JP3734619B2 - レーダー装置及び類似装置並びに同装置でのデータ補間方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダー装置、スキャニングソナー装置など、極座標形で受信される探知信号を一旦直交座標に変換して画像メモリに記憶した後、ラスター走査方式の表示器に表示する装置及び同装置でのデータ補間方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２８は、従来のレーダー装置の一般的な構成図である。
【０００３】
レーダーアンテナ１は、ある周期で水平面を回転しながら、別の周期でパルス状電波を発射すると同時に、物標で反射した電波を受信する。受信回路２はレーダーアンテナ１による受信信号を検波し増幅する。ＡＤコンバータ３は、受信回路２で得られたアナログ信号をデジィタル信号に変換する。一次メモリ４はＡＤ変換された１スイープ分の信号を実時間で記憶し、次の送信により得られる信号が再び書き込まれるまでに、その１スイープ分のデータを画像メモリに書き込む際のバッファとして用いられる。この一次メモリ４に対して実時間でデータを書き込んでいる期間は、画像メモリにデータを移すことができないので、一次メモリと画像メモリの間に更に二次メモリ５を設ける場合もある。この場合には一次メモリ４の内容を二次メモリ５に書き込むと同時に画像メモリ７に書き込み、一次メモリ４に実時間で新しいデータを書き込んでいる間にも、二次メモリのデータを画像メモリ７に書き込む。座標変換部６は、ある角度（例えば船首方向）を基準とした、その時点のアンテナの角度θと、一次メモリ（または二次メモリ）の読み出し位置Ｒから、対応する直交座標で配列された画像メモリの１画素を示すアドレスを作成する。具体的には次式を実現するハードウェアにより構成される。
【０００４】
Ｘ＝Ｘｓ＋Ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙｓ＋Ｒ・ｃｏｓθ
但し、
Ｘ、Ｙ：直交座標
Ｘｓ、Ｙｓ：中心座標
Ｒ：中心からの距離
θ：アンテナの角度
図１において、画像メモリ７はアンテナ１回転で得られる受信データを記憶する容量を持つ。図示しない表示制御部によりＣＲＴの走査に同期して画像メモリ７の内容を高速で読み出しＣＲＴ８へ出力する。
【０００５】
通常、アンテナの回転速度、即ちアンテナの角度変化と電波の送信周期は、即ち、新しいデータの取り込みは非同期に行われている。アンテナの回転速度は通常１２〜６０ｒｐｍであるが、空気抵抗等の変化により回転速度は変化する。一方、電波の送信繰り返し周期は通常数百〜数千Ｈｚの範囲で、主として探知レンジにより数段階に設定され、近距離では送信繰り返し周期は短く、遠距離では長くなる。画像メモリの更新は、アンテナ１回転で前画像を更新することが理想である。
【０００６】
今、送信１回につき１回だけ座標変換により画像メモリに１スイープ分の受信データを書き込んだ場合で、特にアンテナの回転速度が速く送信周期が長い組み合わせの場合、アンテナ１回転で画像メモリの全画素を更新できない場合がある。従って、通常、画像メモリの書き込みは送信繰り返しとは無関係に実行される。即ち、送信により一次メモリ（または二次メモリ）の内容を更新するが、画像メモリの更新はその時点のアンテナ角度によりスイープ方向を決定し、その時点の一次メモリ（または二次メモリ）の内容を読み出して画像メモリを書き換え、その方向の書き込みが終了すれば、再びその時点のアンテナ角度によりスイープ方向を決定し、画像メモリを更新する動作を繰り返すことにより実行している。従って、同じデータを次のスイープ方向の画素にも書き込む場合があり、反対に、同じスイープ方向の画素に異なるデータを書き込む場合もある。但し、同じ画素に異なるデータが対応する場合は単に上書きのみであれば、後で書いたデータのみ残り、先に書いたデータは無効となるので、これを防止するための措置として、いわゆるＭＡＸ処理（１画素に対応するデータのうち最も大きいデータを選択して書き込む）が行われる場合がある。
【０００７】
今、座標変換のＲ方向の１ドットのピッチと、画像メモリＸ、Ｙの配列ピッチが同一とし、全時間を座標変換に使用できると仮定した場合、画像メモリの更新がアンテナ１回転で行われるためには次式を満足する必要がある。
【０００８】
Ｔ ≧ Ｔｓｗｅｅｐ・Ｎ ・・・（１）
但し、
Ｔ：アンテナが一周回転に要する時間
Ｔｓｗｅｅｐ：座標変換１スイープ分に要する時間
Ｎ：前画像をアクセスするに必要な、アンテナ一周あたりの角度の検出数でＲに比例する。
また、Ｔｓｗｅｅｐ＝Ｒｍａｘ・Ｔｃｙｃ ・・・（２）
但し、
Ｒｍａｘ：一列分の座標変換の回数
Ｔｃｙｃ：１回の座標変換に要する時間で、回路の特性により制限される。
【０００９】
また、Ｒｍａｘが大きくなる程Ｎが大きくなるから、仮に比例すると考えると、
Ｎ＝ｋ・Ｒｍａｘ ・・・（３）
但し、ｋ：比例定数
以上から、
Ｔ ≧ Ｒｍａｘ・Ｒｍａｘ・Ｔｃｙｃ・ｋ ・・・（４）
となる。
【００１０】
近年は、高速船に対応してアンテナの高速回転が要求され、同時に表示品質向上のため画素数の増加が要求されるが、（４）式を満たさない場合、１回転でアクセスされない画素（画素抜け）が発生したり、画素数が制限される。即ち、画質を向上するために画像メモリの画素数を増大させ、Ｒｍａｘを大きくすると、Ｒｍａｘの２乗に比例してアンテナ１回転で全画素をアクセスできるアンテナの回転速度が小さくなる。また、アンテナ回転数が決まると、画素抜けが発生しない画素数の上限が決まる。
【００１１】
画素抜けは、次の２つが原因となる。但し、実際に処理する場合、方位データθの値はあるステップで変化するが、ここでは任意のリニアな値をとれると仮定する。
【００１２】
（原因１）
前後のスイープラインが、中心からの距離が大きくなるにつれ、方位方向に拡がることによって生じる。
【００１３】
この原因１の場合、画素抜けが発生しない条件を図２９を参照して考えると次のようになる。
【００１４】
画像メモリ上で距離方向単位１（＝１／Ｒｍａｘ）と方位方向距離Ｒθ（但しθ＝２π／Ｎ）の４点で囲まれる面積が、１つの画素の面積（一辺１の正方形）より小さいことであると考えると、距離Ｒとアンテナ一周あたりの角度の検出数Ｎの関係は次式になる。
【００１５】
Ｒθ ≦ １であるから
Ｎ ≧ ２πＲ ・・・（５）
例えば、Ｒｍａｘ＝２５６の場合、画素抜けを発生しないＮの最小値は、
Ｎ＝１６０８
となる。
【００１６】
（原因２）
原因１の条件を満たす場合であっても、図３０のような特定の位置関係の場合には画素抜けが発生する。
この場合の距離Ｒと、方位方向θの関係は、
Ｒθ ≦ √２−１
Ｎ ≧ ２πＲ／（√２−１）
この画素抜けは方位方向に拡がることを原因とするものではないが、この画素抜けをなくすためには、アンテナ一周当たりの角度の検出数Ｎが原因１の場合の約２．４倍に増加する。
例えば、Ｒｍａｘ＝２５６の場合、画素抜けを発生しないＮの最小値は、
となる。
【００１７】
従来、上記の画素抜け問題を解決するために、例えば、特公平６−１９４２９号や特開平９−３１８７２９号に示される装置が提案されている。
【００１８】
前者の装置は、アンテナ方位θn を偶数、奇数に分けて使用し、アンテナ２回転で全画素をアクセスする。
また、後者の装置は、従来の画像メモリに加えこの画像メモリと同じアドレス構成を持つ未アクセス判定用メモリを持ち、座標変換時にアクセスされなかった画素を判定し、未アクセスメモリにその位置を記憶させる。画像メモリから表示器にデータを出力する際に同時に未アクセス判定用メモリを読み出し、未アクセス画素があった場合は、対応する画像メモリ上の画素の１画素前のデータを読み出し、補間することにより表示器上の画素抜けをなくす。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平６−１９４２９号の装置では、１回転で全画素をアクセスする場合よりもアンテナの回転速度が２倍になり、またアンテナ回転速度に対してＲｍａｘを大きくできるという利点があるが、
（ａ）映像の方位精度が悪くなる。
（ｂ）１回転で全画素が更新できない。
（ｃ）図２９に示す原因１による画素向けは解決できない。
という欠点があった。
【００２０】
また、特開平９−３１８７２９号の装置は、１回転で全画素をアクセスする場合よりアンテナの回転速度が２倍になり、また、アンテナ回転速度に対してＲｍａｘを大きくできるという利点があるが、
（ｄ）アクセスする画素がアンテナ回転毎に変化しないようにするため方位データ数を意図的に半分にする結果、映像の方位精度が悪くなる。
【００２１】
（ｅ）補間データの方向が表示器の走査方向により決まるために不自然な補間となる。
【００２２】
（ｆ）全周にわたる容量を持つ、未アクセス判定用メモリが別途必要になりコストアップになる。
【００２３】
という欠点があった。
【００２４】
本発明の目的は、上記（ａ）〜（ｇ）の従来の装置の各欠点をすべて一掃することのできるレーダー装置及び類似装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
図１は、請求項１に係る発明の構成を示す。なお、ここではレーダー装置を例示しているが、他のスキャンニングソナー装置等、極座標を直交座標に変換して表示する類似装置でも同様である。
【００２６】
θn はアンテナ方向のスイープを示し、ここではこのスイープを先行スイープという。また、先行スイープの１つ前のスイープを後行スイープといい、θn-1 で表す。各スイープ上のサンプル点に対する処理はスイープライン方向に順番にＲクロック毎に行われていく。同図において、ＬＡＳＴ検出部１０は後行スイープθn-1 上の任意のサンプル点ｉがＬＡＳＴであるかどうかを検出し、ＬＡＳＴである場合に、その状態を画素抜け検出部１１に送る。画素抜け検出部１１は、サンプル点ｉがＬＡＳＴであるとともに、同サンプル点ｉの対応画素に対してスイープ回転方向に接する隣接画素が、サンプル点ｉに近接する他の近接サンプル点の各対応画素が一致するかどうかを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する。補間アドレス発生部１２は、画素抜けが検出されると、該隣接画素を補間画素として、その補間画素のアドレスを発生する。画像メモリ１３は、補間アドレスが発生すると、その補間画素のアドレスに対して近傍画素のデータで補間する。
【００２７】
図１に示す例では、今、後行スイープθn-1 の上のＢ点のデータについて注目すると、ＬＡＳＴ検出部１０が、Ｂ点と、同じ後行スイープθn-1 上のＣ点と、また、先行スイープθn 上のＤ〜Ｆ点と、各対応画素の位置判断を行う（Ａ点は特に判断をしなくてもよい。後述）。図１に示す例では、Ｂ点の対応画素Ｘ−１が、Ｃ、Ｄ〜Ｆの各点の対応画素と一致していないために、Ｂ点はＬＡＳＴサンプル点として検出される。また、画素抜け検出部１１においては、Ａ、Ｃ、Ｄ〜Ｆの５つのサンプル点の各対応画素が、Ｂ点の対応画素Ｘ−１に対してスイープ回転方向へ接する隣接画素Ｘに一致するかどうかを検出する。図１に示す例では、隣接画素Ｘに対していずれの画素も一致しないために、該隣接画素Ｘは画素抜けと検出される。補間アドレス発生部１２は、この時、画素抜け検出された隣接画素Ｘを補間画素として、Ｘ−１の画素のデータで補間するために、該補間画素Ｘのアドレスを発生する。即ち、補間画素Ｘに対してＢ点のデータが、即ちＸ−１の画素のデータが書き込まれる。
【００２８】
画素抜けを検出するのにＬＡＳＴ検出が必要な理由は次の通りである。
