JP2011191141A - False image reducing device, radar device, false image reducing method, and false image reducing program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a false image reducing device for reducing a beam sub false image by image processing. <P>SOLUTION: A beam sub false image detecting part 154 calculates the number of consecutive pixels showing a predetermined level or more in the sweep direction with respect to polar coordinate image data at each distance and extracts the polar coordinate image data as a false image candidate when the number is a threshold value Th or more. The beam sub false image detecting part 154 detects a beam sub false image based on a width in the azimuthal direction of the false image candidate and a width in a distance direction of the same. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、サイドローブにより発生する偽像(ビームサブ偽像)を低減する偽像低減装置に関するものである。   The present invention relates to a false image reduction device that reduces false images (beam sub-false images) generated by side lobes.

レーダ装置等のアンテナは、電磁波を発射する方位(メインローブの方位)以外にも、ある程度のレベルのサイドローブを発生する。サイドローブが物標に反射してエコーとして受信されると、メインローブの方位からエコーが受信されたものとして、本来物標が存在しない方位に偽像(以下、ビームサブ偽像と言う。)が表示されてしまう(特許文献1,2を参照)。   An antenna such as a radar device generates a certain level of side lobes in addition to the direction in which electromagnetic waves are emitted (the direction of the main lobe). When the side lobe is reflected on the target and received as an echo, it is assumed that the echo has been received from the direction of the main lobe, and a false image (hereinafter referred to as a beam sub-false image) is generated in the direction where the target does not exist. Displayed (see Patent Documents 1 and 2).

特開平3−138583号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-138583 特開平3−138584号公報JP-A-3-138484

ビームサブ偽像は、レーダ画像において不要であるため、除去する必要がある。したがって、この発明は、画像処理によりビームサブ偽像を低減する偽像低減装置を提供することを目的とする。   Since the beam sub-false image is unnecessary in the radar image, it needs to be removed. Therefore, an object of the present invention is to provide a false image reduction device that reduces a beam sub false image by image processing.

本発明の偽像低減装置は、画像データ生成手段、偽像候補抽出手段、および偽像抽出手段を備えている。測定手段は、アンテナから送信された電磁波のエコー信号が入力され、該エコー信号に基づいて画像データを生成する。アンテナからは所定方位毎にパルス状に電磁波が送信されるため、画像データは、距離および方向からなる極座標系のデータとして生成される。   The false image reduction device of the present invention includes image data generation means, false image candidate extraction means, and false image extraction means. The measuring means receives an echo signal of the electromagnetic wave transmitted from the antenna, and generates image data based on the echo signal. Since electromagnetic waves are transmitted in pulses from the antenna every predetermined direction, the image data is generated as polar coordinate system data consisting of distance and direction.

偽像候補抽出手段は、前記エコー信号のレベルが所定レベル以上を有するエコー画像のうち、当該エコー画像が方位方向に所定幅以上存在する偽像候補を抽出する。例えば、画像データの各画素のうち、所定レベル以上を有する画素を最大値、所定レベル未満の画素を最小値として2値化し、方位方向に最大値がある程度連続(例えば全方位1000スイープに対して600スイープ程度連続)するエコー画像を偽像候補として抽出する。あるいは、各方位について所定レベル以上の値を示す画素を距離方向で度数分布化し、度数のピークに対応するエコー画像を偽像候補として抽出する。   The false image candidate extraction means extracts a false image candidate in which the echo image exists in a azimuth direction with a predetermined width or more from echo images having a level of the echo signal equal to or higher than a predetermined level. For example, among pixels of image data, a pixel having a predetermined level or higher is binarized with a maximum value, and a pixel having a level lower than the predetermined level is binarized, and the maximum value is continuous to some extent in the azimuth direction (for example, 1000 sweeps in all directions) Echo images that continue for about 600 sweeps) are extracted as false image candidates. Alternatively, the pixels showing values of a predetermined level or more for each direction are frequency-distributed in the distance direction, and an echo image corresponding to the frequency peak is extracted as a false image candidate.

なお、画像データは、方位方向に平均化処理し、エコー画像の短い途切れ部分を排除する処理を行うことが望ましい。   It is desirable that the image data is averaged in the azimuth direction to perform processing for eliminating short breaks in the echo image.

そして、偽像抽出手段は、抽出した偽像候補のうち、各方位における距離方向の幅を算出し、当該距離方向の幅と、前記方位方向の幅とに基づいて偽像のエコー画像を抽出する。具体的には、偽像候補のうち、距離方向の幅が所定幅以上となる方位を抽出し、抽出した方位から偽像候補の方位方向の端部までの偽像領域幅を算出し、偽像候補の方位方向の幅に対する偽像領域幅が所定割合以上であれば、当該偽像候補を偽像のエコー画像とする。   Then, the false image extraction means calculates the distance direction width in each azimuth among the extracted false image candidates, and extracts the false image echo image based on the distance direction width and the azimuth direction width. To do. Specifically, from the false image candidates, the azimuth whose width in the distance direction is equal to or greater than the predetermined width is extracted, the false image area width from the extracted azimuth to the end of the false image candidate in the azimuth direction is calculated, If the false image area width with respect to the width in the azimuth direction of the image candidate is equal to or greater than a predetermined ratio, the false image candidate is set as a false image echo image.

