JP2000111635A

JP2000111635A - ３次元レ―ダ装置

Info

Publication number: JP2000111635A
Application number: JP21660299A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Yamane; 大作山根; Yuki Sudo; 雄基須藤
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】レーダ装置で観測した物標を、操作者が容易に
３次元的な現実の形として視認できる３次元レーダ装置
を提供する【解決手段】レーダ送受信装置１４と３次元ポリゴン化
部１６と３次元グラフィックス部１８とからなり、送受
信器２０は、物標からの反射波から方位情報、距離情
報、受信強度情報に関する信号を出力し、スキャンコン
バータ２２において、これら方位情報、距離情報、受信
強度情報に関する信号を各画素の２次元直交座標と輝度
情報からなる２次元レーダ画像データに変換する。２次
元レーダ画像データは３次元ポリゴン化部１６にも入力
され、各画素の２次元直交座標と輝度情報に基づいてポ
リゴン化処理され、３次元グラフィックス部１８におい
てポリゴン化された情報に基づいて３次元レーダ画像デ
ータが作成され、フレームメモリ２４に蓄積され、表示
器２６に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶等に搭載され
て物標の探知を好適に行う３次元レーダ装置に関し、特
に、従来のレーダ装置により得られる２次元直交座標
（Ｘ，Ｙ）に変換された画像データを、その輝度値に基
づき高さ方向（Ｚ軸）を加えた画像データ（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）に変換し、３次元グラフィックス処理を行い、２次
元画像表示とともに３次元画像処理を行い、表示器上に
操作者が視認し易い表示をするようにした３次元レーダ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、船舶にはレーダ装置が設置さ
れ、その航行にあたって、レーダ装置を用い、航路周辺
の物標の状況を観測しつつ操船することによって、安全
航行を行っている。このようなレーダ装置では、周知の
ように、回転する空中線からの送信波を物標で反射さ
せ、この反射波を受信して表示装置に自己の位置を中心
とした同心円状の画像として表示する。

【０００３】この場合、反射波の強度を、例えば、ラス
タスキャン形の表示装置の画面に、物標の存在する点の
輝度の差として表示している。

【０００４】このようなレーダ装置によれば、航行中並
びに停泊中に自船に接近する移動船舶の観測、あるいは
固定反射物体の反射波をもとに潮流等により、自船の停
泊位置から離脱したかどうかの監視を行うことができ
る。

【０００５】一般に、この種の船舶用レーダ装置に係る
表示装置において、画面上の物標点の表示は、平面図の
ように２次元的であり、例えば、物標の高さに基づいた
画像の表示は行われておらず、物標の高さや大きさにつ
いては、当該物標からの反射波の強度に基づいて画面に
表示される物標のピクセルあたりの輝度によって判断し
ていた。

【０００６】従って、レーダ装置の操作者によって、レ
ーダ画面に表示された物標の大きさの判断が異なったり
する不都合があった。このような不都合を防止するた
め、物標の高さや大きさについて、当該物標からの反射
波の強度に基づいた数値化表現を採用すると、一般の画
像データのように大量のデータを扱うことになり、レー
ダの操作者が表示された数値情報を判断するにあたっ
て、一目で簡単に物標の高さや大きさを視認することが
難しくなるという不都合が生じる。

【０００７】この問題を解消するために、本出願人は、
レーダ観測に比較的馴れていない利用者にとっても、３
次元的に物標を表示器の画面上に表示して物標探知等を
効果的に行うことのできるレーダ装置を提案している
（特公平８−３０７３２号公報参照）。

【０００８】この公報に開示されている３次元的表示レ
ーダは、物標から方位情報、距離情報、受信強度情報に
関する信号をそれぞれ導出するレーダ送受信部と、表示
器と、前記方位情報、距離情報を遠近透視表示法のＸＹ
座標値に、受信強度情報を物標の高さとして直線の長さ
で示す信号に変換する３次元的座標変換器と、表示器の
画面上に３次元表示をする際、格子状あるいは同心円状
の距離マーカー信号を送出するマーカー発生手段と、前
記表示器上の各画素に対応した記憶番地を備え、且つ３
次元的表示が行われる際に、前記３次元的座標変換器で
得られるＸＹ座標と対応する記憶番地に受信強度情報を
記憶し、さらにマーカー信号を記憶するとともに、それ
らを順次読み出して前記表示器に画像信号を送出する記
憶手段とから構成したものである。

