JP5369817B2 - Polarimetry SAR device and target identification method using polarimetry SAR data - Google Patents
Polarimetry SAR device and target identification method using polarimetry SAR data Download PDFInfo
- Publication number
- JP5369817B2 JP5369817B2 JP2009077855A JP2009077855A JP5369817B2 JP 5369817 B2 JP5369817 B2 JP 5369817B2 JP 2009077855 A JP2009077855 A JP 2009077855A JP 2009077855 A JP2009077855 A JP 2009077855A JP 5369817 B2 JP5369817 B2 JP 5369817B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reception
- data
- polarization
- polarimetry
- combination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
この発明は、合成開口レーダ(以下、SAR:Synthetic Aperture Radarと言う)による水平偏波と垂直偏波を用いて目標物を同定するポラリメトリSAR装置及び目標物同定方法に係り、詳しくは、ポラリメトリSARによって取得されたフルポラリメトリデータに基づいて、撮像されている地物の形状をその地物の向き及び撮像方向に依らずに同定するポラリメトリSAR装置及び目標物同定方法に関する。 The present invention relates to a polarimetry SAR apparatus and a target identification method for identifying a target using horizontal polarization and vertical polarization by a synthetic aperture radar (SAR: Synthetic Aperture Radar), and more specifically, to a polarimetry SAR. The polarimetry SAR apparatus and the target object identification method for identifying the shape of the feature being imaged based on the full polarimetry data acquired by the above method regardless of the direction and the imaging direction of the feature.
人工衛星や航空機等の飛翔体を利用して地物(地表の状態や形状)を観測したり同定したりするリモートセンシング分野では、飛翔体から地表の状態を撮像するためのセンサとして、マイクロ波帯を用いたSARが一般的に使用されている。このようなSARを使用した地表状態の判読方法は、SARによって得られた受信波の振幅と位相のデータ(複素データ)から画像データを再生し、その画像データに基づいて地表状態を判読するものである。 In the remote sensing field, where a satellite (aircraft, aircraft, etc.) is used to observe and identify features (surface state and shape), a microwave is used as a sensor to image the surface state from the flying object. A SAR using a band is generally used. Such a method for interpreting the ground state using the SAR reproduces image data from the amplitude and phase data (complex data) of the received wave obtained by the SAR, and interprets the ground state based on the image data. It is.
特に、SARによる送信波の水平(H:Horizontal)・垂直(V:Vertical)偏波と受信波のH・V偏波の組合せを変えて地表状況を観測するポラリメトリを利用したポラリメトリSARでは、偏波面が水平(H)と垂直(V)の2種類のマイクロ波を交互に切り替えて送信し、それぞれの反射波のH成分とV成分を受信する。これによって、フルポラリメトリデータ、すなわち、水平偏波Hと垂直偏波Vの組合せによって生じる合計4つの偏波(HH,HV,VH,VVの各偏波)に対応するデータを取得することができる。このようなフルポラリメトリデータ(つまり、HH,HV,VH,VVの各データ)を使用する目標物同定方法(関連技術)は、散乱行列の分解や固有値解析による分類を主な手法としている。このような関連技術による手法では、撮像された地物に対し、典型的な形状への分解や散乱形態の複雑さ等による分類が行われている。 In particular, in polarimetry SAR using polarimetry that observes surface conditions by changing the combination of horizontal (H) and vertical (V) vertical polarizations of transmitted waves and HV polarizations of received waves by SAR. Two types of microwaves whose wavefronts are horizontal (H) and vertical (V) are alternately switched and transmitted, and the H component and V component of each reflected wave are received. Thereby, it is possible to obtain full polarimetry data, that is, data corresponding to a total of four polarizations (HH, HV, VH, and VV polarizations) generated by the combination of the horizontal polarization H and the vertical polarization V. it can. The target identification method (related technology) using such full polarimetry data (that is, each data of HH, HV, VH, and VV) is mainly based on classification by scattering matrix decomposition and eigenvalue analysis. In the technique based on such a related technique, the imaged feature is classified based on decomposition into a typical shape, complexity of a scattering form, and the like.
