JP2005077344A - 電波画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な装置構成により、グリント現象を大幅に低減させ、対象物の検出率を大幅に向上させる。
【解決手段】 送信装置２から、周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波が測定対象物に対してある時間毎に一斉に照射される。測定対象物で反射・散乱したミリ波電波は、順次誘電体レンズ３で収束されて受信素子４によって受信された後、信号処理装置５にそれぞれ出力される。信号処理装置５は、周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号強度を平均化処理した後、１つの画像として出力表示画面６に出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像処理技術に関し、特に、ミリ波帯電波を用いた画像処理に適用して有効な技術に関するものである。

一般に、空港などにおいては、危険物などを検出する手段として金属探知器が広く用いられている。また、金属探知機で検知できないセラミックやプラスチック製の危険物を検出する手段として、物体の透過性の高いＸ線を用いた透視装置がある。

しかし、Ｘ線は人体への被曝の問題があるため、また、高分解能であることによるプライバシーの問題のために広く使用することが困難であるため、電波画像処理装置の開発が進められている。

この電波画像処理装置は、波長が１ｃｍ〜１ｍｍのミリ波が用いられる。ミリ波は、可視光線や赤外線に比べて波長が長いために、衣類を透過し人体に到達することができる。外部から人体に向けて照射されたミリ波は、衣服を透過し、人体で吸収または反射し、金属、および誘電体では大部分が反射・散乱する。このときの物体における反射率の違いを利用して衣服の下などに隠匿された物体を画像化する。

このような外部から測定物に対して電波を照射する方式の電波画像処理装置においては、散乱断面積が特異的に大きくなるグリント現象が生じ、物体を正しい形に画像化することが困難であり、該グリント現象の効果を抑制する技術として、複数照射源を測定対象物の周りに設置し、各々の送信装置の周波数を１ＧＨｚ以上隔離して送信するもの（たとえば、特許文献１参照）や複数の照射源を測定対象物の周りに設置し、各々の送信装置の周波数を１ＧＨｚ以上の広帯域するもの（たとえば、特許文献２参照）などがある。
特開平１０−１４８６７３号公報 特開平９−３０４５１７号公報

ところが、上記のようなミリ波帯電波を用いた電波画像処理装置におけるグリント現象の抑制技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。

すなわち、上記特許文献１，２に記載された技術では、複数の異なる周波数帯の送信器を用いるために数多く（たとえば、数百台程度）の異なる送信器が必要となってしまう。それにより、電波画像処理装置が大規模になってしまうばかりでなく、コストなども大幅に向上してしまうという問題がある。

本発明の目的は、簡単な装置構成により、グリント現象を大幅に低減することのできる電波画像処理装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、グリント現象が発生しても測定物の検出率を大幅に向上させることのできる電波画像処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による電波画像処理装置は、ミリ波帯電波を対象物に照射する１以上の送信装置と、該送信装置が対象物に照射することにより反射、または散乱したミリ波帯電波を受信する１以上の受信部と、該受信部が受信したミリ波帯電波から、２次元画像を生成する画像処理部と、該画像処理部が画像処理した画像を表示する表示部とを具備するものである。

また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。

本発明による電波画像処理装置は、任意の間隔毎にミリ波帯電波の周波数を変化させて照射し、画像処理部は、受信部が受信した各々の周波数におけるミリ波帯電波の信号強度を平均化処理して出力し、表示部に表示させるものである。

また、本発明による電波画像処理装置は、任意の間隔毎に少なくとも２つの異なる周波数のミリ波帯電波を照射し、画像処理部は、受信部が受信した各々の周波数におけるミリ波帯電波の信号強度を差分処理して出力し、表示部に表示させるものである。

さらに、本発明による電波画像処理装置は、任意の間隔毎に少なくとも異なる２つの周波数のミリ波帯電波を照射し、画像処理部は、受信部が受信した異なる周波数のミリ波帯電波毎の画像を生成し、画像を準動画処理して表示部に表示させるものである。

また、本発明による電波画像処理装置は、任意の間隔毎に少なくとも異なる３つの周波数のミリ波帯電波を照射し、画像処理部は、受信部が受信した異なる周波数におけるミリ波帯電波の信号強度を差分処理して画像を生成し、画像を準動画処理して表示部に表示させるものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

