JP2001083243A - 干渉型合成開口レーダによる地形の3次元情報抽出装置 - Google Patents

干渉型合成開口レーダによる地形の3次元情報抽出装置

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JP2001083243A
JP2001083243A JP25870399A JP25870399A JP2001083243A JP 2001083243 A JP2001083243 A JP 2001083243A JP 25870399 A JP25870399 A JP 25870399A JP 25870399 A JP25870399 A JP 25870399A JP 2001083243 A JP2001083243 A JP 2001083243A
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Masanori Hamakubo
眞紀 濱窪
Kazuji Sasaki
和司 佐々木
Fumiko Takahashi
史子 高橋
Masaya Mizuno
政冶 水野
Hideyuki Izumi
秀幸 和泉
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 衛星や航空機などで3次元情報を抽出する干
渉型合成開口レーダにおいて、電波散乱特性等の影響に
より発生する位相ノイズを除去し、3次元情報抽出の精
度向上を図る。 【解決手段】 合成開口レーダで得られた観測条件の異
なる2つの観測データから、SAR画像再生処理によって
得られた2つの複素SAR画像データを互いに干渉させて
干渉画像を得て、上記干渉画像を地形に対応するように
位相アンラップ処理し、上記アンラップ処理後の位相デ
ータを地形の高さに変換し3次元情報を得る干渉型SAR
による3次元情報抽出装置において、上記干渉画像に存
在する位相ノイズをフィルタリング処理により除去する
ことで、ノイズ除去干渉画像を得るフィルタリング処理
手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、主として等高線
地図作成を目的としたシステムにおいて、人工衛星や航
空機等の飛翔体に搭載された合成開口レーダ(Syntheti
c Aperture Radar; SAR)で観測したデータから地形の
3次元情報を抽出する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地形の3次元情報を得る技術として、光
学センサによる航空測量やステレオ視等がある。しか
し、上記の技術は雲天時/夜間に観測することが不可能
であった。そこで、近年、天候や観測時間に依存しない
干渉型SARを用いた技術が提案されている。
【0003】図17は飛翔体を人工衛星としたときの干
渉型SARを用いて地形の3次元情報を抽出するシステム
の概念図である。1a、1bはSARを搭載した軌道の異な
る人工衛星である。2は上記SARで得られた観測データ
から地形の3次元情報を得るシステムである。
【0004】図17で示すように、干渉型SARを用いた
技術では、異なる観測条件で得られた2つのSAR画像を
干渉させるが、電波散乱特性や軌道間距離等の影響で2
つのSAR画像の相関が十分に得られないと、干渉画像に
位相ノイズが発生し精度が劣化する。これについて、い
くつかの手段が提案されている。
【0005】図18、図19は従来の干渉型SARによる
地形の3次元情報抽出装置である。図18において、3
は送受信部、4はSAR画像再生処理を行う画像処理部、
5は高速フーリエ変換(FFT)部、6は周波数カットを行
うフィルタ部、7は逆高速フーリエ変換(IFFT)部、8
は干渉画像を得る干渉処理部、9は干渉画像の差分をと
る差分抽出部である。図18では送受信部3で複数回の
観測により、画像処理部4で少なくとも2組以上のSAR
画像を再生し、干渉処理部8で干渉画像を作成し、干渉
画像の差分を差分抽出部9でとって3次元画像データを
得る。また、フィルタ部6でSAR再生画像を周波数空間
で相関処理を行い、3次元情報の精度向上を図るもので
ある。
【0006】次に、図19について説明する。図19に
おいて、10は送受信部、11はSAR画像再生処理を行
う画像処理部、12は干渉画像を得る干渉処理部、13
はマルチルック処理部、14は位相を地形に対応させる
位相アンラップ処理部、15は地形に対応した位相を地
形の高さに変換する変換処理部である。図19では、干
渉画像をマルチルック処理部13でマルチルック処理す
ることにより位相ノイズを低減し、3次元情報の精度向
上を図るものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図18の場合では、SA
R画像を2組以上必要とするため、複数回の観測が必要
となり、SAR画像再生処理の回数も増える。さらに、 FF
T部5でSAR画像を周波数空間で相関処理を行うため、FF
TおよびIFFTの処理を必要とし、処理時間が増す。ま
た、周波数カットを行うと、分解能が低下するため3次
元情報の精度は向上しない。図19の場合では、干渉画
像にマルチルック処理を行うため、図18の場合と同様
