JP3427940B2 - ホログラム観測装置 - Google Patents
ホログラム観測装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電波、音波等の伝播解
析、電波・音波源探査等に用いるホログラム観測装置に
関する。 【０００２】 【従来の技術】図７に従来のホログラム観測装置の概略
の構成を示す。図中１は電波あるいは音波等を受波する
固定センサ、２は走査センサを示す。走査センサ２は観
測面３に沿って走査し、観測面３内の各点において、電
波あるいは音波等をとらえ、観測面３内の各点における
受波信号Ｖm （ｘ，ｙ，ｔ）を出力する。固定センサ１
からはその固定位置における受波信号Ｖr （ｔ）を基準
信号として出力する。なお、走査センサ２は線状に多数
のセンサを配列し、この線状に配列したセンサを線方向
と直交する方向に移動させて面走査を行うこともでき
る。また観測面３内に多数のセンサを配置してｘ方向及
びｙ方向にデータの取込みを行うこともできる。この場
合には一つのセンサを固定センサ１として利用すること
ができる。 【０００３】受波信号Ｖr （ｔ）及びＶm （ｘ，ｙ，
ｔ）はそれぞれＡＤ変換器を含む高速フーリエ変換手段
ＦＦＴ1 とＦＦＴ2 に入力され、ＡＤ変換と共に高速フ
ーリエ変換され、周波数領域データ〔Ｓr ドット〕
（ω）と、〔Ｓm ドット〕（ｘ，ｙ，ω）に変換され
る。これらの周波数領域データ〔Ｓr ドット〕（ω）と
〔Ｓm ドット〕（ｘ，ｙ，ω）は相対ベクトル演算手段
４に与えられ、相対ベクトル演算によりホログラムデー
タ〔Ｈドット〕（ｘ，ｙ，ω）と成る。このホログラム
データ〔Ｈドット〕（ｘ，ｙ，ω）を２次元周波数分析
手段５に与え、ホログラムデータ〔Ｈドット〕（ｘ，
ｙ，ω）に対し、例えばフランフォーファー近似領域に
おいてｘ方向及びｙ方向のそれぞれについて周波数分析
を行い、その２次元周波数分析の結果、画像信号〔Ｉド
ット〕（Ｕ，Ｖ，ω）を表示器６に与え、像再生を行
う。 【０００４】この従来技術の欠点は、電波、音波のよう
な長波長ホログラム再生では観測面３が充分広く採れな
いため、再生像の分解能が悪い。この発明の目的は観測
面３を大きく採らなくても、再生像の解像度を向上させ
ることを目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明ではｘ方向及び
ｙ方向のそれぞれに関して周波数分析を行う周波数分析
装置として、最大エントロピー法に従って動作する周波
数分析手段によって得られた周波数スペクトルによっ
て、高速フーリエ変換手段によって得られた周波数スペ
クトルを重み付けして取り出す構造とした点を特徴とす
るものである。 【０００６】この発明の構成によれば、最大エントロピ
ー法に従って動作する周波数分析手法（以下ＭＥＭと略
称する）は周波数分析の分解能が高いことで知られてい
る。従って、その周波数分析結果は分解能の高い周波数
スペクトルを得ることができる。しかしながらＭＥＭに
よる周波数分析結果は位相情報が欠如されてしまう欠点
を持っている。このためこの発明では周波数情報及び振
幅情報、位相情報が全て揃っている高速フーリエ変換に
よって周波数分析した結果をＭＥＭによって得られたス
ペクトルによって重み付けして取り出す構造としたもの
である。 【０００７】 【実施例】図１にこの発明によるホログラム観測装置の
実施例を示す。図１において、図７と対応する部分には
同一符号を付して示す。この発明においては２次元周波
数分析手段５を構成するｘ方向及びｙ方向に周波数分析
する２つの周波数分析手段５Ａと５Ｂを複素化ＭＥＭで
動作する周波数分析装置７Ａ，７Ｂと高速フーリエ変換
手段８Ａ及び８Ｂとの並列処理回路と、この並列処理回
路から出力される周波数分析結果を合成する合成器Ｊ１
とＪ２とによって構成するものである。これら周波数分
析手段５Ａと５Ｂの前段及び段間、後段には画像データ
を記憶する画像メモリ９Ａ，９Ｂ，９Ｃが設けられる。 【０００８】図３に複素化ＭＥＭで動作する周波数分析
装置７Ａと７Ｂのデータの流れ図を示す。Burg法におい
て、入力データ列Ｘt の自己相関関数に対してLevinson
漸化式で与えられる予測誤差フィルタ係数γn を実数列
Ｒe （Ｘt ）及び虚数列Ｉm（Ｘt ）に対して、それぞ
れ独立に算出し、それらフィルタ係数Ｒe （γn ）及び
Ｉm （γn ）を再度実数部、虚数部とする複素数列〔γ
n ドット〕を合成し、これを高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）した結果を〔βf ドット〕とし、そのパワーの逆数