（１）簡単な構成によって、グリント現象の発生を抑制することができるので、画像認識性を大幅に向上させることができる。

（２）上記（１）により、電波画像処理装置の小型化、および低コスト化を実現することができるとともに、測定物の検出率を大幅に向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による画像処理装置のブロック図、図２は、図１の画像処理装置による画像処理の一例を示す説明図である。

本実施の形態１において、画像処理装置（電波画像処理装置）１は、異なる周波数のミリ波電波信号を用いて、たとえば、人体（測定対象物）などから被測定物を検出する。画像処理装置１は、図１に示すように、送信装置２、誘電体レンズ（受信部）３、受信素子（受信部）４、信号処理装置（画像処理部）５、および出力表示画面（表示部）６から構成されている。

送信装置２は複数個設けられており、これら複数の送信装置２は、時間的（ある間隔毎）に周波数を変化させながら、同じ周波数のミリ波電波を測定対象物に同時に照射する。送信装置２から発振されるミリ波電波は、ある１台の送信装置２から発振されるミリ波電波を分配する構成でもよいし、各々の送信装置２から各周波数のミリ波電波が出力される構成であってもよい。

ここでは、送信装置２が複数個設けられた構成としたが、該送信装置２は、１台以上であればよい。これによって、装置構成を大幅に簡略化することができ、装置コストを低減することができる。

誘電体レンズ３は、測定対象物で反射、散乱したミリ波電波を収束する。受信素子４は、誘電体レンズ３で収束されたミリ波電波を受信する。信号処理装置５は、受信素子４が受信したミリ波電波の信号処理演算を行う。出力表示画面６は、信号処理装置５によって処理された演算結果を表示する。

次に、本実施の形態における画像処理装置１の作用について説明する。

まず、複数の送信装置２から、たとえば、周波数ｆ１のミリ波電波が測定対象物に対して一斉に照射される。その後、複数の送信装置２から、周波数ｆ２のミリ波電波が測定対象物に対して一斉に照射される。続いて、複数の送信装置２からは、周波数ｆ２のミリ波電波が測定対象物に対して一斉に照射される。

測定対象物で反射・散乱したミリ波電波は、順次誘電体レンズ３で収束されて受信素子４によって受信された後、信号処理装置５にそれぞれ出力される。

信号処理装置５は、周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号処理を行う。この場合、信号処理装置５は、入力された周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号強度を用いて画像処理した後、１つの画像として出力表示画面６に出力する。

図２は、画像処理の一例を示す説明図である。

図２において、画像ｇ１〜ｇ３は、周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号を画像処理した際に得られる画像例であり、画像Ｇは、周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号強度を平均化する処理によって得られる画像の一例を示したものである。

画像ｇ１〜ｇ３では、測定物の全体像が表示されていないが、異なる周波数のミリ波電波を照射し、それらの信号強度を平均化処理することによって、グリント現象の発生を大幅に抑制した画像Ｇを出力表示画面６に表示させることができる。ここでは、平均化処理を行っているが、周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号を合成処理することにより、画像Ｇを表示するようにしてもよい。

そして、信号処理装置５は、受信した周波数ｆ１〜ｆ３のミリ波電波における信号強度を平均化処理することによって画像Ｇを出力表示画面６に出力して表示させる。

それにより、本実施の形態１によれば、簡単な装置構成により、グリント現象の発生を大幅に抑制することができるので、被測定物の検出率を大幅に向上させることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２による画像処理装置における画像処理の一例を示す説明図である。

本実施の形態２において、画像処理装置（電波画像処理装置）１ａは、図３に示すように、送信装置２ａ，２ｂ、誘電体レンズ３、受信素子４、信号処理装置５、および出力表示画面６から構成されている。

送信装置２ａ，２ｂは、各々２台ずつ設けられている。送信装置２ａは、たとえば、周波数ｆ１のミリ波電波を測定対象物に照射し、送信装置２ｂは、たとえば、周波数ｆ２のミリ波電波を測定対象物に照射する。

ここでは、送信装置２ａ，２ｂがそれぞれ２台ずつ設けられた構成としたが、送信装置は１台以上であればよい。また、照射する周波数はｆ１とｆ２の２周波としたが、２周波以上でもよい。これによって、装置構成を大幅に簡略化することができ、装置コストを低減することができる。

送信装置２aにより周波数ｆ１のミリ波電波を測定対象物に照射し、送信装置２bにより周波数ｆ２のミリ波電波を測定対象物に照射する。これら周波数ｆ１，ｆ２のミリ波電波は、誘電体レンズ３を介して受信素子４によってそれぞれ分離して受信される。

