JP2019090705A - 構造物における直角構造の位置又は位置の変化量を推定するためのシステム、方法、プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、直交面を形成する直角構造を有する構造物における第１の部分の、この面に垂直な方向である第１の方向の位置又は位置の変化量を、高分解能のＳＡＲ画像を集めたり３Ｄデータを作成したりしないで求める。【解決手段】所望の構造物について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して平均をとり、１つの構造物のＳＡＲ強度画像における強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線である中心線上で、前記所望の前記構造物の中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点と、所望の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像における中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点との距離に基づいて、第１の部分の前記第１の方向の位置の変化量を求める。【選択図】図４

Description

本発明は、構造物における直角構造の位置又は位置の変化量を推定するためのシステム、方法、プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体、より詳細には、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の第１の部分の位置又は位置の変化量を推定するためのシステム、方法、プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体に関する。

浮き屋根式の原油タンクの原油備蓄量を合成開口レーダ（以下、「ＳＡＲ」ともいう。）により推定する手法が提案されている（下記特許文献１）。この手法においては、高分解能ＳＡＲを用いて、画像データからの多方向観測によりタンクの３Ｄデータを作成し、浮き屋根の高さを算出することにより、原油備蓄量を求める。

米国特許出願公開第２０１６／０３４３１２４号明細書

しかしながら、上記手法は、高分解能のＳＡＲ画像を大量に高頻度で集めるのは難しいこと、高分解能ＳＡＲが高価であること、画像データからの多方向観測によりタンクの３Ｄデータを作成する必要があるといった問題点がある。

そこで、本発明は、高分解能のＳＡＲ画像を大量に高頻度で集める必要がなく、３Ｄデータの作成の必要がない、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さ又は高さの変化量を例とする、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の第１の部分の位置又は位置の変化量を求めることができるシステム、方法、プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的の１つとする。

本発明の１つの態様は、対象領域内に存在する、複数の、同一の構造を有する構造物であって、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の前記第１の部分の位置の変化量を推定する位置変化量推定システムであって、複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた、重ね合わせ画像を生成する重ね合わせ画像生成部と、前記重ね合わせ画像に対して、前記複数の前記構造物の各々の中心を取得する構造物中心位置取得部と、前記複数の前記構造物のうちの所望の前記構造物のＳＡＲ強度画像について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して強度について平均をとり、平均画像を生成する平均画像生成部と、前記平均画像において、１つの構造物のＳＡＲ強度画像における強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線である中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点を求める基準点決定部と、所望の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像における中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その点と前記基準点との距離に基づいて、前記であって、第１の部分の前記第１の方向の位置の変化量を求める位置変化量算出部とを含むシステムを提供するものである。

前記構造物中心位置取得部は、前記重ね合わせ画像に対して、テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、前記複数の前記構造物の各々の中心を求めるものとすることができる。

前記システムは、前記重ね合わせ画像における前記対象領域から切り出された複数の前記構造物の画像の各々について、強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線を中心線とし、アジマス方向については、該中心線が互いに重なるように前記切り出された前記複数の前記構造物の画像を移動させ、レンジ方向については、前記中心線上の強度分布がマッチングする位置まで、前記切り出された前記複数の前記構造物の画像を互いに移動させてその位置を一致させる位置補正部と、互いの位置が一致された前記切り出された前記複数の前記構造物の画像を重ね合わせてテンプレート画像を生成するテンプレート画像生成部とを更に含むものとすることができる。

前記テンプレート画像生成部は、前記互いの位置が一致された前記切り出された前記複数の前記構造物の画像の同じ位置の画素の強度の最小値を、前記同じ位置の画素の強度とするテンプレート画像を生成するものとすることができる。

前記重ね合わせ画像の各画素の強度は、前記複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像の対応する画素の強度のうちの最小値であるものとすることができる。

前記構造物は、有底円筒状の容器部と、該容器部に収容された原油に接し、収容された原油の量に応じて鉛直方向に移動可能な屋根部を備える原油備蓄用タンクであるものとすることができる。

前記システムは、求めた前記屋根部の高さの変化量と前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、前記原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の変化量を求める原油備蓄量算出部を更に備えるものとすることができる。

前記システムは、前記重ね合わせ画像において前記対象領域を指定する対象領域指定部を更に備え、前記対象領域指定部は、前記原油備蓄用タンクを複数備える原油備蓄基地を指定し、前記原油備蓄量算出部は、前記原油備蓄基地の各原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の変化量の総和を求め、前記原油備蓄基地全体の原油の備蓄量の変化量を求めるものとすることができる。

本発明の１つの態様は、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の前記第１の部分の位置を推定するシステムであって、前記構造物のＳＡＲ強度画像の前記第１の部分の画像に対して、第１部分テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記第１部分テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である第１部分最近点を求める第１部分最近点決定部と、前記構造物のＳＡＲ強度画像の、影の画像及び前記構造物の合成開口レーダ側の周縁部の画像に対して、影テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記影テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である影最近点を求める影最近点決定部と、前記第１部分最近点と前記影最近点との距離に基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置を求める位置算出部とを含むシステムを提供するものである。

前記構造物は、有底円筒状の容器部と、該容器部に収容された原油に接し、収容された原油の量に応じて鉛直方向に移動可能な屋根部を備える原油備蓄用タンクであるものとすることができる。

前記システムは、求めた前記屋根部の高さと前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、前記原油備蓄用タンクの原油の備蓄量を求める原油備蓄量算出部を更に備えるものとすることができる。

前記システムは、前記重ね合わせ画像において前記対象領域を指定する対象領域指定部を更に備え、前記対象領域指定部は、前記原油備蓄用タンクを複数備える原油備蓄基地を指定し、前記原油備蓄量算出部は、前記原油備蓄基地の各原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の総和を求め、前記原油備蓄基地全体の原油の備蓄量を求めるものとすることができる。

本発明の１つの態様は、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の第１の部分の位置を推定するシステムであって、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を取得する、位置−反射波強度関係取得部と、前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得する反射波強度取得部と、取得された前記反射波の強度と、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置を求める位置算出部とを含むシステムを提供するものである。

前記位置−反射波強度関係取得部は、前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値を取得し、前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像を取得し、複数の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた重ね合わせ画像を生成し、前記複数の測定値又は計算値に対応するＳＡＲ強度画像の各々について、各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成し、前記差分画像の各々において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得し、前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値と、前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像における前記差分が最大となる点に対応する点の強度から、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と反射波の強度との関係を求め、前記反射波強度取得部は、前記構造物のＳＡＲ強度画像を取得し、前記構造物のＳＡＲ強度画像の各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成し、前記差分画像において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得するものとすることができる。

前記構造物は、有底円筒状の容器部と、該容器部に収容された原油に接し、収容された原油の量に応じて鉛直方向に移動可能な屋根部を備える原油備蓄用タンクであるものとすることができる。

