JP2011208974A - レーダ画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉信号の帯域幅によらず、合成開口レーダの受信信号から干渉信号を抑圧することによって、合成開口レーダ画像の劣化を防止可能なレーダ画像処理装置を得る。
【解決手段】合成開口レーダ画像に相当する第１の空間周波数領域の信号の非干渉帯域の信号に対して、２次元超解像法により超解像画像を生成し、超解像画像に相当する第２の空間周波数領域の信号を算出する２次元超解像処理手段４と、第２の空間周波数領域の信号を所定の関数で変換し、干渉信号を抑圧する干渉信号抑圧フィルタを生成する干渉信号抑圧フィルタ生成手段５と、干渉信号抑圧フィルタにより、合成開口レーダ画像から干渉信号が抑圧された画像に相当する第３の空間周波数領域の信号を算出する抑圧後信号算出手段と、第３の空間周波数領域の信号に対して、２次元ＩＦＦＴ処理により干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像を生成する２次元ＩＦＦＴ手段８とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）により得られた受信信号に基づいて、合成開口レーダ画像を再生するレーダ画像処理装置に関する。

合成開口レーダは、昼夜を問わず、また雲や雨等の天候を問わず地表面を観測し、地表面の高分解能マップを生成することができるので、人工衛星や航空機等に搭載されたレーダを用いたリモートセンシングの分野で広く利用されている。具体的には、合成開口レーダは、広帯域（主にマイクロ波帯）の送信信号を、電磁波としてパルス状に繰り返し放射し、地表面からの散乱波を受信して、受信信号を適切に合成する信号処理を経ることにより、地表面の高分解能マップを生成する。

ここで、合成開口レーダの分解能（特に、距離方向の分解能）は、送信信号の周波数帯域幅に依存しており、周波数帯域幅が広いほど高分解能の観測が可能となる。そのため、高分解能な合成開口レーダでは、地表面の観測に広帯域の送信信号を使用する。なお、広帯域の送信信号を使用することは、時間領域について言えば、送信信号のパルス圧縮と同義である。

一方、地表面には、各種通信施設やレーダ施設等が多数存在し、それぞれが電磁波を放射しているので、これらの電波源からの信号が、合成開口レーダの受信信号に重畳することは避けられない。このような他の電波源から放射されて受信信号に重畳した信号を、以下の説明では干渉信号と称する。また、受信信号から干渉信号を除いた所望の信号を、以下の説明では目標信号と称する。

合成開口レーダにおける干渉信号を抑圧する方法として、フィルタを用いて干渉信号を抑圧するものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
すなわち、非特許文献１には、干渉信号の帯域幅がそれほど広くないことを前提として、特定の周波数の干渉信号を抑圧するノッチフィルタや、干渉信号の帯域幅に合わせた帯域阻止フィルタを用いて、干渉信号が重畳した周波数帯域の受信信号を目標信号とともに完全に抑圧することにより、干渉信号を抑圧することが示されている。

WALTER W.GOJ, "SYNTHETIC-APERTURE RADAR AND ELECTRONIC WARFARE" Artech House. 1993

非特許文献１に開示された干渉信号の抑圧方法では、干渉信号の帯域幅がそれほど広くないことを前提としているので、干渉信号が重畳した周波数帯域の受信信号を目標信号とともに抑圧したとしても、得られる合成開口レーダ画像が大きく劣化することはない。しかしながら、干渉信号の帯域幅が広い場合に、非特許文献１に開示された方法を適用し、干渉信号が重畳した周波数帯域の受信信号を目標信号とともに抑圧すると、広い帯域幅において目標信号が抑圧されることから、干渉信号抑圧後の合成開口レーダ画像が著しく劣化するという問題がある。

