显示用图像数据模糊，也没有实质上的问题。倒不如说，通过使显示用图像数据模糊，像素的亮度的细微的变化变得不明显，因此能够抑制雷达影像的闪烁。

另一方面，在船头方位的变化小时，旋转完成的雷达图像数据的各像素的时间上的变化也变小，所以通过加权合成处理所生成的显示用图像数据的模糊自然变小。由此，能够清楚地识别雷达影像中所含有的细微的回波图像。船头方位未发生变化的时候，由使雷达图像数据旋转所产生的雷达影像的闪烁也不会发生，因此即使减弱了低通滤波的效果并清晰地显示了雷达影像，也是没有问题的。

可以如下地对船头方位的变化小时，图像的模糊自然变小的情况加以说明。例如、在船体的船头方位从上一次的写入周期开始未发生大的变化的情况下，最新的旋转完成的图像数据中含有的大部分的像素的亮度值被认为是从上一次的亮度值开始未发生变化的。即，在该情况下，在算式（1）中，可以设为Ａ_n＝Ａ_n-1，所以可以将算式（1）改写为Ｂ_n＝｛α＋α（1-α）｝Ａ_n＋α（1-α）²Ａ_n-2＋α（1-α）³Ａ_n-3＋……（1）′。该情况下，相对于最新的旋转完成的图像数据的各像素（关注像素）的亮度值Ａn的权重系数为α＋α（1-α）。在此，α＋α（1-α）≧α，所以相对于最新的旋转完成的图像数据的各像素（关注像素）的亮度值Ａ_n的加权与算式（1）的情况相比变大了。像这样，根据本实施方式的低通滤波处理部16的构成，在船体的船头方位的变化小的情况（旋转完成的图像数据的像素的亮度值的变化小的情况）下，能够得到与使对于该像素（关注像素）的亮度值的加权变大的情况相同的效果。

如上所述，根据本实施方式的加权合成处理，在船体的船头方位未发生变化的情况（船体未回头的情况）下，与船头方位发生变化的情况（船体回头的情况）相比，能够使对于最新的旋转完成的图像数据的各像素的亮度值的加权很自然地变大。也就是，能够使对于关注像素的亮度值的加权变大，因此，减弱通过低通滤波处理部16进行的低通滤波的效果，所生成的显示用图像数据不容易模糊。如此一来，根据本实施方式的构成，在船头方位不发生变化的时候，通过加权处理，显示用图像数据变得不模糊，所以能够在液晶显示器11上显示清晰的雷达影像。由此，用户能够观察到所显示的雷达回波的细微部，因此也能够很容易地识别细微的雷达回波并防止看漏重要的回波。

接下来，对总结了在上述说明的雷达装置1中的雷达图像数据处理方法的图4的流程图加以说明。

若开始进行向液晶显示器11的显示处理，则图像数据取得部12从雷达图像存储器8取得直角坐标系的雷达图像数据（步骤S101，图像数据取得工序）。继此之后，通过陀螺罗盘4取得自船的船头方位（步骤S102，机头方位取得工序）。接着，旋转处理部15根据船头方位，使雷达图像数据旋转并生成旋转完成的图像数据（步骤S103,旋转处理工序）。

接下来，低通滤波处理部16在步骤S104以及步骤S105进行加权平均处理（加权合成处理）（低通滤波处理工序）。首先，α值产生部18产生权重系数α（步骤S104）。再者，如前所述，在本实施方式中，α为定值。接着，低通滤波处理部16用权重系数α对旋转处理部15所生成的最新的旋转完成的图像数据和存储在显示用存储器10中的上一次的显示用图像数据进行加权合成处理，并生成最新的显示用图像数据（步骤S105）。

接下来，运算部9将低通滤波处理部16所生成的最新的显示用图像数据写入显示用存储器10（步骤S106）。然后，通过将显示用存储器10的显示用图像数据转送至液晶显示器11，使该显示用图像数据显示在液晶显示器11上（步骤S107，显示工序）。