に、分解能が低下する。
【0008】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あり、1組のSAR画像から分解能
を低下させることなく、短時間で高精度な地形の3次元
情報を容易に得ることができる、干渉型SARによる3次
元情報抽出装置を提供することを目的とするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明の干渉型SAR
による地形の3次元情報抽出装置は、SARで得られた観
測条件の異なる2つの観測データから、SAR画像再生処
理によって得られた2つの複素SAR画像データを互いに
干渉させて干渉画像を得る手段と、上記干渉画像を地形
に対応するように位相アンラップ処理し、上記アンラッ
プ処理後の位相データを地形の高さに変換し3次元情報
を得る手段とを備えた干渉型SARによる3次元情報抽出
装置において、上記干渉画像に存在する位相ノイズをフ
ィルタリング処理により除去し、ノイズ除去干渉画像を
得るフィルタリング処理手段を備えたものである。
【0010】また 第2の発明の干渉型SARによる地形の
3次元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段
に、干渉画像におけるフィルタ領域の位相が不連続か否
かを判定する第1の手段と、上記第1の手段で不連続と
判定された領域について正の値をもつ画素数が多い領域
か負の画素数が多い領域かを判定する第2の手段と、上
記第2の手段において正の値をもつ画素数が多い領域の
平均値を算出する第3の手段とを備えたものである。
【0011】第3の発明の干渉型SARによる地形の3次
元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段に、上
記第1の手段と、上記第2の手段と、上記第2の手段で
負の値をもつ画素数が多い領域の平均値を算出する第4
の手段とを備えたものである。
【0012】また 第4の発明の干渉型SARによる地形の
3次元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段
に、上記第1の手段と、上記第1の手段で不連続でない
と判定された領域の平均値を算出する第5の手段とを備
えたものである。
【0013】第5の発明の干渉型SARによる地形の3次
元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段に、フ
ィルタの大きさをユーザが任意に設定する第6の手段を
備えたものである。
【0014】また 第6の発明の干渉型SARによる3次元
情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段に、干渉
画像とノイズ除去干渉画像を表示し、ユーザがノイズ除
去5態を評価してフィルタの大きさを設定する第7の手
段を備えたものである。
【0015】第7の発明の干渉型SARによる地形の3次
元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段に、干
渉画像のノイズ量およびノイズ除去干渉画像のノイズ量
を表示し、ユーザがノイズ除去状態を評価してフィルタ
の大きさを設定する第8の手段を備えたものである。
【0016】また 第8の発明の干渉型SARによる地形の
3次元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段
に、過去のフィルタリング処理において使用したフィル
タの大きさと撮像地域を記録しておき、この記録から同
一撮像地域のフィルタリング処理のときに効果の高いフ
ィルタの大きさを設定する第9の手段を備えたものであ
る。
【0017】第9の発明の干渉型SARによる地形の3次
元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段に、過
去のフィルタリング処理において使用したフィルタの大
きさと干渉画像の位相ノイズ量を記録しておき、この記
録から干渉画像の位相ノイズ量に対応したフィルタの大
きさを設定する第10の手段を備えたものである。
【0018】また 第10発明の干渉型SARによる地形の
3次元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段
に、過去のフィルタリング処理において使用した干渉画
像のセンサ名とマルチルック数とフィルタの大きさを記
録しておき、この記録から同一撮像状況(ピクセルスペ
ーシングと波長)に対応したフィルタの大きさを設定す
る第11の手段を備えたものである。
【0019】第11発明の干渉型SARによる地形の3次
元情報抽出装置は、上記フィルタリング処理手段に、フ
ィルタの大きさを任意に設定する第6の手段と、干渉画
像のノイズ量およびノイズ除去干渉画像のノイズ量を表
示し、ユーザがノイズ除去状態を評価してフィルタの大
きさを調整する第8の手段と、過去のフィルタリング処
理において使用したフィルタの大きさと撮像地域を記録
しておき、この記録から同一撮像地域のフィルタリング
処理のときに効果の高いフィルタの大きさを設定する第
9の手段と、過去のフィルタリング処理において使用し