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、干渉信号の帯域幅によらず、合成開口レーダの受信信号から干渉信号を抑圧することによって、合成開口レーダ画像の劣化を防止することができるレーダ画像処理装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ画像処理装置は、移動可能なプラットフォームに搭載された合成開口レーダによって送受信された信号に基づいて、合成開口レーダ画像を再生するＳＡＲ画像再生手段と、合成開口レーダ画像に対して２次元ＦＦＴ処理を適用し、第１の空間周波数領域の信号を算出する２次元ＦＦＴ手段と、第１の空間周波数領域の信号を、外部からの干渉信号が重畳した干渉帯域の信号と干渉信号が重畳していない非干渉帯域の信号とに分離する干渉帯域・非干渉帯域分離手段と、非干渉帯域の信号に対して、２次元超解像法を適用して超解像画像を生成し、超解像画像に相当する第２の空間周波数領域の信号を算出する２次元超解像処理手段と、第２の空間周波数領域の信号を所定の関数に基づいて変換し、干渉信号を抑圧する干渉信号抑圧フィルタを生成する干渉信号抑圧フィルタ生成手段と、干渉信号抑圧フィルタを用いて、合成開口レーダ画像から、干渉信号が抑圧された画像に相当する第３の空間周波数領域の信号を算出する抑圧後信号算出手段と、第３の空間周波数領域の信号に対して２次元ＩＦＦＴ処理を適用し、干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像を生成する２次元ＩＦＦＴ処理手段と、を備えたものである。

この発明に係るレーダ画像処理装置によれば、２次元超解像処理手段は、合成開口レーダ画像に相当する第１の空間周波数領域の信号のうち、干渉信号が重畳していない非干渉帯域の信号に対して、２次元超解像法を適用して超解像画像を生成し、超解像画像に相当する第２の空間周波数領域の信号を算出し、干渉信号抑圧フィルタ生成手段は、第２の空間周波数領域の信号を所定の関数に基づいて変換し、干渉信号を抑圧する干渉信号抑圧フィルタを生成し、抑圧後信号算出手段は、干渉信号抑圧フィルタを用いて、合成開口レーダ画像から、干渉信号が抑圧された画像に相当する第３の空間周波数領域の信号を算出し、２次元ＩＦＦＴ処理手段は、第３の空間周波数領域の信号に対して２次元ＩＦＦＴ処理を適用し、干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像を生成する。
そのため、干渉信号の帯域幅によらず、合成開口レーダの受信信号から干渉信号を抑圧することによって、合成開口レーダ画像の劣化を防止することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。 図１に示した干渉帯域・非干渉帯域分離手段の処理を示す説明図である。 図１に示した２次元超解像処理手段の処理を示す説明図である。 図１に示した干渉信号抑圧手段の詳細な構成を周辺手段とともに示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。

以下、この発明のレーダ画像処理装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図１において、このレーダ画像処理装置は、ＳＡＲ画像再生手段１、２次元ＦＦＴ手段２、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３、２次元超解像処理手段４、干渉信号抑圧フィルタ生成手段５、干渉信号抑圧手段６（抑圧後信号算出手段）、干渉帯域・非干渉帯域合成手段７（抑圧後信号算出手段）、２次元ＩＦＦＴ手段８、偽像抑圧手段９、および表示手段１０を備えている。また、偽像抑圧手段９は、偽像抑圧フィルタ生成手段９１および偽像抑圧フィルタ乗算手段９２を有している。

以下、上記構成のレーダ画像処理装置の各部位の機能について説明する。
ＳＡＲ画像再生手段１は、移動可能なプラットフォーム（例えば、人工衛星や航空機等）に搭載された合成開口レーダ（図示せず）によって送受信された信号に基づいて、合成開口レーダ画像を再生する（例えば、地表面の高分解能マップを生成する）ＳＡＲ画像再生処理を実行する。ここで、ＳＡＲ画像再生処理については、例えば非特許文献２（大内和夫著、「リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎」、第１版、東京電機大学、２００４年１月２０日）等に示されているので、詳細な説明を省略する。

なお、合成開口レーダが受信した受信信号には、上述したように干渉信号が重畳しているので、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像は、干渉信号の影響を受けた画像となる。
２次元ＦＦＴ手段２は、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像に対して２次元ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）処理を適用し、合成開口レーダ画像に相当する空間周波数領域の信号（第１の空間周波数領域の信号）を算出する。