通过重复进行以上说明的步骤S101到步骤S107的处理，能够使实时地平视显示的雷达影像显示在液晶显示器11上。

再者，在图4的流程图中，以如依次进行S101～S107的处理的方式加以表示，但是如上所述，在本实施方式的雷达装置1中，对向显示用存储器10写入显示用图像数据的周期（写入周期）与将显示用图像数据从显示用存储器10转送至液晶显示器11的周期（显示更新周期）不同步。所以，在实际的雷达装置1中，步骤S101～S106的处理与步骤S107的处理分别以独立的周期重复进行。

如以上说明地，本实施方式的雷达装置1具有：雷达天线2、图像数据取得部12、陀螺罗盘4、旋转处理部15、低通滤波处理部16、液晶显示器11。雷达天线2一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发。图像数据取得部12基于雷达天线2所接收的信号取得直角坐标系的雷达图像数据。陀螺罗盘4取得自船的船头方位。旋转处理部15以比雷达天线2的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据船头方位旋转了的旋转完成的图像数据。低通滤波处理部16对上一次的显示用图像数据和所述旋转处理部15新生成的旋转完成的图像数据进行加权合成，并生成新的显示用图像数据。液晶显示器11显示所述显示用图像数据。

如上所述，通过对新生成的旋转完成的图像数据和过去的显示用图像数据进行加权合成，能够在时间轴方向上进行各像素值的加权平均处理。由此，成为对雷达影像在时间轴方向上施加了低通滤波，所以，能够抑制时间上的急剧的像素变化。此外，根据上述构成，在机头方位未发生变化的情况下，关注像素的值的权重自然地变大。结果，在机头方位未发生变化的情况下，能够使雷达影像难以模糊。

接下来，参照图5对本发明的其他的实施方式加以说明。再者，在本实施方式的说明中，在附图中对与所述第1实施方式相同或者类似的部件赋予相同的符号，有时省略说明。

该第2实施方式的雷达装置101在低通滤波处理部116的滤波处理的内容上与第1实施方式的低通滤波处理部16不同。即，该第2实施方式的低通滤波处理部116具有对旋转处理部15所输出的最新的旋转完成的图像数据进行平均值滤波（平滑化滤波）处理，并向显示用存储器10输出显示用图像数据的平均值滤波处理部31。该平均值滤波为通过该关注像素的周围的规定范围内包含的像素的亮度值的平均值来求出关注像素的处理后的亮度值的众所周知的处理。其可以说是在平面上的加权移动平均处理。如此一来，通过对旋转完成的图像数据施加平均值滤波，能够获得抑制了在平面上接近的像素间的急剧的亮度变化的显示用图像数据。

如此一来，虽然通过第2实施方式的低通滤波处理部116进行的滤波处理与通过第1实施方式的低通滤波处理部16进行的滤波处理不同，但在作为通过使图像模糊来使像素的亮度的急剧变动不明显的低通滤波来发挥作用这点上是共通的。所以，能够通过第2实施方式的低通滤波处理部116的滤波处理得到与第1实施方式相同的抑制实时地平视显示的雷达影像的闪烁的效果。

再者，在通过第1实施方式的低通滤波处理部16进行的加权平均处理中，很自然地得到了“船体的船头方位未发生变化时，对于关注像素的加权变大”的效果。对此，通过第2实施方式的低通滤波处理部116进行的加权平均处理不能很自然地得到这样的效果。因此，本实施方式的低通滤波处理部116被构成为：根据船头方位的变化来调整平均值滤波的效果。具体来说，低通滤波处理部116具有回头判定部32和算子尺寸决定部33。

回头判定部32基于陀螺罗盘4所输出的自船的船头方位来判定自船的船头方位是否从上一次的写入周期开始发生了变化。在船头方位自上一次的变化量为不足规定阈值的情况下，回头判定部32判定为船头方位未发生变化。另一方面，在船头方位自上一次的变化量为规定的阈值以上的情况下，回头判定部32判定为船头方位发生了变化。

算子尺寸决定部33被构成为：根据回头判定部32的判定结果来决定平均值滤波处理部31中用于平均值滤波处理的算子的尺寸。算子尺寸决定部33被构成为：在船头方位未发生变化的情况下，与船头方位发生变化的情况相比，使所述平均值滤波的算子尺寸变小。