また、静止した目標物への送信波の偏波面と目標物から反射した受信波の偏波面との角度を最適に制御することにより、その目標物の画像を鮮明に再生させるポラリメトリSAR画像処理の技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。さらに、静止した目標物の部位ごとに送受信波の偏波面を適切に選択することにより、複雑な形状の目標物を1枚のSAR画像に鮮明に映し出すポラリメトリSAR画像処理の技術も開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the polarimetric SAR image processing for reproducibly reproducing the image of the target by optimally controlling the angle between the plane of polarization of the transmitted wave to the stationary target and the plane of polarization of the received wave reflected from the target. A technique is also disclosed (see, for example, Patent Document 1). Furthermore, a technique of polarimetric SAR image processing that clearly displays a complex-shaped target on a single SAR image by appropriately selecting the polarization planes of the transmitted and received waves for each part of the stationary target is disclosed. (For example, refer to Patent Document 2).
また、目標物(飛翔体)の動きに基づく振幅情報と位相情報との複素データによって移動物体の画像認識を行うISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar:逆合成開口レーダ)により、その移動物体の大きさや形状を識別する技術も開示されている(例えば、特許文献3参照)。さらに、レーダによって移動物体の回転運動や姿勢角を推定して、移動物体の動きを特定するISAR画像処理の技術も開示されている(例えば、特許文献4参照)。 In addition, the size and shape of the moving object is measured by ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar), which recognizes the image of the moving object using complex data of amplitude information and phase information based on the movement of the target (flying object). There is also disclosed a technique for identifying (see, for example, Patent Document 3). Furthermore, a technique of ISAR image processing that identifies the movement of a moving object by estimating the rotational motion and posture angle of the moving object using a radar is also disclosed (for example, see Patent Document 4).
しかしながら、上記関連技術において、ポラリメトリSARによって地物の形状を同定する場合、散乱行列の分解では撮像された地物を典型的な形状へ分解して画像処理を行うことはできるが、任意の形状の地物を同定することはできない。また、地物の形状を同定する場合は、その地物の向きあるいは撮像方向によって、同じ形状の地物であるにもかかわらず、異なる形状の地物と認識されてしまうこともある。 However, in the above related art, when identifying the shape of a feature by polarimetry SAR, the imaged feature can be decomposed into a typical shape in the decomposition of the scattering matrix, but any shape can be processed. The feature cannot be identified. In addition, when identifying the shape of a feature, the feature may be recognized as a feature having a different shape depending on the direction of the feature or the imaging direction, even though the feature has the same shape.
また、特許文献1に記載の技術においても、特定の形状の地物を同定することはできるが、撮像された任意の形状の地物を同定することはできない。さらに、特許文献2に記載の技術においては、任意の形状の目標物については、それぞれの目標物ごとに、個別に、送受信波の偏波面を適切に選択しなければならないので、任意の目標物を同定するためにはかなり複雑な処理が必要となる。すなわち、特許文献2に記載のポラリメトリSAR画像処理方法で任意の形状の目標物を撮像する場合は、ポラリメトリSARを用いた画像処理が極めて複雑になり、ポラリメトリSAR装置の使い勝手がよくない。また、特許文献3、4に記載の技術は、移動物体の動きを識別したり特定したりするISAR(逆合成開口レーダ)による画像処理の技術であって、飛翔体から地上の地物を同定する技術ではないので、ポラリメトリSAR装置によって任意の形状の地物を同定する技術に応用することはできない。
In the technique described in Patent Document 1, a feature having a specific shape can be identified, but a feature having an arbitrary shape that has been imaged cannot be identified. Furthermore, in the technique described in
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、地物の向き及び撮像方向による影響を軽減させながら、撮像された地物を任意の形状のものと定量的に同定することができるポラリメトリSAR装置及び目標物同定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and polarimetry that can quantitatively identify an imaged feature as having an arbitrary shape while reducing the influence of the direction of the feature and the imaging direction. An object of the present invention is to provide a SAR device and a target identification method.