信号処理装置５は、受信した２つ以上の周波数の信号強度を画像処理することにより、出力表示画面６に表示させる画像を生成する。

次に、本実施の形態２による画像処理について説明する。

まず、送信装置２ａが、周波数ｆ１のミリ波電波を測定対象物に照射する。続いて、送信装置２ｂが、周波数ｆ２のミリ波電波を測定対象物に照射する。これら周波数ｆ１，ｆ２のミリ波電波は、誘電体レンズ３を介して受信素子４によってそれぞれ受信される。

信号処理装置５は、受信素子４がそれぞれ受信した周波数ｆ１，ｆ２のミリ波電波における信号の差分を演算処理し、その画像を出力表示画面６に出力して表示させる。

図４は、画像処理例の説明図である。

画像ｇ４，ｇ５は、周波数ｆ１，ｆ２のミリ波電波における信号処理によってそれぞれ得られる画像例であり、画像Ｇ１は、周波数ｆ１，ｆ２のミリ波電波における信号の差分を演算処理することによって得られる画像の一例である。

図示するように、周波数ｆ１のミリ波電波における信号処理によって得られる画像ｇ４と周波数ｆ２のミリ波電波における信号処理によって得られる画像ｇ５との差分を演算処理したものが画像Ｇ１となり、該画像Ｇ１が出力表示画面６に表示されることになる。

この図４では、周波数ｆ１，ｆ２のミリ波電波における信号の差分を演算処理した例について記載したが、たとえば、３つ（あるいはそれ以上）の周波数のミリ波電波を送信装置２から照射し、それらの信号の差分を演算処理するようにしてもよい。

よって、異なる周波数のミリ波電波を照射し、それらの信号の差分を演算処理した画像を表示することにより、グリント現象の発生を大幅に抑制した画像Ｇ１を出力表示画面６に表示させることができる。

それにより、本実施の形態２によれば、簡単な装置構成により、グリント現象の発生を大幅に抑制することができるので、被測定物の検出率を大幅に向上させることができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３による画像処理装置における画像処理の一例を示す説明図である。

本実施の形態３において、画像処理装置（電波画像処理装置）は、前記実施の形態１（図１）と同様に、送信装置２、誘電体レンズ３、受信素子４、信号処理装置５、および出力表示画面６から構成されている。

また、送信装置２は、周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波をある時間毎に切り換えて照射するものとし、信号処理装置５は、周波数ｆ１〜ｆｎによって生成される画像を準動画処理する。

次に、本実施の形態３による画像処理について説明する。

まず、送信装置２は、周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波を測定対象物に対して順次照射する。これら周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波は、誘電体レンズ３を介して受信素子４によってそれぞれ受信された後、信号処理装置５にそれぞれ出力される。

信号処理装置５は、周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波における信号処理をそれぞれ行い、図５に示すように、周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波における信号処理によって生成された画像ｇａ₁ 〜ｇａ_n をそれぞれ生成する。これら画像ｇａ₁ 〜ｇａ_n は、準動画処理されて出力表示画面６に表示される。

この準動画処理とは、ある時間毎に画像ｇａ₁ 〜ｇａ_n を順番に切り換えながら出力表示画面６に出力することにより、１つ画像として出力表示画面６に表示させるものである。画像ｇａ_n が表示された後には、最初の画像ｇａ₁ から再び連続して準動画処理が実行される。

このように、異なる周波数のミリ波電波を照射し、それらの画像ｇａ₁ 〜ｇａ_n を準動画処理することにより、グリント現象の発生を大幅に抑制するとともに干渉効果を利用して被測定物をより鮮明に認識することが可能となる。

それにより、本実施の形態３においては、簡単な装置構成により、グリント現象の発生を大幅に抑制することができるので、被測定物の検出率をより大幅に向上させることができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４による画像処理装置における画像処理の一例を示す説明図である。

本実施の形態４において、画像処理装置（電波画像処理装置）は、前記実施の形態１（図１）と同様に、送信装置２、誘電体レンズ３、受信素子４、信号処理装置５、および出力表示画面６から構成されている。

また、送信装置２は、周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波をある時間毎に切り換えて測定対象物に照射するものとし、信号処理装置５は、２つの異なる周波数の信号の差分を演算処理することにより生成された画像を準動画処理する。