を解析スペクトル振幅Ｓf とする。この解析スペクトル
は制限された入力数列データに対しても充分な分解能を
有している。しかしながら、このスペクトルは振幅情報
のみであるため、この発明では高速フーリエ変換手段８
Ａ，８Ｂを並列に設け、入力複素数列に対して高速フー
リエ演算を行うとともに、解析複素スペクトルを内挿す
る。ここで高速フーリエ変換手段８Ａ，８Ｂに入力する
データはゼロ充填で拡張した入力複素数列とすることが
望ましい。このゼロ充填拡張ＦＦＴ複素スペクトルをＭ
ＥＭ解析スペクトルで合成器Ｊ１及びＪ２において重み
付けすることによって、高分解能でしかも位相情報を持
った周波数スペクトルが得られる。 【０００９】図４に２次元周波数分析手段５のデータフ
ローを示す。ホログラム観測周波数ωを固定して、入力
データ〔Ｈドット〕（ｘ，ｙ）に対して、例えばｘ軸方
向に複素化ＭＥＭ及びゼロ充填ＦＦＴを行い、それらの
演算結果の重み付け合成から〔ｉ′ドット〕（ｕ，ｙ）
を得る。さらにこのデータ〔ｉ′ドット〕（ｕ，ｙ）を
ｙ軸方向に複素化ＭＥＭ及びゼロ充填ＦＦＴを行い、そ
れらの演算結果の重み付け合成から目的の２次元複素ス
ペクトル〔Ｉ′ドット〕（ｕ，ｖ）を得る。 【００１０】図２に合成器Ｊ１とＪ２の重み付け特性を
示す。横軸は周波数分析装置７Ａ及び７Ｂの周波数分析
結果ｐ（ｕ，ｙ，ω）またはｐ（ｕ，ｖ，ω），縦軸は
重みを指す。周波数分析結果ｐ（ｕ，ｙ，ω）及びｐ
（ｕ，ｖ，ω）が所定値例えば対数で−１に達するまで
は一定の重みで乗算を行い、所定値を越えると例えば0.
５の傾きで重みを減ずる特性に選定する。この重み付け
の特性を適宜選定することによって高速フーリエ変換に
よって得られる周波数スペクトルの不要部分を除去し、
必要部分を強調して取り出すことができる。 【００１１】 【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
分解能が高いＭＥＭによって得られる周波数分析結果を
利用して、高速フーリエ変換によって得られる周波数分
析結果を重み付けして取り出すことにより、振幅情報、
周波数情報、位相情報の全ての情報を備えた高速フーリ
エ変換出力の周波数分析結果を分解能を高めて取り出す
ことができる。因みに図５は高速フーリエ変換のみによ
って得られた画像信号振幅〔Ｉドット〕（ｕ，ｖ）を立
体化して示した図、図６はこの発明によって得られた画
像信号振幅〔Ｉ′ドット〕（ｕ，ｖ）を立体化して示し
た図である。図５ではスペクトルが存在する領域Ａ，Ｂ
は全体的に膨らみを持ち、スソが拡がっている。この結
果、画像として表すと物の輪郭がぼけて見える。 【００１２】これに対し図６ではスペクトルが存在する
領域Ａ，Ｂではスソが切り立っており、像として表示す
ると物の輪郭がはっきりと表示される。また、この発明
では分解能を高めるために複素化一次元ＭＥＭを２回に
分けて利用したから、演算量が少なくて済み、高速化が
可能となる利点もある。
析、電波・音波源探査等に用いるホログラム観測装置に
関する。 【０００２】 【従来の技術】図７に従来のホログラム観測装置の概略
の構成を示す。図中１は電波あるいは音波等を受波する
固定センサ、２は走査センサを示す。走査センサ２は観
測面３に沿って走査し、観測面３内の各点において、電
波あるいは音波等をとらえ、観測面３内の各点における
受波信号Ｖm （ｘ，ｙ，ｔ）を出力する。固定センサ１
からはその固定位置における受波信号Ｖr （ｔ）を基準
信号として出力する。なお、走査センサ２は線状に多数
のセンサを配列し、この線状に配列したセンサを線方向
と直交する方向に移動させて面走査を行うこともでき
る。また観測面３内に多数のセンサを配置してｘ方向及
びｙ方向にデータの取込みを行うこともできる。この場
合には一つのセンサを固定センサ１として利用すること
ができる。 【０００３】受波信号Ｖr （ｔ）及びＶm （ｘ，ｙ，
ｔ）はそれぞれＡＤ変換器を含む高速フーリエ変換手段
ＦＦＴ1 とＦＦＴ2 に入力され、ＡＤ変換と共に高速フ
ーリエ変換され、周波数領域データ〔Ｓr ドット〕
（ω）と、〔Ｓm ドット〕（ｘ，ｙ，ω）に変換され
る。これらの周波数領域データ〔Ｓr ドット〕（ω）と
〔Ｓm ドット〕（ｘ，ｙ，ω）は相対ベクトル演算手段
４に与えられ、相対ベクトル演算によりホログラムデー
タ〔Ｈドット〕（ｘ，ｙ，ω）と成る。このホログラム
データ〔Ｈドット〕（ｘ，ｙ，ω）を２次元周波数分析
手段５に与え、ホログラムデータ〔Ｈドット〕（ｘ，
ｙ，ω）に対し、例えばフランフォーファー近似領域に
おいてｘ方向及びｙ方向のそれぞれについて周波数分析
を行い、その２次元周波数分析の結果、画像信号〔Ｉド
