JP2636011B2 - イオノグラム画像データ量の圧縮方法 - Google Patents

イオノグラム画像データ量の圧縮方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、イオノグラム画像のデータ量の圧縮方法
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、イ
オノグラム画像から不要情報を除去し、記録、伝送する
際のデータ量の圧縮を可能にするイオノグラム画像のデ
ータ量の圧縮方法に関するものである。
(従来の技術) 電離層の諸特性の観測のため、イオノグラム(観測周
波数と電離層見掛け高さとの関係を示す電離層エコーの
観測記録)の取得がなされている。
このイオノグラムは、第2図に示す電離層観測装置を
用いて次のように作製される。すなわち、掃引周波数発
生器(1)により観測信号を作ってパルス変調し、それ
を送信機(2)により増幅して送信アンテナ(3)から
上に向けて発射する。電離層により反射された観測信号
は、受信アンテナ(4)で受信し、受信機(5)により
増幅した後、記録装置(6)により観測周波数対伝搬遅
延時間(電離層見掛け高さ)がプロットされるようにす
る。
このようにして、例えば、第1図の(a)に示すイオ
ノグラム画像を得ることができる。
(発明が解決しようとする課題) 従来は、上記のようにして得るイオノグラム画像をほ
とんど白黒フィルムに記録、保存していたが、近年では
電離層観測装置から出力される電気信号をそのまま磁気
ディスクや磁気テープ等の記録媒体に2値画像として記
録し、伝送線により転送している。
その場合、記録あるいは伝送に要するデータ量は、例
えば第1図(a)に示した例においては、高さ方向に72
0ライン、周波数方向(横方向)に1200ライン、合計720
×1200=864000ビット(108kバイト)となる。そこでイ
オノグラム画像を記録あるいは伝送する際しては、記録
装置に必要とされるメモリ容量を縮小し、あるいは伝送
時間を短縮できるように、そのデータ量を圧縮すること
が望ましい。
ところで、一般的な画像の伝送手段として、ファクシ
ミリが普及している。ファクシミリでは、その伝送デー
タ量を圧縮するために、画像を2値画像としてスキャン
し、画素のパターンに応じて符号化する。なお、符号と
しては国際電信電話諮問委員会(CCITT)の規定規格に
よりG IIIファクシミリではMHコード、あるいはG IVフ
ァクシリミではMRコードが用いられている。
そこで、イオノグラム画像についてもファクシミリと
同様に符号化して伝送することが考えられる。
しかしながら、イオンノグラム画像は広い周波数域の
観測により得るものであるために種々の放送や通信によ
るノイズが混入し、得られる画像は第1図(a)に示す
ように、電離層エコー(a)以外に混変調のビート稿
(周期性ノイズ)(b)やランダムノイズ(c)も記録
したものとなる。また、電離層の1回反射により得られ
る本来の電離層エコー(a)の他、電離層と地上との2
回以上の反射による各回反射エコー(d)や観測信号の
送信パルスによるグランドエコー(e)も同時に記録し
たものになる。
このため、イオノグラム画像をそのまま符号化したも
のは不要情報まで符号化したものとなり、充分なデータ
量の圧縮を達成することができない。
これに対して、第2図に示した受信機5と記録装置6
との間にデータ処理装置を入れ、各観測周波数毎に受信
信号を処理して混信や雑音を減らす試みがなされてきて
いるが、その方法では受信機に広いダイナミックレンズ
を必要とするという問題点があり、また多回反射エコー
は除去しきれないという欠点もあった。
この発明は以上のような事情に鑑み、電離層観測機に
より出力されるイオノグラム画像から本来の電離層エコ
ー以外の不要な画像情報を除去し、イオノグラム画像を
記録、伝送する際のデータ量を極限まで圧縮できるよう
にすることを目的としている。
(課題を解決するための手段) この発明は、上記の目的を実現するために、観測され
たイオノグラム画像から電離層1回反射エコー以外の画
像情報を除去することを特徴とするイオノグラム画像の
データ量の圧縮方法を提供する。
以下、第1図(a)〜(f)に示すイオノグラム画像
にそってこの発明の実施例を説明する。
第1図(a)に示すように、観測されたイオノグラム
画像には電離層エコー(a)以外にも一般に周期性ノイ
ズ(b)、ランダムノイズ(c)、多回反射エコー
(d)、グランドエコー(e)が同時に記録される。
そこでこの発明の方法によりイオノグラム画像から不
要な画像情報を除去するに際しては、観測されたイオノ
グラム画像から周期性ノイズ(b)の除去、ランダムノ