また、エコー信号レベル制御手段を備え、抽出した偽像のエコー画像のレベル制御(低減処理)を行う。エコー信号のレベル制御は、画像データの各方位の画素のうち、偽像のエコー画像に隣接する画素間を補間することにより行う。また、画素間の補間は、線形補間であることが望ましい。   Further, an echo signal level control means is provided to perform level control (reduction processing) of the extracted false image echo image. The level control of the echo signal is performed by interpolating between pixels adjacent to the false echo image among the pixels in each direction of the image data. Moreover, it is desirable that the interpolation between pixels is linear interpolation.

以上のように、ビームサブ偽像の形状的な特徴を反映した画像処理を行うことで、ビームサブ偽像だけを的確に低減することができる。   As described above, by performing image processing that reflects the shape characteristics of the beam sub-false image, only the beam sub-false image can be accurately reduced.

この発明の偽像低減装置によれば、画像処理によりビームサブ偽像を低減することができる。   According to the false image reduction device of the present invention, the beam sub-false image can be reduced by image processing.

本実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus of this embodiment. 図2(A)は、偽像低減処理を行う前の画像データを表示器18に表示した場合の模式図であり、同図(B)は、ビームサブ偽像を含むスイープデータを極座標で表した図である。FIG. 2A is a schematic diagram when the image data before performing the false image reduction process is displayed on the display 18, and FIG. 2B shows the sweep data including the beam sub-false image expressed in polar coordinates. FIG. 図3(A)は、ローパスフィルタ処理後の極座標画像データを示す図であり、同図(B)は、2値化後の極座標画像データを示す図である。FIG. 3A is a diagram showing polar coordinate image data after low-pass filter processing, and FIG. 3B is a diagram showing polar coordinate image data after binarization. 偽像候補の抽出手法の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the extraction method of a false image candidate. 方位方向の幅と、距離方向の幅とに基づいて、ビームサブ偽像を検出する概念を示す図である。It is a figure which shows the concept which detects a beam sub false image based on the width | variety of an azimuth | direction direction, and the width | variety of a distance direction. 線形補間を説明する図である。It is a figure explaining linear interpolation. 低減処理追加領域を設定する例を示す図である。It is a figure which shows the example which sets a reduction process addition area | region. 図8(A)は、偽像低減処理を行う前の画像データを極座標で表した図であり、同図(B)は、偽像低減処理を行った後の画像データを極座標で表した図である。FIG. 8A is a diagram showing the image data before performing the false image reduction processing in polar coordinates, and FIG. 8B is a diagram showing the image data after performing the false image reduction processing in polar coordinates. It is. 図9(A)は、偽像低減処理を行う前の画像データを表示器18に表示した場合の模式図であり、同図(B)は、偽像低減処理を行った後の画像データを表示器18に表示した場合の模式図である。FIG. 9A is a schematic diagram when the image data before performing the false image reduction process is displayed on the display 18, and FIG. 9B shows the image data after performing the false image reduction process. It is a schematic diagram at the time of displaying on the indicator.

図1(A)は、本発明の偽像低減装置を内蔵したレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置は、例えば船舶に設置され、自船の周囲に電磁波を送受信し、他船等の物標を探知する装置である。   FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus incorporating the false image reduction apparatus of the present invention. The radar device is a device that is installed on a ship, for example, and transmits and receives electromagnetic waves around the ship to detect targets such as other ships.

同図において、レーダ装置は、アンテナ11、受信部12、A/D変換器13、スイープメモリ14、偽像低減処理部15、画像変換部16、直交座標画像メモリ17、および表示器18を備えている。   In the figure, the radar apparatus includes an antenna 11, a receiving unit 12, an A / D converter 13, a sweep memory 14, a false image reduction processing unit 15, an image converting unit 16, an orthogonal coordinate image memory 17, and a display 18. ing.

アンテナ11は、自船の周囲の各方位に電磁波を送信し、エコー信号を受信する。受信部12は、アンテナ11で受信したエコー信号のレベル(エコーレベル)に応じた値をA/D変換器13に出力する。A/D変換器13は、入力されたアナログ値のエコー信号をデジタル変換し、測定データとしてスイープメモリ14に出力する。   The antenna 11 transmits an electromagnetic wave in each direction around the ship and receives an echo signal. The receiving unit 12 outputs a value corresponding to the level (echo level) of the echo signal received by the antenna 11 to the A / D converter 13. The A / D converter 13 digitally converts the input analog echo signal and outputs it to the sweep memory 14 as measurement data.

スイープメモリ14は、測定1周期分(自船の周り360度分)の測定データを記憶する。各測定データは、極座標系の座標(方位および距離)と対応付けられ、スイープデータとして記憶されている。アンテナ11は、所定方位毎にパルス状に電磁波を送信するため、スイープデータは、アンテナ11の各方位について、所定サンプル毎の離散値として記憶される。   The sweep memory 14 stores measurement data for one measurement period (360 degrees around the ship). Each measurement data is associated with the coordinates (azimuth and distance) of the polar coordinate system and stored as sweep data. Since the antenna 11 transmits an electromagnetic wave in a pulse shape for each predetermined direction, the sweep data is stored as a discrete value for each predetermined sample for each direction of the antenna 11.