【０００９】この３次元的表示レーダでは、レーダ送受
信器により得た方位情報、距離情報を遠近透視表示法の
ＸＹ座標値に、受信強度情報を物標の高さとして直線の
長さで示す信号に変換して表示器に表示するようにして
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって、上記公報
に開示された３次元的表示レーダでは、レーダ装置によ
り観測した物標を現実の形、すなわち、３次元グラフィ
ックス（コンピュータグラフィックス）のようにリアル
な画像として表示するものではない。

【００１１】本発明は、このような課題を考慮してなさ
れたものであって、操作者にとってレーダ装置で観測し
た物標を、容易に３次元的な現実の形として視認するこ
とを可能とする３次元レーダ装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この項では、理解の容易
化のために図面中の符号を付けて説明する。したがっ
て、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限
定して解釈されるものではない。

【００１３】本発明は、空中線（１２）に接続され、物
標に係る方位情報、距離情報、受信強度情報に関する信
号をそれぞれ導出するレーダ送受信器（２０）と、前記
方位情報、距離情報、受信強度情報に関する信号から、
各画素の２次元直交座標と輝度情報からなる２次元レー
ダ画像データを出力するスキャンコンバータ（２２）と
を有するレーダ送受信装置（１４）と、画像データを蓄
積するフレームメモリ（２４）と、前記フレームメモリ
の画像データを表示する表示器（２６）からなる表示装
置（１５）と、前記２次元レーダ画像データにおける各
画素の２次元直交座標と輝度情報に基づいてポリゴン化
処理を行う３次元ポリゴン化部（１６）と、前記ポリゴ
ン化された情報に基づいて３次元レーダ画像データを作
成する３次元グラフィックス部（１８）とから構成さ
れ、前記３次元レーダ画像データを前記フレームメモリ
に蓄積し、前記表示器に３次元レーダ画像表示すること
を特徴とする。

【００１４】上記の構成によれば、従来のレーダ装置に
より得られる２次元直交座標（Ｘ，Ｙ）に変換された画
像データを、その輝度値に基づき高さ方向（Ｚ軸）を加
えた画像データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換し、３次元グラフ
ィックス処理を行い、従来のレーダ装置による２次元画
像表示とともにグラフィックス処理された３次元画像の
表示が可能な３次元レーダ装置を提供することができ、
操作者は、レーダ装置で観測した物標を、容易に３次元
的な現実の形として視認することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る３次元レーダ装置に
ついて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施の形態に係る３次
元レーダ装置１０の構成を示している。

【００１７】この３次元レーダ装置１０は、基本的に、
従来の２次元レーダ送受信装置とほぼ同等の機能を有す
るレーダ送受信装置１４と、レーダ送受信装置１４によ
り得られたレーダ画像データを表示する表示装置１５
と、レーダ送受信装置１４により得られた２次元画像デ
ータを、３次元画像データに変換するための３次元ポリ
ゴン化部１６および３次元グラフィックス部１８とから
構成されている。

【００１８】レーダ送受信装置１４は、電波を物標に対
して送受信する空中線１２と、該空中線１２を通じて得
られる物標からの反射波からその物標までの距離信号Ｓ
ｒ、方位信号Ｓθ、強度信号Ｓｂを得る送受信器２０
と、距離信号Ｓｒ、方位信号Ｓθから、物標の位置を２
次元直交座標（Ｘ，Ｙ）に変換するとともに、物標の高
さを強度信号Ｓｂに応じた輝度情報Ｂｘｙに変換し、表
示すべき各画素データ、すなわち２次元レーダ画像デー
タに変換するスキャンコンバータ２２とから構成され
る。

【００１９】また、表示装置１５は、画像データを蓄積
するフレームメモリ２４ａ、２４ｂを含むフレームメモ
リ２４と、ラスタスキャン方式の表示器２６とから構成
されている。

【００２０】この表示装置１５には、表示出力形式を選
択等するためのキーボード等の入力装置２７が接続され
ている。

【００２１】さらに、３次元ポリゴン化部１６は、スキ
ャンコンバータ２２により変換された２次元レーダ画像
データの各画素データ（Ｘ，Ｙ，Ｂｘｙ）をポリゴン化
処理するポリゴン処理部３０と、ポリゴン処理部３０に
より処理されたポリゴンデータを保持するポリゴンバッ
ファ３４とから構成されている。

