JP3412973B2 - Ｉｓａｒ画像目標識別処理装置 - Google Patents
Ｉｓａｒ画像目標識別処理装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーダ目標からのレ
ーダエコーから作成されるＩＳＡＲ（逆合成開口レー
ダ）画像を用いて目標の識別を行うＩＳＡＲ画像目標識
別処理装置に係り、特にデータベース中の目標の３次元
形状モデルとＩＳＡＲ画像との照合を行う際の照合結果
の評価技術に関する。
ーダエコーから作成されるＩＳＡＲ（逆合成開口レー
ダ）画像を用いて目標の識別を行うＩＳＡＲ画像目標識
別処理装置に係り、特にデータベース中の目標の３次元
形状モデルとＩＳＡＲ画像との照合を行う際の照合結果
の評価技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置に
あっては、レーダ目標からのレーダエコーからＩＳＡＲ
画像を作成しても、その性質上歪んだ図形しか得られな
いため、クロスレンジスケーリングにより歪みを除去し
た後に３次元形状モデルの２次元面への射影成分を用い
て、データベース中の３次元形状モデルとの照合を行っ
ている。
あっては、レーダ目標からのレーダエコーからＩＳＡＲ
画像を作成しても、その性質上歪んだ図形しか得られな
いため、クロスレンジスケーリングにより歪みを除去し
た後に３次元形状モデルの２次元面への射影成分を用い
て、データベース中の３次元形状モデルとの照合を行っ
ている。
【０００３】但し、クロスレンジスケーリングを行うた
めには、目標の回転運動を高精度で推定する必要があ
り、また３次元形状モデルの２次元面への射影成分を作
成するためには、さらに目標の姿勢角を推定する必要が
ある。
めには、目標の回転運動を高精度で推定する必要があ
り、また３次元形状モデルの２次元面への射影成分を作
成するためには、さらに目標の姿勢角を推定する必要が
ある。
【０００４】以上のことから、従来の装置では、これら
の精度が３次元形状モデルとの照合の精度に直接影響す
るにもかかわらず、それぞれの精度の照合への影響を評
価することが難しく、有効な照合結果評価手段がなかっ
た。このため、回転運動の推定、姿勢角の推定とは独立
に、直接ＩＳＡＲ画像を取扱い、かつＩＳＡＲ画像と目
標の３次元形状モデルとの対応を評価する手段が求めら
れていた。
の精度が３次元形状モデルとの照合の精度に直接影響す
るにもかかわらず、それぞれの精度の照合への影響を評
価することが難しく、有効な照合結果評価手段がなかっ
た。このため、回転運動の推定、姿勢角の推定とは独立
に、直接ＩＳＡＲ画像を取扱い、かつＩＳＡＲ画像と目
標の３次元形状モデルとの対応を評価する手段が求めら
れていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置では、目標の回転運
動、目標の姿勢角の推定が必要であり、これらの精度が
３次元形状モデルとの照合の精度に直接影響するため、
回転運動の推定、姿勢角の推定とは独立に、直接ＩＳＡ
Ｒ画像を取扱い、かつＩＳＡＲ画像と目標の３次元形状
モデルとの対応を評価する手段が求められていた。
来のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置では、目標の回転運
動、目標の姿勢角の推定が必要であり、これらの精度が
３次元形状モデルとの照合の精度に直接影響するため、
回転運動の推定、姿勢角の推定とは独立に、直接ＩＳＡ
Ｒ画像を取扱い、かつＩＳＡＲ画像と目標の３次元形状
モデルとの対応を評価する手段が求められていた。
【０００６】本発明の目的は、上記の問題を解決し、レ
ーダ目標の回転運動の推定、姿勢角の推定を別途行うこ
となく、直接ＩＳＡＲ画像とデータベース中の３次元形
状モデルの照合を行うことができ、さらにその目標の形
状を反映した高精度の回転運動の推定、姿勢角の推定を
行うことのできるＩＳＡＲ画像目標識別処理装置を提供
することにある。
ーダ目標の回転運動の推定、姿勢角の推定を別途行うこ
となく、直接ＩＳＡＲ画像とデータベース中の３次元形
状モデルの照合を行うことができ、さらにその目標の形
状を反映した高精度の回転運動の推定、姿勢角の推定を
行うことのできるＩＳＡＲ画像目標識別処理装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、レーダエコーを処理して得られるＩＳＡ
Ｒ画像と目標の３次元形状モデルデータベースとのマッ
チング処理を行うことで目標識別を行うＩＳＡＲ画像目
標識別処理装置において、前記ＩＳＡＲ画像上に複数の
点を指定し、各点間の２次元面上の相対位置関係を求め
るＩＳＡＲ画像処理手段と、前記目標の３次元形状モデ
ルデータベースから任意に選択される３次元形状モデル
について前記ＩＳＡＲ画像上の複数の点に対応する対応
点を求め、各対応点間の３次元空間における相対位置関
係を求める３次元形状モデル処理手段と、前記ＩＳＡＲ
画像処理手段及び３次元形状モデル処理手段で得られる
それぞれの相対位置関係を比較してＩＳＡＲ画像と３次
元形状モデルとの合致度合いを評価する評価手段とを具
備して構成し、前記評価手段の評価結果を用いて前記目
標の３次元形状モデルデータベース中からＩＳＡＲ画像
に合致する３次元形状モデルを選別することで目標を識
別できるようにしたものである。
にこの発明は、レーダエコーを処理して得られるＩＳＡ
Ｒ画像と目標の３次元形状モデルデータベースとのマッ
チング処理を行うことで目標識別を行うＩＳＡＲ画像目
標識別処理装置において、前記ＩＳＡＲ画像上に複数の
点を指定し、各点間の２次元面上の相対位置関係を求め
るＩＳＡＲ画像処理手段と、前記目標の３次元形状モデ
ルデータベースから任意に選択される３次元形状モデル
について前記ＩＳＡＲ画像上の複数の点に対応する対応
点を求め、各対応点間の３次元空間における相対位置関
係を求める３次元形状モデル処理手段と、前記ＩＳＡＲ
画像処理手段及び３次元形状モデル処理手段で得られる
それぞれの相対位置関係を比較してＩＳＡＲ画像と３次
元形状モデルとの合致度合いを評価する評価手段とを具
備して構成し、前記評価手段の評価結果を用いて前記目
標の３次元形状モデルデータベース中からＩＳＡＲ画像
に合致する３次元形状モデルを選別することで目標を識
別できるようにしたものである。
【０００８】
【作用】上記構成によるＩＳＡＲ画像目標識別処理装置
では、ＩＳＡＲ画像上に複数の点を指定し、各点間の２
次元面上の相対位置関係を求め、目標の３次元形状モデ
ルデータベースから任意に３次元形状モデルを選択して
ＩＳＡＲ画像上の複数の点に対応する対応点を求め、各
対応点間の３次元空間における相対位置関係を求めて、
それぞれれの相対位置関係を比較してＩＳＡＲ画像と３
次元形状モデルとの合致度合いを評価し、その評価結果
からデータベース中にあるＩＳＡＲ画像に合致する３次
元形状モデルを選別することで、直接ＩＳＡＲ画像とデ
ータベース中の３次元形状モデルの照合を行い、目標を
識別可能としている。
では、ＩＳＡＲ画像上に複数の点を指定し、各点間の２
次元面上の相対位置関係を求め、目標の３次元形状モデ
ルデータベースから任意に３次元形状モデルを選択して
ＩＳＡＲ画像上の複数の点に対応する対応点を求め、各
対応点間の３次元空間における相対位置関係を求めて、
それぞれれの相対位置関係を比較してＩＳＡＲ画像と３
次元形状モデルとの合致度合いを評価し、その評価結果
からデータベース中にあるＩＳＡＲ画像に合致する３次
元形状モデルを選別することで、直接ＩＳＡＲ画像とデ
ータベース中の３次元形状モデルの照合を行い、目標を