画像変換部16は、スイープメモリ14から極座標系のスイープデータを入力し、自船の位置を原点とした直交座標系に変換して、エコーレベルに応じた階調の画素輝度値として出力する。この直交座標系の画素輝度値が直交座標画像データとして直交座標画像メモリ17に記憶される。   The image conversion unit 16 receives the sweep data of the polar coordinate system from the sweep memory 14, converts it into an orthogonal coordinate system with the position of the ship as the origin, and outputs it as a pixel luminance value with a gradation corresponding to the echo level. The pixel luminance values of this orthogonal coordinate system are stored in the orthogonal coordinate image memory 17 as orthogonal coordinate image data.

表示器18は、直交座標画像メモリ17に記憶されている直交座標画像データを読み出し、図2(A)に示すようなレーダ画像(エコー画像)を表示する。なお、本実施形態では、背景色が白で、画素輝度値が高い画素ほど黒く表示される例を示すが、逆に、背景色が黒で、画素輝度値が高い画素ほど白く表示されるようにしてもよい。また、カラー画像として表示される態様であってもよい。   The display 18 reads the rectangular coordinate image data stored in the rectangular coordinate image memory 17 and displays a radar image (echo image) as shown in FIG. In this embodiment, an example is shown in which a pixel with a white background color and a higher pixel luminance value is displayed in black. Conversely, a pixel with a black background color and a higher pixel luminance value is displayed in white. It may be. Moreover, the aspect displayed as a color image may be sufficient.

アンテナ11は、電磁波を発射する方位(メインローブの方位)以外にも、ある程度のレベルでサイドローブが発生する。サイドローブが物標の存在する方位に向いている場合、ある程度のレベルのエコー信号が受信されるため、メインローブの方位からある程度のレベルのエコー信号が受信されたものとしてスイープデータが生成される。したがって、図2(A)に示すように、本来物標が存在しない方位にビームサブ偽像が表示されてしまう。サイドローブは、ほぼ全周方位に発生するため、ビームサブ偽像は、自船からの距離が等しい等円周上において方位方向に長く延びるように表示される。   The antenna 11 generates side lobes at a certain level in addition to the direction in which the electromagnetic waves are emitted (the direction of the main lobe). When the side lobe is directed to the direction in which the target is present, an echo signal of a certain level is received, so that sweep data is generated as if an echo signal of a certain level is received from the direction of the main lobe. . Therefore, as shown in FIG. 2A, the beam sub-false image is displayed in the direction where the target does not exist. Since the side lobe is generated in almost the entire azimuth direction, the beam sub-false image is displayed so as to extend long in the azimuth direction on an equal circle having the same distance from the ship.

ここで、本実施形態のレーダ装置は、偽像低減処理部15でスイープメモリ14に記憶されているスイープデータを読み出し、ビームサブ偽像を抽出してレベル低減処理を行い、スイープメモリ14の測定1周期分のスイープデータの内容を更新する。その結果、画像変換部16には、レベル低減処理後のスイープデータが入力され、表示器18にはビームサブ偽像だけが的確に除去されたエコー画像が表示される(図9を参照)。   Here, in the radar apparatus of the present embodiment, the false image reduction processing unit 15 reads the sweep data stored in the sweep memory 14, extracts the beam sub-false image, performs the level reduction process, and performs the measurement 1 of the sweep memory 14. Update the contents of the sweep data for the period. As a result, the sweep data after the level reduction process is input to the image conversion unit 16, and an echo image from which only the beam sub-false image has been accurately removed is displayed on the display 18 (see FIG. 9).

以下、偽像低減処理部15の処理内容について具体的に説明する。図1(B)は、偽像低減処理部15の構成を示すブロック図である。偽像低減処理部15は、平均化処理部151、2値化処理部152、2値化データメモリ153、ビームサブ偽像検出部154、およびレベル制御部155を備えている。偽像低減処理部15は、これら構成部により、スイープデータを極座標の画像データとして画像処理によりビームサブ偽像を検出、偽像低減処理を行う。   Hereinafter, the processing content of the false image reduction processing unit 15 will be specifically described. FIG. 1B is a block diagram illustrating a configuration of the false image reduction processing unit 15. The false image reduction processing unit 15 includes an averaging processing unit 151, a binarization processing unit 152, a binarized data memory 153, a beam sub false image detection unit 154, and a level control unit 155. By these components, the false image reduction processing unit 15 detects beam sub-false images by image processing using the sweep data as polar coordinate image data, and performs false image reduction processing.

平均化処理部151は、スイープメモリ14からスイープデータ(以下、極座標画像データと言う。)を読み出し、平均化処理を行う。平均化処理は、例えば、極座標画像データを方位方向にローパスフィルタ処理を行うことにより実現する。ローパスフィルタ処理は、例えばFIRフィルタを用いて行う。   The averaging processing unit 151 reads sweep data (hereinafter referred to as polar coordinate image data) from the sweep memory 14 and performs an averaging process. The averaging process is realized, for example, by performing a low-pass filter process on the polar coordinate image data in the azimuth direction. The low-pass filter process is performed using, for example, an FIR filter.