たフィルタの大きさと干渉画像の位相ノイズ量を記録し
ておき、この記録から干渉画像の位相ノイズ量に対応し
たフィルタの大きさを設定する第 10の手段と、過去
のフィルタリング処理において使用した干渉画像のセン
サ名と画像のマルチルック数とフィルタの大きさを記録
しておき、この記録からに対応したフィルタの大きさを
設定する第11の手段と、干渉画像に対する位相ノイズ
除去の1回目の試行において、上記第6の手段、第9の
手段、第10の手段または第11の手段のいずれかを選
択する第12の手段と、上記干渉画像に対する位相ノイ
ズ除去の2回目以降の複数回の再試行において、第6の
手段、第7の手段、第8の手段、第9の手段、第10の
手段または第11の手段のいずれかを再試行の度に選択
する第13の手段とを備えたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】実施の形態1.この発明の実施の
形態1について図を用いて説明する。 図1はこの発明
の干渉型合成開口レーダによる3次元情報抽出装置の構
成を示す。16a、16bはSARアンテナの送受信部、1
7は画像処理部、18は干渉処理部、19はフィルタリ
ング処理手段、20は位相アンラップ処理部、21は変
換処理部、22は最終的に出力される3次元情報であ
る。
【0021】はじめに、軌道の異なる2つのアンテナま
たは、1つのアンテナで2回の観測を行い、SARアンテ
ナの送受信部16a、16bで2つのSARデータを得る。
図1では2つのSARアンテナの送受信部を示した。
【0022】次に、上記2つのSARデータを画像処理部
17でSAR画像再生処理を行い、2つの複素SAR画像を得
る。さらに、干渉処理部18で、上記2つの複素SAR画
像を干渉させて、干渉画像を得る。
【0023】ここで、フィルタリング処理手段19によ
り、干渉画像に存在する位相ノイズを除去する。図2は
フィルタリング処理手段19により位相ノイズが除去さ
れる動作を示す。23は干渉画像、24はフィルタリン
グ処理手段のフィルタ領域であり、フィルタ領域24が
干渉画像23上を1画素ずつ移動して、位相ノイズを除
去する。
【0024】図3はフィルタ領域24が干渉画像23上
で、位相が−πからπの2πの範囲において、位相が不
連続であり、正の画素が多い領域に位置するときの動作
を示す。ただし、フィルタは5×5画素の矩形で、−π
からπは−1から1で表示している。25は正の値をも
つ画素の領域であり、26は負の値をもつ画素の領域で
ある。また、図4は図3の場合のフィルタリング処理手
段の構成図であり、27はフィルタリング処理手段前の
干渉画像、28は第1の手段、29は第2の手段、 3
0は第3の手段、31はノイズ除去画像の画素、32は
ノイズ除去画像である。
【0025】まず、第1の手段28により上記領域が不
連続か否かを判定する。判定基準は、正の値をもつ画素
値の平均値をp_avg、負の値をもつ画素値の平均値をm_a
vgとすると、 p_avg - m_avg > π (1) のとき、不連続であり、上記式(1)でないとき、不連
続でないとする。図3の場合では、 p_avg = 0.8、m_avg = -0.8 であり、上記式(1)を満たすから不連続と判定され
る。
【0026】第1の手段28により不連続として判断さ
れると、第2の手段29により正の値をもつ画素数が多
いか、負の値をもつ画素数が多いかを判定する。判定基
準は、正の画素数をp_num、負の画素数をm_numとする
と、 p_num > m_num (2) のとき、正の画素数が多い領域であり、上記式(2)で
ないとき、負の画素数が多い領域とする。図3の場合で
は、 p_num = 15、m_num = 10 であり、上記式(2)を満たすから正の画素数が多いと
判定される。
【0027】第2の手段29により正の画素数が多いと
判定されると、第3の手段30により正の画素数が多い
フィルタ領域の平均値を算出する。正の画素数が多いフ
ィルタ領域の平均値をpa_avgとすると、 pa_avg = (p_avg + m_avg + 2π)/2 (3) によって算出される。上記平均値pa_avgをノイズ除去干
渉画像の画素値31とする。
【0028】図5はフィルタ領域24が干渉画像23上
で、位相が−πからπの2πの範囲において、位相が不
連続であり、負の画素が多い領域に位置するときの動作
を示す。ただし、フィルタは5×5画素の矩形で、−π
からπは−1から1で表示している。33は正の値をも
つ画素の領域であり、34は負の値をもつ画素の領域で
ある。また、図6は図5の場合のフィルタリング処理手
段の構成図であり、35はフィルタリング処理手段前の
干渉画像、36は第1の手段、37は第2の手段、 3
8は第4の手段、39はノイズ除去画像の画素、40は
ノイズ除去画像である。
【0029】図5の場合では、第1の手段36により上
記式(1)を満たすことから、不連続と判定され、さら
に、第2の手段37により上記式(2)を満たさないこ
とから、負の画素数が多い領域と判定される。
【0030】第2の手段37により負の画素数が多いと
判定されると、第4の手段38により負の画素数が多い
フィルタ領域の平均値を算出する。負の画素数が多いフ