図２（Ａ）に示す場合を考えると、画素Ｘ−１においては、Ｂ点が対応した後に先行スイープθn でＥ点が対応するから、Ｂ点はＬＡＳＴサンプル点ではない。同様に、図２（Ｂ）に示す場合もサンプル点のＢ点はＸ−１の画素への最後のアクセスではない。従って、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点でない限り、その時点では、隣接画素Ｘが画素抜けにあるかどうかを判断することはできない。
【００２９】
なお、図１において、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点かどうかを検出する時、周囲の近接サンプル点と対比をするが、Ｃ点及びＤ〜Ｆ点の合計４個の各サンプル点との対比が必要十分条件となる。なぜなら、同一スイープ上では各サンプル点の対比が当然にスイープライン下流方向に行われるから、後行スイープθn-1 上では１つ前の近接サンプル点であるＡ点との対比を特に行う必要がなく、また、Ｃ点よりも更に下流方向のサンプル点との対比も行う必要がない。Ｃ点との対比でそれぞれの対応画素が一致していなければ当然にＣ点以降のサンプル点の対応画素とも一致していないからである。また、先行スイープθn 上では、Ｄ点、Ｆ点のスイープライン上流方向、下流方向のサンプル点との対比を行う必要がない。Ｆ点の対応画素とＢ点の対応画素が一致していなければ、Ｆ点よりも下流方向のサンプル点とＢ点との対応画素が一致しないし、同様にＢ点とＤ点との各対応画素が一致していなければ、Ｄ点よりも上流側のサンプル点とＢ点の各対応画素も当然に一致しないからである。このように、Ｂ点については後行スイープθn-1 上の下流方向の隣接サンプル点であるＣ点と、先行スイープθn 上のＢ点と同じサンプル位置のサンプル点Ｅ点及びその前後の２つのサンプル点であるＤ点とＦ点の合計４サンプル点が、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点であるかどうかを検出する時の必要十分な比較サンプル点である。
【００３０】
図３は、請求項２に係る発明の構成を示す。
【００３１】
図１に示す構成では、ＬＡＳＴ検出部１０を設けたが、これに代えてＦＩＲＳＴ検出部１５を設けることも可能である。図１では、後行スイープθn-1 上のＢ点を基準として、該Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点であるかどうかを検出し、且つ画素Ｘが画素抜けの状態であるかどうかを検出したが、図３に示すように、先行スイープθn 上のＥ点を基準として、該Ｅ点が画素Ｘ＋１に対して最初のアクセス（ＦＩＲＳＴ）で、且つＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ点の５点のすべての対応画素が画素Ｘ＋１のスイープ反回転側に接する隣接画素Ｘに一致するかどうかを検出し、いずれも一致しない場合に隣接画素Ｘに画素抜け状態があったものと検出することも可能である。従って、この場合には、図１のＬＡＳＴ検出部１０に代えてＦＩＲＳＴ検出部１５が構成される。
【００３２】
ＦＩＲＳＴ検出部１５が必要な理由を、図４を参照して説明する。
【００３３】
即ち、図４に示す例では、Ｅ点が画素Ｘ＋１に対応する前に同じ画素を他の点が対応しているから、Ｅ点は画素Ｘ＋１への最初のサンプル点（ＦＩＲＳＴサンプル点）ではない。この場合、隣接画素Ｘがθn-2 上のサンプル点でアクセスされている可能性があるから、Ｅ点がＦＩＲＳＴでない限りＥ点においては画素抜け有無の判定をできない。
【００３４】
ＦＩＲＳＴサンプル点の検出は、ＬＡＳＴサンプル点の検出と同様に、図３の、Ａ〜Ｄの合計４サンプル点との比較が必要十分条件となる（それ以上の近接サンプル点と比較することを禁止するわけではない）。なお、図１の場合は、アンテナが先行スイープθn にある時に画素Ｘに対して画素Ｘ−１のデータで補間するから、１スイープ分の受信データを遅延させる遅延バッファが必要であるが、図３では、画素Ｘ＋１のデータで画素Ｘを補間するために、現在、受信しているデータの補間操作となる。このため遅延バッファが不要となる利点がある。
【００３５】
なお、図１及び図３より、画素抜けの生じる画素は、スイープ回転方向に生じると考えるのが自然である。そこで、全方位を８象限に分けて考えると図１のＬＡＳＴ検出部を設けた装置では画素抜けの検出される隣接画素の位置は図５に示すようになる。同図において、実線はスイープ回転方向が右回り、点線は左回りの場合をそれぞれ示している。例えば、右回りの場合で２つのスイープが象限０にある場合を考える。この場合のＢ点の画素位置を（ｘ、ｙ）とすると、画素抜けの検出される画素位置は（ｘ＋１，ｙ）となる。この時他の５点（Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の対応する画素の少なくともどれか１つが（ｘ＋１，ｙ）と等しい場合は画素抜けが発生しない。また、象限が１の場合は、Ｂ点の画素位置を（ｘ，ｙ）とすると、画素抜けの検出される隣接画素の位置は（ｘ，ｙ＋１）（Ｙ軸は下向きが＋）となる。なお、船が急に左回転した場合演算の上ではアンテナが右回転であってもスイープ回転方向が瞬間的に左回転になる場合があり得る。図５の点線はこのような場合を想定したものである。
【００３６】
以上の構成により、方位θn の数Ｎが減らないために映像の方位精度が悪化することがなく、また、１回転で全画素を更新できる。また、補間は方位方向に行われるために自然な補間となり、画素抜けを検出するための容量の大きなメモリを必要とすることもない。また、従来に比較してアンテナ回転速度やスキャンニング速度を速くでき、また、高画質化のための画素数増加に対応出来る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図６は本発明の実施形態であるレーダー装置の制御部の要部ブロック図である。
構成において、図２８に示す従来の装置に対して次の構成が変更または追加される。
２０：座標変換回路（変更）
２１：画素抜け検出回路（新規）
２２：遅延バッファ（新規）
２３：補間アドレス発生回路（新規）
２４：クロックゲート（新規）
座標変換回路２０は、Ｘ、Ｙアドレスを発生するとともに先行スイープθn 及び後行スイープθn-1 のＸ、Ｙキャリーを発生する。
【００３８】
画素抜け検出回路２１は、上記Ｘキャリー及びＹキャリーに基づいて画素抜けの有無を検出する。本実施形態では、画素抜けの検出を、Ｘ、Ｙ座標値で行わずに、座標変換の回路構成の中間生成出力であるＸ、Ｙのキャリーパルスの数の差により行っている。このようにすることにより回路の規模が小さく利点がある。
図７は、座標変換回路２０の前段部の構成を示す。
【００３９】
アンテナ駆動部から得られるスイープ角度θn は、ｓｉｎデータＲＯＭ３０及びｃｏｓデータＲＯＭ３１に入力され、この出力はラッチ３２〜３５に入力されて、それぞれのラッチ出力としてｓｉｎ（θn ）、ｓｉｎ（θn-1 ）、ｃｏｓ（θn ）、ｃｏｓ（θn-1 ）が得られるようにしている。また、それらのデータは１サイクル毎に１パルス発生するＲクロックとともにｒ・ｓｉｎ（θn ）を演算する累算部３６、ｒ・ｓｉｎ（θn-1 ）を演算する累算部３７、ｒ・ｃｏｓ（θn ）を演算する累算部３８、ｒ・ｃｏｓ（θn-1 ）を演算する累算部３９にそれぞれ入力される。これらの回路は、上記各式を演算する周知の回路であって、座標変換を行う時に、直交座標形の座標が１つ進む毎にキャリーを出力する。累算部３６は、先行スイープθn においてのＸキャリー、累算部３７は後行スイープθn-1 においてのＸキャリー、累算部３８は先行スイープθn においてのＹキャリー、累算部３９は後行スイープθn-1 においてのＹキャリーをそれぞれ出力する。ラッチ４０と４１は、スイープ角度θn とθn-1 を出力するものであって、後述のように、このデータは象限判定とスイープ方向判定に用いられる。
【００４０】
ラッチ３２〜３５及び４０、４１は、１スイープ毎に出るパルスであるスイープトリガＳＷＰ−Ｔに同期して入力データをラッチする。即ち、先行スイープのデータを１スイープ分シフトして後行スイープのデータとしている。
【００４１】
図８は座標変換回路２０の後段のブロック図を示している。この回路は象限データ発生部５０とアップダウンカウンタ５１とからなる。象限データ発生部５０はアンテナ１回転の３６０度を４つの象限に分けた時、現在処理しているサンプル点が第１〜第４象限のどの象限に位置するかを判断する。アップダウンカウンタ５１はキャリーがある度にＸまたはＹ座標をすすめていくカウンタである。このカウンタ５１の出力は画像メモリ７のＸ座標またはＹ座標を示す。アップダウンカウンタ５１に入力するキャリーは、累算部３７からの後行スイープＸキャリイと累算部３９からの後行スイープＹキャリーだけである。この理由は、実際の座標変換が必要になる時は、ＬＡＳＴ検出が行われる時だけであるから、ＬＡＳＴ検出のためには後行スイープθn-1 のキャリーがあればよいからである。従って、アップダウンカウンタ５１は２つ用意され、累算部３７と３９の出力にそれぞれ別々に接続される。
【００４２】
象限データ発生部５０は、図９に示すように、第１象限〜第４象限において、アップダウンカウンタ５１のカウント方向を決定するための象限データを出力する。例えば、第１象限ではＸ座標はカウントアップしていかなければならないが（右方向をカウントアップ方向とした場合）、Ｙ座標はカウントダウンする必要がある（上方向をカウントアップ方向とした場合）。また、第２象限ではＸ座標はカウントダウン、Ｙ座標はカウントダウンする必要がある。このように、スイープ回転方向と象限によってアップダウンカウント５１でのアップダウン方向を変える必要があるために、それを決めるための象限データを象限データ発生部５０で発生し、アップダウンカウンタ５１に出力する。また、アップダウンカウンタ５１には、カウントのスタート値となるプリセットデータが入力されている。このプリセットデータは座標変換の開始座標データとなる。
【００４３】
図１０は、画素抜け検出回路２１の一部のブロック図である。
【００４４】
この回路では、後行スイープθn-1 及び先行スイープθn の各Ｘ、Ｙキャリーについて３段のシフト回路を設け、図１のＡ〜Ｆの各サンプル点でのキャリーを生成する。
【００４５】
図１１は、画素抜け検出回路２１の他の一部のブロック図である。画素抜けは、Ｂ点とＤ〜Ｆ点とを対比するＢ対Ｄ−Ｆ回路７０と、Ｂ点とＡ及びＣ点との対比を行うＢ対Ａ−Ｃ回路７１とＬＡＳＴ検出回路７２と、ＯＲゲート７３とで構成される。Ｂ対Ｄ−Ｆ回路７０で画素抜けなしを検出するか、Ｂ対Ａ−Ｃ回路７１で画素抜けなしを検出するか、または、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点でないことを検出するとゲート７３は画素抜けなしの１を出力する。従って、回路７０、７１が共に０を出力し（画素抜けがあるための条件）、且つＢ点がＬＡＳＴサンプル点である時（画素抜けがあるためのもう一つの条件）に初めて、ゲート７３は０を出力し、画素抜けがあることを検出する。
【００４６】
図１１に示すように、Ｂ点とＡ〜Ｆ点とを対比する時、Ｂ対Ａ−Ｃの対比とＢ対Ｄ−Ｆの対比を独立して行う。また、これらの対比は象限に応じて行う。
【００４７】
図１２〜図１３はＢ対Ａ−Ｃ回路７１について説明する図である。