図2(B)にビームサブ偽像を含む極座標画像データを表した図を示す。同図(B)の例では、横軸が距離方向(左方向に向かって自船近傍、右方向に向かって自船遠方)であり、縦軸が方位方向である。同図中央付近に示す半楕円状のエコー画像が物標であり、方位方向に細長く延びるエコー画像がビームサブ偽像である。   FIG. 2B shows a diagram representing polar coordinate image data including a beam sub-false image. In the example of FIG. 5B, the horizontal axis is the distance direction (in the vicinity of the ship in the left direction, the ship is in the far direction in the right direction), and the vertical axis is the azimuth direction. The semi-elliptical echo image shown in the vicinity of the center of the figure is the target, and the echo image extending in the azimuth direction is the beam sub-false image.

アンテナ11から発射されるサイドローブは、所定方位毎に複数発生するため、ビームサブ偽像は方位方向に途切れ途切れに現れることになる。したがって、平均化処理部151は、ローパスフィルタ処理を行うことにより、図3(A)に示すように、エコー画像の短い途切れ部分を排除し、エコー画像に方位方向のつながりを持たせる処理を行う。   Since a plurality of side lobes emitted from the antenna 11 are generated for each predetermined direction, the beam sub-false image appears intermittently in the azimuth direction. Therefore, the averaging processing unit 151 performs a process of eliminating a short discontinuous portion of the echo image and providing a connection in the azimuth direction as shown in FIG. 3A by performing a low-pass filter process. .

次に、2値化処理部152は、ローパスフィルタ処理後の極座標画像データの各画素のうち、所定レベル(閾値)以上となる画素を最大値、所定レベル未満の画素を最小値として2値化する。つまり、閾値以上の画素を値1、閾値未満の画素を値0に変換する。ただし、レーダ装置では、自船近傍の海面反射による影響を抑えるため、遠距離になるほどゲインが大きくなるように、距離に応じてゲイン特性を補正しているため、この例では、閾値は、自船からの距離に応じて異なるものとしている。例えば、自船近傍は閾値Aとし、自船遠方は閾値Aよりも大きい閾値Bとする(最大値を255として、閾値A=50、閾値B=60とする)。2値化した極座標画像データは、2値化データメモリ153に一時記憶される。なお、2値化処理部152は、平均化処理部151から入力された極座標画像データを低解像度化してから2値化データメモリ153に記憶するようにしてもよい。   Next, the binarization processing unit 152 binarizes the pixels of the polar coordinate image data after the low-pass filter processing, with a pixel that is equal to or higher than a predetermined level (threshold) as a maximum value and a pixel that is lower than the predetermined level as a minimum value. To do. That is, a pixel that is equal to or greater than the threshold value is converted to a value 1, and a pixel that is less than the threshold value is converted to a value 0. However, in the radar device, the gain characteristic is corrected according to the distance so that the gain increases as the distance increases in order to suppress the influence of sea surface reflection in the vicinity of the ship. It depends on the distance from the ship. For example, the vicinity of the ship is a threshold A, and the distance of the ship is a threshold B larger than the threshold A (the maximum value is 255, the threshold A = 50, and the threshold B = 60). The binarized polar coordinate image data is temporarily stored in the binarized data memory 153. The binarization processing unit 152 may store the polar coordinate image data input from the averaging processing unit 151 in the binarized data memory 153 after reducing the resolution.

次に、ビームサブ偽像検出部154は、2値化データメモリ153から2値化された極座標画像データを読み出し、ビームサブ偽像を検出する。   Next, the beam sub false image detection unit 154 reads the binarized polar coordinate image data from the binarized data memory 153 and detects the beam sub false image.

ビームサブ偽像検出部154は、まず2値化された極座標画像データから偽像候補を抽出する。ビームサブ偽像検出部154は、各距離における極座標画像データについて、値1を示す画素の方位方向の幅が所定幅以上存在するかを判断する。すなわち、図3(B)に示すように、各距離の極座標画像データについて、値1を示す画素がスイープ方向に連続する数を算出し、連続スイープ数が閾値Th(例えば全方位1000スイープに対して600スイープ程度)以上であれば、この距離における値1を示す全ての画素、および隣接して値1を示す全ての画素を偽像候補として抽出する。   The beam sub-false image detection unit 154 first extracts a false image candidate from the binarized polar coordinate image data. The beam sub-false image detection unit 154 determines whether the width in the azimuth direction of the pixel indicating the value 1 is greater than or equal to a predetermined width for the polar coordinate image data at each distance. That is, as shown in FIG. 3B, for polar coordinate image data at each distance, the number of pixels having a value of 1 in the sweep direction is calculated, and the number of continuous sweeps is a threshold Th (for example, 1000 sweeps in all directions). (About 600 sweeps) or more, all the pixels indicating the value 1 at this distance and all pixels adjacent to the value 1 are extracted as false image candidates.