次に、図２を参照しながら、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３の機能について説明する。図２は、図１に示した干渉帯域・非干渉帯域分離手段３の処理を示す説明図である。
干渉帯域・非干渉帯域分離手段３は、２次元ＦＦＴ手段２で算出された空間周波数領域の信号を、干渉信号が重畳した帯域（以下、「干渉帯域」と称する）の信号と、干渉信号が重畳していない帯域（以下、「非干渉帯域」と称する）の信号とに分離して出力する。

具体的には、まず、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３は、２次元ＦＦＴ手段２で算出された空間周波数領域の信号全体の平均電力と、ローカルな帯域内における平均電力との比率を算出する。続いて、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３は、算出された比率が、あらかじめ設定された任意の閾値よりも大きい場合に、そのローカルな帯域を干渉帯域と判定し、上記閾値以下の場合に、そのローカルな領域を非干渉帯域と判定する。上記閾値は、例えば、上記空間周波数領域の信号全体の平均電力のα倍（αは正の実数）に設定する。次に、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３は、非干渉帯域の信号を２次元超解像処理手段４に出力し、非干渉帯域の信号および干渉帯域の信号を干渉信号抑圧手段６にそれぞれ出力する。

ここで、干渉帯域および非干渉帯域は、図２に示されるように、レンジ空間周波数の方向で分離されることが一般的である。したがって、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３は、この性質を利用し、２次元ＦＦＴ手段２で算出された２次元の空間周波数領域の信号を、アジマス空間周波数方向に電力平均してレンジ空間周波数方向の１次元の平均電力信号を算出し、この１次元の平均電力信号に対して、干渉帯域または非干渉帯域の判定処理を実行してもよい。なお、干渉帯域と非干渉帯域とを干渉帯域・非干渉帯域分離手段３で分離することが困難な場合には、オペレータが干渉帯域と非干渉帯域とを分離してもよい。

次に、図３を参照しながら、２次元超解像処理手段４の機能について説明する。図３は、図１に示した２次元超解像処理手段４の処理を示す説明図である。
２次元超解像処理手段４は、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３からの非干渉帯域の信号に対して、２次元超解像法を適用して超解像画像を生成し、この超解像画像に相当する空間周波数領域の信号（第２の空間周波数領域の信号）を、干渉信号抑圧フィルタ生成手段５および偽像抑圧フィルタ生成手段９１に出力する。

２次元超解像法としては、Ｃａｐｏｎ法、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、ＲＲＭＶＭ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｒａｎｋ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｖａｒｉａｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ）法を含む多数の方法が提案されている。これらの２次元超解像法については、例えば非特許文献３（S.R.DeGraaf, “SAR Imaging Via Modern 2-D Spectral Estimation Methods”,IEEE Trans．Image Proc.,vol.7、no.5,May 1998,pp.729-761）等に示されている。

なお、２次元超解像処理手段４で適用される２次元超解像法について、特に限定はないが、ここでは、２次元超解像処理手段４が２次元Ｃａｐｏｎ法（ただし、非特許文献３には、２次元Ｃａｐｏｎ法がＭＶＭ法として示されている）を適用した場合を例に挙げて説明する。以下に、２次元Ｃａｐｏｎ法の一般的な処理について、動作主体を処理手段として説明する。

まず、処理手段は、空間周波数領域の信号に対してサブアパーチャを設定し、そのサブアパーチャ内の信号をラスタスキャンすることにより信号ベクトルを構成する。続いて、処理手段は、サブアパーチャを空間周波数領域内で１サンプルずつ移動させながら、信号ベクトルを順次構成し、構成された複数の信号ベクトルの共分散行列を算出する。次に、処理手段は、算出された共分散行列を固有値展開する。

続いて、処理手段は、共分散行列の固有値展開によって得られた固有ベクトルを、上記ラスタスキャンの逆のプロセスによって２次元の信号に還元し、還元されたそれぞれの信号に対して２次元ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、逆高速フーリエ変換）処理を適用する。次に、処理手段は、２次元ＩＦＦＴ処理によって算出された信号を、上記固有値展開によって得られた固有値の逆数で重み付けして電力平均を求めることにより、超解像画像を生成する。