図１２は、象限別に、画素抜けなしをどのように検出するかを説明する。この検出には象限が図５に示すように０〜７の合計８つに分割される。例えば象限０においては、図１２（Ａ）に示すように画素抜けが不明の場合と画素抜けなしが確定する場合がある。Ｂ点からＣ点に推移する時点でＸキャリー及びＹキャリーがあれば画素Ｘにおいて画素抜けがあるかどうか不明であり、ＸキャリーがありＹキャリーがなければ画素Ｘにおいて画素抜けがないことが確定する。この場合、Ａ点は画素ＸにくることはないからＡ点についての検出操作は不要である。また、図１２（Ｂ）に示すように象限１においては、Ａ点からＢ点に推移する時、Ｘキャリー及びＹキャリーが共にあれば画素Ｘにおいての画素抜けが不明となり、ＸキャリーがなくＹキャリーがあれば画素Ｘにおいて画素抜けがないことが確定する。この場合、Ｃ点の対応画素は画素Ｘの位置にくることはないから検出操作は不要である。
【００４８】
以上の例の通り、Ｂ点が存在する象限によって画素抜け検出操作をする必要のないサンプル点が決まり、また、画素抜けがないことが確定する条件が象限別に決まる。従って、不必要なサンプル点のチェックを略すことによりチェックが簡単となり回路構成が簡易化する。図１３は各象限に対応するチェックすべきサンプル点と画素抜きなしを確定できる条件を回転方向別に示す表である。また、図１４は、図１３に示す表を実現するＢ対Ａ−Ｃ回路のブロック図である。
【００４９】
図１３に示すように、象限０〜７において、チェックする点と画素抜けなしの条件とが同一のものがある。例えば、象限０と４においてはそれらが同一である。このように、図１３に示す表を４つの象限グループに分けて回路を構成することができる。図１４はそのようにした場合の構成である。即ち、ゲート８０は、Ｃ点でのＸ、Ｙキャリーの有無を判断するものであり、図１３の象限０と象限４について判断している。また、ゲート８１は、同様に象限１と象限５の判断をしている。ゲート８２は象限２と象限６の判断、ゲート８３は象限３と象限７の判断をしている。これらのゲート８０〜８３の出力は象限グループ信号によっていずれかを選択するセレクタ８４に入力される。
【００５０】
次に、図１１のＢ対Ｄ−Ｆ回路７０について図１５以下を参照して説明する。
図１の画素ＸがＤ〜Ｆの対応画素に一致するかどうかの判定は、Ｂ点の中心からのキャリーの合計と、Ｄ〜Ｆの各サンプル点の中心からのキャリーの合計の差によって行うことができる。
中心においてはＢ点と他の点は同一画素であるから差は０である。その後キャリーに差がある場合にカウントする。カウント結果はＢ点との位置関係を示す。また、２つのスイープは途中で再び近づくことはない（差がある程度以上離れると再び差が０または１に戻ることがない。）ので、適当な値以上になればカウントする必要がなく、カウント動作を停止し以後の２点の画素位置は十分離れているとして処理できる。このようにすると数ビットの小さなカウンタで構成できる。
【００５１】
Ｄ、Ｅ、Ｆ点の場合は、Ｂ点と異なるスイープライン上にあるから、２つのスイープラインが存在する象限によってカウント方向を変更することが必要である。この場合の象限は３６０度を４つに分割した４象限である。
【００５２】
（ａ）２つのスイープが互いに反対の象限にある場合
この場合は画素抜けは必ず発生するが、通常は起こらない特殊な状態であるから画素抜けの補間処理は必要ない。
【００５３】
（ｂ）２つのスイープが同一象限にある場合
カウントする場合：２点のうち片側にのみキャリーがある場合（どちらにもキャリーがある場合は相殺され、差がないからカウントする必要がない。）
カウント方向：互いに異なる方向でカウントする。（例えばＢ側にキャリーがあり、次にＥ側にキャリーがある場合相殺され、差が再びなくなるから）
（ｃ）２つのスイープが象限をまたぐ場合
これについては後述する。
【００５４】
上記（ｂ）においては、象限別にカウント方向を変えることが必要である。図１５（Ａ）はスイープ回転方向が右回りの場合、（Ｂ）は左回りの場合をそれぞれ示している。また、図１６は右回りと左回りの場合の象限別のカウント方向を示す表である。例えば、図１５（Ａ）の右回りの場合、象限１のＸキャリーについてみれば、θn についてのカウント方向は＋、θn-1 についてのカウント方向は−に設定される。ここでは、カウント方向の符号は、カウント値が常に正の値となるように決めている。従って、象限１のＸキャリーについては、θn のＸ値はθn-1 のＸ値よりも常に大きいためにθn はカウント方向が＋となり、θn-1 はカウント方向が−となる。同様な理由から、象限１のＹキャリーについては、θn-1 の符号を＋、θn の符号を−とすることによりカウント値を常に正にすることができる。
【００５５】
図１７は、図１１のＢ対Ｄ−Ｆ回路７０のブロック図を示し、図１８はその一部の構成である差カウンタ回路を示している。図１７の差カウンタ群９０はアップダウンカウンタの群とその他の回路で構成され、図１６に示される表のカウント方向に従ってＢ対Ｄ、Ｂ対Ｅ、Ｂ対Ｆの各サンプル点のキャリーの合計の差を検出する。例えば、Ｂ点とＤ点に対しては図１８に示すような回路となる。この回路は、アップダウンカウンタ９３とイクスクルーシブＯＲゲート９４と、アップダウン方向回路９５とからなる。ゲート９４は、Ｂ点とＤ点の２点のうち片側にのみキャリーがある場合カウンタ９３を動作させる。アップダウン方向回路９５は図１６の表に従ってアップダウン方向を決定する。アップダウンカウンタ９３の出力は、カウント値が０の場合にはＢ点とＤ点の対応画素が同じであり、１の場合にはＢ点とＤ点の対応画素がＸ方向に１だけ離れていることを示す。
【００５６】
図１９は図１７のゲート回路９１の一部の構成図である。デコード回路１００、１０１は図１８に示すアップダウンカウンタの値をデコードし、それらの出力をＡＮＤゲート１０２、１０３に分配する。ＡＮＤゲート１０２では、Ｂ点とＤ点のＸキャリー差が０で、且つ、Ｙキャリー差が１の時に（即ち、Ｘ＝０、Ｙ＝１の時）１を出力する。この場合は、象限が０、３、４、７の場合でＢ点とＤ点の対応画素がＹ方向において１つだけずれていることになるから画素抜けはない。また、ＡＮＤゲート１０３は、Ｘ方向にキャリー差があり、Ｙ方向にキャリー差がない（Ｘ＝１、Ｙ＝０）の時に１を出力する。この場合は、象限が１、２、５、６の場合でＢ点とＤ点の対応画素がＸ方向に１ずれているだけであって画素抜けはない。ゲート回路９１は、Ｂ点と他の点についても同様の回路構成により画素抜けなしの状態にあるかどうかを検出する。図１７のＯＲゲート９２は、Ｂ点とＤ点、Ｂ点とＥ点、Ｂ点とＦ点のそれぞれについてのゲート出力を論理和し、Ｂ対Ｄ−Ｆ回路の出力とする。従って、ＯＲゲート９２の出力が１の場合にはＢ点とＤ〜Ｆ点について画素抜けがないことを検出できる。
【００５７】
なお、上記の図１５〜図１９においては、先行スイープθn および後行スイープθn-1 が共に同一象限にある上述の（ｂ）の場合について説明したものであるが、上述の（ｃ）の場合、即ち２つのスイープが象限をまたぐ場合については次のように処理される。
【００５８】
図２０（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ２つのスイープがＹ軸をまたぐ場合とＸ軸をまたぐ場合を示している。
【００５９】
（タイプＡの場合）
カウントする場合：Ｘキャリーは少なくともどちらかにキャリーがある場合。Ｙキャリーは片側にのみキャリーがある場合。
カウント方向：Ｘキャリーは同一方向にカウントする。Ｙキャリーは互いに異なる方向でカウントする。
このタイプＡでは、２つのスイープの象限が異なるために、Ｘの差は、キャリーにより離れるだけで近づくことはない。そこで上記のような処理をする。
【００６０】
（タイプＢの場合）
カウントする場合：Ｘキャリーは片側にのみキャリーがある場合。Ｙキャリーは少なくともどちらかにキャリーがある場合。
カウント方向：Ｘキャリーは互いに異なる方向でカウントする。Ｙキャリーは同一方向にカウントする。
タイプＢでは、２つのスイープの象限が異なるので、Ｙの差はキャリーにより離れるだけで近づくことはない。そこで上記のような処理をする。
【００６１】
但し、タイプＡにおけるＸキャリーの場合とタイプＢにおけるＹキャリーの場合とでは、２点（例えばＢ点とＤ点）とも同時にキャリーのある場合は差が２となるにも係わらずカウント値の変化は１である（カウンタは一度に一つしか進まない）。従って、この方法では１か２かを区別できないので次の方法を使用して検出する。
【００６２】
即ち、２つのスイープの象限が異なるためにキャリーの差は大きくなるだけで再び小さくなることはない。また、検出したいキャリー差は、０又は１か、２以上かであるので、２以上の場合は画素抜けのある状態となるから、同時にキャリーがあった場合を検出し、以後はその２点は接することがないとみなす。
【００６３】
図２１は、上記の同時にキャリーがあった場合を検出するためのＢ点とＤ点のＹキャリーについての回路図である。ＡＮＤゲート１１０においてＢ点とＤ点のＹキャリーが同時に発生し、且つ象限がまたいでいる場合１を出力する。この状態は、ＯＲゲート１１１とフリップフロップ１１２とで記憶され、以後その状態を保持する。その出力Ｐは図１９のＡＮＤゲート１０２に入力する。Ｐが１の場合、即ちスイープがＹ軸をまたいでＹキャリーが同時に出た場合はＡＮＤゲート１０２の出力が０となる。なお、ＡＮＤゲート１０２（図１９）はＸ＝０、Ｙ＝１を見るゲートであるから、このゲートに対してＢ点とＤ点のＹキャリーが同時に発生したときの信号が条件として与えられる。ＡＮＤゲート１０３に対しては（図１９）、Ｂ点とＤ点のＸキャリーが同時に発生したときの信号が条件として与えられる。同様にして、Ｂ点ーＥ点およびＢ点ーＦ点の各ゲート回路の各ＡＮＤゲート（図示せず）に対しても、図２１に示す処理回路が接続される。
【００６４】
次に、図１１のＬＡＳＴ検出回路７２について説明する。図１を参照して説明したように、Ｂ点のＬＡＳＴ検出は、Ｃ〜Ｆ点の対応画素とＢ点の対応画素がすべて一致しない場合にＢ点がＬＡＳＴサンプル点として検出できる。図２２は、ＬＡＳＴ検出回路７２の構成を示している。各キャリー信号は図１０の回路から得られる。カウンタ１２０〜１２２はＸ、Ｙキャリー差を検出する。これらのキャリー差検出回路であるカウンタ１２０〜１２２は、キャリーパルスの数の差がある時にのみカウントするアップダウンカウンタで構成される。
【００６５】
今、図１において先行スイープθn と後行スイープθn-1 を考えた場合、Ｒクロックに従って中心Ｏより各スイープラインの下流方向に向かって処理対処となるサンプル点が１つずつ進んでいくが、各スイープの注目している２つのサンプル点の対応座標が同一である時にはキャリー差はなく、座標が異なればキャリー差が生じる。この場合、例えば、先行スイープθn 上のキャリーがあって、後行スイープθn-1 上のキャリーがない場合にはカウンタを１つ進め、反対に、先行スイープθn 上のキャリーがなく、後行スイープθn-1 上のキャリーがある場合にはカウンタを１つ減らす。また、２つのスイープの両方のキャリーがある場合とない場合にはカウンタの計数をしない。この動作を中心ＯからＲクロックに従ってスイープライン進行方向（下流方向）に順次行うことにより、例えば、図１のＢ点とＦ点を注目すると、もし、両者のキャリーを入力するカウンタのカウント値が０である場合には両者の対応画素が同一であることになり、カウント値が１である場合にはＦ点の対応画素はＢ点のそれよりも１つ進んでいることになる。なお、カウンタのカウント方向は象限によって異なってくる。図１５は、各象限１〜４のそれぞれにおけるカウント方向を示す。例えば、スイープ回転方向が時計方向（右回り）の時には、象限１のＸキャリーについては２つのスイープの注目しているサンプル点のうち、θn 上のサンプル点がθn-1 上のサンプル点よりもキャリーがはやく進むから、そのキャリー差が＋となるようにするためには、カウント方向をθn については＋、θn-1 については−とする。象限１のＹキャリーについては、２つのスイープの注目しているサンプル点のうち、θn-1 上のサンプル点がθn 上のサンプル点よりもキャリーがはやく進むから、そのキャリー差が＋となるようにするためには、カウント方向をθn-1 については＋、θn については−とする。図１６は、Ｂ点とＤ、Ｅ、Ｆ点の対比による各象限別及びスイープ回転方向別のカウント方向を示している。