なお、偽像候補の抽出は、以下の様にして行うことも可能である。図4は、偽像候補の抽出手法の他の例を示す図である。図4(A)に示すように、この例における偽像低減処理部15は、平均化処理部151、2値化処理部152、2値化データメモリ153に代えて、ヒストグラム解析部159を備えている。ヒストグラム解析部159は、各距離方向の極座標画像データから所定レベル以上の画素の数を算出し、同図(B)に示す様な距離方向の度数分布を求める。ヒストグラム解析部159は、この度数分布のピークを示す距離(所定度数以上で、最も高い度数を示す距離)を抽出する。なお、この例においても、2値化処理部152、2値化データメモリ153をさらに設け、極座標画像データを一端2値化してから度数分布を求めてもよい。   The extraction of false image candidates can also be performed as follows. FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a false image candidate extraction method. As shown in FIG. 4A, the false image reduction processing unit 15 in this example includes a histogram analysis unit 159 instead of the averaging processing unit 151, the binarization processing unit 152, and the binarized data memory 153. ing. The histogram analysis unit 159 calculates the number of pixels of a predetermined level or more from the polar coordinate image data in each distance direction, and obtains a frequency distribution in the distance direction as shown in FIG. The histogram analysis unit 159 extracts a distance indicating a peak of the frequency distribution (a distance indicating a highest frequency that is equal to or higher than a predetermined frequency). In this example as well, the binarization processing unit 152 and the binarized data memory 153 may be further provided, and the frequency distribution may be obtained after binarizing the polar coordinate image data.

さらに、ヒストグラム解析部159は、同図(C)に示すように、方位方向に0から1に変化する画素(所定レベル未満から所定レベル以上に変化する画素)の数をさらに算出し、距離方向の度数分布を求める。ヒストグラム解析部159は、この度数分布のピークを示す距離(所定度数以上で、最も高い度数を示す距離)を抽出する。ヒストグラム解析部159は、これら2つの度数分布のピークが一致する距離のうち所定レベル以上の画素、および隣接する所定レベル以上の画素を偽像候補とする。上述のように、ビームサブ偽像は方位方向に途切れ途切れに現れることになるため、方位方向に0から1に変化する画素の数が多い傾向を示す。   Furthermore, the histogram analysis unit 159 further calculates the number of pixels that change from 0 to 1 in the azimuth direction (pixels that change from less than a predetermined level to more than a predetermined level) as shown in FIG. Find the frequency distribution of. The histogram analysis unit 159 extracts a distance indicating a peak of the frequency distribution (a distance indicating a highest frequency that is equal to or higher than a predetermined frequency). The histogram analysis unit 159 sets a pixel having a predetermined level or higher and a neighboring pixel having a predetermined level or higher among the distances at which the peaks of the two frequency distributions coincide as false image candidates. As described above, since the beam sub-false image appears intermittently in the azimuth direction, the number of pixels that change from 0 to 1 in the azimuth direction tends to be large.

このように、処理負荷の高いFIRフィルタによる平均化処理を行わなくとも、所定レベル以上を有する画素の方位方向の画素数に基づいて、方位方向の幅が所定幅以上存在するかを判断することも可能である。   As described above, it is possible to determine whether the width in the azimuth direction is equal to or larger than the predetermined width based on the number of pixels in the azimuth direction of pixels having a predetermined level or more without performing the averaging process by the FIR filter having a high processing load. Is also possible.

次に、ビームサブ偽像検出部154は、偽像候補の方位方向の幅と、距離方向の幅とに基づいて、抽出した偽像候補がビームサブ偽像であるか否かを判断する。すなわち、図5(A)および同図(B)に示すように、偽像候補の距離方向の幅から偽像領域を抽出し、偽像候補の方位方向の全体長さ(上端画素から下端画素までの長さ:Length Whole)に対する偽像領域の方位方向の長さ(Length Upper,Length Lower)の割合が所定値以上(例えば70%以上)であれば、偽像候補のうち、偽像領域内をビームサブ偽像と判断する。   Next, the beam sub-false image detection unit 154 determines whether the extracted false image candidate is a beam sub-false image based on the width in the azimuth direction of the false image candidate and the width in the distance direction. That is, as shown in FIG. 5A and FIG. 5B, a false image area is extracted from the width of the false image candidate in the distance direction, and the entire length of the false image candidate in the azimuth direction (from the upper end pixel to the lower end pixel). If the ratio of the length (Length Upper, Length Lower) in the azimuth direction of the false image area to the length (Length Whole) is equal to or greater than a predetermined value (for example, 70% or more), the false image area of the false image candidates The inside is determined to be a beam sub-false image.