【００２２】さらにまた、３次元グラフィックス部１８
は、ポリゴンデータに座標変換等の幾何変換を加える幾
何変換処理部４０と、隠面処理等のグラフィックス処理
を行うレンダリング処理部４２と、３次元レーダ画像デ
ータを保持するフレームバッファ４４とから構成されて
いる。

【００２３】これら３次元ポリゴン化部１６と３次元グ
ラフィックス部１８は、マイクロプロセッサおよび周知
の画像処理ソフトからなる通常のコンピュータグラフィ
ックス装置を適用することができる。

【００２４】なお、３次元ポリゴン化部１６には、地図
データベース２８が接続され、３次元グラフィックス部
１８には、パラメータ入力部３８およびＧＰＳ衛星を利
用した測位装置（ＧＰＳ測位装置）４５が接続される。

【００２５】次に、上記のように構成される３次元レー
ダ装置１０について、その作用を説明する。

【００２６】送受信器２０は、前記の従来技術である特
公平８−３０７３２号公報に開示されるような周知のレ
ーダ送受信器であり、それぞれ空中線１２を回転させる
図示していないモータと、モータの回転軸に連結された
エンコーダと、送信トリガ発生器と、空中線１２から所
定の周波数の送信信号を送る送信機と、空中線１２に接
続され、物標からの反射波を受信する受信機と、受信機
の出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、送信トリ
ガ発生器に接続される距離計測タイマとを有している。

【００２７】空中線１２は前記モータにより水平面内の
回転駆動がなされ、移動体、例えば、船舶の船首に対す
る空中線１２の方位情報（θ）を示す方位信号Ｓθがエ
ンコーダから出力され、スキャンコンバータ２２に入力
される。

【００２８】送信トリガ発生器から出力される送信トリ
ガが送信機に入力され、この送信トリガによってマグネ
トロン等の発振器で発生した送信パルスが送信機から空
中線１２を介して発射される。

【００２９】空中線１２から発射された送信パルス信号
は、図示しない物標によって反射され、この物標からの
反射波が空中線１２を介して受信機に受信され、受信機
から出力される受信信号の振幅値、すなわち、反射波の
受信強度情報を示す強度信号ＳｂがＡ／Ｄ変換器でデジ
タル信号に変換されて、スキャンコンバータ２２に入力
される。

【００３０】また、送信トリガ発生器の送信トリガ出力
は、距離計測タイマにも供給され、トリガ信号が供給さ
れた時点から反射波が受信機に受信されるまでの経過時
間を距離計測タイマで計測し、経過時間と送信した電波
の伝播速度の積の１／２、すなわち、物標までの距離情
報をデジタル信号とした距離信号Ｓｒとしてスキャンコ
ンバータ２２に入力される。なお、距離計測タイマの距
離計測動作は、予めスイッチ等により設定した最大計測
距離を示す時間経過を検出することにより完了する。

【００３１】ここで、強度信号Ｓｂについて説明する。
一般的な船舶用レーダにおける空中線１２の指向性は、
通常、水平方向のビーム幅が２度、垂直方向のビーム幅
が２５度の近辺に設定されるものが多く、横断面が水平
方向の幅が狭く、垂直方向に広い帯状のビームからな
る。

【００３２】このことから、近距離の物標を探知する
際、水平方向の幅が広く、且つ、高さの高い物標からの
反射波は水平方向の幅が広く、且つ、高さの低い物標か
らの反射波よりも、その反射面積が大きいため、その反
射波強度が大きくなる。従って、受信信号の強度を表示
の際の輝度情報とすることで、表示器２６に２次元画像
表示における物標の高さ情報を輝度の差として表すこと
ができる。

【００３３】以上のようにして送受信器２０で得られた
方位信号Ｓθ、強度信号Ｓｂ、距離信号Ｓｒがスキャン
コンバータ２２に供給される。スキャンコンバータ２２
は２次元レーダ装置に使用される周知のものであり、方
位信号Ｓθ、距離信号Ｓｒが入力され、極座標系で表示
された物標の位置（Ｒ，θ）をラスタスキャン方式の表
示器２６の画面上の２次元直交座標（Ｘ，Ｙ）に対応す
る信号に変換する。