【００６６】
図２２において、カウンタ１２０〜１２２は、それぞれ図１のＢ点を基準とした場合の各サンプル点とのキャリー差を求める。即ち、カウンタ１２０は、Ｂ点とＦ点のＸキャリー差およびＹキャリー差を求め、カウンタ１２１は、Ｂ点とＥ点のＸキャリー差及びＹキャリー差を求め、カウンタ１２２は、Ｂ点とＤ点のＸキャリー差及びＹキャリー差を求める。このカウンタにおいて、例えば、Ｂ点とＦ点のＸキャリー差を求めるカウンタ１２０ーでは、Ｂ点とＦ点で、中心ＯらのＸキャリーの数が異なっている場合に１となる。なお、同一スイープ上のＢ点とＣ点のキャリー差については、もしＢ点からＣ点に進んだ場合にＣ点にキャリーが発生すればＢ点とＣ点の対応画素の座標が異なることを意味するから、この２つのサンプル点のキャリー差を検出する特別の回路を必要としない。従って、ライン１２３は、Ｃ点のＸキャリー及びＹキャリーをそのまま後段のゲート回路に導く。
【００６７】
ＯＲゲート１２４〜１２７は、カウンタ１２０〜１２２及びライン１２３の信号を論理和し、その出力をＡＮＤゲート１２８に導く。ＡＮＤゲート１２８は、もし、すべての入力が１である場合、即ち、Ｂ点が他の４点（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）とすべて対応座標が異なっている時に１を出力する。ＡＮＤゲート１２８の出力が１の時は、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点として検出されたことを意味する。
【００６８】
以上のように、図１１において、Ｂ対Ｄ−Ｆ検出回路７０、Ｂ対Ａ−Ｃ検出回路７１、及びＬＡＳＴ検出回路７２のすべての出力が０の場合だけ、ＯＲゲート７３の出力が０となり画素抜けがあるものとして検出される。
【００６９】
次に、図６の補間アドレス発生回路２３について説明する。
【００７０】
画素抜けの原因は、主にスイープラインが拡がることにあるから、方位方向のデータで補間するのが好ましい。そこで、図１の補間画素Ｘのアドレス（補間アドレス）は、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点であることを検出され、画素抜け検出回路２１で画素抜けが検出された時に、Ｂ点が対応する画素Ｘ−１にＸ方向に１画素分増加することによって求める。この場合、象限によってはＸ方向に１画素分減少することにより求め、または、Ｙ方向に１画素分増加または減少することにより求める。ＸまたはＹのどちらを増加または減少するかは、Ｂ点の存在する象限（８象限の中のどれか）と、スイープ回転方向により決定する。
【００７１】
図２３は補間画素Ｘが存在する象限別とスイープ回転方向別に補間方向を示す図及び表であり、同図（Ａ）は右回転の場合、同図（Ｂ）は左回転の場合を示している。例えば、右回転の場合で、象限０に補間アドレスＸが存在する場合は、Ｂ点の対応画素Ｘ−１に対してＸ方向に＋１した画素を補間画素Ｘとする。また、Ｂ点の対応画素Ｘ−１が象限１にある場合は、Ｘ−１にＹ方向に＋１した画素を補間画素Ｘとする。
【００７２】
図２４は、補間アドレス発生回路２３（図６参照）の構成図を示している。補間方向回路１３０は、スイープ回転方向と８象限データに基づいて補間方向を決定する。補間方向の決定は図２３の表に従って行われる。この結果は、Ｘ加減算回路１３１、Ｙ加減算回路１３２及びＡＮＤゲート１３３、１３４に出力される。また、図１１の画素抜け検出回路のＯＲゲート７３の出力である補間信号はＡＮＤゲート１３３、１３４を介してＸ加減算回路１３１、１３２に入力され、画素抜けありの場合にこれらの加減算回路においてＸ、Ｙアドレスに１が加減算される。この回路により、例えば、補間画素Ｘが象限０にある場合は、補間方向回路１３０の出力端子ａ、ｂはそれぞれ１となり、ｃ、ｄはそれぞれ０となる。この時、補間が１（補間バーが０）であると、Ｘ加減算回路１３１はＡ入力のＸアドレスに対してＢ入力の１を加算して出力する。
【００７３】
このようにして補間アドレスが発生すると、その補間アドレスによって画像メモリ７がアクセスされ、遅延バッファ２２に記憶されているＢ点のデータが補間される（書き込まれる）。なお、補間が０のときは、Ｘ、Ｙアドレスがそのまま画像メモリ７に出力され、通常のメモリアクセスとなる。また、図６のゲート２４は、補間時にその補間時間を稼ぐために４、５、２２の回路の動作を一次停止するものである。
【００７４】
以上のように、画素抜けが検出され、且つＢ点がＬＡＳＴサンプル点であることが検出された場合に、Ｂ点の対応画素のデータによって補間画素に対する補間が行われる。
【００７５】
以上の実施形態は図１に示す構成に対応するものであるが、図３に示す構成に対応する場合には、ＦＩＲＳＴ検出部１５を設ける必要がある。図２５はＦＩＲＳＴ検出回路の構成図を示す。キャリー差を検出するためのカウンタ１４０〜１４２、ライン１４３、ＯＲゲート１４４〜１４７、ＡＮＤゲート１４８はそれぞれ図２２に示すＬＡＳＴ検出回路と同じ構成である。即ち、この回路では、図３においてＥ点の対応画素が、Ａ〜Ｄの各点の対応画素とすべて異なる場合にＥ点がＦＩＲＳＴサンプル点として検出される。そしてその検出はＬＡＳＴサンプル点の検出と同様にキャリーパルス数の差によって検出される。画素抜け検出回路２１（図６）については図２６に示すようになる。Ｅ対Ａ−Ｃ回路１４０はＥ点とＡ〜Ｃ点との対比で画素抜けなしの状態にあるかどうかを検出し、Ｅ対Ｄ−Ｆ回路１４１は、Ｅ点とＤ及びＦ点との対比で画素抜けなしの状態にあるかどうかを検出する。ＦＩＲＳＴ検出回路１４２は図２５に示す構成にある。これらの１４０〜１４２の出力をＯＲゲート１４３で受けて、すべての出力が０の場合にのみ画素抜けありとする。補間アドレス発生回路２３については、図２４に示す回路と同じであるが、補間方向回路１３０については図３に示すように補間方向が逆方向となるために符号が逆転する。その他は同じ構成である。また、遅延バッファ２２については受信データを１スイープ分保持する必要がないために不要である。
【００７６】
図２７は、補間アドレス発生回路２３から出力されるＸ、Ｙアドレスの進み方を示している。同図（Ａ）〜（Ｃ）はアドレスの進み方の３種類のパターンであり、矢印の示している部分について補間が生じている。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【００７８】
（１）アンテナ回転速度がはやくなって補間が必要となった場合にも、１画素分の画素抜けであればアンテナ１回転で全画素を更新できる。
【００７９】
（２）補間が必要でない回転速度の時には、Ｒｍａｘで定まる方位データ数Ｎの値をそのまま使用するために、映像の方位精度を下げることなく全画素を更新できる。
【００８０】
（３）補間データの方向を方位方向としているために自然な補間ができる。
【００８１】
（４）補間動作により、高画質化のための画素数増加にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】補間の動作説明図
【図２】（Ａ）（Ｂ）
Ｂ点がＬＡＳＴであることの必要性を説明する図
【図３】補間の他の例の動作説明図
【図４】Ｅ点がＦＩＲＳＴであることの必要性を説明する図
【図５】Ｂ点と補間画素の関係を示す図
【図６】本発明の実施形態であるレーダー装置の全体構成図
【図７】座標変換回路の前段部の構成図
【図８】座標変換回路の後段部の構成図
【図９】カウント方向を示す図
【図１０】画素抜け検出回路の一部構成図
【図１１】画素抜け検出回路の一部構成図
【図１２】（Ａ）（Ｂ）
Ｂ点とＡ、Ｃ点の対比による画素抜け検出条件について説明する図
【図１３】Ｂ点とＡ、Ｃ点の対比による象限別画素抜け検出条件を示す表
【図１４】Ｂ対Ａ−Ｃ回路の構成図
【図１５】（Ａ）（Ｂ）
Ｂ点とＤ、Ｅ、Ｆ点の対比による象限とスイープ回転方向を示す図
【図１６】Ｂ点とＤ、Ｅ、Ｆ点の対比による象限別カウント方向を示す表
【図１７】Ｂ対Ｄ−Ｆ回路の構成図
【図１８】差カウンタ回路の構成図
【図１９】ゲート回路の構成図
【図２０】（Ａ）（Ｂ）
２つのスイープが象限をまたぐ場合を示す図
【図２１】２つのスイープが象限をまたぐ場合の処理回路の構成図
【図２２】ＬＡＳＴ検出回路の構成図
【図２３】（Ａ）（Ｂ）
象限別補間方向を示す図
【図２４】補間アドレス発生回路の構成図
【図２５】ＦＩＲＳＴ検出回路の構成図
【図２６】画素抜け検出回路の一部構成図
【図２７】（Ａ）〜（Ｃ）
アドレスの進み方のパターン例を示す図
【図２８】従来のレーザー装置のブロック図
【図２９】画素抜け（原因１）を示す図
【図３０】画素抜け（原因２）を示す図
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダー装置、スキャニングソナー装置など、極座標形で受信される探知信号を一旦直交座標に変換して画像メモリに記憶した後、ラスター走査方式の表示器に表示する装置及び同装置でのデータ補間方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２８は、従来のレーダー装置の一般的な構成図である。
【０００３】
レーダーアンテナ１は、ある周期で水平面を回転しながら、別の周期でパルス状電波を発射すると同時に、物標で反射した電波を受信する。受信回路２はレーダーアンテナ１による受信信号を検波し増幅する。ＡＤコンバータ３は、受信回路２で得られたアナログ信号をデジィタル信号に変換する。一次メモリ４はＡＤ変換された１スイープ分の信号を実時間で記憶し、次の送信により得られる信号が再び書き込まれるまでに、その１スイープ分のデータを画像メモリに書き込む際のバッファとして用いられる。この一次メモリ４に対して実時間でデータを書き込んでいる期間は、画像メモリにデータを移すことができないので、一次メモリと画像メモリの間に更に二次メモリ５を設ける場合もある。この場合には一次メモリ４の内容を二次メモリ５に書き込むと同時に画像メモリ７に書き込み、一次メモリ４に実時間で新しいデータを書き込んでいる間にも、二次メモリのデータを画像メモリ７に書き込む。座標変換部６は、ある角度（例えば船首方向）を基準とした、その時点のアンテナの角度θと、一次メモリ（または二次メモリ）の読み出し位置Ｒから、対応する直交座標で配列された画像メモリの１画素を示すアドレスを作成する。具体的には次式を実現するハードウェアにより構成される。
【０００４】
Ｘ＝Ｘｓ＋Ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ｙｓ＋Ｒ・ｃｏｓθ
但し、
Ｘ、Ｙ：直交座標
Ｘｓ、Ｙｓ：中心座標
Ｒ：中心からの距離
θ：アンテナの角度
図１において、画像メモリ７はアンテナ１回転で得られる受信データを記憶する容量を持つ。図示しない表示制御部によりＣＲＴの走査に同期して画像メモリ７の内容を高速で読み出しＣＲＴ８へ出力する。
【０００５】