ビームサブ偽像は、距離方向の幅が物標の部分の距離方向の幅よりもはるかに狭くなり、方位方向に非常に長くなる傾向がある。一方で、エコー画像がビームサブ偽像ではなく、方位方向に長さを持つ物標(陸地等)であった場合、距離方向の幅もある程度広くなる傾向がある。そこで、ビームサブ偽像検出部154は、偽像候補の端部(上端画素および下端画素)から順に各方位の距離方向幅Rを算出する。距離方向幅Rが閾値Rth(例えば5画素程度)以上となれば算出を終了し、上端画素からR≧Rthとなった画素までの部分、および下端画素からR≧Rthとなった画素までの部分を偽像領域とする。そして、ビームサブ偽像検出部154は、上端画素からR≧Rthとなった画素までの部分の方位方向の長さ(Length Upper)、および下端画素からR≧Rthとなった画素までの部分の方位方向の長さ(Length Lower)を算出する。そして、(Length Upper+Length Lower)/(Length Whole)>(Length Thres Ratio)であれば、偽像候補の偽像領域がビームサブ偽像であると判断する。Length Thres Ratioは、上記のように、例えば70%(0.7)とする。ビームサブ偽像検出部154は、偽像候補はビームサブ偽像であると判断した場合、ビームサブ偽像の座標を示す情報をレベル制御部155に出力する。   The beam sub-false image has a tendency that the width in the distance direction is much narrower than the width in the distance direction of the target portion and becomes very long in the azimuth direction. On the other hand, when the echo image is not a beam sub-false image but a target (land or the like) having a length in the azimuth direction, the width in the distance direction tends to be widened to some extent. Therefore, the beam sub false image detection unit 154 calculates the distance direction width R of each direction in order from the end (upper end pixel and lower end pixel) of the false image candidate. When the distance direction width R is equal to or greater than a threshold value Rth (for example, about 5 pixels), the calculation is finished, and the portion from the upper end pixel to the pixel where R ≧ Rth and the portion from the lower end pixel to the pixel where R ≧ Rth are satisfied Is a false image area. The beam sub-false image detection unit 154 then determines the length in the azimuth direction from the top pixel to the pixel where R ≧ Rth (Length Upper), and the azimuth of the portion from the bottom pixel to the pixel where R ≧ Rth. The length of the direction (Length Lower) is calculated. If (Length Upper + Length Lower) / (Length Whole)> (Length Thres Ratio), it is determined that the false image region of the false image candidate is a beam sub-false image. As described above, the length threshold ratio is set to 70% (0.7), for example. If the beam sub-false image detection unit 154 determines that the false image candidate is a beam sub-false image, the beam sub-false image detection unit 154 outputs information indicating the coordinates of the beam sub-false image to the level control unit 155.

レベル制御部155は、スイープメモリ14からスイープデータ(2値化されていない極座標画像データ)を読み出し、ビームサブ偽像の座標に対応する画素のレベル制御(偽像低減処理)を行う。偽像低減処理は、偽像領域内の全ての値を0とする処理であってもよいが、以下の様な処理を行ってもよい。   The level control unit 155 reads the sweep data (polarized image data that has not been binarized) from the sweep memory 14 and performs level control (false image reduction processing) of pixels corresponding to the coordinates of the beam sub-false image. The false image reduction process may be a process in which all values in the false image area are set to 0, but the following process may be performed.

まず、レベル制御部155は、図6(A)に示すように、ビームサブ偽像の各方位方向の両端座標を検出する。ビームサブ偽像検出部154から入力された座標が2値化されたデータに基づく座標であれば、当該入力された座標から、2値化されていない極座標画像データに対応する座標を検出する。2値化されたデータが低解像度化されたものである場合は、2値化されていない高解像度の極座標画像データに対応する複数の画素から1つまたは複数を両端画素の座標として検出する。   First, as shown in FIG. 6A, the level control unit 155 detects both end coordinates in each azimuth direction of the beam sub-false image. If the coordinates input from the beam sub-false image detection unit 154 are coordinates based on binarized data, the coordinates corresponding to the non-binarized polar coordinate image data are detected from the input coordinates. When the binarized data has a reduced resolution, one or a plurality of pixels corresponding to the high-resolution polar coordinate image data that has not been binarized are detected as the coordinates of both end pixels.

そして、レベル制御部155は、同図(B)に示すように、ビームサブ偽像の両端に隣接する2画素を検出する。複数の画素を両端画素の座標として検出した場合は、それぞれに隣接する複数の画素を検出する。   The level control unit 155 detects two pixels adjacent to both ends of the beam sub-false image as shown in FIG. When a plurality of pixels are detected as the coordinates of both end pixels, a plurality of adjacent pixels are detected.

最後に、レベル制御部155は、同図(C)に示すように、検出した隣接画素間を線形補間する。この線形補間は、偽像領域内の各方位方向の全データについて行う。   Finally, the level control unit 155 linearly interpolates between the detected adjacent pixels as shown in FIG. This linear interpolation is performed for all data in each azimuth direction in the false image area.

ただし、図3(A)で示したように、方位方向にローパスフィルタ処理を行っている場合、物標に対応するエコー画像も方位方向に引き延ばされていることになるため、偽像領域内だけを低減処理すると、ビームサブ偽像が残ってしまうことになる。そこで、レベル制御部155は、図7に示すように、ローパスフィルタ処理で引き延ばされた分だけ低減処理を追加して行う。すなわち、レベル制御部155は、R≧Rthとなった画素から、下方向および上方向に、さらに平均化画素数(FIRフィルタのタップ数)の半分だけ低減処理追加領域を設定し、線形補間を行う方位方向を追加する。   However, as shown in FIG. 3A, when low-pass filter processing is performed in the azimuth direction, the echo image corresponding to the target is also stretched in the azimuth direction. If only the inside is reduced, a beam sub-false image will remain. Therefore, as shown in FIG. 7, the level control unit 155 additionally performs a reduction process by the amount extended by the low-pass filter process. That is, the level control unit 155 further sets a reduction process addition region by a half of the number of average pixels (the number of taps of the FIR filter) in the downward and upward directions from the pixel where R ≧ Rth, and performs linear interpolation. Add the direction to be performed.