ット〕（Ｕ，Ｖ，ω）を表示器６に与え、像再生を行
う。 【０００４】この従来技術の欠点は、電波、音波のよう
な長波長ホログラム再生では観測面３が充分広く採れな
いため、再生像の分解能が悪い。この発明の目的は観測
面３を大きく採らなくても、再生像の解像度を向上させ
ることを目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】この発明ではｘ方向及び
ｙ方向のそれぞれに関して周波数分析を行う周波数分析
装置として、最大エントロピー法に従って動作する周波
数分析手段によって得られた周波数スペクトルによっ
て、高速フーリエ変換手段によって得られた周波数スペ
クトルを重み付けして取り出す構造とした点を特徴とす
るものである。 【０００６】この発明の構成によれば、最大エントロピ
ー法に従って動作する周波数分析手法（以下ＭＥＭと略
称する）は周波数分析の分解能が高いことで知られてい
る。従って、その周波数分析結果は分解能の高い周波数
スペクトルを得ることができる。しかしながらＭＥＭに
よる周波数分析結果は位相情報が欠如されてしまう欠点
を持っている。このためこの発明では周波数情報及び振
幅情報、位相情報が全て揃っている高速フーリエ変換に
よって周波数分析した結果をＭＥＭによって得られたス
ペクトルによって重み付けして取り出す構造としたもの
である。 【０００７】 【実施例】図１にこの発明によるホログラム観測装置の
実施例を示す。図１において、図７と対応する部分には
同一符号を付して示す。この発明においては２次元周波
数分析手段５を構成するｘ方向及びｙ方向に周波数分析
する２つの周波数分析手段５Ａと５Ｂを複素化ＭＥＭで
動作する周波数分析装置７Ａ，７Ｂと高速フーリエ変換
手段８Ａ及び８Ｂとの並列処理回路と、この並列処理回
路から出力される周波数分析結果を合成する合成器Ｊ１
とＪ２とによって構成するものである。これら周波数分
析手段５Ａと５Ｂの前段及び段間、後段には画像データ
を記憶する画像メモリ９Ａ，９Ｂ，９Ｃが設けられる。 【０００８】図３に複素化ＭＥＭで動作する周波数分析
装置７Ａと７Ｂのデータの流れ図を示す。Burg法におい
て、入力データ列Ｘt の自己相関関数に対してLevinson
漸化式で与えられる予測誤差フィルタ係数γn を実数列
Ｒe （Ｘt ）及び虚数列Ｉm（Ｘt ）に対して、それぞ
れ独立に算出し、それらフィルタ係数Ｒe （γn ）及び
Ｉm （γn ）を再度実数部、虚数部とする複素数列〔γ
n ドット〕を合成し、これを高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）した結果を〔βf ドット〕とし、そのパワーの逆数
を解析スペクトル振幅Ｓf とする。この解析スペクトル
は制限された入力数列データに対しても充分な分解能を
有している。しかしながら、このスペクトルは振幅情報
のみであるため、この発明では高速フーリエ変換手段８
Ａ，８Ｂを並列に設け、入力複素数列に対して高速フー
リエ演算を行うとともに、解析複素スペクトルを内挿す
る。ここで高速フーリエ変換手段８Ａ，８Ｂに入力する
データはゼロ充填で拡張した入力複素数列とすることが
望ましい。このゼロ充填拡張ＦＦＴ複素スペクトルをＭ
ＥＭ解析スペクトルで合成器Ｊ１及びＪ２において重み
付けすることによって、高分解能でしかも位相情報を持
った周波数スペクトルが得られる。 【０００９】図４に２次元周波数分析手段５のデータフ
ローを示す。ホログラム観測周波数ωを固定して、入力
データ〔Ｈドット〕（ｘ，ｙ）に対して、例えばｘ軸方
向に複素化ＭＥＭ及びゼロ充填ＦＦＴを行い、それらの
演算結果の重み付け合成から〔ｉ′ドット〕（ｕ，ｙ）
を得る。さらにこのデータ〔ｉ′ドット〕（ｕ，ｙ）を
ｙ軸方向に複素化ＭＥＭ及びゼロ充填ＦＦＴを行い、そ
れらの演算結果の重み付け合成から目的の２次元複素ス
ペクトル〔Ｉ′ドット〕（ｕ，ｖ）を得る。 【００１０】図２に合成器Ｊ１とＪ２の重み付け特性を
示す。横軸は周波数分析装置７Ａ及び７Ｂの周波数分析
結果ｐ（ｕ，ｙ，ω）またはｐ（ｕ，ｖ，ω），縦軸は
重みを指す。周波数分析結果ｐ（ｕ，ｙ，ω）及びｐ
（ｕ，ｖ，ω）が所定値例えば対数で−１に達するまで
は一定の重みで乗算を行い、所定値を越えると例えば0.
５の傾きで重みを減ずる特性に選定する。この重み付け
の特性を適宜選定することによって高速フーリエ変換に
よって得られる周波数スペクトルの不要部分を除去し、
必要部分を強調して取り出すことができる。 【００１１】 【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
分解能が高いＭＥＭによって得られる周波数分析結果を