前記システムは、求めた前記屋根部の高さと前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、前記原油備蓄用タンクの原油の備蓄量を求める原油備蓄量算出部を更に備えるものとすることができる。

前記システムは、前記重ね合わせ画像において前記対象領域を指定する対象領域指定部を更に備え、前記対象領域指定部は、前記原油備蓄用タンクを複数備える原油備蓄基地を指定し、前記原油備蓄量算出部は、前記原油備蓄基地の各原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の総和を求め、前記原油備蓄基地全体の原油の備蓄量を求めるものとすることができる。

本発明の１つの態様は、対象領域内に存在する、複数の、同一の構造を有する構造物であって、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の前記第１の部材の位置の変化量を推定する方法であって、複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた、重ね合わせ画像を生成するステップと、前記重ね合わせ画像に対して、前記複数の前記構造物の各々の中心を取得するステップと、前記複数の前記構造物のうちの所望の前記構造物のＳＡＲ強度画像について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して強度について平均をとり、平均画像を生成するステップと、前記平均画像において、１つの構造物のＳＡＲ強度画像における強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線である中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点を求めるステップと、所望の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像における中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、該遠方側強度最大点と前記基準点との距離に基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置の変化量を求めるステップとを含む方法を提供するものである。

本発明の１つの態様は、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の位置を推定する方法であって、前記構造物のＳＡＲ強度画像の前記第１の部分の画像に対して、第１部分テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記第１部分テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である第１部分最近点を求めるステップと、前記構造物のＳＡＲ強度画像の、影の画像及び前記構造物の合成開口レーダ側の周縁部の画像に対して、影テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記影テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である影最近点を求めるステップと、前記第１部分最近点と前記影最近点との距離に基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置を求めるステップとを含む方法を提供するものである。

本発明の１つの態様は、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の位置を推定する方法であって、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を準備するステップと、前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得するステップと、取得された前記反射波の強度と、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、前記水平部の高さを求めるステップとを含む方法を提供するものである。

前記第１の部分の前記第１の方向の位置と反射波の強度との関係を準備するステップは、前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値を取得するステップと、前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像を取得するステップと、複数の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた重ね合わせ画像を生成するステップと、前記複数の測定値又は計算値に対応するＳＡＲ強度画像の各々について、各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成するステップと、前記差分画像の各々において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得するステップと、前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値と、前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像における前記差分が最大となる点に対応する点の強度から、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と反射波の強度との関係を求めるステップとを更に含み、前記反射波の強度を取得するステップは、前記構造物のＳＡＲ強度画像を取得するステップと、前記構造物のＳＡＲ強度画像の各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成するステップと、前記差分画像において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得するステップとを更に含むものとすることができる。

本発明の１つの態様は、前記方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供するものである。

本発明の１つの態様は、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供するものである。

本明細書及び特許請求の範囲において、「水平」は、完全な水平のみならず、略水平も含んだ概念を意味する。

上記構成を有する本発明によれば、安価なＬ−ｂａｎｄ ＳＡＲやScanSARモード等の広域低分解能観測モードを用いることができるので、高分解能のＳＡＲ画像を大量に高頻度で集める必要がなく、３Ｄデータの作成の必要がない、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さ又は高さの変化量を例とする水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の第１の部分の位置又は位置の変化量を求めることができるシステム、方法、プログラム、及びプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。

浮き屋根式タンクの斜視模式図である。 図１のII-II断面図である。 本発明の第１の実施形態の原理を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定システムの機能構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定システムのハードウエア構成の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。 重ね合わせ画像と切り出したタンクの画像の例を示す図である。 タンクの位置を一致させるための処理の基礎となる原理を示す図である。 アジマス方向の位置補正を説明する図である。 レンジ方向の位置補正を説明する図である。 テンプレート画像の例を示す図である。 重ね合わせ画像に対する尤度の算出結果の例を示す図である。 求められた各タンクの中心の例を示す図である。 生成されたタンクの平均画像における中心線上の強度分布を示す図である。 基準点と探索範囲の例を示す図である。 遠方側強度最大点の探索と基準点との関係を説明する図である。 本発明の第２の実施形態の原理を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る高さ変化量推定システムの機能構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の原理を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る高さ変化量推定システムの機能構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。 浮き屋根の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点の強度の関係の例を示す図である。 ある時期の広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像の例を示す図である。 複数の時期の広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像の重ね合わせ画像の例を示す図である。 あるタンクの、広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像と高分解能観測モードのＳＡＲ強度画像の例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態の原理について説明する。原油タンクとして一般的な浮き屋根式タンクを例として説明する。図１は、浮き屋根式タンクの斜視模式図である。図２は、図１のII-II断面図である。浮き屋根式タンク１は、有底円筒状の容器部２と、容器部２に接する円板状の浮き屋根３を備える。容器部２には原油４が収容され、原油４上に浮き屋根３が直接浮かぶ構造を有している。よって、浮き屋根式タンク１は、容器部２の側壁（第２の部分）と浮き屋根３（第１の部分）のなす角度が直角となる直角構造を有する。また、浮き屋根３は、容器部２に収容された原油４の量によって、鉛直方向に上下に移動する。すなわち、浮き屋根３の高さが、容器部２に収容された原油４の量に比例する。

図３は、本発明の第１の実施形態の原理を示す図である。ＳＡＲ強度画像は、合成開口レーダＳから観測対象点へと送出された電磁波が、観測対象点から反射されて戻ってくるまでの時間（距離）を画像上に表示するものである。よって、観測対象点に高さがある場合、ＳＡＲ強度画像上では、観測対象点は、実際の位置よりも合成開口レーダＳ側に表示される。具体的には、合成開口レーダＳから観測対象点までの距離を半径とする円周と地表面との交点の位置に表示される。これを図３についてみると、浮き屋根３と容器部２の接点Ｐ、Ｐ'は、実際の位置Ｑ、Ｑ'よりもＳＡＲ側の位置Ｒ、Ｒ'に表示される。

合成開口レーダＳから観測対象点（浮き屋根３と容器部２の接点）Ｐ、Ｐ'までの距離が十分大きい場合は、線分ＳＰと線分ＰＲ、線分Ｓ'Ｐ'と線分Ｐ'Ｒ'はそれぞれ直交し、電磁波の入射角は等しいと見なせるから、観測対象点Ｐ、Ｐ'の高さ（線分ＰＱ、線分Ｐ'Ｑ'の大きさ）をｈ、ｈ'、線分ＲＱ、線分Ｒ'Ｑ'の大きさをｄ、ｄ'とすると、観測対象点の高さの変化量ｈ−ｈ'は、
ｈ−ｈ'＝ｄｔａｎθ−ｄ'ｔａｎθ'≒(ｄ−ｄ')ｔａｎθ・・・（１）
と求めることができる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定システムの機能構成を示す図である。

高さ変化量推定システム１０は、重ね合わせ画像生成部１０１、対象領域指定部１０３、位置補正部１０５、テンプレート画像生成部１０７、構造物中心位置取得部１０９、平均画像生成部１１１、基準点決定部１１３、高さ変化量算出部１１５、原油備蓄量算出部１１７を備える。