上記目的を達成するために、この発明の第1の構成は、ポラリメトリSAR(合成開口レーダ)により撮像された地物のフルポラリメトリ複素画像である第1のフルポラリメトリデータと、既知の地物のフルポラリメトリ複素画像データである第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出し、算出された類似度に基づいて、前記撮像された地物の形状を同定するポラリメトリSAR装置に係り、HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第1のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルηを得る第1の基底変換処理部と、HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第2のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルξを得る第2の基底変換処理部と、画素ごとに、前記第1の基底変換処理部によって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2の基底変換処理部によって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する類似度算出処理部とを備え、該類似度算出処理部にて算出された画素ごとの類似度に基づいて、前記撮像された地物の形状を定量的に同定する構成になされていることを特徴としている。
ここで、HHは、水平偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、HVは、水平偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VHは、垂直偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VVは、垂直偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ。
LLは、左旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、LRは、左旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RLは、右旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RRは、右旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ。
To achieve the above object, a first configuration of the invention, port Rarimetori SAR and first full polarimetry data is full polarimetric complex image of the feature captured by the (synthetic aperture radar), a known feature A polarimetry SAR device for calculating a similarity with second full polarimetry data that is the full polarimetry complex image data of the image and identifying the shape of the imaged feature based on the calculated similarity , HH, For the first full polarimetry data consisting of four types of HV, VH, and VV, base conversion processing is performed from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, RL, A first basis conversion processing unit that obtains a four-dimensional real vector η by arranging the intensities of RRs, and the second full polarimetry data including four types of HH, HV, VH, and VV A second basis conversion processing unit that performs basis conversion processing from the HV polarization basis to the LR polarization basis and obtains a four-dimensional real vector ξ by arranging the intensities of LL, LR, RL, and RR for each pixel; For each, similarity between the first full polarimetry data subjected to the basis conversion by the first basis conversion processing unit and the second full polarimetry data subjected to the basis conversion by the second basis conversion processing unit A similarity calculation processing unit for calculating the degree, and based on the similarity for each pixel calculated by the similarity calculation processing unit, the shape of the imaged feature is quantitatively identified. It is characterized by having.
Here, HH is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and horizontal polarization reception, HV is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and vertical polarization reception, and VH is vertical polarization. Reception data observed by a combination of wave transmission and horizontal polarization reception, VV is reception data observed by a combination of vertical polarization transmission and vertical polarization reception.
LL is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and left-handed circular polarization reception, LR is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and right-handed circular polarization reception, and RL is Received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, RR is received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception.
この発明の第2の構成は、ポラリメトリSAR(合成開口レーダ)により撮像した地物のフルポラリメトリ複素画像である第1のフルポラリメトリデータを取得し、取得した前記第1のフルポラリメトリデータと既知の地物のフルポラリメトリ複素画像データである第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出し、算出された類似度に基づいて、前記撮像された地物の形状を同定するポラリメトリSARデータを用いる目標物同定方法に係り、HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第1のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルηを得る第1のステップと、HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第2のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルξを得る第2のステップと、画素ごとに、前記第1のステップによって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2のステップによって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する第3のステップとを有し、該第3のステップにて算出された画素ごとの類似度に基づいて、前記撮像した地物の形状を定量的に同定することを特徴としている。
ここで、HHは、水平偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測した受信データ、HVは、水平偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測した受信データ、VHは、垂直偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測した受信データ、VVは、垂直偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測した受信データ。
LLは、左旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ、LRは、左旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ、RLは、右旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ、RRは、右旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ。
The second configuration of the present invention obtains the first full polarimetry data is full polarimetric complex image of the feature captured by the port Rarimetori SAR (Synthetic Aperture Radar), and the acquired first full polarimetry data The degree of similarity with the second full polarimetry data, which is the full polarimetry complex image data of the known feature, is calculated, and polarimetry SAR data for identifying the shape of the imaged feature based on the calculated similarity is obtained. In accordance with the target identification method to be used, base conversion processing is performed from the HV polarization base to the LR polarization base with respect to the first full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV. For each pixel, the first step of obtaining the four-dimensional real vector η by arranging the intensities of LL, LR, RL, and RR, and the four steps of HH, HV, VH, and VV A base conversion process is performed on the second full polarimetry data from the HV polarization base to the LR polarization base, and the intensities of LL, LR, RL, and RR are arranged for each pixel to obtain a four-dimensional real vector ξ. A second step of obtaining, for each pixel, the first full polarimetry data subjected to basis conversion by the first step, and the second full polarimetry data subjected to basis conversion by the second step; And calculating the shape of the imaged feature based on the similarity for each pixel calculated in the third step. It is said.
Here, HH is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and horizontal polarization reception, HV is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and vertical polarization reception, and VH is vertical polarization transmission.・ Reception data observed with a combination of horizontal polarization reception, VV is reception data observed with a combination of vertical polarization transmission and vertical polarization reception.
LL is reception data converted into a combination of left-handed circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, LR is reception data converted into a combination of left-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception, and RL is right-handed rotation Received data converted into a combination of circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, RR is received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception.