識別可能としている。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳
細に説明する。図１はこの発明に係るＩＳＡＲ画像目標
識別処理装置の第１の実施例の構成を示すブロック図で
ある。
細に説明する。図１はこの発明に係るＩＳＡＲ画像目標
識別処理装置の第１の実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【００１０】ＩＳＡＲ画像生成部１１はレーダエコーを
入力とし、ＩＳＡＲ画像を生成する。ここで生成された
ＩＳＡＲ画像は対応点抽出部１２に入力される。対応点
抽出部１２は、ＩＳＡＲ画像と共にデータベースから目
標３次元形状モデルを入力し、オペレータの指示により
または自動的に、ＩＳＡＲ画像上のある点（例えば点
α′）に対応する目標の３次元形状モデル上の対応点
（例えばα）との対応付けを行い、その対応点の組（例
えば｛α，α′｝）の位置情報を出力する。
入力とし、ＩＳＡＲ画像を生成する。ここで生成された
ＩＳＡＲ画像は対応点抽出部１２に入力される。対応点
抽出部１２は、ＩＳＡＲ画像と共にデータベースから目
標３次元形状モデルを入力し、オペレータの指示により
または自動的に、ＩＳＡＲ画像上のある点（例えば点
α′）に対応する目標の３次元形状モデル上の対応点
（例えばα）との対応付けを行い、その対応点の組（例
えば｛α，α′｝）の位置情報を出力する。
【００１１】対応点候補表示部１３は、ＩＳＡＲ画像と
３次元目標形状モデルとの間で過去の履歴または本処理
装置の外部からの補助情報に基づいて、対応点となる確
率の高い点、例えば航空機のエンジン、翼端を３次元形
状モデル上で表示し、オペレータに表示された点を対応
点として入力するように促す。
３次元目標形状モデルとの間で過去の履歴または本処理
装置の外部からの補助情報に基づいて、対応点となる確
率の高い点、例えば航空機のエンジン、翼端を３次元形
状モデル上で表示し、オペレータに表示された点を対応
点として入力するように促す。
【００１２】逆数ベクトル作成部１４は入力された対応
点の３次元形状モデル上の位置情報の内から、任意にま
たはデータベース中保持される過去の履歴から例えば点
αを選び出し、その点αを起点としたときの他の対応
点、例えば点βへのベクトルＡをそれぞれ算出し、それ
を用いてそれぞれの逆数ベクトルＢ （Ｂ ＝Ａ ／｜Ａ
｜2 ）を算出する。
点の３次元形状モデル上の位置情報の内から、任意にま
たはデータベース中保持される過去の履歴から例えば点
αを選び出し、その点αを起点としたときの他の対応
点、例えば点βへのベクトルＡをそれぞれ算出し、それ
を用いてそれぞれの逆数ベクトルＢ （Ｂ ＝Ａ ／｜Ａ
｜2 ）を算出する。
【００１３】画像ベクトル算出部１５は、入力された対
応点のＩＳＡＲ画像上の位置情報の内で、逆数ベクトル
算出部１４により起点として選択された点αに対応する
点（例えばα′）を起点とし、その起点から他の対応点
（例えば点β′）へのベクトルＣ （α′→β′）を算
出する。
応点のＩＳＡＲ画像上の位置情報の内で、逆数ベクトル
算出部１４により起点として選択された点αに対応する
点（例えばα′）を起点とし、その起点から他の対応点
（例えば点β′）へのベクトルＣ （α′→β′）を算
出する。
【００１４】正規ベクトル算出部１６は、逆数ベクトル
算出部１４と画像ベクトル算出部１５の結果を入力と
し、対応する正規化ベクトルを算出する。３次元ベクト
ル表示部１７は、正規化ベクトルを入力とし、各正規化
ベクトルを３次元空間に表示する。
算出部１４と画像ベクトル算出部１５の結果を入力と
し、対応する正規化ベクトルを算出する。３次元ベクト
ル表示部１７は、正規化ベクトルを入力とし、各正規化
ベクトルを３次元空間に表示する。
【００１５】２次元ベクトル表示部１８は、正規化ベク
トルを入力とし、３次元球面上を示す各正規化ベクトル
を、３次元球面を２次元円に射影する適切な操作によ
り、２次元面上の円周上へ射影する。
トルを入力とし、３次元球面上を示す各正規化ベクトル
を、３次元球面を２次元円に射影する適切な操作によ
り、２次元面上の円周上へ射影する。
【００１６】ベクトル長度数分布表示部１９は、正規化
ベクトルを入力とし、正規化ベクトルの張る３次元球面
の中心からの距離を各正規化ベクトル毎に算出し、その
距離の度数分布を表示する。
ベクトルを入力とし、正規化ベクトルの張る３次元球面
の中心からの距離を各正規化ベクトル毎に算出し、その
距離の度数分布を表示する。
【００１７】姿勢角推定部２０は、正規化ベクトルを入
力とし、正規化ベクトルの張る３次元球面の各正規化ベ
クトルの起点から見たときの長軸方向、及び３次元形状
モデルの各点に対応する正規化ベクトルの向きから、レ
ーダから見たときの目標の姿勢角成分を推定する。
力とし、正規化ベクトルの張る３次元球面の各正規化ベ
クトルの起点から見たときの長軸方向、及び３次元形状
モデルの各点に対応する正規化ベクトルの向きから、レ
ーダから見たときの目標の姿勢角成分を推定する。
【００１８】回転運動推定部２１は、正規化ベクトルを
入力とし、各正規化ベクトルの張る３次元球面の直径を
推定し、その結果を用いて目標の回転運動を推定する。
模擬ＩＳＡＲ画像生成部２２は、姿勢角推定結果と回転
運動推定結果を用いて目標３次元形状モデルを修正する
ことで、レーダから見たときの目標の姿勢を再現し、模
擬ＩＳＡＲ画像を作成表示する。
入力とし、各正規化ベクトルの張る３次元球面の直径を
推定し、その結果を用いて目標の回転運動を推定する。
模擬ＩＳＡＲ画像生成部２２は、姿勢角推定結果と回転
運動推定結果を用いて目標３次元形状モデルを修正する
ことで、レーダから見たときの目標の姿勢を再現し、模
擬ＩＳＡＲ画像を作成表示する。
【００１９】ここで、上記模擬ＩＳＡＲ画像生成部２２
は、オペレータによる姿勢角の調整が可能で、再度模擬
ＩＳＡＲ画像を作成する機能を有していてもよい。さら
に、簡易の模擬ＩＳＡＲ画像生成処理として、レーダ位
置に点光源を配した時の反射光を光線追跡法により行っ
てもよい。
は、オペレータによる姿勢角の調整が可能で、再度模擬
ＩＳＡＲ画像を作成する機能を有していてもよい。さら
に、簡易の模擬ＩＳＡＲ画像生成処理として、レーダ位
置に点光源を配した時の反射光を光線追跡法により行っ
てもよい。
【００２０】尚、図に示したオペレータ２３及びオペレ
ータ２４は、オペレータへの各種情報の表示及びオペレ
ータによる指示操作を表している。すなわち、オペレー
タ２３は、対応点候補表示部１３の表示に従い、オペレ
ータが対応点抽出部１２に対応点の組の指示を与えるこ
とを示している。オペレータ２４は、各種の情報を参照
しながら、必要であれば模擬ＩＳＡＲ画像を修正し、目
標候補を選択することを示している。
ータ２４は、オペレータへの各種情報の表示及びオペレ
ータによる指示操作を表している。すなわち、オペレー
タ２３は、対応点候補表示部１３の表示に従い、オペレ
ータが対応点抽出部１２に対応点の組の指示を与えるこ
とを示している。オペレータ２４は、各種の情報を参照
しながら、必要であれば模擬ＩＳＡＲ画像を修正し、目
標候補を選択することを示している。
【００２１】上記構成において、以下に各部の作用につ
いて説明する。但し、以下の説明ではＡ ・Ｂ でベクト
ルＡ とベクトルＢ の内積を表し、Ａ ×Ｂ で外積を表
すものとする。
いて説明する。但し、以下の説明ではＡ ・Ｂ でベクト
ルＡ とベクトルＢ の内積を表し、Ａ ×Ｂ で外積を表
すものとする。
【００２２】まず、ＩＳＡＲ画像生成部１１にてレーダ
エコーからドプラ（単位：Ｈｚ）−レンジ（単位：ｍ）