重ね合わせ画像生成部１０１は、重ね合わせ画像生成部１０１に入力された、複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた、重ね合わせ画像を生成する。

対象領域指定部１０３は、重ね合わせ画像において解析対象領域を指定する。

位置補正部１０５は、重ね合わせ画像における対象領域から切り出された複数の構造物の画像の各々について、強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線を中心線とし、アジマス方向については、中心線が互いに重なるように、切り出された複数の構造物の画像を移動させ、レンジ方向については、中心線上の強度分布がマッチングする位置まで、切り出された複数の構造物の画像を互いに移動させてその位置を一致させる。

テンプレート画像生成部１０７は、互いの位置が一致された切り出された複数の構造物の画像を重ね合わせてテンプレート画像を生成する。

構造物中心位置取得部１０９は、重ね合わせ画像に対して、複数の構造物の各々の中心位置を取得する。各構造物の中心位置は、テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことにより求めることができる。また、各構造物の位置が既に分かっている場合は、その値を取得してもよい。

平均画像生成部１１１は、複数の構造物のうちの所望の構造物のＳＡＲ強度画像について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して強度について平均をとり、平均画像を生成する。

基準点決定部１１３は、生成された平均画像において、１つの構造物のＳＡＲ強度画像における強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線である中心線上で、所望の構造物の中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点を求める。

高さ変化量算出部１１５（位置変化量算出部）は、所望の時期の構造物のＳＡＲ強度画像における中心線上で、所望の構造物の中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その遠方側強度最大点と基準点との距離に基づいて、水平部（第１の部分）の高さ（第１の方向の位置）の変化量を求める。

原油備蓄量算出部１１７は、求めた屋根部の高さの変化量と原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、各タンクの原油の備蓄量の変化量を求める。また、各タンクの原油の備蓄量の変化量の総和を求めることにより、原油備蓄基地全体の原油の備蓄量の変化量を求める。

図５は、本実施形態に係る高さ変化量推定システム１のハードウエア構成の例を示す図である。高さ変化量推定システム１は、ＣＰＵ１３０ａ、ＲＡＭ１３０ｂ、ＲＯＭ１３０ｃ、外部メモリ１３０ｄ、入力部１３０ｅ、出力部１３０ｆ、通信部１３０ｇを含む。ＲＡＭ１３０ｂ、ＲＯＭ１３０ｃ、外部メモリ１３０ｄ、入力部１３０ｅ、出力部１３０ｆ、通信部１３０ｇは、システムバス１３０ｈを介して、ＣＰＵ１３０ａに接続されている。

高さ変化量推定システム１の各部は、ＲＯＭや外部メモリに記憶された各種プログラムが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部メモリ、入力部、出力部、通信部等を資源として使用することで実現される。

以上のシステム構成を前提に、本発明の第１の実施形態に係る高さ変化量推定システムの高さ変化量推定処理の例を、図６Ａ〜図１６等を参照して、以下に説明する。本実施形態では、上記で説明したタンクが行列状に設置された原油備蓄基地のＳＡＲ強度画像を例として説明する。

図６Ａ〜図６Ｂは、本発明の第１の実施形態にかかる高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。

まず、複数の時期の原油備蓄基地５のＳＡＲ強度画像が重ね合わせ画像生成部１０１に入力され、重ね合わせ画像生成部１０１は、複数の時期の原油備蓄基地５のＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた重ね合わせ画像５００を生成する（Ｓ１０１）。同じ位置の地点が一致するように重ね合わせる手法は、干渉ＳＡＲ解析技術等において周知であるので、詳しい説明は省略する。本実施形態では、重ね合わせ画像５００の各画素の強度が、複数の時期のＳＡＲ強度画像の対応する画素の強度のうちの最小値となるように重ね合わせが行われる。これにより、個々のＳＡＲ強度画像で発生しているノイズを低減することができる。得られた重ね合わせ画像の例を図７に示す。

続いて、対象領域指定部１０３は、重ね合わせ画像５００における解析対象領域５０１を指定する（Ｓ１０３）。解析対象領域の指定は、人間が重ね合わせ画像５００上で領域を指定することによって行われてもよいし、例えば、タンクの位置情報が既に分かっている場合には、その位置情報に基づいてコンピュータにより行われてもよい。本実施形態では、原油備蓄基地５が解析対象領域として指定されている。

次に、タンク１の中心位置をテンプレートマッチングにより求めるために用いるテンプレート画像を生成する。まず、重ね合わせ画像５００における解析対象領域内の適切な複数のタンクの画像を切り出す（Ｓ１０５）。本実施形態では、直交する辺の方向が、アジマス方向とレンジ方向となるような正方形の画像に切り出すが、切り出す画像の形状はこれに限定されるものではなく、任意の適切な形状とすることができる。タンク１の画像の切り出しは、人間が重ね合わせ画像５００上で領域を指定することによって行われてもよいし、例えば、タンク１の中心位置等の位置情報が既に分かっている場合には、その位置情報に基づいてコンピュータにより行われてもよい。切り出した画像の例を図７に示す。

図７から分かるように、切り出した画像内で、タンクＡとタンクＢの位置がずれている。そこで、タンクＡとタンクＢの位置を一致させるために、以下の処理を行うが、ここで、その処理に用いる原理について説明する。なお、図７の例は、理解の容易のために、タンクＡとタンクＢの位置のずれを強調しているが、実際は、タンクＡとタンクＢの位置のずれはわずかである。

図８は、タンクの位置を一致させるための処理の基礎となる原理を示す図である。合成開口レーダにおいて、観測対象物から反射された電磁波の強度は、観測対象物の、その接平面がレンジ方向と直交する部分から反射された電磁波の強度が、他の部分よりも大きく観測される。本実施形態のタンク１は、円筒形状を有しているので、タンク１の側壁２ａの、タンク１の中心位置を通るレンジ方向の直線Ｌとタンクの底面の円周との交点Ｗ、Ｑを通り、鉛直方向に延びる部分からの反射波の強度が、他の部分よりも大きく観測される。したがって、タンクＡ、タンクＢの画像のそれぞれにおける強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線を中心線として、互いの中心線が重なり合うように互いを移動すれば、アジマス方向については、その位置が一致する。

位置補正部１０５は、以下の処理を行う。図９は、アジマス方向の位置補正を説明する図である。まず、図９に示すように、レンジ方向の各画像ラインについて強度の最大値を求め、強度最大値のアジマス方向の分布を求める（Ｓ１０７）。そして、強度最大値のアジマス方向の分布において最大値をとる画像ラインを中心線として、互いの中心線が重なり合うように互いを移動させる（Ｓ１０９）。中心線の求め方はこれに限定されるものではなく、例えば各タンクの画像における強度が最大となる点を求めて、その点を通るレンジ方向の直線を中心線としてもよい。