利用して、高速フーリエ変換によって得られる周波数分
析結果を重み付けして取り出すことにより、振幅情報、
周波数情報、位相情報の全ての情報を備えた高速フーリ
エ変換出力の周波数分析結果を分解能を高めて取り出す
ことができる。因みに図５は高速フーリエ変換のみによ
って得られた画像信号振幅〔Ｉドット〕（ｕ，ｖ）を立
体化して示した図、図６はこの発明によって得られた画
像信号振幅〔Ｉ′ドット〕（ｕ，ｖ）を立体化して示し
た図である。図５ではスペクトルが存在する領域Ａ，Ｂ
は全体的に膨らみを持ち、スソが拡がっている。この結
果、画像として表すと物の輪郭がぼけて見える。 【００１２】これに対し図６ではスペクトルが存在する
領域Ａ，Ｂではスソが切り立っており、像として表示す
ると物の輪郭がはっきりと表示される。また、この発明
では分解能を高めるために複素化一次元ＭＥＭを２回に
分けて利用したから、演算量が少なくて済み、高速化が
可能となる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】図１に示した実施例に用いた合成器の重み付け
特性を示す図。 【図３】図１に示した実施例に用いた複素ＭＥＭによっ
て周波数分析を行う周波数分析装置の動作を説明するた
めの図。 【図４】この発明の要部となる２次元周波数分析装置の
動作を説明するための図。 【図５】高速フーリエ変換によって周波数分析した結果
によって得られたホログラム再生像を立体化して示した
図。 【図６】この発明によって得られたホログラム再生像を
立体化して示した図。 【図７】従来の技術を説明するためのブロック図。 【符号の説明】 １ 固定センサ ２ 走査センサ ３ 観測面 ４ 相対ベクトル演算器 ５ ２次元周波数分析手段 ６ 表示器 ７Ａ，７Ｂ 複素化ＭＥＭによる周波数分析装置 ８Ａ，８Ｂ 高速フーリエ変換手段 Ｊ１，Ｊ２ 合成器 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 画像メモリ
特性を示す図。 【図３】図１に示した実施例に用いた複素ＭＥＭによっ
て周波数分析を行う周波数分析装置の動作を説明するた
めの図。 【図４】この発明の要部となる２次元周波数分析装置の
動作を説明するための図。 【図５】高速フーリエ変換によって周波数分析した結果
によって得られたホログラム再生像を立体化して示した
図。 【図６】この発明によって得られたホログラム再生像を
立体化して示した図。 【図７】従来の技術を説明するためのブロック図。 【符号の説明】 １ 固定センサ ２ 走査センサ ３ 観測面 ４ 相対ベクトル演算器 ５ ２次元周波数分析手段 ６ 表示器 ７Ａ，７Ｂ 複素化ＭＥＭによる周波数分析装置 ８Ａ，８Ｂ 高速フーリエ変換手段 Ｊ１，Ｊ２ 合成器 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 画像メモリ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ａ．基準データを出力する固定センサ
と、 観測面に沿って走査して観測面面内の各点における走査
データを出力する走査センサと、 上記基準データと走査データと を周波数スペクトルに変
換し、これら周波数スペクトルを相対ベクトル演算して
ホログラムデータを得、このホログラムデータをｘ方向
及びｙ方向に関してそれぞれ周波数分析して画像データ
を得る２次元周波数分析手段とから構成されるホログラ
ム観測装置において、 Ｂ．上記２次元周波数分析手段は縦続接続された第１の
周波数分析手段と第２の周波数分析手段とから構成さ
れ、 上記第１の周波数分析手段は、 上記ホログラムデータを
複素化された最大エントロピー法に従って動作する第１
の周波数分析装置によって上記ｘ軸又はｙ軸のいずれか
１方の方向の周波数分析をすると共に、第１の高速フー
リエ変換手段によって上記ｘ軸又はｙ軸のいずれか１方
の方向の周波数分析をし、上記第１の周波数分析装置に
よる周波数分析結果によって、上記第１の高速フーリエ
変換手段による周波数分析結果を第１の合成器で重み付
けをして出力し、上記第２の周波数分析手段は、 上記第１の周波数分析手
段の出力データを複素化された最大エントロピー法に従
って動作する第２の周波数分析装置によって上記ｘ軸又
はｙ軸のいずれか他方の方向の周波数分析をすると共
に、第２の高速フーリエ変換手段によって上記ｘ軸又は
ｙ軸のいずれか他方の方向の周波数分析をし、上記第２
の周波数分析装置による周波数分析結果によって、上記
第２の高速フーリエ変換手段による周波数分析結果を第
２の合成器で重み付けをして出力することを特徴とする