【００３４】このスキャンコンバータ２２の動作を図２
を用いて説明する。図２において、参照符号Ｓはラスタ
スキャン方式を採用するスキャンコンバータ２２の表示
画面であり、参照符号Ｃはレーダの計測距離範囲を示す
半径Ｒｍａｘの円、線分ＢＢ′は表示画面Ｓの中心Ｏを
通るＸ軸、線分ＡＡ′は表示画面Ｓの中心Ｏを通るＹ
軸、中心Ｏは、自船位置を示す。

【００３５】空中線１２が自船位置から、船首方位（線
分ＡＡ′のＡ方向）に対して、角度θだけ回転した方向
に電波を発射すると、電波は半径Ｒｍａｘに向かって進
むことになる。スキャンコンバータ２２は、線分ＯＲｍ
ａｘまでの各画素のＸ座標値、Ｙ座標値を算出するもの
であり、例えば、物標（Ｒ，θ）の画素のＸ座標、Ｙ座
標の値は、それぞれ、Ｒｓｉｎθ、Ｒｃｏｓθで表され
る。このとき、当該画素の高さを表すため、各画素にお
ける強度信号Ｓｂの大きさに基づいて、対応する輝度情
報Ｂｘｙが算出される。

【００３６】このようにしてスキャンコンバータ２２に
おいて算出された、表示画面Ｓ上の画素のＸ座標、Ｙ座
標の値を示すデータおよび輝度情報Ｂｘｙは２次元画像
データとして表示装置１５に送出され、フレームメモリ
２４中、例えば、フレームメモリ２４ａに記憶される。
表示装置１５ではこのフレームメモリ２４から画像デー
タを読み出し、表示器２６の画面に表示する。

【００３７】ここで、表示装置１５において、フレーム
メモリ２４は２次元画像表示のための記憶領域としての
フレームメモリ（後述するように、単に、領域ともい
う。）２４ａと、後述する方法によって得られる３次元
画像表示のための領域としてのフレームメモリ（後述す
るように、単に、領域ともいう。）２４ｂを有してい
る。表示装置１５は、入力装置２７による表示形式の指
定等に基づき、フレームメモリ２４ａに記憶された画
像、およびフレームメモリ２４ｂに記憶された画像を選
択的にあるいは両方を読み出し、表示器２６上に、一方
の画像を選択して画面一杯にして描画し、あるいは、両
方の画像を画面分割して並画（並べて描画）することが
できる。

【００３８】一方、スキャンコンバータ２２において算
出された２次元レーダ画像データは、３次元ポリゴン化
部１６に入力され、該３次元ポリゴン化部１６において
ポリゴン化処理が行われる。そして、このポリゴン処理
後の画像データに基づき、３次元グラフィックス部１８
において３次元レーダ画像データが作成される。

【００３９】ここで、図３の処理フローチャートに基づ
いて、３次元画像を表示する際の一般的なポリゴン化処
理手法および３次元グラフィック処理手法について説明
する。

【００４０】イメージ空間の各画素毎に投影変換を行い
ながら一枚の画像を作りあげるには大量の演算処理が必
要となるため、通常は、表示すべきデータを幾何モデル
かポリゴンデータとして３次元ポリゴン化部１６に保持
して処理を行っている（ステップＳ１）。幾何モデルの
場合、一旦、微小なポリゴンに分解して保持しておくほ
うが処理速度の点で有利である。通常、ポリゴンは３角
形か４角形のプリミティブであり、その集合としてのデ
ータを保持している。

【００４１】３次元画像を表示するには、図４に示され
るように、実際の物体４ａ、４ｂ（オブジェクト）が配
置されている空間（オブジェクト空間と称する）４ｃか
ら、任意の位置に設定した視点４ｄに近い２次元面（イ
メージ空間と称する）４ｅに物体４ａ、４ｂを投影して
得られる２次元画像を表示画面に描画することが基本的
手法である。

【００４２】この投影処理を行うステップが幾何変換処
理（ステップＳ２）である。一般に、幾何変換処理（ス
テップＳ２）においては、視点４ａの位置等のパラメー
タが変更される毎に投影計算をし直す必要があり、オブ
ジェクトの数、あるいは、オブジェクトを近似するポリ
ゴンの数によってその演算処理時間が異なってくる。視
点４ａの位置を移動することは、等価的にはオブジェク
トを移動することになるため、実際の処理としては、オ
ブジェクト（またはポリゴン）座標の回転、移動、拡大
など、（１）式に示すマトリクスによる座標変換の演算
処理が行われることになる。