この発明の構成によれば、既知の地物との類似度に基づいて撮像された地物を同定しているので、撮像された地物を任意の形状のものと定量的に同定することが可能となる。さらに、この同定は、既知の地物との類似度に基づいて行われるので、地物の向き及び撮像方向による影響を軽減することができる。例えば、複数のデータをひとつにまとめたライブラリとして、航空機の尾翼部分、主翼付け根部分、及び主翼部分のフルポラリメトリデータを用意しておくと、尾翼部分、主翼付け根部分、及び主翼部分のそれぞれの形状に類似した物体が、類似度に応じてSAR画像の中から抽出される。すなわち、実際に撮像した画像が航空機であれば、その航空機の向き及び撮像方向に依存されることなく、それぞれの形状に類似した物体の配置が、その航空機の尾翼部分、主翼付け根部分、及び主翼部分の配置と同じになる。 According to the configuration of the present invention, since the imaged feature is identified based on the similarity to the known feature, it is possible to quantitatively identify the imaged feature as having an arbitrary shape. It becomes possible. Furthermore, since this identification is performed based on the similarity to a known feature, the influence of the direction of the feature and the imaging direction can be reduced. For example, if you prepare the full polarimetry data of the tail part of the aircraft, the main wing root part, and the main wing part as a library in which a plurality of data are combined into one, each of the tail part, main wing root part, and main wing part An object similar in shape is extracted from the SAR image according to the similarity. That is, if the actually captured image is an aircraft, the arrangement of objects similar to the respective shapes is not dependent on the direction of the aircraft and the imaging direction, and the tail portion, main wing root portion, and main wing portion of the aircraft are arranged. It becomes the same as the arrangement of the parts.
この発明の実施形態に適用されるポラリメトリSAR装置は、合成開口レーダ(SAR)を用いて地物を同定するポラリメトリSAR装置であって、偏波面が水平(H)偏波と垂直(V)偏波の2種類のマイクロ波を交互に地物へ送信する。そして、地物からの反射波のH成分とV成分とを受信することにより、撮像された地物のポラリメトリ複素画像を取得する。さらに、取得したポラリメトリ複素画像とライブラリ化された既知の地物のポラリメトリ複素画像との類似度を算出する。これによって、類似度が高い場合は、撮像された地物を既知の地物によって定量的に同定することができる。 A polarimetry SAR device applied to an embodiment of the present invention is a polarimetry SAR device that identifies a feature using a synthetic aperture radar (SAR), and has a plane of polarization that is a horizontal (H) polarization and a vertical (V) polarization. Two types of microwaves are alternately transmitted to the feature. And the polarimetric complex image of the imaged feature is acquired by receiving the H component and the V component of the reflected wave from the feature. Furthermore, the degree of similarity between the acquired polarimetric complex image and the polarimetric complex image of known features stored in a library is calculated. Thereby, when the degree of similarity is high, the imaged feature can be quantitatively identified by the known feature.
すなわち、このポラリメトリSAR装置は、目標物となる地物に対する送信波と反射波(受信波)のH偏波とV偏波とを生成するポラリメトリSARによって得られたフルポラリメトリデータと、既知の地物のフルポラリメトリデータとを比較して、撮像された地物の形状を既知の地物によって同定している。これによって、地物の向き及び撮像方向に依存されることなく、撮像されている地物の形状を高精度に同定することができる。 In other words, this polarimetry SAR device includes full polarimetry data obtained by polarimetry SAR that generates H-polarized waves and V-polarized waves of transmission waves and reflected waves (received waves) with respect to a target feature. The shape of the imaged feature is identified by a known feature by comparing with the full polarimetry data of the feature. Thereby, the shape of the feature being imaged can be identified with high accuracy without depending on the direction of the feature and the imaging direction.
前記第1のフルポラリメトリデータに対して、直線偏波基底から円偏波基底へ基底変換処理を行う第1の基底変換処理部と、前記第2のフルポラリメトリデータに対して、直線偏波基底から円偏波基底へ基底変換処理を行う第2の基底変換処理部と、前記第1の基底変換処理部によって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2の基底変換処理部によって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する類似度算出処理部とを備えることで、該類似度算出処理部にて算出された類似度に基づいて、前記撮像された地物の形状を定量的に同定する構成を実現した。 A first basis conversion processing unit that performs a basis conversion process from a linearly polarized wave basis to a circularly polarized wave basis for the first full polarimetric data, and a linear deviation for the second full polarimetric data. A second basis conversion processing unit that performs basis conversion processing from a wave basis to a circularly polarized wave basis; the first full polarimetry data that has undergone basis conversion by the first basis conversion processing unit; and the second basis A similarity calculation processing unit that calculates the similarity to the second full polarimetry data that has undergone the base conversion by the conversion processing unit, so that based on the similarity calculated by the similarity calculation processing unit The configuration for quantitatively identifying the shape of the imaged feature is realized.