イズ(c)の除去、多回反射エコー(d)の除去、また
はグランドエコー(e)の除去を行い、さらにそのよう
な除去によってもなお不要な画像情報が残存する場合に
は電離層エコー(a)近傍以外の領域にあるノイズを総
て除去する。
このような不要な画像情報の除去の内いずれを行うか
は、観測されたイオノグラム画像に存在するノイズによ
り適宣定めるが、これら総ての除去を行う場合には、イ
オノグラム画像から周期性ノイズ(b)、ランダムノイ
ズ(c)、多回反射エコー(d)、及びグランドエコー
(e)を順次除去し、次いでこうして得られたイオノグ
ラム画像から電離層1回反射エコー(a)近傍以外の領
域の画像情報を総て除去するという順序で行うのが好ま
しい。
次に、ノイズの種類毎に不要情報の除去方法を説明す
る。
周期性ノイズ(b)は、混変調が発生した観測周波数
の高さ方向に白画素と黒画素が周期的に現れるものであ
る。そこでこの周期性ノイズ(b)の画像情報を除去す
るためには、各観測周波数毎に、例えばFFTや重ね合せ
法により高さ方向の周期性解析を行い、周期性が検出さ
れた場合にはその周期と黒画素との位相を算出し、その
位相にのる黒画素を除去する。なお、周期性検出の閾値
は予めプリセットすることができる。
このようにして周期性ノイズ(b)を除去したイオノ
グラム画像を第1図(b)示す。
ランダムノイズ(c)は2次元ローパスフィルタを用
いることにより、例えば次のようにして除去することが
できる。すなわち、イオノグラム画像の各画素の周囲に
周波数方向に3ライン、高さ方向に5ラインからなる合
計15画素の区域を想定する。そしてその区域に含まれる
黒画素の数が予めプリセットした閾値よりも多ければそ
の区域の中心の画素を黒にし、それ以外の場合には中心
画素を白とする。
このようにして第1図(b)に示したイオノグラム画
像からランダムノイズ(c)を除去したイオノグラム画
像を第1図(c)に示す。
多回反射エコー(d)は、観測信号の送信パルスが地
面と電離層との間を2回以上往復して受信されることに
より生ずるエコーであり、本来の電離層エコー(a)よ
りも高い高度に記録される。そこで多回反射エコー
(d)は、各周波数毎に電離層エコーが一度検出された
場合に、さらにそれよりも高い高度に検出される電離層
エコーを除去することによる解消できる。
具体的には、まず次のようにして本来の電離層1回反
射エコー(a)を認識する。すなわち、観測信号の送信
パルスのパルス幅が80μ秒である場合、そのパルス幅は
高さ方向に12kmの長さに相当するので、第1図(c)に
示したイオノグラム画像において、下から12画素以上の
黒画素が連続して検出された時にそれらの黒画素を電離
層1回反射エコーと認識する。
次に、上記のようにして認識した電離層1回反射エコ
ーの高度よりも所定距離以上高い高度に検出される黒画
素を総て高次の反射エコー(d)によるものとして除去
する。この場合、電離層1回反射エコーの上に設定する
距離としては、電離層のXモード波の上方にある0モー
ド波の電離層エコーを消さないようにすることが必要で
あり、そのためには、例えば176km以上とする。
このようにして第1図(c)に示したイオノグラム画
像から多回反射エコー(d)を除去したイオノグラム画
像を第1図(c)に示す。
観測信号の送信パルスによるグランドエコー(e)
は、各観測周波数の高度零の位置に記録される。そこで
このグランドエコー(e)の除去は高度0kmから64kmま
でを無条件に白画素に変えることにより行う。
以上のようにして電離層観測装置により観測されたイ
オノグラム画像から周期性ノイズ(b)、ランダムノイ
ズ(c)、多回反射エコー(d)及びグランドエコー
(e)を除去するとほとんどのノイズを除去することが
できるが、なお残存しているノイズは、イオノグラム画
像から電離層エコー(a)近傍を抽出し、それ以外の領
域の画像情報を除去することにより解消する。このノイ
ズ除去は、具体的には、例えば次のようにして行うこと
ができる。すなわち、ほとんどのノイズを除去したイオ
ノグラム画像を、まず周波数方向に50ライン、高さ方向
に32ライン毎に区切り、各領域での黒点の数を積算す
る。すると電離層エコー(a)に係わる区域の積算値が
大きくなる。そこで予めプリセットした積算値を閾値と
し、そのプリセットした値を越える区域とその区域の周
囲の所定範囲とを抽出し、それ以外の領域(第1図
(e)の斜線部分)に存在する総ての黒画素を除去す
る。
このようにして不要な画像情報を除去したイオノグラ
ム画像を第1図(f)に示す。
さらに、符号化するに際し、イオノグラム画像に適合
した符号を使用するとデータ量を極限まで圧縮すること
ができる。例えばMHコードのビットパターンをイオノグ