【００４３】

【数１】但し、[ ｘ，ｙ，ｚ] は変換される座標、ａ〜ｐは変換
マトリクスの要素、 [Ｘ，Ｙ，Ｚ] は変換後の座標であ
る。

【００４４】このようにして、イメージ空間４ｅの各画
素毎に投影変換を行いながら一枚の画像を作りあげるに
は大量の演算処理が必要となるため、一般的には、ポリ
ゴンの頂点座標のみ投影変換することで、演算処理量を
減少させている。

【００４５】幾何変換処理（ステップＳ２）において
は、次の処理ステップとして、図５、図６に示すよう
に、投影変換後の３角形ポリゴン５４の各頂点５４ａ〜
５４ｃの座標と輝度値（またはカラー値）を利用して、
与えられた光源５２との傾きにより、視点位置５６での
各頂点５４ａ〜５４ｃの輝度値を計算する。

【００４６】計算方法はフラットシェーディングと称さ
れる簡単なものから、フォンシェーディングと称される
複雑なものまで種々の方法が知られている。フォンシェ
ーディングと言われる計算方法によれば、図５における
各頂点５４ａ〜５４ｃの輝度ｌｏは、ｌｏ＝ｌａ＋ｌｉｋｄ（Ｎ・Ｌｉ）＋ｌｉｋｓ（Ｖ・Ｒ
ｉ）で表される。ここでｌａは環境光、ｌｉｋｄ（Ｎ・Ｌ
ｉ）は拡散反射光、ｌｉｋｓ（Ｖ・Ｒｉ）は鏡面反射
光、Ｎは法線、Ｌｉは光線、Ｒｉは反射光線、Ｖは視
線、（Ｎ・Ｌｉ）および（Ｖ・Ｒｉ）はそれぞれベクト
ルの内積である。

【００４７】このようにして得られた頂点座標と輝度値
から、処理ステップＳ３として、以下に述べるレンダリ
ング処理を行う。すなわち、図７に示すように、幾何変
換処理（ステップＳ２）において得られた各頂点５４ａ
〜５４ｃの座標（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、（Ｘ１，Ｙ１，
Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）と輝度値Ｉ０、Ｉ１、Ｉ
２から、ポリゴン内部の各ピクセル（画素）を、当該ピ
クセルと各頂点５４ａ〜５４ｃとの距離に応じて補間演
算しながら塗りつぶしていき、各画素の画像の画像デー
タを作成し、ステップＳ４において、フレームバッファ
４４に蓄積する。

【００４８】このとき、各画素の画像データは奥行き情
報を有しているため、一般には、Ｚバッファと呼ばれる
奥行き情報を蓄積するバッファを持ち、以前に書き込ま
れている画像データの奥行き情報と比較しながら、視点
に近い場合はフレームバッファ４４への書き込みを行
い、奥行き情報をＺバッファにも書き込み、そうでない
場合は書き込みしないという処理を行う。もちろん、Ｚ
バッファの初期値は、表現可能な視点から最も遠い距離
が書き込まれているものである。

【００４９】このようにしてフレームバッファ４４に蓄
積された画像データは順次スキャン読み出しされてＣＲ
Ｔなどの表示器に３次元画像として表示される。この描
画方式には、前記したＺバッファを用いた方式以外に
も、画素を中心に順番に１画素ずつ投影しながら描画し
ていくレイトレーシング法と称される描画方法も知られ
ている。

【００５０】以上の説明が３次元画像を表示する際の一
般的なポリゴン化処理手法および３次元グラフィック処
理手法についての説明である。

【００５１】以上のように、ポリゴン分割とその輝度値
が得られれば表示すべき３次元画像モデルが構築できる
ことから、本発明においては、レーダ送受信装置１４に
よって得られた２次元画像データ（各画素の座標Ｘ，Ｙ
と輝度情報Ｂｘｙ）を基に、ポリゴン化部１６によりポ
リゴン化を行う構成としている。