ィルタ領域の平均値をma_avgとすると、 m_avg = (p_avg - 2π + m_avg)/2 (4) によって算出される。上記平均値ma_avgをノイズ除去干
渉画像の画素値39とする。
【0031】図7は24のフィルタ領域が23の干渉画
像上で、位相が−πからπの2πの範囲において、位相
が不連続ではない領域に位置するときの動作を示す。た
だし、フィルタは5×5画素の矩形で、−πからπは−
1から1で表示している。41は正の値をもつ画素の領
域であり、42は負の値をもつ画素の領域である。ま
た、図8は図7の場合のフィルタリング処理手段の構成
図であり、43はフィルタリング処理手段前の干渉画
像、44は第1の手段、45は第5の手段、46はノイ
ズ除去画像の画素、47はノイズ除去画像である。
【0032】図7の場合では、第1の手段44により上
記式(1)を満たさないことから、不連続でないと判定
される。第1の手段44により不連続でないと判定され
ると、第5の手段45により不連続でない領域の平均値
を算出する。不連続でない領域の平均値をa_avgとする
と、 a_avg = (p_avg + m_avg)/2 (5) によって算出される。上記平均値a_avgをノイズ除去干
渉画像の画素値46とする。
【0033】以上、フィルタリング処理手段19により
位相ノイズが除去される動作を示した。上記フィルタの
動作は図2で示したように、干渉画像上を1画素ずつフ
ィルタ領域を移動させながら行われる。上記フィルタの
動作が干渉画像の全ての領域で行われた後、ノイズ除去
干渉画像が得られ、位相アンラップ処理部20により、
上記ノイズ除去干渉画像を地形に対応するように位相ア
ンラップ処理を行う。位相アンラップ処理は、干渉画像
に現れる等位相線と実際の等高線との対応関係を求める
ための処理であり、いくつかの方法が文献(R. M. Go
ldstein, H. A.Zebker, C. L. Werner, "SATELLITE RAD
AR INTERFEROMETRY:TWO DIMENSIONL PHASE UNWRAPPIN
G", RADIO SCIENCE, VOL.23, 4, PP713-720, JULY 198
8、D. C.Ghiglia, L. A. Robust, "TWO-DIMENSIONAL
WEIGHTED AND UNWEIGHTED PHASE UNWRAPPING THAT USES
FAST TRANSFORMS AND ITERATIVE METHODS", JOURNAL O
F SOCIETY AMERICA.A, 11, 1, pp107-117, JAN. 1994)
等で示されている。
【0034】最終的に、変換処理部21により、上記ア
ンラップ処理後の位相データを地形の高さに変換し、地
形の3次元情報22を得る。
【0035】実施の形態2.実施の形態1では、フィル
タリング処理手段におけるフィルタの動作を示したが、
第6の手段によってフィルタ領域の大きさをユーザが任
意に設定してから、フィルタの動作を開始することがで
きる。図9はこの実施の形態のフィルタリング処理手段
の構成図を示す。48はフィルタリング処理手段前の干
渉画像、49はユーザであり、第6の手段50でフィル
タ領域の大きさが設定され、フィルタ51の動作により
ノイズ除去干渉画像52を得る。上記大きさの設定され
たフィルタの動作51およびフィルタリング処理手段の
後の処理は実施の形態1と同じである。
【0036】実施の形態3.実施の形態2では、フィル
タ領域の大きさをユーザが任意に設定したが、第7の手
段によりフィルタリング処理手段前の干渉画像とフィル
タリング処理手段後のノイズ除去干渉画像を表示し、ユ
ーザがノイズ除去状態を評価してフィルタの大きさを設
定することもできる。図10はこの実施の形態のフィル
タリング処理手段の構成図を示す。53はフィルタリン
グ処理手段前の干渉画像であり、54は前述または後述
のフィルタ領域の大きさを設定する手段であり、55
a、55bはフィルタの動作である。第7の手段56
で、フィルタリング処理手段前の干渉画像57とフィル
タリング処理手段後のノイズ除去干渉画像58がそれぞ
れモニタやプリンタ等に出力され、ユーザ59が評価す
る。ユーザが評価したノイズ除去状態からフィルタの大
きさを設定する。最終的に、ノイズ除去干渉画像60を
得る。上記大きさの設定されたフィルタの動作55a、
55bおよびフィルタリング処理手段の後の処理は実施
の形態1と同じである。
【0037】実施の形態4.実施の形態3では干渉画像
とノイズ除去干渉画像を表示してユーザがフィルタ領域
の大きさを設定したが、第8の手段によりフィルタリン
グ処理手段前の干渉画像の位相ノイズ量とフィルタリン
グ処理手段後のノイズ除去干渉画像の位相ノイズ量を表
示し、ユーザがノイズ除去状態を評価してフィルタの大
きさを設定することもできる。上記位相ノイズ量の指標
となるものはいくつかあるが、ここではResidueを測定
する方法について説明する。
【0038】Residueは位相ノイズを示す指標であり、J
PLのZebker等の提案によるもので、上記文献に発表さ
れた公知の概念である。図11は干渉画像上の2×2の
領域(4画素)であり、−πからπを−1から1で示し