続いて、各タンクのレンジ方向の位置を一致させる。図１０は、レンジ方向の位置補正を説明する図である。まず各タンクについて求められた中心線の画像ライン上の強度分布を求める。例えば、タンクＡ、タンクＢの強度分布は図１０のようになる。この各タンクの中心線上の強度分布がマッチングする位置まで、各タンクの画像を互いに移動させる。具体的には、特定のタンク（タンクＡ）に対して他のタンク（タンクＢ）の位置を変えながらコンボリューションの値を求め、コンボリューションの値が最大となる位置に他のタンク（タンクＢ）を移動させる（Ｓ１１１）。マッチング手法としては、上述のようなコンボリューションの値に基づくものに限定されるものではなく、例えば、最大強度をとる位置が一致するように他のタンク（タンクＢ）を移動させる等、他の任意の適切な手法を用いることができる。

テンプレート画像生成部１０７は、このようにして互いの位置が一致されたタンクの画像を重ね合わせて、テンプレート画像５０３を生成する（Ｓ１１３）。本実施形態では、テンプレート画像５０３の各画素の強度が、複数タンクの画像の対応する画素の強度のうちの最小値となるように重ね合わせが行われる。これにより、個々のタンクの画像で発生しているノイズを低減することができる。得られる重ね合わせ画像の例を図１１に示す。タンクの画像の重ね合わせ手法は、これに限定されるものでなく、例えば、テンプレート画像５０３の各画素の強度が、複数タンクの画像の対応する画素の強度の平均値となるように重ね合わせを行ってもよい。

ここで、テンプレート画像５０３の中心位置は、アジマス方向については、求められた中心線上にある。一方、レンジ方向の中心位置は、上述のようにタンクＡとタンクＢの位置のずれはわずかであるから、画像切り出し時や既知の位置としてタンクＡの中心が指定されたような場合は、そのタンクＡの指定位置としてもよい。また、上述のタンクＡに対する複数のタンクＢの位置のマッチングにおけるタンクＢの位置のずれ量（タンクＢの移動量）の平均だけ、タンクＡの指定位置から減じた位置としてもよい。

続いて、構造物中心位置取得部１０９は、重ね合わせ画像５００における各タンクの中心位置を、生成したテンプレート画像５０３を用いてテンプレートマッチングを行うことにより求める。テンプレートマッチングに用いるテンプレート画像は、上記のような手法により生成されるものに限定されるものではなく、任意の手法で予め用意されていればよい。例えば、重ね合わせ画像５００から適切なタンクの画像を人間が選択してもよい。具体的には、重ね合わせ画像５００に対してテンプレート画像５０３の位置を変えながらコンボリューションの値（尤度）を求める（Ｓ１１５）。図１２は、重ね合わせ画像５００に対する尤度の算出結果の例を示す図である。この尤度に対して、適切な閾値により二値化を行い、二値化により１の値となった箇所について、モルフォロジー処理による複数検出箇所の統合を行い、統合された各箇所について、尤度が最大となる点を各タンクの中心位置として求める（Ｓ１１７）。図１３は、求められた各タンクの中心位置の例を示す図である。各タンクの中心位置は、各タンクの位置が既に分かっている場合は、その値を取得してもよいし、更に、その値のテンプレート画像を用意して、微修正を行ってもよい。

次に、平均画像生成部１１１は、各タンクのＳＡＲ強度画像について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して強度について平均をとり、平均画像を生成する（Ｓ１１９）。

図１４は、生成されたタンクの平均画像における中心線上の強度分布を示す図である。基準点決定部１１３は、生成された各タンクの平均画像において、中心線上で、上記ステップで求めた各タンクの中心位置よりも、合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点を求める（Ｓ１２１）。

そして、高さ変化量算出部１１５は、各タンク１の各時期のＳＡＲ強度画像における中心線上で、各タンクの中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その遠方側強度最大点と上で求めた基準点との距離に基づいて、浮き屋根３の高さの変化量を求める。具体的には、まず、基準点に対して遠方側強度最大点の探索範囲を設定する。図１５に、基準点と探索範囲の例を示す。そして、その探索範囲内で、各タンクの中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求める（Ｓ１２３）。図１６に、遠方側強度最大点の探索と基準点との関係を説明する図を示す。そして、基準点から遠方側強度最大点までの画素数を求める（Ｓ１２５）。基準点から遠方側強度最大点までの距離は、基準点から遠方側強度最大点までの画素数と画素当たりのレンジ分解能の積であるから、上記式（１）を参照すると、平均画像のタンクの浮き屋根３の高さ（基準高さ）から高さの変動量は、
（高さの変動量）＝（基準点から遠方側強度最大点までの画素数）×（画素当たりのレンジ分解能）×ｔａｎθ・・・（２）
により求めることができるので、式（２）により、基準高さからの浮き屋根３の高さの変動量を求める（Ｓ１２７）。

更に、原油備蓄量算出部１１７は、求めた浮き屋根３の高さの変動量と各タンク１の底面積を乗じることにより、各タンク１の原油の備蓄量の変化量を求める（Ｓ１２９）。各タンク１の底面積は、既知の値を用いたり、ＳＡＲ強度画像がら求めたり等適切な任意の手法で取得することができる。そして、各タンクの原油の備蓄量の変化量の総和を求めることにより、原油備蓄基地５全体の原油の備蓄量の変化量を求める（Ｓ１３１）。

本実施形態によれば、そのままの観測では原油備蓄タンクの特定や解析が極めて困難な安価なＬ−ｂａｎｄ ＳＡＲを用いても、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さの変化量を例とする直角構造の水平部の高さの変化量を求めることができる。よって、低コストで、３Ｄデータの作成の必要がない、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さの変化量を例とする直角構造の水平部の高さの変化量を求めることができる。

また、本実施形態によれば、時系列データを用いた機械学習処理によって原油備蓄タンクの抽出処理が自動化され、抽出した原油備蓄タンクの浮き屋根の高さの変化量の推定処理も自動化されている。

（第２の実施形態）
図１７は、本発明の第２の実施形態の原理を示す図である。図１８は、本発明の第２の実施形態に係る高さ推定システムの機能構成を示す図である。図１９は、本発明の第２の実施形態にかかる高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。これらの図１７〜図１９等を参照して、本発明の第２の実施形態に係る原理、高さ推定システム及び高さ推定処理の例を説明する。図１７〜図１９において、図１〜図１６に対応する部分には同一の符号を付し、第１の実施形態と重複する説明は省略する。また、第２の実施形態に係る高さ推定システムのハードウエア構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

まず、本実施形態の原理について説明する。第１の実施形態と同様に、原油タンクとして一般的な浮き屋根式タンクを例として、図１７を参照して説明する。

第１の実施形態で説明したように、ＳＡＲ強度画像上では、浮き屋根３は、実際の位置よりも合成開口レーダＳ側に表示される。そして、観測対象点Ｐ（浮き屋根３と容器部２の接点）の高さ（線分ＰＱの大きさ）ｈは、線分ＲＱの大きさをｄとすると、
ｈ＝ｄｔａｎθ・・・（３）
により求めることができる。入射角θは既知であるから、ｄの値が分かれば、浮き屋根３の高さを求めることができる。