通常、アンテナの回転速度、即ちアンテナの角度変化と電波の送信周期は、即ち、新しいデータの取り込みは非同期に行われている。アンテナの回転速度は通常１２〜６０ｒｐｍであるが、空気抵抗等の変化により回転速度は変化する。一方、電波の送信繰り返し周期は通常数百〜数千Ｈｚの範囲で、主として探知レンジにより数段階に設定され、近距離では送信繰り返し周期は短く、遠距離では長くなる。画像メモリの更新は、アンテナ１回転で前画像を更新することが理想である。
【０００６】
今、送信１回につき１回だけ座標変換により画像メモリに１スイープ分の受信データを書き込んだ場合で、特にアンテナの回転速度が速く送信周期が長い組み合わせの場合、アンテナ１回転で画像メモリの全画素を更新できない場合がある。従って、通常、画像メモリの書き込みは送信繰り返しとは無関係に実行される。即ち、送信により一次メモリ（または二次メモリ）の内容を更新するが、画像メモリの更新はその時点のアンテナ角度によりスイープ方向を決定し、その時点の一次メモリ（または二次メモリ）の内容を読み出して画像メモリを書き換え、その方向の書き込みが終了すれば、再びその時点のアンテナ角度によりスイープ方向を決定し、画像メモリを更新する動作を繰り返すことにより実行している。従って、同じデータを次のスイープ方向の画素にも書き込む場合があり、反対に、同じスイープ方向の画素に異なるデータを書き込む場合もある。但し、同じ画素に異なるデータが対応する場合は単に上書きのみであれば、後で書いたデータのみ残り、先に書いたデータは無効となるので、これを防止するための措置として、いわゆるＭＡＸ処理（１画素に対応するデータのうち最も大きいデータを選択して書き込む）が行われる場合がある。
【０００７】
今、座標変換のＲ方向の１ドットのピッチと、画像メモリＸ、Ｙの配列ピッチが同一とし、全時間を座標変換に使用できると仮定した場合、画像メモリの更新がアンテナ１回転で行われるためには次式を満足する必要がある。
【０００８】
Ｔ ≧ Ｔｓｗｅｅｐ・Ｎ ・・・（１）
但し、
Ｔ：アンテナが一周回転に要する時間
Ｔｓｗｅｅｐ：座標変換１スイープ分に要する時間
Ｎ：前画像をアクセスするに必要な、アンテナ一周あたりの角度の検出数でＲに比例する。
また、Ｔｓｗｅｅｐ＝Ｒｍａｘ・Ｔｃｙｃ ・・・（２）
但し、
Ｒｍａｘ：一列分の座標変換の回数
Ｔｃｙｃ：１回の座標変換に要する時間で、回路の特性により制限される。
【０００９】
また、Ｒｍａｘが大きくなる程Ｎが大きくなるから、仮に比例すると考えると、
Ｎ＝ｋ・Ｒｍａｘ ・・・（３）
但し、ｋ：比例定数
以上から、
Ｔ ≧ Ｒｍａｘ・Ｒｍａｘ・Ｔｃｙｃ・ｋ ・・・（４）
となる。
【００１０】
近年は、高速船に対応してアンテナの高速回転が要求され、同時に表示品質向上のため画素数の増加が要求されるが、（４）式を満たさない場合、１回転でアクセスされない画素（画素抜け）が発生したり、画素数が制限される。即ち、画質を向上するために画像メモリの画素数を増大させ、Ｒｍａｘを大きくすると、Ｒｍａｘの２乗に比例してアンテナ１回転で全画素をアクセスできるアンテナの回転速度が小さくなる。また、アンテナ回転数が決まると、画素抜けが発生しない画素数の上限が決まる。
【００１１】
画素抜けは、次の２つが原因となる。但し、実際に処理する場合、方位データθの値はあるステップで変化するが、ここでは任意のリニアな値をとれると仮定する。
【００１２】
（原因１）
前後のスイープラインが、中心からの距離が大きくなるにつれ、方位方向に拡がることによって生じる。
【００１３】
この原因１の場合、画素抜けが発生しない条件を図２９を参照して考えると次のようになる。
【００１４】
画像メモリ上で距離方向単位１（＝１／Ｒｍａｘ）と方位方向距離Ｒθ（但しθ＝２π／Ｎ）の４点で囲まれる面積が、１つの画素の面積（一辺１の正方形）より小さいことであると考えると、距離Ｒとアンテナ一周あたりの角度の検出数Ｎの関係は次式になる。
【００１５】
Ｒθ ≦ １であるから
Ｎ ≧ ２πＲ ・・・（５）
例えば、Ｒｍａｘ＝２５６の場合、画素抜けを発生しないＮの最小値は、
Ｎ＝１６０８
となる。
【００１６】
（原因２）
原因１の条件を満たす場合であっても、図３０のような特定の位置関係の場合には画素抜けが発生する。
この場合の距離Ｒと、方位方向θの関係は、
Ｒθ ≦ √２−１
Ｎ ≧ ２πＲ／（√２−１）
この画素抜けは方位方向に拡がることを原因とするものではないが、この画素抜けをなくすためには、アンテナ一周当たりの角度の検出数Ｎが原因１の場合の約２．４倍に増加する。
例えば、Ｒｍａｘ＝２５６の場合、画素抜けを発生しないＮの最小値は、
【００１７】
従来、上記の画素抜け問題を解決するために、例えば、特公平６−１９４２９号や特開平９−３１８７２９号に示される装置が提案されている。
【００１８】
前者の装置は、アンテナ方位θn を偶数、奇数に分けて使用し、アンテナ２回転で全画素をアクセスする。
また、後者の装置は、従来の画像メモリに加えこの画像メモリと同じアドレス構成を持つ未アクセス判定用メモリを持ち、座標変換時にアクセスされなかった画素を判定し、未アクセスメモリにその位置を記憶させる。画像メモリから表示器にデータを出力する際に同時に未アクセス判定用メモリを読み出し、未アクセス画素があった場合は、対応する画像メモリ上の画素の１画素前のデータを読み出し、補間することにより表示器上の画素抜けをなくす。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平６−１９４２９号の装置では、１回転で全画素をアクセスする場合よりもアンテナの回転速度が２倍になり、またアンテナ回転速度に対してＲｍａｘを大きくできるという利点があるが、
（ａ）映像の方位精度が悪くなる。
（ｂ）１回転で全画素が更新できない。
（ｃ）図２９に示す原因１による画素向けは解決できない。
という欠点があった。
【００２０】
また、特開平９−３１８７２９号の装置は、１回転で全画素をアクセスする場合よりアンテナの回転速度が２倍になり、また、アンテナ回転速度に対してＲｍａｘを大きくできるという利点があるが、
（ｄ）アクセスする画素がアンテナ回転毎に変化しないようにするため方位データ数を意図的に半分にする結果、映像の方位精度が悪くなる。
【００２１】
（ｅ）補間データの方向が表示器の走査方向により決まるために不自然な補間となる。
【００２２】
（ｆ）全周にわたる容量を持つ、未アクセス判定用メモリが別途必要になりコストアップになる。
【００２３】
という欠点があった。
【００２４】
本発明の目的は、上記（ａ）〜（ｇ）の従来の装置の各欠点をすべて一掃することのできるレーダー装置及び類似装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
図１は、請求項１に係る発明の構成を示す。なお、ここではレーダー装置を例示しているが、他のスキャンニングソナー装置等、極座標を直交座標に変換して表示する類似装置でも同様である。
【００２６】
θn はアンテナ方向のスイープを示し、ここではこのスイープを先行スイープという。また、先行スイープの１つ前のスイープを後行スイープといい、θn-1 で表す。各スイープ上のサンプル点に対する処理はスイープライン方向に順番にＲクロック毎に行われていく。同図において、ＬＡＳＴ検出部１０は後行スイープθn-1 上の任意のサンプル点ｉがＬＡＳＴであるかどうかを検出し、ＬＡＳＴである場合に、その状態を画素抜け検出部１１に送る。画素抜け検出部１１は、サンプル点ｉがＬＡＳＴであるとともに、同サンプル点ｉの対応画素に対してスイープ回転方向に接する隣接画素が、サンプル点ｉに近接する他の近接サンプル点の各対応画素が一致するかどうかを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する。補間アドレス発生部１２は、画素抜けが検出されると、該隣接画素を補間画素として、その補間画素のアドレスを発生する。画像メモリ１３は、補間アドレスが発生すると、その補間画素のアドレスに対して近傍画素のデータで補間する。
【００２７】
図１に示す例では、今、後行スイープθn-1 の上のＢ点のデータについて注目すると、ＬＡＳＴ検出部１０が、Ｂ点と、同じ後行スイープθn-1 上のＣ点と、また、先行スイープθn 上のＤ〜Ｆ点と、各対応画素の位置判断を行う（Ａ点は特に判断をしなくてもよい。後述）。図１に示す例では、Ｂ点の対応画素Ｘ−１が、Ｃ、Ｄ〜Ｆの各点の対応画素と一致していないために、Ｂ点はＬＡＳＴサンプル点として検出される。また、画素抜け検出部１１においては、Ａ、Ｃ、Ｄ〜Ｆの５つのサンプル点の各対応画素が、Ｂ点の対応画素Ｘ−１に対してスイープ回転方向へ接する隣接画素Ｘに一致するかどうかを検出する。図１に示す例では、隣接画素Ｘに対していずれの画素も一致しないために、該隣接画素Ｘは画素抜けと検出される。補間アドレス発生部１２は、この時、画素抜け検出された隣接画素Ｘを補間画素として、Ｘ−１の画素のデータで補間するために、該補間画素Ｘのアドレスを発生する。即ち、補間画素Ｘに対してＢ点のデータが、即ちＸ−１の画素のデータが書き込まれる。
【００２８】
画素抜けを検出するのにＬＡＳＴ検出が必要な理由は次の通りである。
図２（Ａ）に示す場合を考えると、画素Ｘ−１においては、Ｂ点が対応した後に先行スイープθn でＥ点が対応するから、Ｂ点はＬＡＳＴサンプル点ではない。同様に、図２（Ｂ）に示す場合もサンプル点のＢ点はＸ−１の画素への最後のアクセスではない。従って、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点でない限り、その時点では、隣接画素Ｘが画素抜けにあるかどうかを判断することはできない。
【００２９】
なお、図１において、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点かどうかを検出する時、周囲の近接サンプル点と対比をするが、Ｃ点及びＤ〜Ｆ点の合計４個の各サンプル点との対比が必要十分条件となる。なぜなら、同一スイープ上では各サンプル点の対比が当然にスイープライン下流方向に行われるから、後行スイープθn-1 上では１つ前の近接サンプル点であるＡ点との対比を特に行う必要がなく、また、Ｃ点よりも更に下流方向のサンプル点との対比も行う必要がない。Ｃ点との対比でそれぞれの対応画素が一致していなければ当然にＣ点以降のサンプル点の対応画素とも一致していないからである。また、先行スイープθn 上では、Ｄ点、Ｆ点のスイープライン上流方向、下流方向のサンプル点との対比を行う必要がない。Ｆ点の対応画素とＢ点の対応画素が一致していなければ、Ｆ点よりも下流方向のサンプル点とＢ点との対応画素が一致しないし、同様にＢ点とＤ点との各対応画素が一致していなければ、Ｄ点よりも上流側のサンプル点とＢ点の各対応画素も当然に一致しないからである。このように、Ｂ点については後行スイープθn-1 上の下流方向の隣接サンプル点であるＣ点と、先行スイープθn 上のＢ点と同じサンプル位置のサンプル点Ｅ点及びその前後の２つのサンプル点であるＤ点とＦ点の合計４サンプル点が、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点であるかどうかを検出する時の必要十分な比較サンプル点である。
【００３０】
図３は、請求項２に係る発明の構成を示す。
【００３１】