てある。もし、位相ノイズがなければ、隣り合う画素の
位相変化は±π以下であるので、上記4画素に対する位
相の周回積分は0になる。しかし、位相ノイズが存在す
ると、周回積分は+2または−2になる。これをResidu
eという。図11(a)はResidueが存在しない場合であ
り、図11(b)は正のResidueが存在する場合であ
る。
【0039】図12はこの実施の形態のフィルタリング
処理手段の構成図を示す。61はフィルタリング処理手
段前の干渉画像であり、62は前述または後述のフィル
タ領域の大きさを設定する手段であり、63a、63b
はフィルタの動作である。第8の手段64で、フィルタ
リング処理手段前の干渉画像の位相ノイズ量65とフィ
ルタリング処理手段後のノイズ除去干渉画像の位相ノイ
ズ量がそれぞれモニタやプリンタ等に出力され、ユーザ
66が評価する。ユーザが評価したノイズ除去状態から
フィルタの大きさを設定する。最終的に、ノイズ除去干
渉画像67を得る。上記大きさの設定されたフィルタの
動作63a、63bおよびフィルタリング処理手段の後
の処理は実施の形態1と同じである。
【0040】実施の形態5.実施の形態4では位相ノイ
ズ量を出力してユーザがフィルタ領域の大きさを設定し
たが、第9の手段により過去のフィルタリング処理にお
いて使用したフィルタの大きさと撮像地域を記録してお
き、この記録から同一撮像地域のフィルタリング処理の
ときに効果の高いフィルタの大きさを設定することもで
きる。図13はこの実施の形態のフィルタリング処理手
段の構成図を示す。68はフィルタリング処理手段前の
干渉画像、69はフィルタの動作、70は過去のフィル
タリング処理に使用したフィルタの大きさと撮像地域の
記録データである。第9の手段71によって、フィルタ
リング処理のときに、記録データ70からフィルタの大
きさと撮像地域を参照して、効果の高いフィルタの大き
さを設定することができる。また、効果の高いフィルタ
の大きさと撮像地域を記録データ70として記録してお
き、次回参照することができる。最終的に、ノイズ除去
干渉画像72を得る。上記大きさの設定されたフィルタ
の動作69およびフィルタリング処理手段の後の処理は
実施の形態1と同じである。
【0041】実施の形態6.実施の形態5では位相ノイ
ズ量を出力してユーザがフィルタ領域の大きさを設定し
たが、第10の手段により過去のフィルタリング処理に
おいて使用したフィルタの大きさと干渉画像の位相ノイ
ズ量を記録しておき、この記録から干渉画像の位相ノイ
ズ量に対応したフィルタの大きさを設定することもでき
る。図14はこの実施の形態のフィルタリング処理手段
の構成図を示す。73はフィルタリング処理手段前の干
渉画像、74はフィルタの動作、75は過去のフィルタ
リング処理に使用したフィルタの大きさと干渉画像の位
相ノイズ量の記録データである。第10の手段76によ
って、フィルタリング処理のときに、記録データ75か
らフィルタの大きさと干渉画像の位相ノイズ量を参照し
て、効果の高いフィルタの大きさを設定することができ
る。また、効果の高いフィルタの大きさと干渉画像の位
相ノイズ量を記録データ75として記録しておき、次回
参照することができる。最終的に、77のノイズ除去干
渉画像を得る。上記大きさの設定されたフィルタの動作
74およびフィルタリング処理手段の後の処理は実施の
形態1と同じである。
【0042】実施の形態7.実施の形態6では位相ノイ
ズ量を出力してユーザがフィルタ領域の大きさを設定し
たが、第11の手段により過去のフィルタリング処理に
おいて使用した干渉画像のセンサ名と画像のマルチルッ
ク数とフィルタの大きさを記録しておき、この記録から
に対応したフィルタの大きさを設定することもできる。
図15はこの実施の形態のフィルタリング処理手段の構
成図を示す。78はフィルタリング処理手段前の干渉画
像、79はフィルタの動作、80は過去のフィルタリン
グ処理に使用した干渉画像のセンサ名と画像のマルチル
ック数とフィルタの大きさの記録データである。第11
の手段81によって、フィルタリング処理のときに、記
録データ80から干渉画像のセンサ名とマルチルック数
とフィルタの大きさを参照して、効果の高いフィルタの
大きさを設定することができる。また、効果の高いフィ
ルタの大きさと使用した干渉画像のセンサ名とマルチル
ック数を記録データ80として記録しておき、次回参照
することができる。最終的に、ノイズ除去干渉画像82
を得る。上記大きさの設定されたフィルタの動作79お
よびフィルタリング処理手段の後の処理は実施の形態1
と同じである。
【0043】実施の形態8.実施の形態2から7では、
各フィルタの大きさ設定について述べたが、上記の各手
段を選択して、フィルタの動作を再試行できる。図16
はこの実施の形態のフィルタリング処理手段の構成図を
示す。83はフィルタリング処理前の干渉画像である。
フィルタの動作84を行う前に、第6の手段85aまた
は第9の手段86aまたは第10の手段87aまたは第
11の手段88aのいずれかを選択する第12の手段8
9によってフィルタの大きさを設定する。上記で設定さ
れた大きさのフィルタで84のフィルタ動作を行い、ユ
ーザの判断で、最終的にノイズ除去干渉画像として出力