ホログラム観測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31195792A JP3427940B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | ホログラム観測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31195792A JP3427940B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | ホログラム観測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06161339A JPH06161339A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3427940B2 true JP3427940B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=18023472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31195792A Expired - Fee Related JP3427940B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | ホログラム観測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3427940B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5752167A (en) * | 1995-01-23 | 1998-05-12 | Advantest Corporation | Radio propagation simulation method, wave field strength inference method and three-dimensional delay spread inference method |
| JP3389726B2 (ja) * | 1995-02-24 | 2003-03-24 | いすゞ自動車株式会社 | 音源探索方式 |
| JP4098318B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2008-06-11 | 本田技研工業株式会社 | 電子走査型ミリ波レーダ装置およびコンピュータプログラム |
| JP4726111B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-07-20 | 総務大臣 | 電波ホログラフィ電波源探査装置 |
| JP4723916B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2011-07-13 | 株式会社東芝 | 電波発生源可視化装置及び電波発生源可視化方法 |
| JP4805610B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2011-11-02 | 株式会社東芝 | 電波発生源可視化装置及び電波発生源可視化方法 |
| JP2007212228A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Ministry Of Public Management Home Affairs Posts & Telecommunications | 電波発射源可視化装置及びその方法 |
| JP4766604B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2011-09-07 | 総務大臣 | 電波発射源可視化装置 |
| JP7283010B2 (ja) * | 2018-12-12 | 2023-05-30 | Ｔｏｙｏ Ｔｉｒｅ株式会社 | 音源探査方法 |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP31195792A patent/JP3427940B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06161339A (ja) | 1994-06-07 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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