【００５２】すなわち、レーダ送受信装置１４により得
られる２次元レーダ画像データ（各画素の座標Ｘ，Ｙと
輝度情報Ｂｘｙ）は、図８に示すように２次元の格子上
にそれぞれある輝度値Ｂｘｙをもって配置された各画素
７ｉｊのデータである。本発明では、これらの画素７ｉ
ｊのうち、３つの画素（例えば、画素７００、７０１、
７１１や画素７００、７１０、７１１）で囲まれる領域
をポリゴンと定義する。このとき、それぞれの格子上
（画素）の輝度値Ｂｘｙを高さと見れば、図９、図１０
に示すようなポリゴン化された３次元画像モデルが完成
する。なお、図９はポリゴンを真上から見た状態、図１
０はポリゴンを少し斜め方向から見た状態を示してい
る。

【００５３】本実施形態においては、単純に２次元格子
上に４角形に配置された画素を３角形にポリゴン分割処
理しているが、もちろん４角形のままでポリゴン化して
もよく、その場合、後段の３次元グラフィックス部１８
のレンダリング処理部４２を４角形ポリゴン処理の機能
（塗りつぶし等の処理機能等）を持ったものとすればよ
い。現在多くのグラフィックスＩＣやグラフィックスボ
ードで採用されているレンダリング方式は３角形ポリゴ
ンを処理するものである。もちろんポリゴンの数が多け
れば１画面分の画像データを処理する時間が長くなるた
め、画素を間引いて、より大きなポリゴンとして処理す
ることも可能である。

【００５４】以上のようにして、３次元ポリゴン化部１
６において処理された画像データはポリゴンバッファ３
４を介して３次元グラフィックス部１８に送出され、幾
何変換処理部４０、レンダリング処理部４２において、
前述した一般的な３次元画像データ処理と同様の処理が
行われ、フレームバッファ４４に３次元レーダ画像デー
タが蓄積される。

【００５５】ここで、パラメータ入力部３８から入力さ
れるパラメータは、３次元コンピュータグラフィックス
処理において必要となるパラメータであって、視点の位
置や視線方向、更には、光源の位置（複数光源の場合は
光源の個数も必要とされる。）と輝度値、投影面の位置
等であり、これらを数値入力することにより幾何変換、
レンダリング処理における演算が行われる。また、マウ
ス、トラックボール、ジョイスティック等のポインティ
ングデバイスを用いて容易に画像の回転や拡大、縮小と
いった画像操作を行うことができる。

【００５６】また、３次元ポリゴン化部１６において地
図データベース２８に蓄積された地形情報を、レーダ送
受信装置１４から得た２次元画像情報と同様の方法によ
りポリゴン処理を行い、レーダ送受信装置１４で得た画
像とオーバーレイすることができる。

【００５７】すなわち、市販地図や国土地理院発行の地
図などの地形を格子状のメッシュに分割して、それぞれ
の格子点上に当該地形の高さ（高度情報）を加えると、
前記レーダ送受信装置１４から得た２次元画像情報のポ
リゴン化処理と全く同様の処理でポリゴン化でき、３次
元グラフィックス部１８を通して３次元画像表示が可能
となる。

【００５８】この場合、図１１に示すように、フレーム
バッファ４４に第１および第２のフレームバッファとし
てのフレームバッファレイア４４ａとフレームバッファ
レイア４４ｂを設け、幾何変換処理部４０、レンダリン
グ処理部４２で処理した３次元レーダ画像データ、３次
元地図画像データをそれぞれのフレームバッファレイア
４４ａ、４４ｂに蓄積すればよい。

【００５９】すなわち、フレームバッファレイア４４ａ
に３次元レーダ画像データを蓄積し、フレームバッファ
レイア４４ｂに３次元地図画像データを蓄積する。２つ
の画像の位置合わせは、地図上の緯度経度とＧＰＳ衛星
測位装置４５で得られた緯度経度とを合わせることによ
り行えるのでＧＰＳ衛星測位装置４５を利用することに
よって容易に行うことができる。

【００６０】フレームバッファ４４（レイア４４ａとレ
イア４４ｂ）から３次元レーダ画像データと３次元地図
画像データをビデオ読み出しする、いわゆるビデオスキ
ャン（ビデオ走査）をする際に、３次元地図画像上に３
次元レーダ画像を上書きして合成表示したり、または、
３次元地図画像上に３次元レーダ画像を半透明に透かし
て合成表示したりすることは、表示装置１５における図
示していないビデオ部のルックアップテーブルにより可
能となる。３次元レーダ画像データと３次元地図画像デ
ータとを相加平均する単純な重畳表示は、固定的なルッ
クアップテーブル方式でよく、また外部からテーブルを
設定することでも可能である。