一方、図１７から分かるように、タンク１が高さを有することによって、合成開口レーダＳから送出された電磁波が照射されず、ＳＡＲ強度画像で影になる部分５０５が生じる。この影の部分５０５のうち、浮き屋根３の直下に対応する影５０５ａの位置と、浮き屋根３の画像の位置が分かれば、線分ＲＱの大きさであるｄの値が分かり、上の式（３）より、浮き屋根３の高さｈを求めることができる。

本実施形態は、浮き屋根３の直下に対応する影５０５ａの位置を、影５０５ａに対応する影テンプレート画像５０７を用いてテンプレートマッチングで求めると共に、浮き屋根３の画像５０９の位置を、浮き屋根３の画像５０９に対応する浮き屋根テンプレート画像５０９を用いてテンプレートマッチングで求めることにより、浮き屋根３の高さｈを求めるものである。

高さ推定システム２０は、水平部最近点決定部２０３、影最近点決定部２０３、高さ算出部２０５、原油備蓄量算出部２０７を備える。

水平部最近点決定部２０３（第１部分最近点決定部）は、構造物のＳＡＲ強度画像の水平部の画像に対して、水平部テンプレート画像（第１部分テンプレート画像）を用いてテンプレートマッチングを行い、マッチングした位置における水平部テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である水平部最近点（第１部分最近点）を求める。

影最近点決定部２０３は、構造物のＳＡＲ強度画像の、影の画像及び構造物の合成開口レーダ側の周縁部の画像に対して、影テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記影テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である影最近点を求める。

高さ算出部２０５（位置算出部）は、水平部最近点と影最近点との距離に基づいて、水平部の高さ（第１の部分の第１の方向の位置）を求める。

原油備蓄量算出部２０７は、求めた屋根部の高さと前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、原油備蓄用タンクの原油の備蓄量を求める。また、各タンクの原油の備蓄量の総和を求めることにより、原油備蓄基地全体の原油の備蓄量を求める。

以上のシステム構成を前提に、本発明の第２の実施形態に係る高さ推定システムの高さ推定処理の例を以下に説明する。

水平部最近点決定部２０３は、各タンクのＳＡＲ強度画像５０４の浮き屋根３の画像に対して、浮き屋根テンプレート画像５０９を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における浮き屋根テンプレート画像５０９の合成開口レーダＳに最も近い点である浮き屋根最近点Ｕを求める。具体的には、各タンク１のＳＡＲ強度画像５０４に対して、予め作成された、浮き屋根３の画像５０９に対応する浮き屋根テンプレート画像５１１の位置を変えながらコンボリューションの値を求め、コンボリューションの値が最大となる位置の浮き屋根テンプレート画像５１１の合成開口レーダＳに最も近い点である浮き屋根最近点Ｕを求める（Ｓ２０１）。

影最近点決定部２０３は、各タンクのＳＡＲ強度画像５０４の影の部分５０５の画像及び各タンク１の合成開口レーダＳ側の周縁部５０６の画像に対して、影テンプレート画像５０７を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における影テンプレート画像５０７の合成開口レーダＳに最も近い点である影最近点Ｔを求める。具体的には、各タンクのＳＡＲ強度画像５０４について、強度の逆数をとったＳＡＲ逆強度画像を生成し、ＳＡＲ逆強度画像に対して、予め作成された、影の部分５０５の画像に対応する影テンプレート画像５０７の位置を変えながらコンボリューションの値を求める（Ｓ２０３）。また、ＳＡＲ強度画像５０４に対して、影テンプレート画像５０７の位置を変えながらコンボリューションの値を求める（Ｓ２０５）ことによって、各タンクの合成開口レーダＳ側の周縁部５０６の画像の強度が大きくなる箇所を評価する。得られた両方のコンボリューションの値を総合的に判断して、最もマッチングした位置の影テンプレート画像５０７の合成開口レーダＳに最も近い点である影最近点Ｔを求める（Ｓ２０７）。ＳＡＲ逆強度画像の生成手法としては、ＳＡＲ強度画像の強度の逆数をとる手法に限定されるものでなく、他の任意の適切な手法によって生成することができる。

線分ＵＴの大きさは、線分ＲＱの大きさと等しいから、高さ算出部２０５は、上記ステップで求められた浮き屋根最近点Ｕと影最近点Ｔとの距離に基づいて、上記式（３）により、浮き屋根３の高さを求める（Ｓ２０９）。

更に、原油備蓄量算出部２０７は、求めた浮き屋根３の高さと各タンクの底面積を乗じることにより、各タンクの原油の備蓄量を求める（Ｓ２１１）。そして、各タンクの原油の備蓄量の総和を求めることにより、原油備蓄基地５全体の原油の備蓄量を求める（Ｓ２１３）。

本実施形態によれば、そのままの観測では原油備蓄タンクの特定や解析が極めて困難な安価なＬ−ｂａｎｄ ＳＡＲを用いても、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さを例とする直角構造の水平部の高さを求めることができる。よって、低コストで、３Ｄデータの作成の必要がない、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さを例とする直角構造の水平部の高さを求めることができる。

（第３の実施形態）
図２０は、本発明の第３の実施形態の原理を示す図である。図２１は、本発明の第２の実施形態に係る高さ推定システムの機能構成を示す図である。図２２は、本発明の第３の実施形態にかかる高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。これらの図２０〜２２等を参照して、本発明の第３の実施形態に係る原理、高さ推定システム及び高さ推定処理の例を説明する。図２０〜図２２において、図１〜図１８に対応する部分には同一の符号を付し、第１及び第２の実施形態と重複する説明は省略する。また、第３の実施形態に係る高さ推定システムのハードウエア構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

まず、本発明の第３の実施形態の原理について説明する。図２０は、本発明の第３の実施形態の原理を示す図である。第１及び第２の実施形態と同様に、原油タンクとして一般的な浮き屋根式タンクを例として説明する。

合成開口レーダが観測する反射波の強度は、観測対象物のレーダ断面積に比例する。図２０から分かるように、浮き屋根３の高さが小さい場合は直角構造のレーダ断面積は大きくなり、浮き屋根３の高さが大きい場合は直角構造のレーダ断面積は小さくなる。したがって、合成開口レーダが観測する反射波の強度は、浮き屋根３の高さが小さい場合は大きくなり、浮き屋根３の高さが大きい場合は小さくなる。

ある直角構造のレーダ断面積を数式化することは困難な場合が多いので、予め水平部の高さと、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を実測やシミュレーション等によって求めておき、その関係と取得された反射波の強度から、水平部の高さを求めることができる。

高さ推定システム３０は、高さ−反射強度関係取得部３０１、反射波強度取得部３０３、高さ算出部３０５、原油備蓄量算出部３０７を備える。

高さ−反射強度関係取得部３０１（位置−反射強度関係取得部）は、水平部の高さ（第１の部分の第１の方向の位置）と、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を取得する。