平面上のＩＳＡＲ画像を生成する。ここで生成されたＩ
ＳＡＲ画像は対応点抽出部１２に入力し、オペレータの
指示または自動的に、目標３次元形状モデルと比較し
て、図３に示すようにＩＳＡＲ画像上のある点（例えば
点α′）に対応する目標の３次元形状モデル上の対応点
（例えばα）との対応付けを行い、その対応点の組（例
えば｛α，α′｝）の位置情報を対応付けされた組全て
について出力する。
エコーからドプラ（単位：Ｈｚ）−レンジ（単位：ｍ）
平面上のＩＳＡＲ画像を生成する。ここで生成されたＩ
ＳＡＲ画像は対応点抽出部１２に入力し、オペレータの
指示または自動的に、目標３次元形状モデルと比較し
て、図３に示すようにＩＳＡＲ画像上のある点（例えば
点α′）に対応する目標の３次元形状モデル上の対応点
（例えばα）との対応付けを行い、その対応点の組（例
えば｛α，α′｝）の位置情報を対応付けされた組全て
について出力する。
【００２３】この対応付け操作を容易にするため、対応
点候補表示部１３では、ＩＳＡＲ画像と３次元目標形状
モデルとの間で過去の履歴または外部からの補助情報に
より対応点となる確率の高い点、例えば航空機のエンジ
ン、翼端を３次元形状モデル上で表示し、オペレータに
表示された点を対応点として入力するように促す。この
様子を図２に示す。
点候補表示部１３では、ＩＳＡＲ画像と３次元目標形状
モデルとの間で過去の履歴または外部からの補助情報に
より対応点となる確率の高い点、例えば航空機のエンジ
ン、翼端を３次元形状モデル上で表示し、オペレータに
表示された点を対応点として入力するように促す。この
様子を図２に示す。
【００２４】図２において、（ａ）がＩＳＡＲ画像表示
ウィンドウ、（ｂ）が対応点候補（３次元目標形状モデ
ル）表示ウィンドウを示している。ここで、（ｂ）に示
すように、対応点候補を形の異なる点で示し、形の違い
によって対応点の指定の優先度を表示すればいっそう効
果的である。
ウィンドウ、（ｂ）が対応点候補（３次元目標形状モデ
ル）表示ウィンドウを示している。ここで、（ｂ）に示
すように、対応点候補を形の異なる点で示し、形の違い
によって対応点の指定の優先度を表示すればいっそう効
果的である。
【００２５】尚、図２には後述の２次元ベクトル表示ウ
ィンドウ（ｃ）、模擬ＩＳＡＲ画像表示ウィンドウ
（ｄ）も示してある。特に、（ｃ）では、複数のデータ
ベース中の航空機目標候補に対しての合致度合いを表示
し、それぞれ機種名を表示し、点線で３次元形状モデル
を表示し、さらに画面に表示しきれない目標候補に対し
ては、スクロール表示により対応可能なことを示してい
る。
ィンドウ（ｃ）、模擬ＩＳＡＲ画像表示ウィンドウ
（ｄ）も示してある。特に、（ｃ）では、複数のデータ
ベース中の航空機目標候補に対しての合致度合いを表示
し、それぞれ機種名を表示し、点線で３次元形状モデル
を表示し、さらに画面に表示しきれない目標候補に対し
ては、スクロール表示により対応可能なことを示してい
る。
【００２６】このとき、図４（ａ），（ｂ）に示すよう
に（（ａ）：データベース中の３次元形状モデルの表
示、（ｂ）：これに回転及び歪みの操作を加えた結
果）、利用可能な情報からＩＳＡＲ画像上での回転及び
歪みを推定し、３次元形状モデルにその回転及び歪みを
反映させて表示するようにしてもよい。また、オペレー
タの操作により歪みを再現できるようにしてもよい。
に（（ａ）：データベース中の３次元形状モデルの表
示、（ｂ）：これに回転及び歪みの操作を加えた結
果）、利用可能な情報からＩＳＡＲ画像上での回転及び
歪みを推定し、３次元形状モデルにその回転及び歪みを
反映させて表示するようにしてもよい。また、オペレー
タの操作により歪みを再現できるようにしてもよい。
【００２７】以上の処理により対応付けされた対応点の
組の位置情報が得られると、逆数ベクトル作成部１４に
おいて、入力された対応点の内で３次元形状モデル上の
位置情報について任意にまたはデータベース中保持され
る過去の履歴から、例えば図３（図ではＡ からＢ への
変換を模擬的に示している）において、点αを選び出
し、その点αを起点としたときの他の対応点、例えば点
βへの３次元のベクトルＡ をそれぞれ算出し、以下の
演算によりそれぞれの逆数ベクトルＢ を算出する。 Ｂ （α→β）＝Ａ （α→β）／｜Ａ （α→β）｜2 この操作を入力された対応点全てについて行う。
組の位置情報が得られると、逆数ベクトル作成部１４に
おいて、入力された対応点の内で３次元形状モデル上の
位置情報について任意にまたはデータベース中保持され
る過去の履歴から、例えば図３（図ではＡ からＢ への
変換を模擬的に示している）において、点αを選び出
し、その点αを起点としたときの他の対応点、例えば点
βへの３次元のベクトルＡ をそれぞれ算出し、以下の
演算によりそれぞれの逆数ベクトルＢ を算出する。 Ｂ （α→β）＝Ａ （α→β）／｜Ａ （α→β）｜2 この操作を入力された対応点全てについて行う。
【００２８】続いて、画像ベクトル算出部１５により、
入力された対応点の内でＩＳＡＲ画像上の位置情報につ
いて、逆数ベクトル算出部１４により起点として選択さ
れた点αに対応する点、例えば図３のα′を起点とし、
その起点から他の対応点、例えば図３の点β′への２次
元ベクトルＣ （α′→β′）を算出する。この操作を
入力された対応点全てについて行う。
入力された対応点の内でＩＳＡＲ画像上の位置情報につ
いて、逆数ベクトル算出部１４により起点として選択さ
れた点αに対応する点、例えば図３のα′を起点とし、
その起点から他の対応点、例えば図３の点β′への２次
元ベクトルＣ （α′→β′）を算出する。この操作を
入力された対応点全てについて行う。
【００２９】その後、正規化ベクトル算出部１６におい
て、逆数ベクトル算出部１４と画像ベクトル算出部１５
の各結果から、対応するベクトル、例えばＢ （α→
β）とＣ （α′→β′）のそれぞれについて、以下の
演算結果を３次元の正規化ベクトルｐ として出力す
る。 ｐ ＝Ｂ ／｜Ｂ ｜・（｜Ｂ ｜（λＣ ｜d ／２）） ここで、λはレーダの送信波長、Ｃ ｜d はＣ のドプラ
軸方向成分（単位はＨｚ）である。
て、逆数ベクトル算出部１４と画像ベクトル算出部１５
の各結果から、対応するベクトル、例えばＢ （α→
β）とＣ （α′→β′）のそれぞれについて、以下の
演算結果を３次元の正規化ベクトルｐ として出力す
る。 ｐ ＝Ｂ ／｜Ｂ ｜・（｜Ｂ ｜（λＣ ｜d ／２）） ここで、λはレーダの送信波長、Ｃ ｜d はＣ のドプラ
軸方向成分（単位はＨｚ）である。
【００３０】正規化ベクトルが得られると、３次元ベク
トル表示部１７により、各正規化ベクトルを３次元空間
に表示した状態を、鳥瞰図または各平面への射影図等に
より表示する。例えば図５に示すように、３次元球面を
メッシュで表示し、各正規化ベクトルの指示する点を表
示すればよい。
トル表示部１７により、各正規化ベクトルを３次元空間
に表示した状態を、鳥瞰図または各平面への射影図等に
より表示する。例えば図５に示すように、３次元球面を
メッシュで表示し、各正規化ベクトルの指示する点を表
示すればよい。
【００３１】尚、図５では、起点として機首付近の点が
選択された状態を示し、メッシュは３次元空間上の球面
を表し、図中黒丸で示す点は正規化ベクトルＢ の示す
点を表し、航空機のシルエットは３次元形状モデルを重
ねて表示していることを示す。
選択された状態を示し、メッシュは３次元空間上の球面
を表し、図中黒丸で示す点は正規化ベクトルＢ の示す
点を表し、航空機のシルエットは３次元形状モデルを重
ねて表示していることを示す。
【００３２】このように、オペレータの指示により３次