ラムのランレングスの出現頻度に応じて設定しなおした
り、あるいは電離層エコーの現れない周波数領域では、
そのライン数を表すコードを作り、各ライン毎の符号化
を省略する。
以上のようにして観測されたイオノグラム画像から不
要な画像情報を除去し、符号化すると、イオノグラム画
像を記録、伝送するのに要するデータ量を著しく圧縮す
ることができる。例えば、イオノグラム画像自体のデー
タ量は前述したように108kバイトであり、それを不要情
報を除去することなくそのままG IIIファクシミリに用
いられるMHコードを使って符号化した場合のデータ量が
約10kバイトであるのに対し、この発明の方法により不
要情報を除去した後、MH符号化した場合のデータ量は約
4バイトになる。さらにMHコードをイオノグラム画像に
合わせて変形したコードを用いて符号化した場合にはデ
ータ量は約1kバイトになり、単にMHコードによって符号
化した場合に比べてデータ量を約1/10に圧縮できる。な
お、データ量の圧縮率は電離層の状態、観測地点、観測
時刻等により異なるので、観測条件等により応じてより
優れたデータの圧縮率も達成し得る。
以上、この発明のイオノグラム画像のデータ量の圧縮
方法を説明してきたが、この方法はパルス方式の電離層
観測装置にも適用できるだけでなく、FM/CW方式のもの
にも適用できる。
(発明の効果) この発明によれば、電離層観測機より出力されたイオ
ノグラム画像から電離層1回反射エコー以外の画像情報
を除去するので、イオノグラム画像のデータ量を著しく
圧縮できる。従って、データ記録媒体に必要とされるメ
モリ容量を縮小し、データ伝送時間の短縮を図ることが
できる。
また、この発明によるイオノグラム画像のデータ量の
圧縮の効果は、イオノグラム画像を符号化する場合に有
効に発揮させることができ、特に、イオノグラム画像に
適した符号を使用することにより、一層のデータ量の圧
縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は観測されたイオノグラム画像を現し、第
1図(b)〜(f)はそれぞれ不要情報を除去したイオ
ノグラム画像を現す。 第2図は電離層観測装置の構成図を現す。 (a)電離層エコー (b)周期性ノイズ (c)ランダムノイズ (d)多回反射エコー (e)グランドエコー (1)掃引周波数発生器 (2)送信機 (3)送信アンテナ (4)受信アンテナ (5)受信機 (6)記録装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電離層1回反射エコーの画像情報を含むイ
    オノグラム画像から、混変調が発生した観測周波数の高
    さ方向に白画素と黒画素が周期的に現れる特性から識別
    可能な周期性ノイズ、所定の画素領域内の黒画素数が予
    め定めた閾値よりも少ない画素領域として識別可能なラ
    ンダムノイズ、観測周波数毎に最先に観測される電離層
    エコーよりも高い高度に記録されることで識別可能な多
    回反射エコー、観測周波数全域に渡って低高度に現れる
    ことで識別可能なグランドエコーを各々除去することに
    より、イオノグラム画像に含まれる不要な画像情報を除
    去し、この不要情報を除去したイオノグラム画像を符号
    化することで、観測されたイオノグラム画像のデータ量
    を圧縮するようにしたことを特徴とするイオノグラム画
    像のデータ量の圧縮方法。
  2. 【請求項2】上記ランダムノイズを識別可能な画素領域
    よりも大なる画素領域内の黒画素数が予め定めた閾値よ
    りも多い画素領域を電離層1回エコーに関する有意情報
    を含む画素領域として残し、その他の画素領域から全て
    の黒画素を除去することで、イオノグラム画像に含まれ
    る不要な画像情報を更に除去するようにしたことを特徴
    とする請求項1に記載のイオノグラム画像のデータ量の
    圧縮方法。
  3. 【請求項3】不要データを除去したイオノグラム画像の
    符号化には、電離層第1回反射エコーの画素パターンの
    現れ易さに応じて予め設定した符号のビットパターンを
    使用するものとしたことを特徴とする請求項1又は請求
    項2記載のイオノグラム画像のデータ量の圧縮方法。
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CN103323826B (zh) * 2013-04-03 2016-03-30 中国电子科技集团公司第二十二研究所 一种非标准格式垂直探测电离图的数据处理方法

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