反射波強度取得部３０３は、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得する。

高さ算出部３０５（位置算出部）は、取得された反射波の強度と、水平部の高さと、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、水平部の高さを求める。

原油備蓄量算出部３０７は、求めた屋根部の高さと原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、原油備蓄用タンクの原油の備蓄量を求める。また、各タンクの原油の備蓄量の総和を求めることにより、原油備蓄基地全体の原油の備蓄量を求める。

以上のシステム構成を前提に、本発明の第３の実施形態に係る高さ推定システムの高さ推定処理の例を以下に説明する。

高さ−反射強度関係取得部３０１は、浮き屋根３の高さと、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を、実測やシミュレーション等により取得する。例えば、実測による場合は、原油備蓄基地５の各タンク１の浮き屋根３の高さはそれぞれ異なる場合が多いので、ある時期の各タンクの浮き屋根３の高さの実測値を取得する（Ｓ３０１）。また、そのある時期にＳＡＲ観測を行い、第１の実施形態と同様にして、そのある時期の各タンクのＳＡＲ強度画像における中心線上で、各タンクの中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その点の強度を取得する（Ｓ３０３）。そして、各タンクの浮き屋根３の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点の強度から両者の関係を求める（Ｓ３０５）。図２３に浮き屋根３の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点の強度の関係の例を示す。本実施形態においては、浮き屋根の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点の強度の関係を求めるのに必要な複数のデータとして、１つの時期の複数のタンクの浮き屋根の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点の強度データを用いたが、１つのタンクの複数の時期又は複数のタンクの複数の時期の浮き屋根の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点の強度を用いてもよい。

反射波強度取得部３０３は、ＳＡＲから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得する。具体的には、第１の実施形態と同様にして、各タンク１のＳＡＲ強度画像における中心線上で、各タンク１の中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その点の強度を取得する（Ｓ３０７）。

高さ算出部３０５は、取得された反射波の強度と、水平部の高さと、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、水平部の高さを求める。具体的には、取得された各タンクの遠方側強度最大点の強度と、タンク１の浮き屋根３の高さと遠方側強度最大点の強度との関係とに基づいて、浮き屋根３の高さを求める（Ｓ３０９）。

更に、原油備蓄量算出部３０７は、求めた浮き屋根３の高さと各タンクの底面積を乗じることにより、各タンクの原油の備蓄量を求める（Ｓ３１１）。そして、各タンクの原油の備蓄量の総和を求めることにより、原油備蓄基地５全体の原油の備蓄量を求める（Ｓ３１３）。

本実施形態によれば、そのままの観測では原油備蓄タンクの特定や解析が極めて困難な安価なＬ−ｂａｎｄ ＳＡＲを用いても、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さを例とする直角構造の水平部の高さを求めることができる。よって、低コストで、３Ｄデータの作成の必要がない、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さを例とする直角構造の水平部の高さを求めることができる。

（第４の実施形態）
図２４は、ある時期の広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像の例を示す図である。図２５は、複数の時期の広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像の重ね合わせ画像の例を示す図である。図２６は、あるタンクの、広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像と高分解能観測モードのＳＡＲ強度画像の例を示す図である。図２７は、本発明の第４の実施形態にかかる高さ変化量推定処理の一例のフローチャートである。これらの図２４〜２７や図８等を参照して、本発明の第４の実施形態に係る高さ推定システム及び高さ推定処理の例を説明する。図２７において、図２２に対応する部分には同一の符号を付し、第１〜第３の実施形態と重複する説明は省略する。また、第４の実施形態に係る高さ推定システムの機能構成は、第３の実施形態と同様であり、第４の実施形態に係る高さ推定システムのハードウエア構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

第３の実施形態においては、第１の実施形態と同様にして、ある時期の各タンクのＳＡＲ強度画像における中心線上で、各タンクの中心位置よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その点の強度を取得する。しかしながら、ScanSARモード等の広域低分解能観測モードを用いた場合、図２６に示されるように、分解能が低いために、中心線を明確に判別することが難しい。本実施形態は、ScanSARモード等の広域低分解能観測モードを用いた場合に、中心線上の遠方側強度最大点に対応する点である遠方側強度最大点対応点を求めて、その点の強度を取得することによって、浮き屋根の高さを求めるものである。以下、本発明の第４の実施形態に係る高さ推定システムの高さ推定処理の例を説明する。

第３の実施形態と同様にして、高さ−反射強度関係取得部３０１は、浮き屋根３の高さと、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を、実測やシミュレーション等により取得する。例えば、実測による場合は、原油備蓄基地５の各タンク１の浮き屋根３の高さはそれぞれ異なる場合が多いので、ある時期の各タンクの浮き屋根３の高さの実測値を取得する（Ｓ３０１）。

また、そのある時期に行われた、ScanSARモード等の広域低分解能観測モードのＳＡＲ観測によるＳＡＲ強度画像６０１を取得する（Ｓ４０１）。

一方、第１の実施形態と同様にして、複数の時期の原油備蓄基地５の広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた重ね合わせ画像６０３を生成する（Ｓ４０３）。ここで、重ね合わせ画像６０３の各画素の強度が、複数の時期のＳＡＲ強度画像の対応する画素の強度のうちの最小値となるように重ね合わせが行われる。

次に、ある時期のＳＡＲ強度画像の各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算することにより、差分画像を生成する（Ｓ４０５）。

そして、各タンクの差分画像において差分が最大となる点を求め、その点の強度を取得する（Ｓ４０７）。ここで、この差分が最大となる点が、第１の実施形態において求められる、中心線上の遠方側強度最大点に対応する点である遠方側強度最大点対応点となるが、この理由を以下に詳述する。

図８を再び参照して、本実施形態のタンク１は、円筒形状を有しているので、タンク１の側壁２ａの、タンク１の中心位置を通るレンジ方向の直線Ｌとタンクの底面の円周との交点Ｗ、Ｑを通り、鉛直方向に延びる部分からの反射波の強度が、他の部分よりも大きく観測される。合成開口レーダから送出された電磁波を反射する、タンク１の側壁２ａの、合成開口レーダに近い側の交点Ｗを通り、鉛直方向に延びる部分は一定である。これに対して、合成開口レーダから送出された電磁波を反射する、合成開口レーダから遠い側の交点Ｑを通る部分は、浮き屋根３よりも上の側壁２ａの部分であり、時期によって変動するのが通常である。よって、複数の時期のＳＡＲ強度画像において、交点Ｗに対応する点の強度は一定であり、交点Ｑに対応する点の強度は変動するのが通常である。つまり、上記の重ね合わせ画像６０３は、重ね合わせ画像６０３の各画素の強度が、複数の時期のＳＡＲ強度画像の対応する画素の強度のうちの最小値となるように重ね合わせが行われたものであるから、重ね合わせ画像６０３において、交点Ｑに対応する点の強度が、交点Ｗに対応する点の強度よりも小さいのが通常である。したがって、ある時期の浮き屋根３の高さが、重ね合わせ画像６０３の生成に用いられたＳＡＲ強度画像に対応する浮き屋根３の高さの最小値と同じでない限り、差分画像においては、交点Ｗに対応する点の強度はゼロであり、交点Ｑに対応する点の強度は、ゼロでない値となるので、交点Ｗに対応する点と交点Ｑに対応する点とを判別することができ、交点Ｑに対応する点が、第１の実施形態において求められる、中心線上の遠方側強度最大点に対応する点である遠方側強度最大点対応点となる。