するか、再度フィルタの大きさを設定してフィルタの動
作を再試行するかを決定する。フィルタの動作を再試行
する場合は、第6の手段85bまたは第7の手段90ま
たは第8の手段91または第9の手段86bまたは第1
0の手段87bまたは第11の手段88bのいずれかを
選択する第13の手段92によってフィルタの大きさを
設定する。最終的にユーザの判断で決定されたノイズ除
去干渉画像93が出力される。上記大きさの設定された
フィルタの動作およびフィルタリング処理手段の後の処
理は実施の形態1と同じである。
【0044】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されるた
め、以下に示す効果を奏する。
【0045】干渉型SARによる3次元情報抽出装置は、
2つのSAR画像の相関が十分に得られず、干渉画像に位
相ノイズが発生しても、フィルタリング処理により干渉
画像に存在する位相ノイズを除去することで1組のSAR
画像から高精度な地形の3次元情報を容易に抽出でき
る。
【0046】また、上記フィルタリング処理手段は、干
渉画像におけるフィルタ領域の位相が不連続か否かを判
定する第1の手段と、上記第1の手段で不連続と判定さ
れた領域について正の値をもつ画素数が多い領域か負の
画素数が多い領域かを判定する第2の手段と、上記第2
の手段において正の値をもつ画素数が多い領域の平均値
を算出する第3の手段によって、フィルタ領域が干渉画
像上で、位相が不連続であり、正の画素が多い領域にお
いて、等位相線情報を喪失することなく、位相ノイズを
除去することができる。
【0047】また、上記フィルタリング処理手段は、上
記第1の手段と、上記第2の手段と、上記第2の手段で
負の値をもつ画素数が多い領域の平均値を算出する第4
の手段によって、フィルタ領域が干渉画像上で、位相が
不連続であり、負の画素が多い領域において、等位相線
情報を喪失することなく、位相ノイズを除去することが
できる。
【0048】また、上記フィルタリング処理手段は、上
記第1の手段と、上記第1の手段で不連続でないと判定
された領域の平均値を算出する第5の手段によって、フ
ィルタ領域が干渉画像上で、位相が不連続でない領域に
おいて、等位相線情報を喪失することなく、位相ノイズ
を除去することができる。
【0049】また、上記フィルタリング処理手段は、フ
ィルタの大きさをユーザが任意に設定する第6の手段に
よって、容易にフィルタの大きさを変えることができ、
効果的に位相ノイズを除去することができる。
【0050】また、上記フィルタリング処理手段は、干
渉画像とノイズ除去干渉画像を表示し、ユーザがノイズ
除去状態を評価してフィルタの大きさを設定する第7の
手段によって、効果的に位相ノイズを除去することがで
きる。
【0051】また、上記フィルタリング処理手段は、干
渉画像のノイズ量およびノイズ除去干渉画像のノイズ量
を表示し、ユーザがノイズ除去状態を評価してフィルタ
の大きさを調整する第8の手段によって、効果的に位相
ノイズを除去することができ、さらに、ノイズ量の指標
を上記Residueにして、Residueの数を削減することは、
位相アンラップ処理(文献)を高速化および単純化
し、高精度な地形の3次元情報を容易に抽出できる。
【0052】また、上記フィルタリング処理手段は、過
去のフィルタリング処理において使用したフィルタの大
きさと撮像地域を記録しておき、この記録から同一撮像
地域のフィルタリング処理のときに効果の高いフィルタ
の大きさを設定する第9の手段によって、撮像地域に効
果的なフィルタの大きさを容易に設定することができ、
効果的に位相ノイズを除去することができる。
【0053】また、上記フィルタリング処理手段は、過
去のフィルタリング処理において使用したフィルタの大
きさと干渉画像の位相ノイズ量を記録しておき、この記
録から干渉画像の位相ノイズ量に対応したフィルタの大
きさを設定する第 10の手段によって、効果的に位相
ノイズを除去することができ、さらに、ノイズ量の指標
を上記Residueにして、Residueの数を削減することは、
位相アンラップ処理を高速化および単純化し、高精度な
地形の3次元情報を容易に抽出できる。
【0054】また、上記フィルタリング処理手段は、過
去のフィルタリング処理において使用した干渉画像のセ
ンサ名と画像のマルチルック数とフィルタの大きさを記
録しておき、この記録からに対応したフィルタの大きさ
を設定する第11の手段によって、センサの観測条件か
ら干渉画像に効果的なフィルタの大きさを容易に設定す
ることができ、効果的に位相ノイズを除去することがで
きる。
【0055】さらに、上記各フィルタの大きさを設定す
る手段を適宜選択してフィルタの動作を再試行すること
により、効果的に位相ノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の干渉型SARによる3次元情報抽出
装置を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段により位相ノイズが除去される様子である。