図１に示す構成では、ＬＡＳＴ検出部１０を設けたが、これに代えてＦＩＲＳＴ検出部１５を設けることも可能である。図１では、後行スイープθn-1 上のＢ点を基準として、該Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点であるかどうかを検出し、且つ画素Ｘが画素抜けの状態であるかどうかを検出したが、図３に示すように、先行スイープθn 上のＥ点を基準として、該Ｅ点が画素Ｘ＋１に対して最初のアクセス（ＦＩＲＳＴ）で、且つＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ点の５点のすべての対応画素が画素Ｘ＋１のスイープ反回転側に接する隣接画素Ｘに一致するかどうかを検出し、いずれも一致しない場合に隣接画素Ｘに画素抜け状態があったものと検出することも可能である。従って、この場合には、図１のＬＡＳＴ検出部１０に代えてＦＩＲＳＴ検出部１５が構成される。
【００３２】
ＦＩＲＳＴ検出部１５が必要な理由を、図４を参照して説明する。
【００３３】
即ち、図４に示す例では、Ｅ点が画素Ｘ＋１に対応する前に同じ画素を他の点が対応しているから、Ｅ点は画素Ｘ＋１への最初のサンプル点（ＦＩＲＳＴサンプル点）ではない。この場合、隣接画素Ｘがθn-2 上のサンプル点でアクセスされている可能性があるから、Ｅ点がＦＩＲＳＴでない限りＥ点においては画素抜け有無の判定をできない。
【００３４】
ＦＩＲＳＴサンプル点の検出は、ＬＡＳＴサンプル点の検出と同様に、図３の、Ａ〜Ｄの合計４サンプル点との比較が必要十分条件となる（それ以上の近接サンプル点と比較することを禁止するわけではない）。なお、図１の場合は、アンテナが先行スイープθn にある時に画素Ｘに対して画素Ｘ−１のデータで補間するから、１スイープ分の受信データを遅延させる遅延バッファが必要であるが、図３では、画素Ｘ＋１のデータで画素Ｘを補間するために、現在、受信しているデータの補間操作となる。このため遅延バッファが不要となる利点がある。
【００３５】
なお、図１及び図３より、画素抜けの生じる画素は、スイープ回転方向に生じると考えるのが自然である。そこで、全方位を８象限に分けて考えると図１のＬＡＳＴ検出部を設けた装置では画素抜けの検出される隣接画素の位置は図５に示すようになる。同図において、実線はスイープ回転方向が右回り、点線は左回りの場合をそれぞれ示している。例えば、右回りの場合で２つのスイープが象限０にある場合を考える。この場合のＢ点の画素位置を（ｘ、ｙ）とすると、画素抜けの検出される画素位置は（ｘ＋１，ｙ）となる。この時他の５点（Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の対応する画素の少なくともどれか１つが（ｘ＋１，ｙ）と等しい場合は画素抜けが発生しない。また、象限が１の場合は、Ｂ点の画素位置を（ｘ，ｙ）とすると、画素抜けの検出される隣接画素の位置は（ｘ，ｙ＋１）（Ｙ軸は下向きが＋）となる。なお、船が急に左回転した場合演算の上ではアンテナが右回転であってもスイープ回転方向が瞬間的に左回転になる場合があり得る。図５の点線はこのような場合を想定したものである。
【００３６】
以上の構成により、方位θn の数Ｎが減らないために映像の方位精度が悪化することがなく、また、１回転で全画素を更新できる。また、補間は方位方向に行われるために自然な補間となり、画素抜けを検出するための容量の大きなメモリを必要とすることもない。また、従来に比較してアンテナ回転速度やスキャンニング速度を速くでき、また、高画質化のための画素数増加に対応出来る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図６は本発明の実施形態であるレーダー装置の制御部の要部ブロック図である。
構成において、図２８に示す従来の装置に対して次の構成が変更または追加される。
２０：座標変換回路（変更）
２１：画素抜け検出回路（新規）
２２：遅延バッファ（新規）
２３：補間アドレス発生回路（新規）
２４：クロックゲート（新規）
座標変換回路２０は、Ｘ、Ｙアドレスを発生するとともに先行スイープθn 及び後行スイープθn-1 のＸ、Ｙキャリーを発生する。
【００３８】
画素抜け検出回路２１は、上記Ｘキャリー及びＹキャリーに基づいて画素抜けの有無を検出する。本実施形態では、画素抜けの検出を、Ｘ、Ｙ座標値で行わずに、座標変換の回路構成の中間生成出力であるＸ、Ｙのキャリーパルスの数の差により行っている。このようにすることにより回路の規模が小さく利点がある。
図７は、座標変換回路２０の前段部の構成を示す。
【００３９】
アンテナ駆動部から得られるスイープ角度θn は、ｓｉｎデータＲＯＭ３０及びｃｏｓデータＲＯＭ３１に入力され、この出力はラッチ３２〜３５に入力されて、それぞれのラッチ出力としてｓｉｎ（θn ）、ｓｉｎ（θn-1 ）、ｃｏｓ（θn ）、ｃｏｓ（θn-1 ）が得られるようにしている。また、それらのデータは１サイクル毎に１パルス発生するＲクロックとともにｒ・ｓｉｎ（θn ）を演算する累算部３６、ｒ・ｓｉｎ（θn-1 ）を演算する累算部３７、ｒ・ｃｏｓ（θn ）を演算する累算部３８、ｒ・ｃｏｓ（θn-1 ）を演算する累算部３９にそれぞれ入力される。これらの回路は、上記各式を演算する周知の回路であって、座標変換を行う時に、直交座標形の座標が１つ進む毎にキャリーを出力する。累算部３６は、先行スイープθn においてのＸキャリー、累算部３７は後行スイープθn-1 においてのＸキャリー、累算部３８は先行スイープθn においてのＹキャリー、累算部３９は後行スイープθn-1 においてのＹキャリーをそれぞれ出力する。ラッチ４０と４１は、スイープ角度θn とθn-1 を出力するものであって、後述のように、このデータは象限判定とスイープ方向判定に用いられる。
【００４０】
ラッチ３２〜３５及び４０、４１は、１スイープ毎に出るパルスであるスイープトリガＳＷＰ−Ｔに同期して入力データをラッチする。即ち、先行スイープのデータを１スイープ分シフトして後行スイープのデータとしている。
【００４１】
図８は座標変換回路２０の後段のブロック図を示している。この回路は象限データ発生部５０とアップダウンカウンタ５１とからなる。象限データ発生部５０はアンテナ１回転の３６０度を４つの象限に分けた時、現在処理しているサンプル点が第１〜第４象限のどの象限に位置するかを判断する。アップダウンカウンタ５１はキャリーがある度にＸまたはＹ座標をすすめていくカウンタである。このカウンタ５１の出力は画像メモリ７のＸ座標またはＹ座標を示す。アップダウンカウンタ５１に入力するキャリーは、累算部３７からの後行スイープＸキャリイと累算部３９からの後行スイープＹキャリーだけである。この理由は、実際の座標変換が必要になる時は、ＬＡＳＴ検出が行われる時だけであるから、ＬＡＳＴ検出のためには後行スイープθn-1 のキャリーがあればよいからである。従って、アップダウンカウンタ５１は２つ用意され、累算部３７と３９の出力にそれぞれ別々に接続される。
【００４２】
象限データ発生部５０は、図９に示すように、第１象限〜第４象限において、アップダウンカウンタ５１のカウント方向を決定するための象限データを出力する。例えば、第１象限ではＸ座標はカウントアップしていかなければならないが（右方向をカウントアップ方向とした場合）、Ｙ座標はカウントダウンする必要がある（上方向をカウントアップ方向とした場合）。また、第２象限ではＸ座標はカウントダウン、Ｙ座標はカウントダウンする必要がある。このように、スイープ回転方向と象限によってアップダウンカウント５１でのアップダウン方向を変える必要があるために、それを決めるための象限データを象限データ発生部５０で発生し、アップダウンカウンタ５１に出力する。また、アップダウンカウンタ５１には、カウントのスタート値となるプリセットデータが入力されている。このプリセットデータは座標変換の開始座標データとなる。
【００４３】
図１０は、画素抜け検出回路２１の一部のブロック図である。
【００４４】
この回路では、後行スイープθn-1 及び先行スイープθn の各Ｘ、Ｙキャリーについて３段のシフト回路を設け、図１のＡ〜Ｆの各サンプル点でのキャリーを生成する。
【００４５】
図１１は、画素抜け検出回路２１の他の一部のブロック図である。画素抜けは、Ｂ点とＤ〜Ｆ点とを対比するＢ対Ｄ−Ｆ回路７０と、Ｂ点とＡ及びＣ点との対比を行うＢ対Ａ−Ｃ回路７１とＬＡＳＴ検出回路７２と、ＯＲゲート７３とで構成される。Ｂ対Ｄ−Ｆ回路７０で画素抜けなしを検出するか、Ｂ対Ａ−Ｃ回路７１で画素抜けなしを検出するか、または、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点でないことを検出するとゲート７３は画素抜けなしの１を出力する。従って、回路７０、７１が共に０を出力し（画素抜けがあるための条件）、且つＢ点がＬＡＳＴサンプル点である時（画素抜けがあるためのもう一つの条件）に初めて、ゲート７３は０を出力し、画素抜けがあることを検出する。
【００４６】
図１１に示すように、Ｂ点とＡ〜Ｆ点とを対比する時、Ｂ対Ａ−Ｃの対比とＢ対Ｄ−Ｆの対比を独立して行う。また、これらの対比は象限に応じて行う。
【００４７】
図１２〜図１３はＢ対Ａ−Ｃ回路７１について説明する図である。
図１２は、象限別に、画素抜けなしをどのように検出するかを説明する。この検出には象限が図５に示すように０〜７の合計８つに分割される。例えば象限０においては、図１２（Ａ）に示すように画素抜けが不明の場合と画素抜けなしが確定する場合がある。Ｂ点からＣ点に推移する時点でＸキャリー及びＹキャリーがあれば画素Ｘにおいて画素抜けがあるかどうか不明であり、ＸキャリーがありＹキャリーがなければ画素Ｘにおいて画素抜けがないことが確定する。この場合、Ａ点は画素ＸにくることはないからＡ点についての検出操作は不要である。また、図１２（Ｂ）に示すように象限１においては、Ａ点からＢ点に推移する時、Ｘキャリー及びＹキャリーが共にあれば画素Ｘにおいての画素抜けが不明となり、ＸキャリーがなくＹキャリーがあれば画素Ｘにおいて画素抜けがないことが確定する。この場合、Ｃ点の対応画素は画素Ｘの位置にくることはないから検出操作は不要である。
【００４８】
以上の例の通り、Ｂ点が存在する象限によって画素抜け検出操作をする必要のないサンプル点が決まり、また、画素抜けがないことが確定する条件が象限別に決まる。従って、不必要なサンプル点のチェックを略すことによりチェックが簡単となり回路構成が簡易化する。図１３は各象限に対応するチェックすべきサンプル点と画素抜きなしを確定できる条件を回転方向別に示す表である。また、図１４は、図１３に示す表を実現するＢ対Ａ−Ｃ回路のブロック図である。
【００４９】
図１３に示すように、象限０〜７において、チェックする点と画素抜けなしの条件とが同一のものがある。例えば、象限０と４においてはそれらが同一である。このように、図１３に示す表を４つの象限グループに分けて回路を構成することができる。図１４はそのようにした場合の構成である。即ち、ゲート８０は、Ｃ点でのＸ、Ｙキャリーの有無を判断するものであり、図１３の象限０と象限４について判断している。また、ゲート８１は、同様に象限１と象限５の判断をしている。ゲート８２は象限２と象限６の判断、ゲート８３は象限３と象限７の判断をしている。これらのゲート８０〜８３の出力は象限グループ信号によっていずれかを選択するセレクタ８４に入力される。
【００５０】
次に、図１１のＢ対Ｄ−Ｆ回路７０について図１５以下を参照して説明する。
図１の画素ＸがＤ〜Ｆの対応画素に一致するかどうかの判定は、Ｂ点の中心からのキャリーの合計と、Ｄ〜Ｆの各サンプル点の中心からのキャリーの合計の差によって行うことができる。