元空間での視点位置を任意に回転させ表示してもよい
し、自動的に回転させてアニメーションのように表示し
てもよい。また、表示中に、例えば図５に示すように目
標の３次元形状モデルを重ねて表示してもよい。
元空間での視点位置を任意に回転させ表示してもよい
し、自動的に回転させてアニメーションのように表示し
てもよい。また、表示中に、例えば図５に示すように目
標の３次元形状モデルを重ねて表示してもよい。
【００３３】一方、３次元ベクトル表示部１７により、
各正規化ベクトルの示す点が同一の３次元球面上へ集ま
っているかどうかが理解しやすいように表示する。これ
により、オペレータは球面上への収束度合いを判断する
ことで、３次元形状モデルとＩＳＡＲ画像の合致度合い
を評価することができる。
各正規化ベクトルの示す点が同一の３次元球面上へ集ま
っているかどうかが理解しやすいように表示する。これ
により、オペレータは球面上への収束度合いを判断する
ことで、３次元形状モデルとＩＳＡＲ画像の合致度合い
を評価することができる。
【００３４】この場合、球面上への収束度合いを数値化
してオペレータへ提示するようにすれば、合致度合いの
評価が容易となる。このとき、球面から外れる正規化ベ
クトルが３次元形状モデルのどの部位に対応しているか
をオペレータに提示するようにすればいっそう効果的で
ある。
してオペレータへ提示するようにすれば、合致度合いの
評価が容易となる。このとき、球面から外れる正規化ベ
クトルが３次元形状モデルのどの部位に対応しているか
をオペレータに提示するようにすればいっそう効果的で
ある。
【００３５】さらに、２次元ベクトル表示部１８によ
り、ある３次元球面上を示す各正規化ベクトルを、３次
元球面を２次元円に射影する適切な操作を行うことで、
２次元面上の円周上へ射影する。表示の一例を図２の
（ｃ）に示す。
り、ある３次元球面上を示す各正規化ベクトルを、３次
元球面を２次元円に射影する適切な操作を行うことで、
２次元面上の円周上へ射影する。表示の一例を図２の
（ｃ）に示す。
【００３６】射影操作としては、３次元球の中心からの
距離と３次元ベクトルを２次元面に射影した場合の方向
成分を保持する。例えば、ある正規化ベクトルｐ ＝
（ｘ，ｙ，ｚ）とし、全ての正規化ベクトルの張る３次
元球面の中心をｓ ＝（Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ）とすると
き、射影面をＸ−Ｙ平面とするなら、この射影面の２次
元面上での表示は以下の２次元ベクトルｑ を用いて行
えばよい。
距離と３次元ベクトルを２次元面に射影した場合の方向
成分を保持する。例えば、ある正規化ベクトルｐ ＝
（ｘ，ｙ，ｚ）とし、全ての正規化ベクトルの張る３次
元球面の中心をｓ ＝（Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ）とすると
き、射影面をＸ−Ｙ平面とするなら、この射影面の２次
元面上での表示は以下の２次元ベクトルｑ を用いて行
えばよい。
【００３７】
【数１】
【００３８】２次元ベクトル表示部１８では、射影され
た正規化ベクトルの示す点が同一の円周上へ集まってい
るかどうかが理解しやすいように表示する。これによ
り、オペレータはこの点の円周上への収束度を判断する
ことで、ＩＳＡＲ画像と３次元形状モデルの合致度合い
を評価することができる。
た正規化ベクトルの示す点が同一の円周上へ集まってい
るかどうかが理解しやすいように表示する。これによ
り、オペレータはこの点の円周上への収束度を判断する
ことで、ＩＳＡＲ画像と３次元形状モデルの合致度合い
を評価することができる。
【００３９】この場合、円周上への収束度合いを数値化
してオペレータへ提示するようにすれば、合致度合いの
評価が容易となる。このとき、円周からはずれる正規化
ベクトルが３次元形状モデルのどの部位に対応している
かをオペレータに提示するようにすればいっそう効果的
である。
してオペレータへ提示するようにすれば、合致度合いの
評価が容易となる。このとき、円周からはずれる正規化
ベクトルが３次元形状モデルのどの部位に対応している
かをオペレータに提示するようにすればいっそう効果的
である。
【００４０】また、ベクトル長度数分布表示部１９によ
り、正規化ベクトルの張る３次元球面の中心からの距離
を各正規化ベクトル毎に算出し、その距離の度数分布を
表示する。ここでの距離の算出は例えばある正規化ベク
トルをｐ ＝（ｘ，ｙ，ｚ）、全ての正規化ベクトルの
張る３次元球面の中心をｓ ＝（Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ）と
するとき、中心からの距離Ｒは以下の式により算出する
ことができる。 Ｒ＝｜ｐ −ｓ ｜ 表示の一例を図６に示す。図６において、横軸は３次元
球面の中心からの各正規化ベクトルの示す点までの距離
を示し、縦軸はそれぞれの距離に対する度数を示してい
る。
り、正規化ベクトルの張る３次元球面の中心からの距離
を各正規化ベクトル毎に算出し、その距離の度数分布を
表示する。ここでの距離の算出は例えばある正規化ベク
トルをｐ ＝（ｘ，ｙ，ｚ）、全ての正規化ベクトルの
張る３次元球面の中心をｓ ＝（Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ）と
するとき、中心からの距離Ｒは以下の式により算出する
ことができる。 Ｒ＝｜ｐ −ｓ ｜ 表示の一例を図６に示す。図６において、横軸は３次元
球面の中心からの各正規化ベクトルの示す点までの距離
を示し、縦軸はそれぞれの距離に対する度数を示してい
る。
【００４１】ベクトル長度数分布表示部１９では、３次
元球面の中心からの距離の度数分布を表示することによ
り、正規化ベクトルの示す点の球面上への収束度合いを
示す。このため、オペレータはこの度数分布の形状によ
りＩＳＡＲ画像と３次元形状モデルの合致度合いを判断
することができる。
元球面の中心からの距離の度数分布を表示することによ
り、正規化ベクトルの示す点の球面上への収束度合いを
示す。このため、オペレータはこの度数分布の形状によ
りＩＳＡＲ画像と３次元形状モデルの合致度合いを判断
することができる。
【００４２】この場合、度数分布の形状を自動的に判別
してその収束度合いを数値化し、オペレータに提示する
ようにすれば、合致度合いの評価が容易となる。さら
に、円周からはずれる正規化ベクトルが３次元形状モデ
ルのどの部位に対応しているかをオペレータに提示する
ようにすればいっそう効果的である。
してその収束度合いを数値化し、オペレータに提示する
ようにすれば、合致度合いの評価が容易となる。さら
に、円周からはずれる正規化ベクトルが３次元形状モデ
ルのどの部位に対応しているかをオペレータに提示する
ようにすればいっそう効果的である。
【００４３】次に、姿勢角推定を行う場合の処理動作を
図７を参照して説明する。尚、図７において、（ａ）
は、レンジ軸及びドプラ軸に垂直な方向から見たときの
機首付近を起点とした３次元ベクトル表示部１７の出力
を示しており、起点からみたときの直径方向がドプラ軸
に一致し、θはレンジ−ドプラ平面内でのドプラ軸と航
空機の機首機尾方向との角度を示している。（ｂ）は、
機首機尾方向から見たときの３次元ベクトル表示部１７
の表示を示し、ηは機首機尾回りのレンジ−ドプラ平面
に対する回転角度を示している。また、図７（ｃ）で
は、ドプラ軸方向から見たときの３次元ベクトル表示装
置１７の表示を示し、φはドプラ軸回りの回転角を示し
ている。
図７を参照して説明する。尚、図７において、（ａ）
は、レンジ軸及びドプラ軸に垂直な方向から見たときの
機首付近を起点とした３次元ベクトル表示部１７の出力