２次元超解像処理手段４が２次元Ｃａｐｏｎ法を適用した場合も、２次元Ｃａｐｏｎ法の処理は、上述した一般的な処理と基本的に同様の内容である。ただし、この発明の実施の形態１では、図３に示されるように、２次元超解像処理手段４が、サブアパーチャ１１を設定する際に、非干渉帯域の信号のみを対象とする点に特徴がある。なお、非干渉帯域の信号全てを用いることが望ましいが、何らかの理由でそれが困難な場合には、非干渉帯域の信号の一部のみを用いてもよい。

干渉信号抑圧フィルタ生成手段５は、２次元超解像処理手段４からの空間周波数領域の信号を、あらかじめ設定された所定の関数（基本的には、単調増加関数）に基づいて変換し、干渉信号を抑圧する目標信号保存型の干渉信号抑圧フィルタを生成する。なお、あらかじめ設定された関数の代表的なものとしては、単調増加関数の他に、対数関数や指数関数等が挙げられるが、これらの関数に限定されるものではない。

次に、図４を参照しながら、干渉信号抑圧手段６の機能について説明する。図４は、図１に示した干渉信号抑圧手段６の詳細な構成を周辺手段とともに示すブロック構成図である。図４において、干渉信号抑圧手段６は、干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段６１、乗算手段６２および干渉信号２次元ＦＦＴ手段６３を有している。なお、干渉信号抑圧手段６は、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３からの非干渉帯域の信号をそのまま干渉帯域・非干渉帯域合成手段７に出力する。

干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段６１は、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３からの干渉帯域の信号に対して、２次元ＩＦＦＴ処理を適用して干渉帯域の画像を生成する。なお、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３からの干渉帯域の信号が複数の固まりに分割される場合、例えば図２に示されるように２つの固まりに分割される場合には、干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段６１は、それぞれの固まり毎に２次元ＩＦＦＴ処理を適用する。

乗算手段６２は、干渉信号抑圧フィルタ生成手段５で生成された目標信号保存型の干渉信号抑圧フィルタを、干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段６１での２次元ＩＦＦＴ処理によって生成された干渉帯域の画像のそれぞれに乗算する。これにより、干渉信号抑圧後の干渉帯域の画像が生成される。

ここで、乗算手段６２での乗算演算は、信号のサンプル毎に実行される。そのため、干渉信号抑圧フィルタ生成手段５で生成された干渉信号抑圧フィルタと、干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段６１で生成された干渉帯域の画像とは、互いにサイズが等しいことが必要となる。以下、信号のサイズについて説明を加える。

２次元超解像処理手段４で生成された超解像画像のサイズは、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像のサイズと一致することが望ましい。このようにすることで、２次元超解像処理手段４で生成された超解像画像に基づいて干渉信号抑圧フィルタ生成手段５で生成された干渉信号抑圧フィルタのサイズが、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像のサイズと等しくなる。そこで、干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段６１で生成された干渉帯域の画像のサイズが、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像のサイズと一致するように、２次元ＩＦＦＴ処理の前に、干渉帯域の信号にゼロ詰めしておくことが望ましい。

干渉信号２次元ＦＦＴ手段６３は、乗算手段６２で生成された、干渉信号抑圧フィルタによって干渉信号が抑圧された干渉帯域の画像に対して、２次元ＦＦＴ処理を適用し、この画像に相当する空間周波数領域の信号を算出し、干渉信号抑圧後の干渉帯域の信号として出力する。

干渉帯域・非干渉帯域合成手段７は、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３からの非干渉帯域の信号と、干渉信号抑圧手段６からの干渉信号抑圧後の干渉帯域の信号とを合成する。
２次元ＩＦＦＴ手段８は、干渉帯域・非干渉帯域合成手段７で合成された空間周波数領域の信号（第３の空間周波数領域の信号）に対して、２次元ＩＦＦＴ処理を適用し、干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像を生成する。

