JP2005221247A

JP2005221247A - レーダ映像生成装置

Info

Publication number: JP2005221247A
Application number: JP2004026594A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nakamura; 勇一中村
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JP4603272B2

Abstract

【課題】極座標のビデオデータからラスタスキャンの表示画面を成す各画素のビデオデータを生成する場合に、周縁付近で対応するビデオデータの無い画素が生じるのを防ぐ。
【解決手段】まずは、極座標のビデオデータから、その極座標が含まれる掃引画素１４ｓのビデオデータを取得する。次に、１スウィープ分の掃引画素１４ｓの列に対して上、下、左または右（図１の場合は右）に隣接する未掃引側の隣接画素１４ｎのビデオデータとして、掃引画素１４ｓのビデオデータを取得する。これにより、ビデオデータの無い空き画素を無くすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、極座標のビデオデータからラスタスキャンの表示画面を成す各画素のビデオデータを生成するレーダ映像生成装置に関する。

レーダ装置は、出射波のターゲットにおける反射波を受信し、受信した信号に不要波抑圧等の所定の処理を施してビデオデータを得る。ここで、輻射部が旋回するレーダ装置の場合、方位角度ステップ毎にラジアル方向にスウィープされた極座標のビデオデータが取得される。さらに、表示器としてラスタスキャン型のディスプレイが採用されている場合には、極座標のビデオデータから、表示画面の各画素のビデオデータが生成される。

図４は、従来のレーダ装置において極座標のビデオデータから直交座標のビデオデータが取得される概念を説明するための図である。図において、破線による各格子がラスタスキャン型ディスプレイの画素１４を示し、実線１６はラジアル方向の各スウィープを示している。また実線１６上の点１８は、極座標のビデオデータが取得されている点を示す。レーダ装置は、各点１８の位置を示す極座標のデータを対応する画素１４の直交座標のデータに変換することで、各画素１４のビデオデータを取得する。

さて、この図４に示すように、方位分解能が低い場合、すなわちスウィープ１６の方位角度のステップが大きい場合には、表示画面の周縁近傍で極座標データの割り当てられない空き画素１４ｅが生じ、ターゲットが本来あるべき位置に表示されなかったり、ターゲットが分割されて表示されたりという問題が生じる。

この対策として既に提案されているのが図５の方式である。この方式では、１周回おきにスウィープ１６−１，１６−２の方位を相補的に切り替えることにより、極座標データが割り当てられなかった画素については、次の周回で割り当てられるようにしている。しかしながら、この方式では、全画素をカバーするのに最低２周回必要となるため、リアルタイムに情報を得にくいという問題があった。

そこで、図６に示すように、極座標データが割り当てられた画素１４ｆと割り当てられなかった画素１４ｅとを区別し、割り当てられなかった画素１４ｅについては、隣の画素１４ｆのデータをコピーして用いるという手法が提案されている。

特開平９−３１８７２９号公報

しかしながら、図６に示す手法では、各画素毎に、極座標データが割り当てられたか否かを示すフラグを格納するフレームメモリを設ける必要があった。かかるフレームメモリのサイズは、画素数に応じて大きくなるため、例えばＸＧＡやＳＸＧＡなど、特に、解像度の高い表示画面を得る場合には、回路規模が大きくなったり、消費電力が増大したりするという問題があった。

本発明にかかるレーダ映像生成装置は、極座標のビデオデータから、ラスタスキャンの表示画面用の各単位画素のビデオデータを生成するレーダ映像生成装置であって、極座標のビデオデータから、その極座標が含まれる掃引画素のビデオデータを取得する掃引画素ビデオデータ取得部と、ラジアル方向１スウィープ分の上記掃引画素の列に対して上、下、左または右に隣接する未掃引側の隣接画素列のビデオデータとして、上記掃引画素の列のビデオデータを取得する隣接画素列ビデオデータ取得部と、を備える。