を示しており、起点からみたときの直径方向がドプラ軸
に一致し、θはレンジ−ドプラ平面内でのドプラ軸と航
空機の機首機尾方向との角度を示している。（ｂ）は、
機首機尾方向から見たときの３次元ベクトル表示部１７
の表示を示し、ηは機首機尾回りのレンジ−ドプラ平面
に対する回転角度を示している。また、図７（ｃ）で
は、ドプラ軸方向から見たときの３次元ベクトル表示装
置１７の表示を示し、φはドプラ軸回りの回転角を示し
ている。
【００４４】まず、姿勢角推定部２０において、まず正
規化ベクトルの張る３次元球面の、各正規化ベクトルの
起点から見たときの直径方向を、３次元形状モデル上で
見たときのドプラ軸方向ｅd としてとらえ、このドプ
ラ軸方向と例えば機首機尾方向の角度θを推定する。図
７（ａ）にその様子を示す。
規化ベクトルの張る３次元球面の、各正規化ベクトルの
起点から見たときの直径方向を、３次元形状モデル上で
見たときのドプラ軸方向ｅd としてとらえ、このドプ
ラ軸方向と例えば機首機尾方向の角度θを推定する。図
７（ａ）にその様子を示す。
【００４５】続いて、３次元形状モデルの各点、例えば
両翼端（図７（ｂ）の点▲）と、機首機尾と、ここで求
めたドプラ軸方向ｅd 及び対応する画像ベクトルを用
いて、以下の条件を満たすｅr をレーダの視線方向す
なわちレンジ軸方向として求める。 （１）ドプラ軸とレンジ軸が直交する。 ｅr ・ｅd ＝０ （２）画像ベクトルのレンジ方向成分Ｃ ｜r が３次元
形状モデル上の対応するベクトルＡ のレンジ軸方向へ
の射影部分に一致する。 Ｃ ｜r ＝Ａ ・ｅr ここで、ｅr はレーダから見た視線方向すなわちレン
ジ方向の単位ベクトルである。
両翼端（図７（ｂ）の点▲）と、機首機尾と、ここで求
めたドプラ軸方向ｅd 及び対応する画像ベクトルを用
いて、以下の条件を満たすｅr をレーダの視線方向す
なわちレンジ軸方向として求める。 （１）ドプラ軸とレンジ軸が直交する。 ｅr ・ｅd ＝０ （２）画像ベクトルのレンジ方向成分Ｃ ｜r が３次元
形状モデル上の対応するベクトルＡ のレンジ軸方向へ
の射影部分に一致する。 Ｃ ｜r ＝Ａ ・ｅr ここで、ｅr はレーダから見た視線方向すなわちレン
ジ方向の単位ベクトルである。
【００４６】これにより、レーダ視線方向に対する目標
の姿勢角推定結果として、レンジ−ドプラ平面と平行な
平面内でのドプラ軸と機首機尾のなす角θ、ドプラ軸回
りの回転角φ、機首機尾軸回りの回転角ηの（θ，φ，
η）が得られる。
の姿勢角推定結果として、レンジ−ドプラ平面と平行な
平面内でのドプラ軸と機首機尾のなす角θ、ドプラ軸回
りの回転角φ、機首機尾軸回りの回転角ηの（θ，φ，
η）が得られる。
【００４７】また、回転運動を推定する場合には、回転
運動推定部２１において、まず、各正規化ベクトルの張
る３次元球面の直径をなすベクトルｔ を推定する。こ
こで、このベクトルｔ が以下の式を満たすことに着目
することで、同式から回転角ベクトルω を推定するこ
とができる。 ｔ ＝ω ×ｅr さらに、模擬ＩＳＡＲ画像生成表示する場合には、模擬
ＩＳＡＲ画像生成部２２において、姿勢角推定部２０か
らの姿勢角推定結果を用いて、レーダから見たときの目
標の姿勢を再現し、模擬ＩＳＡＲ画像を作成表示する。
運動推定部２１において、まず、各正規化ベクトルの張
る３次元球面の直径をなすベクトルｔ を推定する。こ
こで、このベクトルｔ が以下の式を満たすことに着目
することで、同式から回転角ベクトルω を推定するこ
とができる。 ｔ ＝ω ×ｅr さらに、模擬ＩＳＡＲ画像生成表示する場合には、模擬
ＩＳＡＲ画像生成部２２において、姿勢角推定部２０か
らの姿勢角推定結果を用いて、レーダから見たときの目
標の姿勢を再現し、模擬ＩＳＡＲ画像を作成表示する。
【００４８】オペレータは、この模擬ＩＳＡＲ画像の表
示とレーダエコーから作成されるＩＳＡＲ画像の表示と
を比較することで、目標に関する判断を下すことも可能
である。また、オペレータの姿勢角調整により、再度模
擬ＩＳＡＲ画像を作成できるようにすれば、いっそう効
果的である。さらに、簡易の模擬ＩＳＡＲ画像生成処理
として、レーダ位置に点光源を配したときの反射光を追
跡表示する光線追跡法によっても実現可能である。
示とレーダエコーから作成されるＩＳＡＲ画像の表示と
を比較することで、目標に関する判断を下すことも可能
である。また、オペレータの姿勢角調整により、再度模
擬ＩＳＡＲ画像を作成できるようにすれば、いっそう効
果的である。さらに、簡易の模擬ＩＳＡＲ画像生成処理
として、レーダ位置に点光源を配したときの反射光を追
跡表示する光線追跡法によっても実現可能である。
【００４９】オペレータ２３及び２４はオペレータへの
各種情報の表示及びオペレータによる指示操作を示す。
オペレータ２３では対応点候補表示装置１３の表示に従
い、オペレータ２３が対応点抽出部１２に対応点の組の
指示を与えることを示している。また、オペレータ２４
は各種の情報を参照しながら、必要であれば模擬ＩＳＡ
Ｒ画像を修正し、目標候補を選択することを示してい
る。
各種情報の表示及びオペレータによる指示操作を示す。
オペレータ２３では対応点候補表示装置１３の表示に従
い、オペレータ２３が対応点抽出部１２に対応点の組の
指示を与えることを示している。また、オペレータ２４
は各種の情報を参照しながら、必要であれば模擬ＩＳＡ
Ｒ画像を修正し、目標候補を選択することを示してい
る。
【００５０】以上の処理について、図８乃至図１０を参
照してさらに具体的に説明する。図８は本装置の効果に
おける説明図で、一例として目標が航空機の場合を示し
ている。図は３次元空間における３次元形状モデル（点
線で表す）とレーダの位置関係を示し、目標は並進運動
を除去された後を示し、紙面に垂直な軸を反時計回りに
回転しているものとしている。Ｒa ，Ｒb はレーダか
ら見たときの航空機のそれぞれ翼端の点α，βを表し、
ω は紙面に垂直な方向の回転角速度のベクトルを表
し、Ｖa ，Ｖb はそれぞれ点α，βのω を原因とす
る速度ベクトルを表す。また、Δｒ は点αから点βへ
向かうベクトルを示す。
照してさらに具体的に説明する。図８は本装置の効果に
おける説明図で、一例として目標が航空機の場合を示し
ている。図は３次元空間における３次元形状モデル（点
線で表す）とレーダの位置関係を示し、目標は並進運動
を除去された後を示し、紙面に垂直な軸を反時計回りに
回転しているものとしている。Ｒa ，Ｒb はレーダか
ら見たときの航空機のそれぞれ翼端の点α，βを表し、
ω は紙面に垂直な方向の回転角速度のベクトルを表
し、Ｖa ，Ｖb はそれぞれ点α，βのω を原因とす
る速度ベクトルを表す。また、Δｒ は点αから点βへ
向かうベクトルを示す。
【００５１】図９は以下に説明する (3)式におけるベク
トル（ω ×ｅr −ｂ ）とｂ との関係を２次元上で図
示したものである。この２個のベクトルの直交性からｂ
が（ω ×ｅr ）を直径とする円周上であることを示
している。
トル（ω ×ｅr −ｂ ）とｂ との関係を２次元上で図
示したものである。この２個のベクトルの直交性からｂ
が（ω ×ｅr ）を直径とする円周上であることを示
している。
【００５２】図１０は姿勢角推定部２０における角度推
定についての説明図であり、レンジ軸と機首機尾方向と
のなす角度θはすでに推定された状態を示し、両翼端及
び機首機尾は紙面を含む２次元面内に存在するものとし
ている。このとき、ｌは機首機尾の３次元形状モデル上
でのレンジ軸方向の距離を示し、これがドプラ軸回りの
角度φの回転によりＩＳＡＲ画像上での対応する距離
ｌ′になることを示している。