なお、2値化されて1,0の値に変換されたときに、0に丸め込まれる分のデータを考慮して、低減処理追加領域は平均化画素数の半分より少なく設定する(例えば10スイープ分少なくする)。   In consideration of the data that is rounded to 0 when binarized and converted to a value of 1, 0, the reduction process additional region is set to be less than half of the average number of pixels (for example, 10 sweeps). Less).

以上のようにして、偽像低減処理部15は、偽像領域内のレベルを低減する処理を行い、スイープメモリ14のスイープデータを更新する。この結果、図8(A)に示すような偽像低減処理を行う前の極座標画像データが、同図(B)に示すようにビームサブ偽像の部分だけがレベル低減された極座標画像データに変換される。   As described above, the false image reduction processing unit 15 performs the process of reducing the level in the false image area, and updates the sweep data in the sweep memory 14. As a result, the polar coordinate image data before performing the false image reduction processing as shown in FIG. 8A is converted into polar coordinate image data in which only the beam sub-false image portion is level-reduced as shown in FIG. Is done.

画像変換部16は、更新されたスイープデータを読み出して直交座標画像データに変換し、直交座標画像メモリ17に記憶する。その結果、図9(A)に示すように自船からの距離が等しい等円周上において方位方向に長く延びるように表示されていたエコー画像が、同図(B)に示すように物標のエコー画像を残しつつ消えることになり、不要な画像だけが除去されることになる。   The image conversion unit 16 reads the updated sweep data, converts it into rectangular coordinate image data, and stores it in the rectangular coordinate image memory 17. As a result, as shown in FIG. 9 (A), the echo image displayed so as to extend long in the azimuth direction on the same circle with the same distance from the ship is shown in FIG. 9 (B). Thus, the echo image disappears while leaving only the unnecessary image.

以上のように、本実施形態のレーダ装置における偽像低減処理では、ビームサブ偽像の形状的な特徴を反映した画像処理を行うことにより、ビームサブ偽像だけを的確に低減処理することができる。   As described above, in the false image reduction process in the radar apparatus according to the present embodiment, it is possible to accurately reduce only the beam sub false image by performing image processing that reflects the shape characteristics of the beam sub false image.

なお、本実施形態のレーダ装置では、表示器18に画像データを表示する例を示しているが、画像データの表示とともに、各物標を補足、追尾する態様(衝突予防支援装置として用いること)も可能である。本実施形態の偽像低減処理により、偽像が補足されて追尾されてしまうことを防止することができ、衝突予防支援装置としても非常に好適である。   In the radar apparatus according to the present embodiment, an example is shown in which image data is displayed on the display unit 18; however, in addition to the display of the image data, each target is captured and tracked (used as a collision prevention support apparatus). Is also possible. The false image reduction processing of the present embodiment can prevent the false image from being captured and tracked, and is very suitable as a collision prevention support apparatus.

11…アンテナ
12…受信部
13…A/D変換器
14…スイープメモリ
15…偽像低減処理部
16…画像変換部
17…直交座標画像メモリ
18…表示器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Antenna 12 ... Reception part 13 ... A / D converter 14 ... Sweep memory 15 ... False image reduction process part 16 ... Image conversion part 17 ... Orthogonal coordinate image memory 18 ... Display

Claims (12)