ここで、以上の２次元ＦＦＴ手段２から２次元ＩＦＦＴ手段８までの構成により、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像から、干渉信号を抑圧した合成開口レーダ画像を得ることができる。したがって、少なくとも上記の構成を有していれば、干渉信号の帯域幅によらず、合成開口レーダ画像の劣化を防止することができる。

しかしながら、干渉帯域・非干渉帯域合成手段７で合成された空間周波数領域の信号は、干渉帯域と非干渉帯域とのつなぎ目部分において、信号の不連続性が生じている。そのため、２次元ＩＦＦＴ手段８によって、干渉帯域・非干渉帯域合成手段７で合成された空間周波数領域の信号に２次元ＩＦＦＴ処理を適用して生成された合成開口レーダ画像において、信号の不連続性に起因する偽像が発生する恐れがある。そこで、この偽像を抑圧することが望ましい。

以下、偽像抑圧手段９を用いて偽像を抑圧する処理について説明する。
偽像抑圧手段９は、上述したように、偽像抑圧フィルタ生成手段９１および偽像抑圧フィルタ乗算手段９２を有している。

偽像抑圧フィルタ生成手段９１は、２次元超解像処理手段４で生成された超解像画像に基づいて、偽像を抑圧するための偽像抑圧フィルタを生成する。具体的には、偽像抑圧フィルタ生成手段９１は、干渉信号抑圧フィルタ生成手段５と同様に、２次元超解像処理手段４からの空間周波数領域の信号を、あらかじめ設定された関数（基本的には、単調増加関数）に基づいて変換し、偽像抑圧フィルタを生成する。なお、あらかじめ設定された関数の代表的なものとしては、単調増加関数の他に、対数関数や指数関数等が挙げられるが、これらの関数に限定されるものではない。

偽像抑圧フィルタ乗算手段９２は、偽像抑圧フィルタ生成手段９１で生成された偽像抑圧フィルタを、２次元ＩＦＦＴ手段８での２次元ＩＦＦＴ処理によって生成された干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像に乗算する。この処理は、２次元ＩＦＦＴ手段８で生成された合成開口レーダ画像と、偽像抑圧フィルタとを画像毎に乗算する処理である。これにより、合成開口レーダ画像から、偽像が抑圧された画像が生成される。

なお、表示手段１０は、偽像抑圧フィルタ乗算手段９２で生成された、合成開口レーダの受信信号から干渉信号が抑圧され、かつ偽像が抑圧された合成開口レーダ画像を表示する。

以上のように、実施の形態１によれば、２次元超解像処理手段は、合成開口レーダ画像に相当する第１の空間周波数領域の信号のうち、干渉信号が重畳していない非干渉帯域の信号に対して、２次元超解像法を適用して超解像画像を生成し、超解像画像に相当する第２の空間周波数領域の信号を算出し、干渉信号抑圧フィルタ生成手段は、第２の空間周波数領域の信号を所定の関数に基づいて変換し、干渉信号を抑圧する干渉信号抑圧フィルタを生成し、抑圧後信号算出手段は、干渉信号抑圧フィルタを用いて、合成開口レーダ画像から、干渉信号が抑圧された画像に相当する第３の空間周波数領域の信号を算出し、２次元ＩＦＦＴ処理手段は、第３の空間周波数領域の信号に対して２次元ＩＦＦＴ処理を適用し、干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像を生成する。
そのため、干渉信号の帯域幅によらず、合成開口レーダの受信信号から干渉信号を抑圧することによって、合成開口レーダ画像の劣化を防止することができる。

また、偽像抑圧手段は、第２の空間周波数領域の信号を所定の関数に基づいて変換し、偽像を抑圧する偽像抑圧フィルタを生成する偽像抑圧フィルタ生成手段と、偽像抑圧フィルタを、干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像に乗算する偽像抑圧フィルタ乗算手段とを有している。
そのため、干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像において発生する偽像を抑圧することができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係るレーダ画像処理装置を示すブロック構成図である。図５において、このレーダ画像処理装置は、図１に示した干渉信号抑圧手段６および干渉帯域・非干渉帯域合成手段７に代えて、ＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段２１（抑圧後信号算出手段）および非干渉帯域置換手段２２（抑圧後信号算出手段）と備えている。