定についての説明図であり、レンジ軸と機首機尾方向と
のなす角度θはすでに推定された状態を示し、両翼端及
び機首機尾は紙面を含む２次元面内に存在するものとし
ている。このとき、ｌは機首機尾の３次元形状モデル上
でのレンジ軸方向の距離を示し、これがドプラ軸回りの
角度φの回転によりＩＳＡＲ画像上での対応する距離
ｌ′になることを示している。
【００５３】まず、目標上で固定された座標系から見た
目標上のある一点αをレーダから見たときのベクトルを
Ｒa とする。このとき、目標は図８の紙面に垂直な方
向に回転角速度ベクトルω で自転しているものとす
る。
目標上のある一点αをレーダから見たときのベクトルを
Ｒa とする。このとき、目標は図８の紙面に垂直な方
向に回転角速度ベクトルω で自転しているものとす
る。
【００５４】このときの点αが目標上の座標系でｒa に
より示されるとすると、自転による点αのレーダから見
たときの速度Ｖa は以下のように表現される。 Ｖa ＝（ｒa ×ω ）・Ｒa ／Ｒa ＝（ω ×Ｒa ）・ｒa ／Ｒa （但し、Ｒa ＝｜Ｒa ｜） 点αとは異なる目標上のある一点βの速度についても同
様である。 Ｖb ＝（ω ×Ｒb ）・ｒb ／Ｒb （但し、Ｒb ＝｜Ｒb ｜） このとき、ΔＶ＝Ｖb −Ｖa は以下のように表される。 ΔＶ＝（ω ×Ｒ ）・Δｒ ／Ｒ ＝（ω ×ｅr ）・Δｒ …(1) ここでは、Δｒ ＝ｒb −ｒa とし、また目標は十分
遠距離にあって、Ｒ がＲa 、Ｒb にほぼ等しく、Ｒ
＝Ｒa ＝Ｒb であるものとした。
より示されるとすると、自転による点αのレーダから見
たときの速度Ｖa は以下のように表現される。 Ｖa ＝（ｒa ×ω ）・Ｒa ／Ｒa ＝（ω ×Ｒa ）・ｒa ／Ｒa （但し、Ｒa ＝｜Ｒa ｜） 点αとは異なる目標上のある一点βの速度についても同
様である。 Ｖb ＝（ω ×Ｒb ）・ｒb ／Ｒb （但し、Ｒb ＝｜Ｒb ｜） このとき、ΔＶ＝Ｖb −Ｖa は以下のように表される。 ΔＶ＝（ω ×Ｒ ）・Δｒ ／Ｒ ＝（ω ×ｅr ）・Δｒ …(1) ここでは、Δｒ ＝ｒb −ｒa とし、また目標は十分
遠距離にあって、Ｒ がＲa 、Ｒb にほぼ等しく、Ｒ
＝Ｒa ＝Ｒb であるものとした。
【００５５】さらに、以下のようなベクトルｂ を導入
する。 ｂ ＝ΔＶ・Δｒ ／｜Δｒ ｜2 …(2) 但し、ｂ はΔｒ と並行であり、ｂ ・Δｒ ＝ΔＶであ
るものとする。
する。 ｂ ＝ΔＶ・Δｒ ／｜Δｒ ｜2 …(2) 但し、ｂ はΔｒ と並行であり、ｂ ・Δｒ ＝ΔＶであ
るものとする。
【００５６】このｂ を用いて先の (1)式は以下のよう
に変形される。 （（ω ×ｅr ）−ｂ ）・Δｒ ＝０ ここで、ｂ とΔｒ が並行であることから以下の関係が
あることがわかる。
に変形される。 （（ω ×ｅr ）−ｂ ）・Δｒ ＝０ ここで、ｂ とΔｒ が並行であることから以下の関係が
あることがわかる。
【００５７】（（ω ×ｅr ）−ｂ ）・ｂ ＝０…(3)
但し、ベクトルｂ とベクトル（ω ×ｅr ）−ｂ は直
交する。このことから、ｂ は（ω ×ｅr ）を直径と
する球面上の点を示すことがわかる（図９参照）。
交する。このことから、ｂ は（ω ×ｅr ）を直径と
する球面上の点を示すことがわかる（図９参照）。
【００５８】ＩＳＡＲ画像生成部１１により生成される
ＩＳＡＲ画像に上記の結果を適用することを考える。Ｉ
ＳＡＲ画像上の点α′を起点とし、点β′に向かう画像
ベクトルＣ はドプラ周波数差［Ｈｚ］、レンジ距離差
［ｍ］からなるが、この内、ドプラ周波数差は以下の式
により、速度差ΔＶに変換される。 ΔＶ＝速度差［ｍ／ｓ］ ＝ドプラ周波数差［Ｈｚ］・λ／２ ＝λＣ ｜d ／２ …(4) 尚、λはレーダ送信波長、Ｃ ｜d は画像ベクトルＣ の
ドプラ成分を表している。
ＩＳＡＲ画像に上記の結果を適用することを考える。Ｉ
ＳＡＲ画像上の点α′を起点とし、点β′に向かう画像
ベクトルＣ はドプラ周波数差［Ｈｚ］、レンジ距離差
［ｍ］からなるが、この内、ドプラ周波数差は以下の式
により、速度差ΔＶに変換される。 ΔＶ＝速度差［ｍ／ｓ］ ＝ドプラ周波数差［Ｈｚ］・λ／２ ＝λＣ ｜d ／２ …(4) 尚、λはレーダ送信波長、Ｃ ｜d は画像ベクトルＣ の
ドプラ成分を表している。
【００５９】対応点抽出部１２により選択され出力され
る、ＩＳＡＲ画像上の点α′、点β′に対応する３次元
形状モデル上の点をそれぞれ点α、点βとし、この２点
を結ぶベクトルをＡ とするとき、このベクトルＡ を
(2)式のΔｒ と置き換えると、 (2)式で定義されるｂ
（α→β）は以下のように定義される。 ｂ （α→β）＝ΔＶ・Ａ （α→β）／｜Ａ （α→
β）｜2 ここで、逆数ベクトル生成部１４で生成される逆数ベク
トルＢ ＝Ａ （α→β）／｜Ａ （α→β）｜を用いる
と、上式は以下のように変形される。 ｂ （α→β）＝ΔＶ・Ｂ …(5) 正規化ベクトル算出部１６は、画像ベクトル算出部１５
で得られる画像ベクトルＣ から (4)式を用いて評価さ
れたΔＶと、逆数ベクトル生成部１４で生成される逆数
ベクトルＢ とを用いて、 (5)式から正規化ベクトルｂ
を算出する。
る、ＩＳＡＲ画像上の点α′、点β′に対応する３次元
形状モデル上の点をそれぞれ点α、点βとし、この２点
を結ぶベクトルをＡ とするとき、このベクトルＡ を
(2)式のΔｒ と置き換えると、 (2)式で定義されるｂ
（α→β）は以下のように定義される。 ｂ （α→β）＝ΔＶ・Ａ （α→β）／｜Ａ （α→
β）｜2 ここで、逆数ベクトル生成部１４で生成される逆数ベク
トルＢ ＝Ａ （α→β）／｜Ａ （α→β）｜を用いる
と、上式は以下のように変形される。 ｂ （α→β）＝ΔＶ・Ｂ …(5) 正規化ベクトル算出部１６は、画像ベクトル算出部１５
で得られる画像ベクトルＣ から (4)式を用いて評価さ
れたΔＶと、逆数ベクトル生成部１４で生成される逆数
ベクトルＢ とを用いて、 (5)式から正規化ベクトルｂ
を算出する。
【００６０】対応点の組の内、起点α及びα′を固定
し、残りの組の全てをβ，β′として上記の処理を繰り
返して行い、正規化ベクトルｂ の集合を得る。ＩＳＡ
Ｒ画像として得られている目標と候補として選択されて
いる３次元形状モデルが一致するのならば、この正規化
ベクトルｂ の集合は、 (3)式よりベクトルの示す点が
３次元球面上に集まることが期待できる。
し、残りの組の全てをβ，β′として上記の処理を繰り
返して行い、正規化ベクトルｂ の集合を得る。ＩＳＡ
Ｒ画像として得られている目標と候補として選択されて
いる３次元形状モデルが一致するのならば、この正規化
ベクトルｂ の集合は、 (3)式よりベクトルの示す点が
３次元球面上に集まることが期待できる。
【００６１】ここで、各種の表示部１７，１８，１９で
は、レーダ目標の候補としてあげられているそれぞれの
３次元形状モデルに対し、それぞれの正規化ベクトルｂ
の集合の３次元球面上への集中度合いを表示すること
で、オペレータに対して各３次元形状モデルのＩＳＡＲ
画像への合致度合いの指標を示すことができる。
は、レーダ目標の候補としてあげられているそれぞれの
３次元形状モデルに対し、それぞれの正規化ベクトルｂ
の集合の３次元球面上への集中度合いを表示すること
で、オペレータに対して各３次元形状モデルのＩＳＡＲ
画像への合致度合いの指標を示すことができる。
【００６２】このとき、さらに各正規化ベクトルｂ が
３次元形状モデルの各部に対応することに着目して、そ
れぞれの集合中で球面から外れる正規化ベクトルｂ を
表示することで、オペレータへの追加の補助情報として
もよい。