【図3】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段で用いるフィルタの動作を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段の構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段で用いるフィルタの動作を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段の構成図である。
【図7】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段で用いるフィルタの動作を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態1で示すフィルタリン
グ処理手段の構成図である。
【図9】 この発明の実施の形態2で示すフィルタリン
グ処理手段の構成図である。
【図10】 この発明の実施の形態3で示すフィルタリ
ング処理手段の構成図である。
【図11】 この発明の実施の形態3で示すResidueの
存在例である。
【図12】 この発明の実施の形態4で示すフィルタリ
ング処理手段の構成図である。
【図13】 この発明の実施の形態5で示すフィルタリ
ング処理手段の構成図である。
【図14】 この発明の実施の形態6で示すフィルタリ
ング処理手段の構成図である。
【図15】 この発明の実施の形態7で示すフィルタリ
ング処理手段の構成図である。
【図16】 この発明の実施の形態8で示すフィルタリ
ング処理手段の構成図である。
【図17】 飛翔体を人工衛星としたときの干渉型SAR
を用いて地形の3次元情報を抽出するシステムの概念図
である。
【図18】 従来の干渉型SARによる3次元情報抽出装
置を示す図である。
【図19】 従来の干渉型SARによる3次元情報抽出装
置を示す図である。
【符号の説明】
1a SAR搭載人工衛星、1b SAR搭載人工衛星、3 送
受信部、4 画像処理部、5 FFT部、6 フィルタ
部、7 IFFT部、8 干渉処理部、9 差分抽出部、1
0 送受信部、11 画像処理部、12 干渉処理部、
13 マルチルック処理部、14 位相アンラップ処理
部、15 変換処理部、16a 送受信部、16b 送受
信部、17 画像処理部、18 干渉処理部、19 フ
ィルタリング処理手段、20 位相アンラップ処理部、
21 変換処理部、8 第1の手段、29 第2の手
段、30 第3の手段、36 第1の手段、37 第2
の手段、38 第4の手段、44 第1の手段、45
第5の手段、49 ユーザ、50 第6の手段、54
フィルタの大きさを設定する手段、56 第7の手段、
59 ユーザ、62 フィルタの大きさを設定する手
段、64 第8の手段、66 ユーザ、71 第9の手
段、76 第10の手段、81 第11の手段、85a
第6の手段、85b 第6の手段、86a 第9の手
段、86b 第9の手段、87a 第10の手段、87
b 第10の手段、88a 第11の手段、88b 第
11の手段、89 第12の手段、90 第7の手段、
91 第8の手段、92 第13の手段。
フロントページの続き (72)発明者 高橋 史子 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 水野 政冶 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 和泉 秀幸 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5B057 BA23 CE02 CE06 DA07 DB03 DC09 5J070 AB01 AC02 AD01 AD05 AE07 AF06 AF08 AH02 AH14 AH19 AH31 AH34 AH50 AJ05 AJ13 AK22 AK28 AK40 AL02 BE02 BE04

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成開口レーダ(Synthetic Aperture R
    adar; SAR)で得られた観測条件の異なる2つの観測デ
    ータから、SAR画像再生処理によって得られた2つの複
    素SAR画像データを互いに干渉させて干渉画像を得る手
    段と、上記干渉画像を地形に対応するように位相アンラ
    ップ処理し、上記アンラップ処理後の位相データを地形
    の高さに変換し3次元情報を得る手段とを備えた干渉型
    合成開口レーダによる地形の3次元情報抽出装置におい
    て、上記干渉画像に存在する位相ノイズをフィルタリン
    グ処理により除去し、ノイズ除去干渉画像を得るフィル
    タリング処理手段を有することを特徴とする干渉型合成
    開口レーダによる地形の3次元情報抽出装置。
  2. 【請求項2】 上記フィルタリング処理手段は、干渉画
    像におけるフィルタ領域の位相が不連続か否かを判定す
    る第1の手段と、上記第1の手段で不連続と判定された
    領域について正の値をもつ画素数が多い領域か負の画素
    数が多い領域かを判定する第2の手段と、上記第2の手
    段において正の値をもつ画素数が多い領域の平均値を算
    出する第3の手段とを有することを特徴とする請求項1