中心においてはＢ点と他の点は同一画素であるから差は０である。その後キャリーに差がある場合にカウントする。カウント結果はＢ点との位置関係を示す。また、２つのスイープは途中で再び近づくことはない（差がある程度以上離れると再び差が０または１に戻ることがない。）ので、適当な値以上になればカウントする必要がなく、カウント動作を停止し以後の２点の画素位置は十分離れているとして処理できる。このようにすると数ビットの小さなカウンタで構成できる。
【００５１】
Ｄ、Ｅ、Ｆ点の場合は、Ｂ点と異なるスイープライン上にあるから、２つのスイープラインが存在する象限によってカウント方向を変更することが必要である。この場合の象限は３６０度を４つに分割した４象限である。
【００５２】
（ａ）２つのスイープが互いに反対の象限にある場合
この場合は画素抜けは必ず発生するが、通常は起こらない特殊な状態であるから画素抜けの補間処理は必要ない。
【００５３】
（ｂ）２つのスイープが同一象限にある場合
カウントする場合：２点のうち片側にのみキャリーがある場合（どちらにもキャリーがある場合は相殺され、差がないからカウントする必要がない。）
カウント方向：互いに異なる方向でカウントする。（例えばＢ側にキャリーがあり、次にＥ側にキャリーがある場合相殺され、差が再びなくなるから）
（ｃ）２つのスイープが象限をまたぐ場合
これについては後述する。
【００５４】
上記（ｂ）においては、象限別にカウント方向を変えることが必要である。図１５（Ａ）はスイープ回転方向が右回りの場合、（Ｂ）は左回りの場合をそれぞれ示している。また、図１６は右回りと左回りの場合の象限別のカウント方向を示す表である。例えば、図１５（Ａ）の右回りの場合、象限１のＸキャリーについてみれば、θn についてのカウント方向は＋、θn-1 についてのカウント方向は−に設定される。ここでは、カウント方向の符号は、カウント値が常に正の値となるように決めている。従って、象限１のＸキャリーについては、θn のＸ値はθn-1 のＸ値よりも常に大きいためにθn はカウント方向が＋となり、θn-1 はカウント方向が−となる。同様な理由から、象限１のＹキャリーについては、θn-1 の符号を＋、θn の符号を−とすることによりカウント値を常に正にすることができる。
【００５５】
図１７は、図１１のＢ対Ｄ−Ｆ回路７０のブロック図を示し、図１８はその一部の構成である差カウンタ回路を示している。図１７の差カウンタ群９０はアップダウンカウンタの群とその他の回路で構成され、図１６に示される表のカウント方向に従ってＢ対Ｄ、Ｂ対Ｅ、Ｂ対Ｆの各サンプル点のキャリーの合計の差を検出する。例えば、Ｂ点とＤ点に対しては図１８に示すような回路となる。この回路は、アップダウンカウンタ９３とイクスクルーシブＯＲゲート９４と、アップダウン方向回路９５とからなる。ゲート９４は、Ｂ点とＤ点の２点のうち片側にのみキャリーがある場合カウンタ９３を動作させる。アップダウン方向回路９５は図１６の表に従ってアップダウン方向を決定する。アップダウンカウンタ９３の出力は、カウント値が０の場合にはＢ点とＤ点の対応画素が同じであり、１の場合にはＢ点とＤ点の対応画素がＸ方向に１だけ離れていることを示す。
【００５６】
図１９は図１７のゲート回路９１の一部の構成図である。デコード回路１００、１０１は図１８に示すアップダウンカウンタの値をデコードし、それらの出力をＡＮＤゲート１０２、１０３に分配する。ＡＮＤゲート１０２では、Ｂ点とＤ点のＸキャリー差が０で、且つ、Ｙキャリー差が１の時に（即ち、Ｘ＝０、Ｙ＝１の時）１を出力する。この場合は、象限が０、３、４、７の場合でＢ点とＤ点の対応画素がＹ方向において１つだけずれていることになるから画素抜けはない。また、ＡＮＤゲート１０３は、Ｘ方向にキャリー差があり、Ｙ方向にキャリー差がない（Ｘ＝１、Ｙ＝０）の時に１を出力する。この場合は、象限が１、２、５、６の場合でＢ点とＤ点の対応画素がＸ方向に１ずれているだけであって画素抜けはない。ゲート回路９１は、Ｂ点と他の点についても同様の回路構成により画素抜けなしの状態にあるかどうかを検出する。図１７のＯＲゲート９２は、Ｂ点とＤ点、Ｂ点とＥ点、Ｂ点とＦ点のそれぞれについてのゲート出力を論理和し、Ｂ対Ｄ−Ｆ回路の出力とする。従って、ＯＲゲート９２の出力が１の場合にはＢ点とＤ〜Ｆ点について画素抜けがないことを検出できる。
【００５７】
なお、上記の図１５〜図１９においては、先行スイープθn および後行スイープθn-1 が共に同一象限にある上述の（ｂ）の場合について説明したものであるが、上述の（ｃ）の場合、即ち２つのスイープが象限をまたぐ場合については次のように処理される。
【００５８】
図２０（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ２つのスイープがＹ軸をまたぐ場合とＸ軸をまたぐ場合を示している。
【００５９】
（タイプＡの場合）
カウントする場合：Ｘキャリーは少なくともどちらかにキャリーがある場合。Ｙキャリーは片側にのみキャリーがある場合。
カウント方向：Ｘキャリーは同一方向にカウントする。Ｙキャリーは互いに異なる方向でカウントする。
このタイプＡでは、２つのスイープの象限が異なるために、Ｘの差は、キャリーにより離れるだけで近づくことはない。そこで上記のような処理をする。
【００６０】
（タイプＢの場合）
カウントする場合：Ｘキャリーは片側にのみキャリーがある場合。Ｙキャリーは少なくともどちらかにキャリーがある場合。
カウント方向：Ｘキャリーは互いに異なる方向でカウントする。Ｙキャリーは同一方向にカウントする。
タイプＢでは、２つのスイープの象限が異なるので、Ｙの差はキャリーにより離れるだけで近づくことはない。そこで上記のような処理をする。
【００６１】
但し、タイプＡにおけるＸキャリーの場合とタイプＢにおけるＹキャリーの場合とでは、２点（例えばＢ点とＤ点）とも同時にキャリーのある場合は差が２となるにも係わらずカウント値の変化は１である（カウンタは一度に一つしか進まない）。従って、この方法では１か２かを区別できないので次の方法を使用して検出する。
【００６２】
即ち、２つのスイープの象限が異なるためにキャリーの差は大きくなるだけで再び小さくなることはない。また、検出したいキャリー差は、０又は１か、２以上かであるので、２以上の場合は画素抜けのある状態となるから、同時にキャリーがあった場合を検出し、以後はその２点は接することがないとみなす。
【００６３】
図２１は、上記の同時にキャリーがあった場合を検出するためのＢ点とＤ点のＹキャリーについての回路図である。ＡＮＤゲート１１０においてＢ点とＤ点のＹキャリーが同時に発生し、且つ象限がまたいでいる場合１を出力する。この状態は、ＯＲゲート１１１とフリップフロップ１１２とで記憶され、以後その状態を保持する。その出力Ｐは図１９のＡＮＤゲート１０２に入力する。Ｐが１の場合、即ちスイープがＹ軸をまたいでＹキャリーが同時に出た場合はＡＮＤゲート１０２の出力が０となる。なお、ＡＮＤゲート１０２（図１９）はＸ＝０、Ｙ＝１を見るゲートであるから、このゲートに対してＢ点とＤ点のＹキャリーが同時に発生したときの信号が条件として与えられる。ＡＮＤゲート１０３に対しては（図１９）、Ｂ点とＤ点のＸキャリーが同時に発生したときの信号が条件として与えられる。同様にして、Ｂ点ーＥ点およびＢ点ーＦ点の各ゲート回路の各ＡＮＤゲート（図示せず）に対しても、図２１に示す処理回路が接続される。
【００６４】
次に、図１１のＬＡＳＴ検出回路７２について説明する。図１を参照して説明したように、Ｂ点のＬＡＳＴ検出は、Ｃ〜Ｆ点の対応画素とＢ点の対応画素がすべて一致しない場合にＢ点がＬＡＳＴサンプル点として検出できる。図２２は、ＬＡＳＴ検出回路７２の構成を示している。各キャリー信号は図１０の回路から得られる。カウンタ１２０〜１２２はＸ、Ｙキャリー差を検出する。これらのキャリー差検出回路であるカウンタ１２０〜１２２は、キャリーパルスの数の差がある時にのみカウントするアップダウンカウンタで構成される。
【００６５】
今、図１において先行スイープθn と後行スイープθn-1 を考えた場合、Ｒクロックに従って中心Ｏより各スイープラインの下流方向に向かって処理対処となるサンプル点が１つずつ進んでいくが、各スイープの注目している２つのサンプル点の対応座標が同一である時にはキャリー差はなく、座標が異なればキャリー差が生じる。この場合、例えば、先行スイープθn 上のキャリーがあって、後行スイープθn-1 上のキャリーがない場合にはカウンタを１つ進め、反対に、先行スイープθn 上のキャリーがなく、後行スイープθn-1 上のキャリーがある場合にはカウンタを１つ減らす。また、２つのスイープの両方のキャリーがある場合とない場合にはカウンタの計数をしない。この動作を中心ＯからＲクロックに従ってスイープライン進行方向（下流方向）に順次行うことにより、例えば、図１のＢ点とＦ点を注目すると、もし、両者のキャリーを入力するカウンタのカウント値が０である場合には両者の対応画素が同一であることになり、カウント値が１である場合にはＦ点の対応画素はＢ点のそれよりも１つ進んでいることになる。なお、カウンタのカウント方向は象限によって異なってくる。図１５は、各象限１〜４のそれぞれにおけるカウント方向を示す。例えば、スイープ回転方向が時計方向（右回り）の時には、象限１のＸキャリーについては２つのスイープの注目しているサンプル点のうち、θn 上のサンプル点がθn-1 上のサンプル点よりもキャリーがはやく進むから、そのキャリー差が＋となるようにするためには、カウント方向をθn については＋、θn-1 については−とする。象限１のＹキャリーについては、２つのスイープの注目しているサンプル点のうち、θn-1 上のサンプル点がθn 上のサンプル点よりもキャリーがはやく進むから、そのキャリー差が＋となるようにするためには、カウント方向をθn-1 については＋、θn については−とする。図１６は、Ｂ点とＤ、Ｅ、Ｆ点の対比による各象限別及びスイープ回転方向別のカウント方向を示している。
【００６６】
図２２において、カウンタ１２０〜１２２は、それぞれ図１のＢ点を基準とした場合の各サンプル点とのキャリー差を求める。即ち、カウンタ１２０は、Ｂ点とＦ点のＸキャリー差およびＹキャリー差を求め、カウンタ１２１は、Ｂ点とＥ点のＸキャリー差及びＹキャリー差を求め、カウンタ１２２は、Ｂ点とＤ点のＸキャリー差及びＹキャリー差を求める。このカウンタにおいて、例えば、Ｂ点とＦ点のＸキャリー差を求めるカウンタ１２０ーでは、Ｂ点とＦ点で、中心ＯらのＸキャリーの数が異なっている場合に１となる。なお、同一スイープ上のＢ点とＣ点のキャリー差については、もしＢ点からＣ点に進んだ場合にＣ点にキャリーが発生すればＢ点とＣ点の対応画素の座標が異なることを意味するから、この２つのサンプル点のキャリー差を検出する特別の回路を必要としない。従って、ライン１２３は、Ｃ点のＸキャリー及びＹキャリーをそのまま後段のゲート回路に導く。
【００６７】
ＯＲゲート１２４〜１２７は、カウンタ１２０〜１２２及びライン１２３の信号を論理和し、その出力をＡＮＤゲート１２８に導く。ＡＮＤゲート１２８は、もし、すべての入力が１である場合、即ち、Ｂ点が他の４点（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）とすべて対応座標が異なっている時に１を出力する。ＡＮＤゲート１２８の出力が１の時は、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点として検出されたことを意味する。
【００６８】
以上のように、図１１において、Ｂ対Ｄ−Ｆ検出回路７０、Ｂ対Ａ−Ｃ検出回路７１、及びＬＡＳＴ検出回路７２のすべての出力が０の場合だけ、ＯＲゲート７３の出力が０となり画素抜けがあるものとして検出される。
【００６９】