次に、各タンクの浮き屋根３の高さの実測値とＳＡＲ強度画像における遠方側強度最大点対応点の強度から両者の関係を求める（Ｓ４０９）。

その後、反射波強度関係取得部３０３は、ＳＡＲから直角構造へと送出された電磁波が、直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得する。具体的には、上述のステップＳ４０１〜Ｓ４０７と同様にして、各タンクの遠方側強度最大点対応点を求め、その点の強度を取得する（Ｓ４１１）。

高さ算出部３０５は、取得された反射波の強度と、水平部の高さと、合成開口レーダから直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、前記水平部の高さを求める。具体的には、取得された各タンクの遠方側強度最大点対応点の強度と、タンク１の浮き屋根３の高さと遠方側強度最大点対応点の強度との関係とに基づいて、浮き屋根３の高さを求める（Ｓ４１３）。

更に、原油備蓄量算出部３０７は、求めた浮き屋根３の高さと各タンクの底面積を乗じることにより、各タンクの原油の備蓄量を求める（Ｓ３１１）。そして、各タンクの原油の備蓄量の総和を求めることにより、原油備蓄基地５全体の原油の備蓄量を求める（Ｓ３１３）。

本実施形態によれば、そのままの観測では原油備蓄タンクの特定や解析が極めて困難なScanSARモード等の広域低分解能観測モードを用いても、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さを例とする直角構造の水平部の高さを求めることができる。よって、３Ｄデータの作成の必要がない、浮き屋根式タンクの浮き屋根の高さを例とする直角構造の水平部の高さを求めることができる。

上記実施形態においては、観測対象の直角構造として、浮き屋根式タンクの側壁と浮き屋根を例示して説明したが、本発明は、その他の直角構造の観測にも用いることができることはもちろんである。また、直角構造は、水平方向の面を有する水平部と鉛直方向の面を有する鉛直部とが直交面を形成する構造に限定されるものでなく、水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向から該所定の角度と同じ角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する構造であってもよい。

以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。

１ 浮き屋根式タンク
２ 容器部
２ａ 側壁
３ 浮き屋根
４ 原油
５ 原油備蓄基地
１０ 高さ変化量推定システム
１０１ 重ね合わせ画像生成部
１０３ 対象領域指定部
１０５ 位置補正部
１０７ テンプレート画像生成部
１０９ 構造物中心位置取得部
１１１ 平均画像生成部
１１３ 基準点決定部
１１５ 高さ変化量算出部
１１７ 原油備蓄量算出部
２０ 高さ推定システム
２０１ 水平部最近点決定部
２０３ 影最近点決定部
２０５ 高さ算出部
２０７ 原油備蓄量算出部
３０ 高さ推定システム
３０１ 高さ−反射強度関係取得部
３０３ 反射波強度取得部
３０５ 高さ算出部
３０７ 原油備蓄量算出部
５００ 重ね合わせ画像
５０１ 解析対象領域
５０３ テンプレート画像
５０４ タンクのＳＡＲ強度画像
５０５ 影の部分
５０５ａ 浮き屋根の直下に対応する影
５０６ タンクの合成開口レーダ側の周縁部
５０７ 影テンプレート画像
５０９ 浮き屋根の画像
５１１ 浮き屋根テンプレート画像
６０１ ある時期の広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像
６０３ 重ね合わせ画像
６０５ あるタンクの広域低分解能観測モードのＳＡＲ強度画像
６０７ あるタンクの高分解観測モードのＳＡＲ強度画像
Ｐ、Ｐ' 浮き屋根と容器部の接点
Ｑ、Ｑ' 実際の位置、合成開口レーダから遠い側の交点
Ｒ、Ｒ' 画像上の位置
Ｓ 合成開口レーダ
Ｔ 影最近点
Ｕ 浮き屋根最近点
Ｗ 合成開口レーダに近い側の交点

Claims (23)