なお、この発明の実施の形態２において、ＳＡＲ画像再生手段１は、再生した合成開口レーダ画像を、２次元ＦＦＴ手段２に出力するとともにＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段２１に出力する。また、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３は、非干渉帯域の信号を２次元超解像処理手段４に出力し、非干渉帯域の信号および干渉帯域の信号を非干渉帯域置換手段２２にそれぞれ出力する。

ＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段２１は、干渉信号抑圧フィルタ生成手段５で生成された目標信号保存型の干渉信号抑圧フィルタを、ＳＡＲ画像再生手段１で再生された合成開口レーダ画像に乗算する。これにより、合成開口レーダ画像から、干渉信号が抑圧された画像（以下、「干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像」と称する）が生成される。

まず、非干渉帯域置換手段２２は、ＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段２１で生成された、干渉信号抑圧フィルタによって干渉信号が抑圧された干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像に対して、２次元ＦＦＴ処理を適用し、この画像に相当する空間周波数領域の信号（第４の空間周波数領域の信号）を算出する。続いて、非干渉帯域置換手段２２は、算出された空間周波数領域の信号のうち、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３によって非干渉帯域と判定された部分を、干渉帯域・非干渉帯域分離手段３からの非干渉帯域の信号で置換して、空間周波数領域の信号（第３の空間周波数領域の信号）を２次元ＩＦＦＴ手段８に出力する。

以上のように、実施の形態２によれば、抑圧後信号算出手段は、干渉信号抑圧フィルタを、合成開口レーダ画像に乗算し、干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像を生成するＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段と、干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像に対して２次元ＦＦＴ処理を適用し、干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像に相当する第４の空間周波数領域の信号を算出するとともに、第４の空間周波数領域の信号のうち、干渉帯域・非干渉帯域分離手段によって非干渉帯域と判定された部分を、非干渉帯域の信号で置換して、第３の空間周波数領域の信号を算出する非干渉帯域置換手段とを有している。
そのため、干渉信号抑圧フィルタを、合成開口レーダ画像に一括して適用することにより、処理の構成を簡略化することができる。

１ ＳＡＲ画像再生手段、２ ２次元ＦＦＴ手段、３ 干渉帯域・非干渉帯域分離手段、４ ２次元超解像処理手段、５ 干渉信号抑圧フィルタ生成手段、６ 干渉信号抑圧手段、７ 干渉帯域・非干渉帯域合成手段、８ ２次元ＩＦＦＴ手段、９ 偽像抑圧手段、１０ 表示手段、２１ ＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段、２２ 非干渉帯域置換手段、６１ 干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段、６２ 乗算手段、６３ 干渉信号２次元ＦＦＴ手段、９１ 偽像抑圧フィルタ生成手段、９２ 偽像抑圧フィルタ乗算手段。

Claims (13)