アンテナから送信された電磁波のエコー信号が入力され、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記エコー信号のレベルが所定レベル以上を有するエコー画像のうち、当該エコー画像の方位方向の幅に基づいて偽像候補を抽出する偽像候補抽出手段と、
前記偽像候補の距離方向の幅を算出し、当該距離方向の幅と、前記方位方向の幅とに基づいて偽像のエコー画像を抽出する偽像抽出手段と、
を備えた偽像低減装置。
An image data generation unit that receives an echo signal of an electromagnetic wave transmitted from an antenna and generates image data based on the echo signal;
Among the echo images having a level of the echo signal equal to or higher than a predetermined level, a false image candidate extraction unit that extracts a false image candidate based on the width in the azimuth direction of the echo image;
A false image extraction means for calculating a distance in the distance direction of the false image candidate and extracting an echo image of the false image based on the width in the distance direction and the width in the azimuth direction;
A false image reduction device.
請求項1に記載の偽像低減装置において、
前記偽像のエコー画像の前記画像データのレベルを制御するエコー信号レベル制御手段を備えた偽像低減装置。
The false image reducing device according to claim 1,
A false image reduction device comprising echo signal level control means for controlling the level of the image data of the false image echo image.
請求項2に記載の偽像低減装置において、
前記エコー信号レベル制御手段は、前記画像データの各方位の画素のうち、前記偽像のエコー画像に隣接する画素間を補間することによりレベル制御処理を行うことを特徴とする偽像低減装置。
In the false image reduction device according to claim 2,
The echo signal level control means performs a level control process by interpolating between pixels adjacent to the echo image of the false image among pixels in each direction of the image data.
請求項3に記載の偽像低減装置において、
前記エコー信号レベル制御手段による前記画素間の補間は、線形補間であることを特徴とする偽像低減装置。
In the false image reduction device according to claim 3,
The false image reduction device, wherein the interpolation between the pixels by the echo signal level control means is linear interpolation.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の偽像低減装置において、
前記画像データを方位方向に平均化処理する平均化処理手段を備え、
前記偽像候補抽出手段は、前記平均化処理手段で方位方向に平均化した画像データから偽像候補を抽出することを特徴とする偽像低減装置。
In the false image reduction device according to any one of claims 1 to 4,
Averaging processing means for averaging the image data in the azimuth direction,
The false image reduction device, wherein the false image candidate extraction means extracts false image candidates from the image data averaged in the azimuth direction by the averaging processing means.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の偽像低減装置において、
前記偽像候補抽出手段は、前記所定レベル以上を有するエコー画像の方位方向の連続性に基づいて前記偽像候補を抽出することを特徴とする偽像低減装置。
In the false image reduction device according to any one of claims 1 to 5,
The false image reduction device, wherein the false image candidate extraction unit extracts the false image candidates based on continuity in the azimuth direction of the echo image having the predetermined level or more.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の偽像低減装置において、
前記偽像候補抽出手段は、前記所定レベル以上を有するエコー画像の方位方向の画素数に基づいて前記偽像候補を抽出することを特徴とする偽像低減装置。
In the false image reduction device according to any one of claims 1 to 5,
The false image reduction device, wherein the false image candidate extraction unit extracts the false image candidates based on the number of pixels in the azimuth direction of the echo image having the predetermined level or more.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の偽像低減装置において、
前記偽像抽出手段は、前記偽像候補のうち、前記距離方向の幅が所定幅以上となる方位を抽出し、抽出した方位から当該偽像候補の方位方向の端部までの偽像領域幅を算出し、前記偽像候補の方位方向の幅に対する前記偽像領域幅が所定割合以上であれば、当該偽像候補を偽像のエコー画像とすることを特徴とする偽像低減装置。
The false image reduction device according to any one of claims 1 to 7,
The false image extracting means extracts an orientation in which the width in the distance direction is equal to or larger than a predetermined width from the false image candidates, and a false image region width from the extracted orientation to an end portion in the orientation direction of the false image candidate The false image reduction device is characterized in that if the false image area width with respect to the width in the azimuth direction of the false image candidate is equal to or greater than a predetermined ratio, the false image candidate is an echo image of the false image.
前記所定レベルは、距離に応じて異なることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の偽像低減装置。   The false image reduction device according to claim 1, wherein the predetermined level is different depending on a distance. 請求項2乃至請求項9のいずれかに記載の偽像低減装置と、
前記画像データに基づいて画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記画像データのうち、前記偽像のエコー画像に対しては前記エコー信号レベル制御手段によってレベルの制御をされた前記画像データに基づく画像を表示することを特徴とする偽像低減装置。
The false image reduction device according to any one of claims 2 to 9,
Display means for displaying an image based on the image data;
With
An image based on the image data, the level of which is controlled by the echo signal level control means, is displayed for the false image echo image among the image data.
アンテナから送信された電磁波のエコー信号が入力され、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成ステップと、
前記エコー信号のレベルが所定レベル以上を有するエコー画像のうち、当該エコー画像の方位方向の幅に基づいて偽像候補を抽出する偽像候補抽出ステップと、
前記偽像候補のうち、各方位における距離方向の幅を算出し、当該距離方向の幅と、前記方位方向の幅とに基づいて偽像のエコー画像を抽出する偽像抽出ステップと、
を実行する偽像低減方法。
An image data generation step of receiving an echo signal of an electromagnetic wave transmitted from an antenna and generating image data based on the echo signal;
Among the echo images having a level of the echo signal equal to or higher than a predetermined level, a false image candidate extraction step for extracting a false image candidate based on the width in the azimuth direction of the echo image;
The false image extraction step of calculating the width in the distance direction in each azimuth among the false image candidates, and extracting the echo image of the false image based on the width in the distance direction and the width in the azimuth direction;
A fake image reduction method.
アンテナから送信された電磁波のエコー信号が入力され、該エコー信号に基づいて画像データを生成する画像データ生成ステップと、
前記エコー信号のレベルが所定レベル以上を有するエコー画像のうち、当該エコー画像の方位方向の幅に基づいて偽像候補を抽出する偽像候補抽出ステップと、
前記偽像候補のうち、各方位における距離方向の幅を算出し、当該距離方向の幅と、前記方位方向の幅とに基づいて偽像のエコー画像を抽出する偽像抽出ステップと、
をレーダ装置に実行させる偽像低減プログラム。
An image data generation step of receiving an echo signal of an electromagnetic wave transmitted from an antenna and generating image data based on the echo signal;
Among the echo images having a level of the echo signal equal to or higher than a predetermined level, a false image candidate extraction step for extracting a false image candidate based on the width in the azimuth direction of the echo image;
The false image extraction step of calculating the width in the distance direction in each azimuth among the false image candidates, and extracting the echo image of the false image based on the width in the distance direction and the width in the azimuth direction;
Is a false image reduction program that causes a radar device to execute.
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