３次元形状モデルの各部に対応することに着目して、そ
れぞれの集合中で球面から外れる正規化ベクトルｂ を
表示することで、オペレータへの追加の補助情報として
もよい。
【００６３】姿勢角推定部２０では、 (3)式より正規化
ベクトルｂ の集合が形成する３次元球面の直径方向が
ω ×ｅr に一致すること（図９参照）を用いて、まず
ω×ｅr すなわちドプラ軸と３次元形状モデルの、例
えばレンジ−ドプラ平面内での機首機尾方向のなす角度
θを求める。
ベクトルｂ の集合が形成する３次元球面の直径方向が
ω ×ｅr に一致すること（図９参照）を用いて、まず
ω×ｅr すなわちドプラ軸と３次元形状モデルの、例
えばレンジ−ドプラ平面内での機首機尾方向のなす角度
θを求める。
【００６４】次にドプラ軸回りの回転角φを、ＩＳＡＲ
画像上での機首機尾のレンジ方向の距離ｌ′と、候補と
して選択されている３次元形状モデルの角度θを反映さ
せたときの機首機尾の距離ｌとを用いて、以下の式より
求める（図１０参照）。 ｌ′＝ｌ cosφ さらに、機首機尾を軸とする回転角ηを３次元空間内で
の回転（θ，φ）を反映させたレンジ方向の距離を用い
て、同様に両翼端について処理することで求める。これ
により、（θ，φ，η）を目標のレーダに対する姿勢角
推定情報として出力することができる。
画像上での機首機尾のレンジ方向の距離ｌ′と、候補と
して選択されている３次元形状モデルの角度θを反映さ
せたときの機首機尾の距離ｌとを用いて、以下の式より
求める（図１０参照）。 ｌ′＝ｌ cosφ さらに、機首機尾を軸とする回転角ηを３次元空間内で
の回転（θ，φ）を反映させたレンジ方向の距離を用い
て、同様に両翼端について処理することで求める。これ
により、（θ，φ，η）を目標のレーダに対する姿勢角
推定情報として出力することができる。
【００６５】回転運動推定装置２１では、 (3)式より正
規化ベクトルｂ の集合が形成する３次元球面の直径方
向がω ×ｅr に一致すること（図９参照）に着目して
３次元球面の直径方向を求め、姿勢角推定処理の結果を
用いて回転角速度ベクトルωを求める。これにより、回
転運動の推定結果が得られる。
規化ベクトルｂ の集合が形成する３次元球面の直径方
向がω ×ｅr に一致すること（図９参照）に着目して
３次元球面の直径方向を求め、姿勢角推定処理の結果を
用いて回転角速度ベクトルωを求める。これにより、回
転運動の推定結果が得られる。
【００６６】模擬ＩＳＡＲ画像生成部２２では、姿勢角
推定部２０からの姿勢角推定結果を用いてレーダから見
たときの目標の姿勢を再現し、模擬ＩＳＡＲ画像を作成
し表示する。
推定部２０からの姿勢角推定結果を用いてレーダから見
たときの目標の姿勢を再現し、模擬ＩＳＡＲ画像を作成
し表示する。
【００６７】ここで、オペレータはこの模擬ＩＳＡＲ画
像とレーダエコーから作成されるＩＳＡＲ画像とを比較
する。これにより、データベース中から選択された３次
元形状モデルのＩＳＡＲ画像への合致度合いを判断する
ことができる。このとき、推定された姿勢角の修正を行
い、再度模擬ＩＳＡＲ画像を生成し、模擬ＩＳＡＲ画像
への修正を加えて再度判断するようにしてもよい。
像とレーダエコーから作成されるＩＳＡＲ画像とを比較
する。これにより、データベース中から選択された３次
元形状モデルのＩＳＡＲ画像への合致度合いを判断する
ことができる。このとき、推定された姿勢角の修正を行
い、再度模擬ＩＳＡＲ画像を生成し、模擬ＩＳＡＲ画像
への修正を加えて再度判断するようにしてもよい。
【００６８】さらに、簡易の模擬ＩＳＡＲ画像生成処理
として、レーダ位置に点光源を配したときの反射光を光
線追跡法により行ってもよい。その他、この発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形しても同様に実施可能である。
として、レーダ位置に点光源を配したときの反射光を光
線追跡法により行ってもよい。その他、この発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形しても同様に実施可能である。
【００６９】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、レ
ーダ目標の回転運動の推定、姿勢角の推定を別途行うこ
となく、直接ＩＳＡＲ画像とデータベース中の３次元形
状モデルの照合を行うことができ、さらにその目標の形
状を反映した高精度の回転運動の推定、姿勢角の推定を
行うことのできるＩＳＡＲ画像目標識別処理装置を提供
することができる。
ーダ目標の回転運動の推定、姿勢角の推定を別途行うこ
となく、直接ＩＳＡＲ画像とデータベース中の３次元形
状モデルの照合を行うことができ、さらにその目標の形
状を反映した高精度の回転運動の推定、姿勢角の推定を
行うことのできるＩＳＡＲ画像目標識別処理装置を提供
することができる。
【図１】 この発明に係るＩＳＡＲ画像目標識別処理装
置の一実施例を構成を示すブロック図である。
置の一実施例を構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施例の出力表示画面の一例を示す図。
【図３】 同実施例において、３次元形状モデル上の点
とＩＳＡＲ画像上の点の対応付けと、３次元形状モデル
上のベクトルと画像ベクトルと逆数ベクトルの一例を示
す図。
とＩＳＡＲ画像上の点の対応付けと、３次元形状モデル
上のベクトルと画像ベクトルと逆数ベクトルの一例を示
す図。
【図４】 同実施例の対応点候補表示部における３次元
形状モデルへの回転及び歪みの操作の一例を示す図。
形状モデルへの回転及び歪みの操作の一例を示す図。
【図５】 同実施例の３次元ベクトル表示部による表示
例を示す図。
例を示す図。
【図６】 同実施例のベクトル長度数分布表示部による
表示例を示す図。
表示例を示す図。
【図７】 同実施例の姿勢角推定部での正規化ベクトル
を用いた処理を説明するための図。
を用いた処理を説明するための図。
【図８】 同実施例において、目標が航空機であるとき
の、３次元空間における３次元形状モデル（点線で表
す）とレーダの位置関係を示す図。
の、３次元空間における３次元形状モデル（点線で表
す）とレーダの位置関係を示す図。
【図９】 同実施例の回転運動の推定について説明する
ための図。
ための図。
【図１０】 同実施例の姿勢角推定について説明するた
めの図。
めの図。
１１…ＩＳＡＲ画像生成部
１２…対応点抽出部
１３…対応点候補表示部
１４…逆数ベクトル作成部
１５…画像ベクトル算出部
１６…正規化ベクトル算出部
１７…３次元ベクトル表示部
１８…２次元ベクトル表示部
１９…ベクトル長度数分布表示部
２０…姿勢角推定部
２１…回転運動推定部
２２…模擬ＩＳＡＲ画像生成部
２３，２４…オペレータ
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 7/00 - 7/42
G01S 13/00 - 13/95
G06G 7/22
G06T 7/00
Claims (15)
- 【請求項１】レーダエコーを処理して得られるＩＳＡＲ
画像と目標の３次元形状モデルデータベースとのマッチ
ング処理を行うことで目標識別を行うＩＳＡＲ画像目標
識別処理装置において、 前記ＩＳＡＲ画像上に複数の点を指定し、各点間の２次
元面上の相対位置関係を求めるＩＳＡＲ画像処理手段
と、 前記目標の３次元形状モデルデータベースから任意に選
択される３次元形状モデルについて前記ＩＳＡＲ画像上
の複数の点に対応する対応点を求め、各対応点間の３次
元空間における相対位置関係を求める３次元形状モデル