また、上記本発明にかかるレーダ映像生成装置では、１スウィープ毎の上記掃引画素の列に対する上記隣接画素列の位置が、スウィープの方位範囲毎に予め設定されているのが好適である。

まずは、本発明の実施形態にかかるレーダ映像生成装置１０（図２）による処理の概要について説明する。図１は、それを説明する図であって、（ａ）は、ラスタスキャンの表示画面の元となる仮想画面１２の画素１４（図中、破線で囲まれる最小の矩形領域）のうち、ある方位でのラジアル方向の１スウィープ１６ａにおける掃引画素１４ｓおよび隣接画素１４ｎを示す図、また（ｂ）は、（ａ）に次のラジアル方向のスウィープ１６ｂにおける掃引画素１４ｓを加えた図である。図１中、実線１６ａ，１６ｂは、仮想画面上でのラジアル方向の１スウィープを、また実線１６ａ上の点１８は、極座標のビデオデータが取得されている点を示す。なお、仮想画面１２とは、描画用メモリ２６のメモリセルを表示画面の配列にしたがって配置した仮想的な画面であり、画素１４は、描画用メモリ２６におけるビデオデータの最小格納単位に対応する。仮想画面１２とディスプレイにおける表示画面とは必ずしも一致しない。表示スケールが１の場合には、仮想画面１２の一部の領域が表示画面となる。

さて、本実施形態にかかるレーダ映像生成装置１０は、まず、図１の（ａ）に示すように、極座標のビデオデータから、その極座標が含まれる掃引画素１４ｓ（右上がりハッチング）のビデオデータを生成する。ここで、ラジアル方向の１スウィープ１６ａに対する掃引画素１４ｓは、実線１６ａが通過する画素１４ということになる。なお、この例のように、各掃引画素１４ｓ中に、極座標のビデオデータが取得されている点１８が複数含まれる場合には、それら複数の点１８の極座標のビデオデータに基づいて（例えばそれらビデオデータの平均値等として）、各掃引画素１４ｓのビデオデータが取得される。取得された各画素１４のビデオデータは、描画用メモリ２６（図２）に格納される。

次に、レーダ映像生成装置１０は、取得した掃引画素１４ｓの列のビデオデータを、その掃引画素１４ｓの列に対して上、下、左または右に隣接する未掃引側（次に掃引される側）の隣接画素１４ｎの列のビデオデータとする。この例では、掃引画素１４ｓの列に対して右側に隣接する画素が隣接画素１４ｎ（縦ハッチング）となっている。なお、この例において掃引画素１４ｓの列の右隣の列が隣接画素１４ｎの列となっているのは、空き画素が各スウィープについてその周方向に発生するからであり、この場合、周回（スキャン）が時計回り（矢印）となっており、掃引画素１４ｓに対する未掃引側が右側に位置するからである。以上の処理が、ラジアル方向の１スウィープ１６ａに対して実行される。ここで、本実施形態では、隣接画素１４ｎのビデオデータを取得する処理が、１スウィープ１６ａ分の全掃引画素１４ｓに対して行われるものであることに留意されたい。また、隣接画素１４ｎのビデオデータは、一旦描画用メモリ２６に格納された掃引画素１４ｓのビデオデータを複製することによって得るのではなく、座標変換回路２２（図２）による座標変換を経て取得するのが好適であることにも留意されたい。

そして、レーダ映像生成装置１０は、図１（ｂ）に示すように、次の１スウィープ１６ｂについて、上述したのと同様の手法で掃引画素１４ｓ（左上がりハッチング）のビデオデータを取得する。ここで、スウィープ１６ｂで取得された掃引画素１４ｓのうち、直前のスウィープ１６ａで取得された掃引画素１４ｓや隣接画素１４ｎと重複するもの（網目）がある。これらの画素１４については、前回のスウィープ１６ａのときに既にビデオデータが取得されているが、この場合は、例えば前回取得されているビデオデータ（前回の隣接画素１４ｎのビデオデータ）と今回新たに取得されたビデオデータ（今回の掃引画素１４ｓのビデオデータ）との平均値として当該画素のビデオデータを取得することができる。ただし、それはあくまで一例であって、今回取得されたビデオデータに更新してもよいし、逆に前回のスウィープ１６ａで取得されたビデオデータを採用するようにしてもよいし、あるいはそれらの重み付け平均等によって取得してもよい。