例如，在回头判定部32判定为船头方位发生变化的情况下，算子尺寸决定部33将算子的尺寸设为5×5。此外，例如，在回头判定部32判定为船头方位未发生变化的情况下，算子尺寸决定部33将算子的尺寸设为3×3。平均值滤波处理部31用算子尺寸决定部33所决定的尺寸的移动平均算子来进行所述平均值滤波处理。

也就是，在船头方位发生变化的情况下，平均值滤波处理部31例如用图6（A）所示的5×5尺寸的移动平均算子来进行对最新的旋转完成的图像数据的平均值滤波处理。在此，图6（A）的各方格中所示的数值表示对于各像素的亮度值的权重系数，中央的方格的值（1／25）表示对于关注像素的亮度值的权重系数。另一方面，在船头方位未发生变化的情况下，平均值滤波处理部31例如使用图6（B）所示的3×3尺寸的移动平均算子来进行对最新的旋转完成的图像数据的平均值滤波处理。在此，图6（B）的各方格中所示的数值表示对于各像素的亮度值的权重系数，中央的方格的值（1／9）表示对于关注像素的亮度值的权重系数。

如上，对于船头方位未发生变化时的关注像素的亮度值的权重系数（1／9）比对于船头方位发生变化时的关注像素的亮度值的权重系数（1／25）大。如此一来，使船头方位未发生变化时比船头方位发生变化时的移动平均算子的尺寸小，由此，能够使对于关注像素的亮度值的权重系数变大。所以，船头方位未发生变化时，与船头方位发生变化时相比，能够减少显示用图像数据的模糊。

根据以上说明的构成，通过第2实施方式的低通滤波处理部116的平均值滤波处理也能够获得与第1实施方式相同的以下效果：即，在船头方位发生变化时，使显示用图像数据的模糊变大来抑制像素的闪烁，在船头方位未发生变化时，使显示用图像数据的模糊变小来提高细微的雷达回波的可视性。

再者，例如若将算子尺寸设为1×1，则通过平均值滤波产生的图像的变化消失，所以，能够输出完全不模糊的显示用图像数据。但是，如对第1实施方式的平滑滤波处理部17的说明所述，有时在雷达图像数据中含有白噪声，为了除去白噪声，需要进行平滑滤波处理。所以，即使在船头方位未发生变化的情况下，为了去除白噪声，优选在一定程度上具有通过平均值滤波处理部31进行的平均值滤波的效果。对于这一点，在本实施方式的雷达装置1中，即使在船头方位未发生变化的情况下，算子尺寸决定部33也将算子的尺寸设为3×3。由此，即使在船头方位未发生变化的情况下，也能够在一定程度上使通过平均值滤波处理部31进行的平均值滤波发挥作用，所以能够去除雷达图像数据中含有的白噪声等。此外，在本实施方式中，通过低通滤波处理部116进行平均值滤波处理（平滑滤波处理），所以能够省略第1实施方式的雷达装置1所具备的平滑滤波处理部17。

以上对本发明的优选实施方式进行了说明，而上述构成也可以例如如下地变更。

本发明的构成不限于船舶用的雷达装置，可以广泛适用于搭载于移动体的雷达装置中。

在第1实施方式中，α值产生部18所生成的权重系数α为一定的值，但并不限于此。例如，α值产生部18也可以被构成为：通过用户进行适当地设定操作，使权重系数α可变更。由此，用户可以根据喜好来调整通过低通滤波处理部16进行的加权合成处理的效果。

此外，α值产生部18也可以被构成为：根据自船的回头角速度（船头方位的变化速度）自动地变更权重系数α。由此，能够根据状况进行适当的加权合成处理。例如，若自船的回头角速度变大，则像素的亮度的变化也变得急剧，所以认为雷达影像的闪烁将变大。因此，优选以自船的回头角速度越大，越使加权重系数α变小（使最新的旋转完成的图像数据的权重变小）的方式构成。由此，回头速度越变大，加权处理的效果越大（显示用图像数据变得容易模糊），因此能够使抑制雷达影像的闪烁的效果变大。