    記載の干渉型合成開口レーダによる地形の3次元情報抽
    出装置。
  3. 【請求項3】 上記フィルタリング処理手段は、干渉画
    像におけるフィルタ領域の位相が不連続か否かを判定す
    る第1の手段と、上記第1の手段で不連続と判定された
    領域について正の値をもつ画素数が多い領域か負の画素
    数が多い領域かを判定する第2の手段と、上記第2の手
    段で負の値をもつ画素数が多い領域の平均値を算出する
    第4の手段とを有することを特徴とする請求項1記載の
    干渉型合成開口レーダによる地形の3次元情報抽出装
    置。
  4. 【請求項4】 上記フィルタリング処理手段は、干渉画
    像におけるフィルタ領域の位相が不連続か否かを判定す
    る第1の手段と、上記第1の手段で不連続でないと判定
    された領域の平均値を算出する第5の手段とを有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の干渉型合成開口レーダに
    よる地形の3次元情報抽出装置。
  5. 【請求項5】 上記フィルタリング処理手段は、フィル
    タの大きさを任意に設定する第6の手段を有することを
    特徴とする請求項2〜4いずれか記載の干渉型合成開口
    レーダによる地形の3次元情報抽出装置。
  6. 【請求項6】 上記フィルタリング処理手段は、干渉画
    像とノイズ除去干渉画像を表示し、ユーザがノイズ除去
    状態を評価してフィルタの大きさを設定する第7の手段
    を有することを特徴とする請求項2〜4いずれか記載の
    干渉型合成開口レーダによる地形の3次元情報抽出装
    置。
  7. 【請求項7】 上記フィルタリング処理手段は、干渉画
    像のノイズ量およびノイズ除去干渉画像のノイズ量を表
    示し、ユーザがノイズ除去状態を評価してフィルタの大
    きさを調整する第8の手段を有することを特徴とする請
    求項2〜4いずれか記載の干渉型合成開口レーダによる
    地形の3次元情報抽出装置。
  8. 【請求項8】 上記フィルタリング処理手段は、過去の
    フィルタリング処理において使用したフィルタの大きさ
    と撮像地域を記録しておき、この記録から同一撮像地域
    のフィルタリング処理のときに効果の高いフィルタの大
    きさを設定する第9の手段を有することを特徴とする請
    求項2〜4いずれか記載の干渉型合成開口レーダによる
    地形の3次元情報抽出装置置。
  9. 【請求項9】 上記フィルタリング処理手段は、過去の
    フィルタリング処理において使用したフィルタの大きさ
    と干渉画像の位相ノイズ量を記録しておき、この記録か
    ら干渉画像の位相ノイズ量に対応したフィルタの大きさ
    を設定する第10の手段を有することを特徴とする請求
    項2〜4いずれか記載の干渉型合成開口レーダによる地
    形の3次元情報抽出装置。
  10. 【請求項10】 上記フィルタリング処理手段は、過去
    のフィルタリング処理において使用した干渉画像のセン
    サ名と画像のマルチルック数とフィルタの大きさを記録
    しておき、この記録からに対応したフィルタの大きさを
    設定する第11の手段を有することを特徴とする請求項
    2〜4いずれか記載の干渉型合成開口レーダによる地形
    の3次元情報抽出装置。
  11. 【請求項11】 上記フィルタリング処理手段は、フィ
    ルタの大きさを任意に設定する第6の手段と、干渉画像
    のノイズ量およびノイズ除去干渉画像のノイズ量を表示
    し、ユーザがノイズ除去状態を評価してフィルタの大き
    さを調整する第8の手段と、過去のフィルタリング処理
    において使用したフィルタの大きさと撮像地域を記録し
    ておき、この記録から同一撮像地域のフィルタリング処
    理のときに効果の高いフィルタの大きさを設定する第9
    の手段と、過去のフィルタリング処理において使用した
    フィルタの大きさと干渉画像の位相ノイズ量を記録して
    おき、この記録から干渉画像の位相ノイズ量に対応した
    フィルタの大きさを設定する第 10の手段と、過去の
    フィルタリング処理において使用した干渉画像のセンサ
    名と画像のマルチルック数とフィルタの大きさを記録し
    ておき、この記録からに対応したフィルタの大きさを設
    定する第11の手段と、干渉画像に対する位相ノイズ除
    去の1回目の試行において、上記第6の手段、第9の手
    段、第10の手段または第11の手段のいずれかを選択
    する第12の手段と、上記干渉画像に対する位相ノイズ
    除去の2回目以降の複数回の再試行において、第6の手
    段、第7の手段、第8の手段、第9の手段、第10の手
    段または第11の手段のいずれかを再試行の度に選択す
    る第13の手段とを有することを特徴とする請求項2〜
    4いずれか記載の干渉型合成開口レーダによる地形の3
    次元情報抽出装置。
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