図１（ｂ）から、ここで述べた手法によれば、図４で示したような従来生じていた空き画素１４ｅが無くなっていることがわかる。ただし、掃引画素１４ｓの列から隣接画素１４ｎを１列のみ生成する場合は、隣接する掃引画素１４ｓの間隔が最大１画素となるようにスウィープの角度ステップあるいは表示領域を決定しなければならないことに留意すべきである。隣接画素１４ｎを１列生成するのみでは依然として空き画素が残るという場合には、隣接画素１４ｎの列の数を増やせばよい。

そして、本実施形態にかかる手法によれば、全画素について割り当て済みであるか否かを示すフラグを格納するフレームメモリが不要になるというメリットがある。

以下、上述した手法によって極座標のビデオデータから、ラスタスキャンの表示画面１２中の各画素１４のビデオデータを取得するレーダ映像生成装置１０について、その構成および動作の一例について説明する。図２は、レーダ映像生成装置１０の一構成例を示す図である。このレーダ映像生成装置１０は、角度信号制御回路２０、座標変換回路２２、データモディファイ回路２４、バッファメモリ２５、描画用メモリ２６、メモリコントローラ２８、セクタ判定回路３０、シフト量指示回路３２、スウィープ終了判定回路３４、および表示アドレス生成回路３６を備えている。

角度信号制御回路２０には、アンテナの回転角度を示す回転角度情報と、方位センサによって取得された基準角度の方位（真方位；グローバル座標系における方位）を示す基準角度情報が入力される。ここで、基準角度とは、アンテナの回転角度の基準となる角度であって、例えば、レーダ装置本体、あるいはレーダ装置の設置される船舶等の角度等として設定することができる。そして、角度信号制御回路２０は、それら入力された情報から、選択されている表示モードに応じて、各点での極座標ビデオデータに対応させるべき表示角度情報を生成する。例えば、表示モードとして真方位モードが選択されているときは、角度信号制御回路２０は、表示画面の中央上部が所定の方位（例えば北）となるように回転角度情報を補正して（例えば真方位とアンテナの回転基準角度との偏差分を補正して）、表示角度情報を生成する。一方、表示モードとして船首モードが選択されているときには、船首方向とアンテナの回転基準角度の方向との偏差分を補正して、表示角度情報を生成する。なお、ここで述べたのはあくまで一例に過ぎず、他の種々の表示モードについても、公知の手法により、選択された表示モードに応じた方位での描画が実現されるように表示角度情報が生成される。

座標変換回路２２には、各点での極座標ビデオデータに対応する表示角度情報（以下、これをθとする）と距離情報（以下、これをＲとする）とが入力される。そして、座標変換回路２２は、ビデオデータの極座標（すなわち、原点をＯとするＲ，θ）を仮想画面１２の直交座標（Ｘ，Ｙ）に変換する処理を実行する。具体的には、例えば、Ｘ＝ＸＣ＋Ｒｓｉｎθ、Ｙ＝ＹＣ＋Ｒｃｏｓθ（ここに、ＸＣ：変換開始Ｘ座標、ＹＣ：変換開始Ｙ座標）として、極座標（Ｒ，θ）に対応する直交座標（Ｘ，Ｙ）を取得する。このとき、直交座標（Ｘ，Ｙ）は、仮想画面１２の各画素１４の座標に対応すべきである。そこで、上記式によって取得された直交座標を適宜各画素１４の座標に適合させる処理（例えば丸め処理等）を行うか、あるいは、上記座標変換によって各画素の座標が取得されるよう、予め所定の処理（例えば丸め処理等）を施した距離情報Ｒを座標変換回路２２に入力するようにする。そして、座標変換回路２２は、取得された直交座標（Ｘ，Ｙ）に対応するメモリアクセスアドレス（描画用メモリ２６のメモリアクセスアドレス）を取得する。各画素１４のビデオデータの書き込みは、このメモリアクセスアドレスに対して行われる。