【００６１】以上のようにして３次元ポリゴン化部１
６、３次元グラフィックス部１８を通して作成された３
次元レーダ画像データおよび３次元地図画像データは、
表示装置１５に送出され、レーダ送受信装置１４におい
てスキャンコンバータ２２により作成された２次元レー
ダ画像データとともに蓄積され、入力装置２７による所
望の指示に基づき、２次元レーダ画像および（または）
３次元レーダ画像と３次元地図画像（３次元レーダ・地
図画像）が表示器２６に表示される。

【００６２】２次元レーダ画像と３次元レーダ画像およ
び３次元地図画像とのフレームメモリ２４上への蓄積
は、図１のフレームメモリ２４のそれぞれの書き込み領
域を領域２４ａと領域２４ｂとに固定的に分けて設定
し、２次元レーダ画像データを領域２４ａに蓄積し、３
次元レーダ画像データおよび３次元地図画像データを領
域２４ｂに蓄積してもよく、また、図１２に示すよう
に、２つのフレームメモリ２４ａ、２４ｂを持ち、表示
器２６に読み出す（ビデオスキャンする）ときに、各々
表示すべきアドレス（領域）を予め設定しておき、スキ
ャンアドレスが例えば２次元レーダ画像表示領域である
とき、２次元画像のフレームメモリ２４ａから画像デー
タを読み出し、スキャンアドレスが３次元画像表示領域
に入ったなら、３次元画像のフレームメモリ２４ｂから
３次元レーダ・地図画像データを読み出して表示するよ
うに構成してもよい。この場合、固定的に表示領域を設
定していてもよく、また外部から表示領域を可変設定す
る構成でも可能である。

【００６３】なお、３次元ポリゴン化部１６および３次
元グラフィックス部１８におけるポリゴンバッファ３
４、フレームバッファ４４は、表示装置１５のフレーム
メモリ２４と共通のメモリとして構成することも可能で
ある。

【００６４】このようにして２次元レーダ画像、３次元
レーダ画像１１６、３次元地図画像を表示器２６に合成
表示した例を図１３に示す。図１３において、画像１１
ａはレーダ送受信装置１４において観測した２次元レー
ダ画像を示し、画像１１ｂは３次元ポリゴン化部１６、
３次元グラフィックス部１８を通して処理した３次元レ
ーダ画像、３次元地図画像を重畳表示した画像を示す。

【００６５】このような３次元レーダ画像を表示した場
合、従来の２次元レーダ画像を見なれている操船の専門
家には、ダイナミックに、時々刻々と変化するリアルな
３次元画像１１ｂのみが表示される場合には、とまどい
がある可能性がある。

【００６６】そこで、図１３に示すように、表示器２６
上に、３次元レーダ画像１１ｂとともに、従来の２次元
レーダ画像１１ａを同時に並画する構成とすることによ
り、両画像を観察することによって、より視認性の高い
３次元レーダ画像１１ｂが有効に活かされるものとな
る。

【００６７】もちろん、３次元レーダ画像１１ｂのみを
表示することもでき、２次元レーダ画像１１ａを画面一
杯に拡大して表示することもできる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、従来のレーダ装置によ
り得られる２次元直交座標（Ｘ，Ｙ）に変換された画像
データを、その輝度値に基づき高さ方向（Ｚ軸）を加え
た画像データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換し、３次元グラフィ
ックス処理を行い、従来のレーダ装置による２次元画像
表示のほかに、グラフィックス処理された３次元画像を
表示可能な３次元レーダ装置を提供することができ、操
作者にとってレーダ装置で観測した物標を、容易に３次
元的な現実の形として視認できるという効果が達成され
る。

【００６９】さらに、本発明によれば、３次元レーダ画
像と３次元地図画像を合成して表示することができ、よ
り現実的な３次元画像によりレーダ画像を表示すること
ができるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元レーダ装置の一実施形態の
構成を示す回路ブロック図である。