処理手段と、 前記ＩＳＡＲ画像処理手段及び３次元形状モデル処理手
段で得られるそれぞれの相対位置関係を比較してＩＳＡ
Ｒ画像と３次元形状モデルとの合致度合いを評価する評
価手段とを具備し、 前記評価手段の評価結果を用いて目標を識別することを
特徴とするＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項２】さらに、前記評価手段で得られる合致度合
いから前記ＩＳＡＲ画像における目標のレーダから見た
姿勢角を推定する姿勢角推定手段を備えることを特徴と
する請求項１記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項３】さらに、前記評価手段で得られる合致度合
いから前記ＩＳＡＲ画像における目標のレーダから見た
回転運動を推定する回転運動推定手段を備えることを特
徴とする請求項１記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装
置。 - 【請求項４】さらに、前記目標の３次元形状モデルデー
タベースから候補として選択される複数の３次元形状モ
デルをその名称及び固有の特徴量と共に表示し、その中
から指定される３次元形状モデルを前記ＩＳＡＲ画像と
並べて表示する表示手段を備えることを特徴とする請求
項１記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項５】さらに、指定された３次元形状モデルを用
いて模擬ＩＳＡＲ画像を生成する模擬ＩＳＡＲ画像生成
手段と、この手段で生成された模擬ＩＳＡＲ画像を前記
レーダエコーから得られたＩＳＡＲ画像と並べて表示す
る表示手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の
ＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項６】前記模擬ＩＳＡＲ画像生成手段は、前記レ
ーダを単一光源としたときのその光源からの光線追尾の
手法を用いてＩＳＡＲ画像を模擬することを特徴とする
請求項５記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項７】前記模擬ＩＳＡＲ画像生成手段は、生成し
た模擬ＩＳＡＲ画像の目標姿勢角を微調整する機能を備
えることを特徴とする請求項５記載のＩＳＡＲ画像目標
識別処理装置。 - 【請求項８】さらに、指定された３次元形状モデルを用
いて模擬ＩＳＡＲ画像を生成し、生成した模擬ＩＳＡＲ
画像の目標姿勢角を微調整する機能を有する模擬ＩＳＡ
Ｒ画像生成手段と、 この手段で生成された模擬ＩＳＡＲ画像を前記レーダエ
コーから得られたＩＳＡＲ画像と並べて表示する表示手
段と、 前記模擬ＩＳＡＲ画像における目標姿勢角の微調整量か
ら目標のレーダから見た姿勢角を推定する姿勢角推定手
段を備えることを特徴とする請求項１記載のＩＳＡＲ画
像目標識別処理装置。 - 【請求項９】前記ＩＳＡＲ画像処理手段は、ＩＳＡＲ画
像上の任意の点を原点として各点への距離を求め、 前記３次元形状モデル処理手段は、前記ＩＳＡＲ画像処
理手段で得られた原点から各点への距離に対して、３次
元モデル上の対応する原点と各点間の距離の逆数をかけ
た大きさと、３次元形状モデル上の対応する点間を張る
ベクトルの方向成分をもつ正規化ベクトルを求め、 前記評価手段は、前記３次元形状モデル処理手段で得ら
れた正規化ベクトルの指す点が３次元空間上に存在する
ある球面上に配置されることを期待し、その球面からの
ずれをもって、対象とするＩＳＡＲ画像と目標の３次元
形状モデルの合致度合いを判定評価することを特徴とす
る請求項１記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項１０】前記評価手段は、前記３次元形状モデル
処理手段で得られた正規化ベクトルを表示する手段、前
記３次元形状モデル処理手段で用いた球面の半径と前記
正規化ベクトルの方向成分を指定される２次元面上への
射影して表示する手段、前記正規化ベクトルの長さを度
数分布表示する手段の少なくともいずれかを備えること
を特徴とする請求項９記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理
装置。 - 【請求項１１】さらに、前記３次元形状モデル処理手段
で用いた球面の直径方向及びその大きさから前記ＩＳＡ
Ｒ画像における目標のレーダから見た回転運動を推定す
る回転運動推定手段を備えることを特徴とする請求項１
０記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項１２】前記ＩＳＡＲ画像と３次元形状モデルの
対応点を、目標に応じて予め設定される特徴点に自動的
に設定することを特徴とする請求項１記載のＩＳＡＲ画
像目標識別処理装置。 - 【請求項１３】さらに、前記３次元形状モデル処理手段
で選択される３次元形状モデルを表示すると同時に、そ
の目標に応じた特徴点を対応点候補として３次元形状モ
デル上に識別表示することを特徴とする請求項１記載の
ＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項１４】前記対応点候補に優先度を持たせて前記
３次元形状モデル上に識別表示することを特徴とする請
求項１３記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理装置。 - 【請求項１５】さらに、前記評価手段で得られる合致度
合いを複数の３次元形状モデルについて同時に表示する
機能を有する請求項１記載のＩＳＡＲ画像目標識別処理
装置。
Priority Applications (1)
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| JP18578795A JP3412973B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Ｉｓａｒ画像目標識別処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18578795A JP3412973B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Ｉｓａｒ画像目標識別処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933649A JPH0933649A (ja) | 1997-02-07 |
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Family
ID=16176897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18578795A Expired - Fee Related JP3412973B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | Ｉｓａｒ画像目標識別処理装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3412973B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-07-21 JP JP18578795A patent/JP3412973B2/ja not_active Expired - Fee Related
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