ここで、掃引画素１４ｓ内に極座標ビデオデータの取得点１８が複数含まれる場合には、上述したように、それら複数の点１８の極座標のビデオデータに基づいて（例えばそれらビデオデータの平均値等として）、掃引画素１４ｓのビデオデータが取得される。この処理は、図２の例では、ある掃引画素１４ｓに対して先に取得されて描画用メモリ２６に格納されたビデオデータと、それと同じ掃引画素１４ｓに対して取得されたビデオデータとを用いて、データモディファイ回路２４において実行される。以上のようにして、１スウィープ分にあたる掃引画素１４ｓの列について、ビデオデータが取得される。すなわち、この例では、座標変換回路２２およびデータモディファイ回路２４が、本発明の掃引画素ビデオデータ取得部に相当する。

その後、図２の例では、座標変換回路２２において、掃引画素１４ｓの直交座標を取得したときに用いた極座標のデータに対して第２回目の座標変換が実行され、隣接画素１４ｎの直交座標が取得される。かかる処理を行うため、この例では、座標変換回路２２の前段に、極座標のデータおよびそれに対応する極座標ビデオデータを格納するバッファメモリ２５が設けられている。このバッファメモリ２５には、少なくとも１スウィープ分の極座標データが格納される。そして、１スウィープ分の掃引画素１４ｓに対応する座標変換処理が終了した後に、スウィープ終了判定回路３４からの制御信号に基づいて座標変換回路２２への入力経路が切り替えられ、当該バッファメモリ２５から、そこに蓄えられた当該スウィープ分のデータが、順次、座標変換回路２２に入力される。そして、座標変換回路２２は、バッファメモリ２５から入力されたデータに対しては、ｘ方向またはｙ方向に＋１または−１だけオフセットした直交座標を取得する。具体的には、例えば図１（ｂ）のスウィープ１６ａについては、Ｘｎ＝ＸＣ＋Ｒｓｉｎθ＋１、Ｙｎ＝ＹＣ＋Ｒｃｏｓθとして、極座標（Ｒ，θ）に対応する直交座標（Ｘｎ，Ｙｎ）が取得され、さらに当該直交座標（Ｘｎ，Ｙｎ）に対応するメモリアクセスアドレスが取得される。そして、こうして取得された隣接画素１４ｎに対応するビデオデータに対し、掃引画素１４ｓの場合と全く同様にして、データモディファイ回路２４による処理が実行され、１スウィープ分の掃引画素１４ｓの列に隣接する隣接画素１４ｎの列のビデオデータが取得される。すなわち、この例では、座標変換回路２２およびデータモディファイ回路２４が、本発明の隣接画素列ビデオデータ取得部に相当する。

掃引画素１４ｓに対して上下左右のどの方向に隣接画素１４ｎを設定するかは、スウィープの位置に応じて決定するのが好適である。これは、空き画素が、掃引線（または掃引画素１４ｓの列）に対して、周方向に隣接して発生するからである。図３は、スウィープの方位範囲（角度範囲；以下セクタと称する）毎に設定した隣接画素１４ｎの位置の一例を示す図である。図３の例では、ｙ軸のマイナス方向をスウィープ角度０°の方位とし、周回方向（スキャン方向）が時計回りであるとしたとき、掃引画素１４ｓに対する隣接画素１４ｎの位置を、スウィープ角度が０°〜４５°および３１５°〜３６０°においては右、４５°〜１３５°においては下、１３５°〜２２５°においては左、２２５°〜３１５°においては上とする。このように設定することで、より確実に空き画素を無くすことができる。なお境界となるスウィープ角度をどちらのセクタに含めるかは適宜設定すればよい。