1. 移動可能なプラットフォームに搭載された合成開口レーダによって送受信された信号に基づいて、合成開口レーダ画像を再生するＳＡＲ画像再生手段と、
   前記合成開口レーダ画像に対して２次元ＦＦＴ処理を適用し、第１の空間周波数領域の信号を算出する２次元ＦＦＴ手段と、
   前記第１の空間周波数領域の信号を、外部からの干渉信号が重畳した干渉帯域の信号と前記干渉信号が重畳していない非干渉帯域の信号とに分離する干渉帯域・非干渉帯域分離手段と、
   前記非干渉帯域の信号に対して、２次元超解像法を適用して超解像画像を生成し、前記超解像画像に相当する第２の空間周波数領域の信号を算出する２次元超解像処理手段と、
   前記第２の空間周波数領域の信号を所定の関数に基づいて変換し、前記干渉信号を抑圧する干渉信号抑圧フィルタを生成する干渉信号抑圧フィルタ生成手段と、
   前記干渉信号抑圧フィルタを用いて、前記合成開口レーダ画像から、前記干渉信号が抑圧された画像に相当する第３の空間周波数領域の信号を算出する抑圧後信号算出手段と、
   前記第３の空間周波数領域の信号に対して２次元ＩＦＦＴ処理を適用し、前記干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像を生成する２次元ＩＦＦＴ処理手段と、
   を備えたことを特徴とするレーダ画像処理装置。
2. 前記抑圧後信号算出手段は、
   前記干渉帯域の信号に対して前記干渉信号抑圧フィルタを適用し、干渉信号抑圧後の前記干渉帯域の信号を算出する干渉信号抑圧手段と、
   前記非干渉帯域の信号と、前記干渉信号抑圧後の前記干渉帯域の信号とを合成し、前記第３の空間周波数領域の信号を算出する干渉帯域・非干渉帯域合成手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ画像処理装置。
3. 前記干渉信号抑圧手段は、
   前記干渉帯域の信号に対して、２次元ＩＦＦＴ処理を適用して干渉帯域の画像を生成する干渉信号２次元ＩＦＦＴ手段と、
   前記干渉信号抑圧フィルタを、前記干渉帯域の画像に乗算し、干渉信号抑圧後の前記干渉帯域の画像を生成する乗算手段と、
   前記干渉信号抑圧後の前記干渉帯域の画像に対して２次元ＦＦＴ処理を適用し、前記干渉信号抑圧後の前記干渉帯域の信号を算出する干渉信号２次元ＦＦＴ手段と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のレーダ画像処理装置。
4. 前記抑圧後信号算出手段は、
   前記干渉信号抑圧フィルタを、前記合成開口レーダ画像に乗算し、干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像を生成するＳＡＲ原画像利用型干渉信号抑圧手段と、
   前記干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像に対して２次元ＦＦＴ処理を適用し、前記干渉信号抑圧後のＳＡＲ原画像に相当する第４の空間周波数領域の信号を算出するとともに、前記第４の空間周波数領域の信号のうち、前記干渉帯域・非干渉帯域分離手段によって前記非干渉帯域と判定された部分を、前記非干渉帯域の信号で置換して、前記第３の空間周波数領域の信号を算出する非干渉帯域置換手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ画像処理装置。
5. 前記干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像において発生する偽像を抑圧する偽像抑圧手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。
6. 前記偽像抑圧手段は、
   前記第２の空間周波数領域の信号を所定の関数に基づいて変換し、前記偽像を抑圧する偽像抑圧フィルタを生成する偽像抑圧フィルタ生成手段と、
   前記偽像抑圧フィルタを、前記干渉信号が抑圧された合成開口レーダ画像に乗算する偽像抑圧フィルタ乗算手段と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載のレーダ画像処理装置。
7. 前記干渉帯域・非干渉帯域分離手段は、前記第１の空間周波数領域の信号全体の平均電力と、ローカルな帯域内における平均電力との比率を算出し、前記比率が、あらかじめ設定された任意の閾値よりも大きい場合に、前記ローカルな帯域を干渉帯域と判定し、前記閾値以下の場合に、前記ローカルな帯域を非干渉帯域と判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。
8. 前記干渉帯域・非干渉帯域分離手段は、２次元の前記第１の空間周波数領域の信号を、アジマス空間周波数方向に電力平均してレンジ空間周波数方向の１次元の平均電力信号を算出し、前記１次元の平均電力信号に対して、干渉帯域または非干渉帯域の判定処理を適用する
   ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ画像処理装置。
9. 前記２次元超解像処理手段は、前記２次元超解像法として２次元Ｃａｐｏｎ法を適用する
   ことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。
10. 前記２次元超解像処理手段は、前記２次元超解像法として２次元ＭＵＳＩＣ法を適用する
    ことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。
11. 前記２次元超解像処理手段は、前記２次元超解像法として２次元ＲＲＭＶＭ法を適用する
    ことを特徴とする請求項１から請求項８までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。
12. 前記干渉信号抑圧フィルタ生成手段は、前記第２の空間周波数領域の信号を単調増加関数で変換し、前記干渉信号抑圧フィルタを生成する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。
13. 前記干渉信号抑圧フィルタ生成手段は、前記第２の空間周波数領域の信号を対数関数または指数関数で変換し、前記干渉信号抑圧フィルタを生成する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載のレーダ画像処理装置。

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