次に、図６の補間アドレス発生回路２３について説明する。
【００７０】
画素抜けの原因は、主にスイープラインが拡がることにあるから、方位方向のデータで補間するのが好ましい。そこで、図１の補間画素Ｘのアドレス（補間アドレス）は、Ｂ点がＬＡＳＴサンプル点であることを検出され、画素抜け検出回路２１で画素抜けが検出された時に、Ｂ点が対応する画素Ｘ−１にＸ方向に１画素分増加することによって求める。この場合、象限によってはＸ方向に１画素分減少することにより求め、または、Ｙ方向に１画素分増加または減少することにより求める。ＸまたはＹのどちらを増加または減少するかは、Ｂ点の存在する象限（８象限の中のどれか）と、スイープ回転方向により決定する。
【００７１】
図２３は補間画素Ｘが存在する象限別とスイープ回転方向別に補間方向を示す図及び表であり、同図（Ａ）は右回転の場合、同図（Ｂ）は左回転の場合を示している。例えば、右回転の場合で、象限０に補間アドレスＸが存在する場合は、Ｂ点の対応画素Ｘ−１に対してＸ方向に＋１した画素を補間画素Ｘとする。また、Ｂ点の対応画素Ｘ−１が象限１にある場合は、Ｘ−１にＹ方向に＋１した画素を補間画素Ｘとする。
【００７２】
図２４は、補間アドレス発生回路２３（図６参照）の構成図を示している。補間方向回路１３０は、スイープ回転方向と８象限データに基づいて補間方向を決定する。補間方向の決定は図２３の表に従って行われる。この結果は、Ｘ加減算回路１３１、Ｙ加減算回路１３２及びＡＮＤゲート１３３、１３４に出力される。また、図１１の画素抜け検出回路のＯＲゲート７３の出力である補間信号はＡＮＤゲート１３３、１３４を介してＸ加減算回路１３１、１３２に入力され、画素抜けありの場合にこれらの加減算回路においてＸ、Ｙアドレスに１が加減算される。この回路により、例えば、補間画素Ｘが象限０にある場合は、補間方向回路１３０の出力端子ａ、ｂはそれぞれ１となり、ｃ、ｄはそれぞれ０となる。この時、補間が１（補間バーが０）であると、Ｘ加減算回路１３１はＡ入力のＸアドレスに対してＢ入力の１を加算して出力する。
【００７３】
このようにして補間アドレスが発生すると、その補間アドレスによって画像メモリ７がアクセスされ、遅延バッファ２２に記憶されているＢ点のデータが補間される（書き込まれる）。なお、補間が０のときは、Ｘ、Ｙアドレスがそのまま画像メモリ７に出力され、通常のメモリアクセスとなる。また、図６のゲート２４は、補間時にその補間時間を稼ぐために４、５、２２の回路の動作を一次停止するものである。
【００７４】
以上のように、画素抜けが検出され、且つＢ点がＬＡＳＴサンプル点であることが検出された場合に、Ｂ点の対応画素のデータによって補間画素に対する補間が行われる。
【００７５】
以上の実施形態は図１に示す構成に対応するものであるが、図３に示す構成に対応する場合には、ＦＩＲＳＴ検出部１５を設ける必要がある。図２５はＦＩＲＳＴ検出回路の構成図を示す。キャリー差を検出するためのカウンタ１４０〜１４２、ライン１４３、ＯＲゲート１４４〜１４７、ＡＮＤゲート１４８はそれぞれ図２２に示すＬＡＳＴ検出回路と同じ構成である。即ち、この回路では、図３においてＥ点の対応画素が、Ａ〜Ｄの各点の対応画素とすべて異なる場合にＥ点がＦＩＲＳＴサンプル点として検出される。そしてその検出はＬＡＳＴサンプル点の検出と同様にキャリーパルス数の差によって検出される。画素抜け検出回路２１（図６）については図２６に示すようになる。Ｅ対Ａ−Ｃ回路１４０はＥ点とＡ〜Ｃ点との対比で画素抜けなしの状態にあるかどうかを検出し、Ｅ対Ｄ−Ｆ回路１４１は、Ｅ点とＤ及びＦ点との対比で画素抜けなしの状態にあるかどうかを検出する。ＦＩＲＳＴ検出回路１４２は図２５に示す構成にある。これらの１４０〜１４２の出力をＯＲゲート１４３で受けて、すべての出力が０の場合にのみ画素抜けありとする。補間アドレス発生回路２３については、図２４に示す回路と同じであるが、補間方向回路１３０については図３に示すように補間方向が逆方向となるために符号が逆転する。その他は同じ構成である。また、遅延バッファ２２については受信データを１スイープ分保持する必要がないために不要である。
【００７６】
図２７は、補間アドレス発生回路２３から出力されるＸ、Ｙアドレスの進み方を示している。同図（Ａ）〜（Ｃ）はアドレスの進み方の３種類のパターンであり、矢印の示している部分について補間が生じている。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【００７８】
（１）アンテナ回転速度がはやくなって補間が必要となった場合にも、１画素分の画素抜けであればアンテナ１回転で全画素を更新できる。
【００７９】
（２）補間が必要でない回転速度の時には、Ｒｍａｘで定まる方位データ数Ｎの値をそのまま使用するために、映像の方位精度を下げることなく全画素を更新できる。
【００８０】
（３）補間データの方向を方位方向としているために自然な補間ができる。
【００８１】
（４）補間動作により、高画質化のための画素数増加にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】補間の動作説明図
【図２】（Ａ）（Ｂ）
Ｂ点がＬＡＳＴであることの必要性を説明する図
【図３】補間の他の例の動作説明図
【図４】Ｅ点がＦＩＲＳＴであることの必要性を説明する図
【図５】Ｂ点と補間画素の関係を示す図
【図６】本発明の実施形態であるレーダー装置の全体構成図
【図７】座標変換回路の前段部の構成図
【図８】座標変換回路の後段部の構成図
【図９】カウント方向を示す図
【図１０】画素抜け検出回路の一部構成図
【図１１】画素抜け検出回路の一部構成図
【図１２】（Ａ）（Ｂ）
Ｂ点とＡ、Ｃ点の対比による画素抜け検出条件について説明する図
【図１３】Ｂ点とＡ、Ｃ点の対比による象限別画素抜け検出条件を示す表
【図１４】Ｂ対Ａ−Ｃ回路の構成図
【図１５】（Ａ）（Ｂ）
Ｂ点とＤ、Ｅ、Ｆ点の対比による象限とスイープ回転方向を示す図
【図１６】Ｂ点とＤ、Ｅ、Ｆ点の対比による象限別カウント方向を示す表
【図１７】Ｂ対Ｄ−Ｆ回路の構成図
【図１８】差カウンタ回路の構成図
【図１９】ゲート回路の構成図
【図２０】（Ａ）（Ｂ）
２つのスイープが象限をまたぐ場合を示す図
【図２１】２つのスイープが象限をまたぐ場合の処理回路の構成図
【図２２】ＬＡＳＴ検出回路の構成図
【図２３】（Ａ）（Ｂ）
象限別補間方向を示す図
【図２４】補間アドレス発生回路の構成図
【図２５】ＦＩＲＳＴ検出回路の構成図
【図２６】画素抜け検出回路の一部構成図
【図２７】（Ａ）〜（Ｃ）
アドレスの進み方のパターン例を示す図
【図２８】従来のレーザー装置のブロック図
【図２９】画素抜け（原因１）を示す図
【図３０】画素抜け（原因２）を示す図
Claims (7)
- 受信データを極座標から直交座標に座標変換して記憶する画像メモリと、
後行スイープθn-1 上の任意のサンプル点ｉと、後行スイープθn-1 および先行スイープθn 上の複数の近接サンプル点との各対応画素の一致判断を行い、サンプル点ｉの対応画素が他のサンプル点の各対応画素の全てと一致しない場合に、該サンプル点ｉをＬＡＳＴサンプル点として検出するＬＡＳＴ検出手段と、
前記他のサンプル点の各対応画素が、ＬＡＳＴサンプル点の対応画素に対してスイープ回転側に接する隣接画素に一致するか否かを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する画素抜け検出手段と、
画素抜け検出時に該隣接画素を補間画素として、近傍画素のデータで補間する補間手段と、を備えてなるレーダー装置及び類似装置。 - 受信データを極座標から直交座標に座標変換して記憶する画像メモリと、
先行スイープθn 上の任意のサンプル点ｊと、先行スイープθn 上および後行スイープθn-1 上の複数の近接サンプル点との各対応画素の一致判断を行い、サンプル点ｊの対応画素が他のサンプル点の各対応画素の全てと一致しない場合に、該サンプル点ｊをＦＩＲＳＴサンプル点として検出するＦＩＲＳＴ検出手段と、
前記他のサンプル点の各対応画素が、ＦＩＲＳＴサンプル点の対応画素に対してスイープ反回転側に接する隣接画素に一致するか否かを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する画素抜け検出手段と、
画素抜け検出時に該隣接画素を補間画素として、近傍画素のデータで補間する補間手段と、を備えてなるレーダー装置及び類似装置。 - 補間手段は、補間画素の方位方向の画素のデータで補間することを特徴とする、請求項１または２記載のレーダー装置及び類似装置。
- 受信データを実時間で記憶する一次メモリと、
極座標を直交座標値に変換する座標変換部と、
座標変換部で変換された直交座標値でアクセスされる画像メモリと、
画像メモリの記憶データをラスタ表示する表示器と、
後行スイープθn-1 上の任意のサンプル点ｉと、後行スイープθn-1 および先行スイープθn 上の複数の近接サンプル点との各対応画素の一致判断を行い、サンプル点ｉの対応画素が他のサンプル点の各対応画素の全てと一致しない場合に、該サンプル点ｉをＬＡＳＴサンプル点として検出するＬＡＳＴ検出手段と、
前記他のサンプル点の各対応画素が、ＬＡＳＴサンプル点の対応画素に対してスイープ回転側に接する隣接画素に一致するか否かを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する画素抜け検出手段と、
画素抜け検出時に該隣接画素を補間画素として、近傍画素のデータで補間する補間手段と、
を備えてなるレーダー装置及び類似装置。 - 受信データを極座標から直交座標に座標変換して画像メモリに記憶するステップと、
後行スイープθn-1 上の任意のサンプル点ｉと、後行スイープθn-1 および先行スイープθn 上の複数の近接サンプル点との各対応画素の一致判断を行い、サンプル点ｉの対応画素が他のサンプル点の各対応画素の全てと一致しない場合に、該サンプル点ｉをＬＡＳＴサンプル点として検出するステップと、
前記他のサンプル点の各対応画素が、ＬＡＳＴサンプル点の対応画素に対してスイープ回転側に接する隣接画素に一致するか否かを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する画素抜け検出ステップと、
画素抜け検出時に該隣接画素を補間画素として、近傍画素のデータを補間する補間ステップと、を備えてなるレーダー装置及び類似装置でのデータ補間方法。 - 受信データを極座標から直交座標に座標変換して画像メモリに記憶するステップと、
先行スイープθn 上の任意のサンプル点ｊと、先行スイープθn 上および後行スイープθn-1 上の複数の近接サンプル点との各対応画素の一致判断を行い、サンプル点ｊの対応画素が他のサンプル点の各対応画素の全てと一致しない場合に、該サンプル点ｊをＦＩＲＳＴサンプル点として検出するステップと、
前記他のサンプル点の各対応画素が、ＦＩＲＳＴサンプル点の対応画素に対してスイープ反回転側に接する隣接画素に一致するか否かを検出し、いずれも一致しない場合に、該隣接画素に対応するサンプル点が存在しない画素抜け状態があったものとして検出する画素抜け検出ステップと、
画素抜け検出時に該隣接画素を補間画素として、近傍画素のデータで補間する補間ステップと、を備えてなるレーダー装置及び類似装置でのデータ補間方法。 - 補間は、補間画素の方位方向の画素のデータで行うことを特徴とする、請求項５または６記載のレーダー装置及び類似装置でのデータ補間方法。
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