そして、図３の制御を実現するため、図２の例では、セクタ判定回路３０、シフト量指示回路３２、およびスウィープ終了判定回路３４が設けられている。セクタ判定回路３０は、例えば、表示角度情報から、表示画面における掃引線（掃引画素１４ｓの列）の角度を取得し、掃引線がどのセクタ内にあるかを判別して、それをシフト量指示回路３２に入力する。シフト量指示回路３２は、スウィープ終了判定回路３４によって１スウィープ分の掃引画素１４ｓに対する処理が終了したと判定されたときに、座標変換回路２２に、掃引画素１４ｓに対する隣接画素１４ｎのシフト量（例えばｘ方向に±１またはｙ方向に±１）を指示する。座標変換回路２２は、掃引画素１４ｓの直交座標を指示された方向（すなわち上下左右のいずれか）にオフセットした座標として、隣接画素１４ｎの直交座標を取得する。なお、座標変換回路２２には、船速（または自船位置）を示す情報も入力される。これにより、グローバル座標系における原点位置が補正される。また、シフト量は、上記例では±１としたが、これに限定されるものではなく、種々の値をとりうる。例えば、シフト量の絶対値を０より大きく１より小さい値としてもよいし、シフト量を±２や±３としてもよい。

メモリコントローラ２８は、座標変換回路２２からデータモディファイ回路２４へのビデオデータの転送、描画用メモリ２６からのビデオデータの読み出し、描画用メモリ２６へのビデオデータの書き込み、あるいはビデオデータのラスタスキャンディスプレイ（図示せず）への転送を制御する。なお、ディスプレイへの表示位置は、表示アドレス生成回路３６からの指示に応じて適宜変更することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上記実施形態で示したものはあくまで一例に過ぎず、同様に機能するように種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態にかかるレーダ映像生成装置による掃引画素および隣接画素のビデオデータの生成の一例を示す説明図である。本発明の実施形態にかかるレーダ映像生成装置の一例を示す図である。本発明の実施形態にかかるレーダ映像生成装置における、スウィープの方位範囲（セクタ）毎の、掃引画素に対する隣接画素の方向の設定例を示す図である。従来のレーダ映像生成装置において生じる空き画素を示す図である。従来のレーダ映像生成装置による空き画素を無くす対策の一例を説明するための図である。従来のレーダ映像生成装置による空き画素を無くす対策の別の一例を説明するための図である。

符号の説明

１０レーダ映像生成装置、１２表示画面、１４画素、１４ｓ掃引画素、１４ｎ隣接画素、１６ａ，１６ｂスウィープ、１８極座標ビデオデータの取得点、２０角度信号制御回路、２２座標変換回路、２４データモディファイ回路、２６描画用メモリ、２８メモリコントローラ、３０セクタ判定回路、３２シフト量指示回路、３４スウィープ終了判定回路、３６表示アドレス生成回路。

Claims

極座標のビデオデータから、ラスタスキャンの表示画面用の各単位画素のビデオデータを生成するレーダ映像生成装置であって、
極座標のビデオデータから、その極座標が含まれる掃引画素のビデオデータを取得する掃引画素ビデオデータ取得部と、
ラジアル方向１スウィープ分の前記掃引画素の列に対して上、下、左または右に隣接する未掃引側の隣接画素列のビデオデータとして、前記掃引画素の列のビデオデータを取得する隣接画素列ビデオデータ取得部と、
を備えるレーダ映像生成装置。
１スウィープ毎の前記掃引画素の列に対する前記隣接画素列の位置が、スウィープの方位範囲毎に予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ映像生成装置。