次に、本実施の形態４による画像処理について説明する。

まず、送信装置２は、周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波を測定対象物に対して順次照射する。これら周波数ｆ１〜ｆｎのミリ波電波は、誘電体レンズ３を介して受信素子４によってそれぞれ受信された後、信号処理装置５にそれぞれ出力される。

信号処理装置５は、図６に示すように、周波数ｆ１〜ｆｎから、任意の２つの周波数の信号の差分（たとえば、（ｆ２−ｆ１），（ｆ４−ｆ３），・・・（ｆｎ−ｆｎ−１））をそれぞれ演算処理し、ｍ個の画像ｇｂ１〜ｇｂｍを生成する。

そして、画像ｇｂ１〜ｇｂｍを準動画処理することにより出力表示画面６に表示する。準動画処理は、前記実施の形態３に記載したように、ある時間毎に画像ｇｂ１〜ｇｂｍを順番に切り換えながら出力表示画面６に出力することにより、１つ画像として出力表示画面６に表示させるものである。

このように、異なる周波数のミリ波電波を照射し、それらの画像ｇｂ１〜ｇｂｍを準動画処理することにより、グリント現象の発生を大幅に抑制するとともに被測定物をより鮮明に認識することが可能となる。

それにより、本実施の形態４においては、簡単な装置構成により、グリント現象の発生を大幅に抑制することができるので、被測定物の検出率をより大幅に向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

たとえば、前記実施の形態１または４においては、複数の送信装置を設け、それら送信装置から、異なる周波数のミリ波電波をそれぞれ異なるタイミングで照射する構成としたが、前記実施の形態２ように、２つ以上の送信装置から同じ周波数のミリ波を測定対象物に対して一斉に照射する構成としてもよい。また前記実施の形態２においては、２つ以上の送信装置から同じ周波数のミリ波電波を測定対象物に対して一斉に照射する構成としたが、前記実施の形態１または４のように複数の送信装置を設け、それら送信装置から、異なる周波数のミリ波電波をそれぞれ異なるタイミングで照射する構成としてもよい。

本発明の実施の形態１による画像処理装置のブロック図である。 図１の画像処理装置による画像処理の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２による画像処理装置のブロック図である。 図３の画像処理装置による画像処理の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３による画像処理装置における画像処理の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態４による画像処理装置における画像処理の一例を示す説明図である。

符号の説明

１，１ａ 画像処理装置（電波画像処理装置）
２ 送信装置
２ａ，２ｂ 送信装置
３ 誘電体レンズ（受信部）
４ 受信素子（受信部）
５ 信号処理装置（画像処理部）
６ 出力表示画面（表示部）

Claims (5)

1. ミリ波帯電波を対象物に照射する１以上の送信装置と、
   前記送信装置が前記対象物に照射することにより反射、または散乱したミリ波帯電波を受信する１以上の受信部と、
   前記受信部が受信したミリ波帯電波から、２次元画像を生成する画像処理部と、
   前記画像処理部が画像処理した画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする電波画像処理装置。
2. 請求項１記載の電波画像処理装置において、
   前記送信装置は、任意の間隔毎にミリ波帯電波の周波数を変化させて照射し、
   前記画像処理部は、前記受信部が受信した各々の周波数におけるミリ波帯電波の信号強度を平均化処理して出力し、前記表示部に表示させることを特徴とする電波画像処理装置。
3. 請求項１記載の電波画像処理装置において、
   前記送信装置は、任意の間隔毎に少なくとも２つの異なる周波数のミリ波帯電波を照射し、
   前記画像処理部は、前記受信部が受信した各々の周波数におけるミリ波帯電波の信号強度を差分処理して出力し、前記表示部に表示させることを特徴とする電波画像処理装置。
4. 請求項１記載の電波画像処理装置において、
   前記送信装置は、任意の間隔毎に少なくとも異なる２つの周波数のミリ波帯電波を照射し、
   前記画像処理部は、前記受信部が受信した異なる周波数のミリ波帯電波毎の画像を生成し、前記画像を準動画処理して前記表示部に表示させることを特徴とする電波画像処理装置。
5. 請求項１記載の電波画像処理装置において、
   前記送信装置は、任意の間隔毎に少なくとも異なる３つの周波数のミリ波帯電波を照射し、
   前記画像処理部は、
   前記受信部が受信した異なる周波数におけるミリ波帯電波の信号強度を差分処理して画像を生成し、前記画像を準動画処理して前記表示部に表示させることを特徴とする電波画像処理装置。
   

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