1. 対象領域内に存在する、複数の、同一の構造を有する構造物であって、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の前記第１の部分の位置の変化量を推定する位置変化量推定システムであって、
   複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた、重ね合わせ画像を生成する重ね合わせ画像生成部と、
   前記重ね合わせ画像に対して、前記複数の前記構造物の各々の中心を取得する構造物中心位置取得部と、
   前記複数の前記構造物のうちの所望の前記構造物のＳＡＲ強度画像について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して強度について平均をとり、平均画像を生成する平均画像生成部と、
   前記平均画像において、１つの構造物のＳＡＲ強度画像における強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線である中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点を求める基準点決定部と、
   所望の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像における中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、その点と前記基準点との距離に基づいて、前記であって、第１の部分の前記第１の方向の位置の変化量を求める位置変化量算出部と、
   を含むシステム。
2. 前記構造物中心位置取得部は、前記重ね合わせ画像に対して、テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、前記複数の前記構造物の各々の中心を求める請求項１に記載のシステム。
3. 前記重ね合わせ画像における前記対象領域から切り出された複数の前記構造物の画像の各々について、強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線を中心線とし、アジマス方向については、該中心線が互いに重なるように前記切り出された前記複数の前記構造物の画像を移動させ、レンジ方向については、前記中心線上の強度分布がマッチングする位置まで、前記切り出された前記複数の前記構造物の画像を互いに移動させてその位置を一致させる位置補正部と、
   互いの位置が一致された前記切り出された前記複数の前記構造物の画像を重ね合わせてテンプレート画像を生成するテンプレート画像生成部と、
   を更に含む請求項２に記載のシステム。
4. 前記テンプレート画像生成部は、前記互いの位置が一致された前記切り出された前記複数の前記構造物の画像の同じ位置の画素の強度の最小値を、前記同じ位置の画素の強度とするテンプレート画像を生成する請求項３に記載のシステム。
5. 前記重ね合わせ画像の各画素の強度は、前記複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像の対応する画素の強度のうちの最小値である請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記構造物は、有底円筒状の容器部と、該容器部に収容された原油に接し、収容された原油の量に応じて鉛直方向に移動可能な屋根部を備える原油備蓄用タンクである請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 求めた前記屋根部の高さの変化量と前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、前記原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の変化量を求める原油備蓄量算出部を更に備える請求項６に記載のシステム。
8. 前記重ね合わせ画像において前記対象領域を指定する対象領域指定部を更に備え、
   前記対象領域指定部は、前記原油備蓄用タンクを複数備える原油備蓄基地を指定し、
   前記原油備蓄量算出部は、前記原油備蓄基地の各原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の変化量の総和を求め、前記原油備蓄基地全体の原油の備蓄量の変化量を求める請求項７に記載のシステム。
9. 水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の前記第１の部分の位置を推定するシステムであって、
   前記構造物のＳＡＲ強度画像の前記第１の部分の画像に対して、第１部分テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記第１部分テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である第１部分最近点を求める第１部分最近点決定部と、
   前記構造物のＳＡＲ強度画像の、影の画像及び前記構造物の合成開口レーダ側の周縁部の画像に対して、影テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記影テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である影最近点を求める影最近点決定部と、
   前記第１部分最近点と前記影最近点との距離に基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置を求める位置算出部と、
   を含むシステム。
10. 前記構造物は、有底円筒状の容器部と、該容器部に収容された原油に接し、収容された原油の量に応じて鉛直方向に移動可能な屋根部を備える原油備蓄用タンクである請求項９に記載のシステム。
11. 求めた前記屋根部の高さと前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、前記原油備蓄用タンクの原油の備蓄量を求める原油備蓄量算出部を更に備える請求項１０に記載のシステム。
12. 前記重ね合わせ画像において前記対象領域を指定する対象領域指定部を更に備え、
    前記対象領域指定部は、前記原油備蓄用タンクを複数備える原油備蓄基地を指定し、
    前記原油備蓄量算出部は、前記原油備蓄基地の各原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の総和を求め、前記原油備蓄基地全体の原油の備蓄量を求める請求項１１に記載のシステム。
13. 水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の第１の部分の位置を推定するシステムであって、
    前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を取得する、位置−反射波強度関係取得部と、
    前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得する反射波強度取得部と、
    取得された前記反射波の強度と、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置を求める位置算出部と、
    を含むシステム。
14. 前記位置−反射波強度関係取得部は、
    前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値を取得し、
    前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像を取得し、
    複数の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた重ね合わせ画像を生成し、
    前記複数の測定値又は計算値に対応するＳＡＲ強度画像の各々について、各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成し、
    前記差分画像の各々において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得し、
    前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値と、前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像における前記差分が最大となる点に対応する点の強度から、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と反射波の強度との関係を求め、
    前記反射波強度取得部は、
    前記構造物のＳＡＲ強度画像を取得し、
    前記構造物のＳＡＲ強度画像の各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成し、
    前記差分画像において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得する請求項１３に記載のシステム。
15. 前記構造物は、有底円筒状の容器部と、該容器部に収容された原油に接し、収容された原油の量に応じて鉛直方向に移動可能な屋根部を備える原油備蓄用タンクである請求項１３又は１４に記載のシステム。
16. 求めた前記屋根部の高さと前記原油備蓄用タンクの底面積を乗じることにより、前記原油備蓄用タンクの原油の備蓄量を求める原油備蓄量算出部を更に備える請求項１５に記載のシステム。
17. 前記重ね合わせ画像において前記対象領域を指定する対象領域指定部を更に備え、
    前記対象領域指定部は、前記原油備蓄用タンクを複数備える原油備蓄基地を指定し、
    前記原油備蓄量算出部は、前記原油備蓄基地の各原油備蓄用タンクの原油の備蓄量の総和を求め、前記原油備蓄基地全体の原油の備蓄量を求める請求項１６に記載のシステム。
18. 対象領域内に存在する、複数の、同一の構造を有する構造物であって、水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の前記第１の部材の位置の変化量を推定する方法であって、
    複数の時期の、対象領域を含むＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた、重ね合わせ画像を生成するステップと、
    前記重ね合わせ画像に対して、前記複数の前記構造物の各々の中心を取得するステップと、
    前記複数の前記構造物のうちの所望の前記構造物のＳＡＲ強度画像について、複数の時期のＳＡＲ強度画像に対して強度について平均をとり、平均画像を生成するステップと、
    前記平均画像において、１つの構造物のＳＡＲ強度画像における強度が最大となる点を通るレンジ方向の直線である中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である基準点を求めるステップと、
    所望の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像における中心線上で、前記所望の前記構造物の前記中心よりも合成開口レーダから遠い側において強度が最大となる点である遠方側強度最大点を求め、該遠方側強度最大点と前記基準点との距離に基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置の変化量を求めるステップと、
    を含む方法。
19. 水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の位置を推定する方法であって、
    前記構造物のＳＡＲ強度画像の前記第１の部分の画像に対して、第１部分テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記第１部分テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である第１部分最近点を求めるステップと、
    前記構造物のＳＡＲ強度画像の、影の画像及び前記構造物の合成開口レーダ側の周縁部の画像に対して、影テンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、最もマッチングした位置における前記影テンプレート画像の合成開口レーダに最も近い点である影最近点を求めるステップと、
    前記第１部分最近点と前記影最近点との距離に基づいて、前記第１の部分の前記第１の方向の位置を求めるステップと、
    を含む方法。
20. 水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面を有する第１の部分と、鉛直方向の面又は鉛直方向から前記所定の角度だけ傾斜した面を有する第２の部分が直交面を形成する直角構造を有する構造物における、前記水平方向の面又は水平方向から所定の角度だけ傾斜した面に垂直な方向である第１の方向の位置を推定する方法であって、
    前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係を準備するステップと、
    前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度を取得するステップと、
    取得された前記反射波の強度と、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と、前記合成開口レーダから前記直角構造へと送出された電磁波が、該直角構造によって反射されてなる反射波の強度との関係とに基づいて、前記水平部の高さを求めるステップと、
    を含む方法。
21. 前記第１の部分の前記第１の方向の位置と反射波の強度との関係を準備するステップは、
    前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値を取得するステップと、
    前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像を取得するステップと、
    複数の時期の前記構造物のＳＡＲ強度画像を、同じ位置の地点が一致するように重ね合わせた重ね合わせ画像を生成するステップと、
    前記複数の測定値又は計算値に対応するＳＡＲ強度画像の各々について、各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成するステップと、
    前記差分画像の各々において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得するステップと、
    前記第１の部分の前記第１の方向の位置の複数の測定値又は計算値と、前記複数の測定値又は計算値にそれぞれ対応するＳＡＲ強度画像における前記差分が最大となる点に対応する点の強度から、前記第１の部分の前記第１の方向の位置と反射波の強度との関係を求めるステップと、
    を更に含み、
    前記反射波の強度を取得するステップは、
    前記構造物のＳＡＲ強度画像を取得するステップと、
    前記構造物のＳＡＲ強度画像の各画素の強度と、重ね合わせ画像の対応する画素の強度をとの差分を計算し、差分画像を生成するステップと、
    前記差分画像において、差分が最大となる点を求め、その点の強度を前記反射波の強度として取得するステップと、
    を更に含む請求項２０に記載の方法。
22. 請求項１８〜２１に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
23. 請求項２２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。