【図２】スキャンコンバータの動作を説明するための模
式図である。

【図３】３次元画像データを作成する一般的処理手順を
示すフローチャートである。である。

【図４】物体の３次元画像の表示方法を説明するための
模式図である

【図５】幾何変換処理におけるシェーディング処理を説
明するための模式図である。

【図６】幾何変換処理におけるシェーディング処理を説
明するための模式図である。

【図７】レンダリング処理におけるポリゴン塗りつぶし
処理を説明するための説明図である。

【図８】２次元レーダ画像の格子状配置を示す説明図で
ある。

【図９】２次元レーダ画像データから作成されたポリゴ
ンデータを説明するための平面視的説明図である。

【図１０】２次元レーダ画像データから作成されたポリ
ゴンデータを説明するための斜視的説明図である。

【図１１】３次元レーダ画像と３次元地図画像を重畳す
るフレームバッファの構成を示す模式図である。

【図１２】２次元レーダ画像と、３次元レーダ画像およ
び３次元地図画像を合成して並画表示する処理を説明す
るための概念図である。

【図１３】２次元レーダ画像と、３次元レーダ画像およ
び３次元地図画像を並画表示した表示例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０…３次元レーダ装置１１ａ…２次元レー
ダ画像１１ｂ…３次元レーダ画像１２…空中線１４…レーダ送受信装置１５…表示装置１６…３次元ポリゴン化部１８…３次元グラフ
ィックス部２０…送受信器２２…スキャンコン
バータ２４、２４ａ、２４ｂ…フレームメモリ２６…表示器３０…ポリゴン処理
部２８…地図データベース３８…パラメータ入
力部３４…ポリゴンバッファ４２…レンダリング
処理部４０…幾何変換処理部Ｓｂ…強度信号４４…フレームバッファＳｒ…距離信号Ｓθ…方位信号Ｂｘｙ…輝度情報Ｘ、Ｙ…座標

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空中線に接続され、物標に係る方位情報、
距離情報、受信強度情報に関する信号をそれぞれ導出す
るレーダ送受信器と、前記方位情報、距離情報、受信強
度情報に関する信号から、各画素の２次元直交座標と輝
度情報からなる２次元レーダ画像データを出力するスキ
ャンコンバータとを有するレーダ送受信装置と、画像データを蓄積するフレームメモリと、該フレームメ
モリの画像データを表示する表示器とからなる表示装置
と、前記２次元レーダ画像データにおける各画素の２次元直
交座標と輝度情報に基づいてポリゴン化処理を行う３次
元ポリゴン化部と、ポリゴン化された情報に基づいて３次元レーダ画像デー
タを作成する３次元グラフィックス部とから構成され、前記３次元レーダ画像データを前記フレームメモリに蓄
積し、前記表示器に３次元レーダ画像を表示することを
特徴とする３次元レーダ装置。
【請求項２】請求項１記載の３次元レーダ装置におい
て、前記フレームメモリは、前記レーダ送受信装置から出力
される２次元レーダ画像データを蓄積し、前記表示器に前記２次元レーダ画像を表示することを特
徴とする３次元レーダ装置。
【請求項３】請求項１記載の３次元レーダ装置におい
て、前記フレームメモリは、前記３次元レーダ画像データと
前記２次元レーダ画像データを蓄積し、前記表示器に３次元レーダ画像と２次元レーダ画像を並
画することを特徴とする３次元レーダ装置。
【請求項４】請求項１記載の３次元レーダ装置におい
て、２次元格子上に分割した地形の各格子点上における位置
情報と高度情報を蓄積した地図データベースを備え、前記３次元ポリゴン化部において、前記地図データベー
スから得られる位置情報と高度情報に基づいてポリゴン
化処理を行い、前記３次元グラフィックス部において、前記ポリゴン化
された情報に基づいて３次元地図画像データを作成する
ことを特徴とする３次元レーダ装置。
【請求項５】請求項４記載の３次元レーダ装置におい
て、前記３次元グラフィックス部は、前記３次元レーダ画像
データを蓄積するフレームバッファレイアと３次元地図
画像データを蓄積するフレームバッファレイアとからな
るフレームバッファを備え、前記３次元レーダ画像データと３次元地図画像データと
を合成することを特徴とする３次元レーダ装置。
【請求項６】請求項５記載の３次元レーダ装置におい
て、前記フレームメモリは、前記３次元レーダ画像データお
よび３次元地図画像データを合成した画像データと、前
記２次元レーダ画像データを蓄積し、前記表示器に３次元レーダ画像および３次元地図画像と
２次元レーダ画像を並画することを特徴とする３次元レ
ーダ装置。