在第2实施方式的说明中，将低通滤波处理部116作为在将显示用图像写入显示用存储器10之前进行平均值滤波处理的结构进行了说明，但并不限于此，低通滤波处理部16也可以被构成为：对于从显示用存储器10被转送至液晶显示器11的显示用图像数据进行平滑滤波处理。即，第2实施方式的低通滤波处理部116也可以配置在显示用存储器10与液晶显示器11之间的位置（图1的平滑滤波处理部17的位置）。

显示部不限于液晶显示器11，也可以是CRT显示器等。但是，使图像旋转时的闪烁在液晶显示器11这样的点阵式显示装置中特别明显。这是因为在点阵式显示装置中，每一个像素都被清晰地显示。所以，通过将本发明的构成适用于具有该种点阵式显示装置的雷达装置，能够获得特别大的效果。

在上述实施方式中，仅对实时地平视显示雷达影像的构成进行了说明，在此之上，当然用户也可以选择用其他种类的显示方法（GPS屏幕显示真北向上（North-Up Display）等）来显示雷达影像。

Claims (8)

1.一种搭载于移动体的雷达装置，其特征在于，具有：

雷达天线，一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发；

图像数据取得部，基于所述雷达天线接收到的信号取得直角坐标系的雷达图像数据；

机头方位取得部，取得所述移动体的机头方位；

旋转处理部，以比所述雷达天线的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据所述机头方位旋转了的旋转完成的图像数据；

低通滤波处理部，对所述旋转完成的图像数据的各像素的值进行加权平均处理并输出显示用图像数据；

显示部，显示所述显示用图像数据，

所述低通滤波处理部以所述机头方位未发生变化的情况下，与该机头方位发生变化的情况相比，对关注像素的值的加权变大的方式进行所述加权平均处理。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述低通滤波处理部对上一次的显示用图像数据和所述旋转处理部新生成的旋转完成的图像数据进行加权合成，并输出新的显示用图像数据。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，还具有：

平滑滤波处理部，对所述低通滤波处理部通过所述加权合成处理所输出的所述显示用图像数据施加平滑滤波。

4.根据权利要求2或3所述的雷达装置，其特征在于，

所述低通滤波处理部被构成为用户可变更所述加权合成处理的权重系数。

5.根据权利要求2或3所述的雷达装置，其特征在于，

所述低通滤波处理部根据所述移动体的回头角速度，自动地调整所述加权合成处理的权重系数。

6.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述低通滤波处理部进行对所述旋转处理部所生成的旋转完成的图像数据的平滑滤波处理，生成所述显示用图像数据，并且在所述机头方位未发生变化的情况下，与所述机头方位发生变化的情况相比，使所述平滑滤波的算子尺寸变小。

7.一种对搭载于移动体的雷达装置的雷达图像数据进行处理的雷达图像数据处理程序，其特征在于，使计算机实现以下功能：

图像数据取得功能，基于一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发的雷达天线接收到的信号，取得直角坐标系的雷达图像数据；

机头方位取得功能，取得所述移动体的机头方位；

旋转处理功能，以比所述雷达天线的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据所述机头方位旋转了的旋转完成的图像数据；

低通滤波处理功能，对所述旋转完成的图像数据的各像素的值进行加权平均处理，并输出显示用图像数据；

显示功能，显示所述显示用图像数据，

所述低通滤波处理功能中，以所述机头方位未发生变化的情况下，与该机头方位发生变化的情况相比，对于关注像素的值的加权变大的方式进行所述加权平均处理。

8.一种对搭载于移动体的雷达装置的雷达图像数据进行处理的雷达图像数据处理方法，其特征在于，包含：

图像数据取得工序，基于一边以规定的旋转周期旋转一边进行信号的收发的雷达天线接收到的信号，取得直角坐标系的雷达图像数据；

机头方位取得工序，取得所述移动体的机头方位；

旋转处理工序，以比所述雷达天线的旋转周期短的周期生成使所述雷达图像数据根据所述机头方位旋转了的旋转完成的图像数据；

低通滤波处理工序，对所述旋转完成的图像数据的各像素的值进行加权平均处理，并输出显示用图像数据；

显示工序，显示所述显示用图像数据，

在所述低通滤波处理工序中，以所述机头方位未发生变化的情况下，与该机头方位发生变化的情况相比，对于关注像素的值的加权变大的方式进行所述加权平均处理。

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