この発明の目的を実現するためには、具体的には、HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第1のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL.LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルηを得る第1の基底変換処理部と、HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第2のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL.LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルξを得る第2の基底変換処理部と、画素ごとに、前記第1の基底変換処理部によって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2の基底変換処理部によって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する類似度算出処理部とを備える構成とするのが好ましい。 In order to realize the object of the present invention, specifically, from the HV polarization base to the LR polarization base with respect to the first full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV. A base conversion process is performed, and LL. For the first basis conversion processing unit for obtaining the four-dimensional real vector η by arranging the intensities of LR, RL, and RR, and for the second full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV, HV A base conversion process is performed from the polarization base to the LR polarization base, and LL. A second basis conversion processing unit that obtains a four-dimensional real vector ξ by arranging the intensities of LR, RL, and RR; and the first full polarimetry data that has undergone basis conversion by the first basis conversion processing unit for each pixel. And a similarity calculation processing unit that calculates a similarity with the second full polarimetry data subjected to the basis conversion by the second basis conversion processing unit.
ここで、HHは、水平偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、HVは、水平偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VHは、垂直偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VVは、垂直偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ。
LLは、左旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、LRは、左旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RLは、右旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RRは、右旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ。
Here, HH is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and horizontal polarization reception, HV is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and vertical polarization reception, and VH is vertical polarization. Reception data observed by a combination of wave transmission and horizontal polarization reception, VV is reception data observed by a combination of vertical polarization transmission and vertical polarization reception.
LL is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and left-handed circular polarization reception, LR is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and right-handed circular polarization reception, and RL is Received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, RR is received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception.
以下、図面を参照しながら、この発明のポラリメトリSAR装置の実施形態について詳細に説明する。図1は、この発明の実施形態に適用されるポラリメトリSAR装置の構成及びデータ処理の概要を示すブロック図である。 Hereinafter, embodiments of a polarimetry SAR apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration and data processing of a polarimetry SAR apparatus applied to an embodiment of the present invention.
まず、図1に示すポラリメトリSAR装置の構成について説明する。ポラリメトリSAR装置は、送信機1、送信波切替スイッチ2、サーキュレータ3,4、アンテナ5,6、受信機7,8、データ処理部9,10、分離処理部11,12、再生処理部13,14,15,16、記憶装置17,18,21,22,25,26,29,30、第1の基底変換処理部19、第2の基底変換処理部20、強度変換処理部23,24、フィルタ処理部27,28、及び類似度算出処理部31を少なくとも備えて構成されている。
First, the configuration of the polarimetry SAR apparatus shown in FIG. 1 will be described. The polarimetry SAR device includes a transmitter 1, a transmission
次に、各構成要素の基本的な機能について説明する。送信機1は、送信トリガ信号となるパルス繰り返し周波数に同期させて直線周波数変調された送信信号(チャープ信号)を生成し、この送信信号を送信波切替スイッチ2へ出力する。送信波切替スイッチ2は、送信機1から受信した送信信号を、パルス繰り返し周波数ごとに交互に切り替え、サーキュレータ3,4のいずれかを介して、アンテナ5,6のいずれかへ送出する。
Next, basic functions of each component will be described. The transmitter 1 generates a transmission signal (chirp signal) subjected to linear frequency modulation in synchronization with a pulse repetition frequency serving as a transmission trigger signal, and outputs this transmission signal to the transmission
アンテナ5は、水平偏波(H偏波)用アンテナであり、H偏波の送信波を目標物に送信し、その目標物からの反射波としてHH受信波及びVH受信波を受信する。アンテナ6は、垂直偏波(V偏波)用アンテナであり、V偏波の送信波を目標物に送信し、その目標物からの反射波としてHV受信波及びVV受信波を受信する。すなわち、アンテナ5及びアンテナ6は、パルス繰り返し周波数に同期して交互に切り替えられて、それぞれ、H偏波及びV偏波を送信波として目標物に向けて送信し、それぞれ、HH,VH受信波及びHV,VV受信波を受信する。 The antenna 5 is an antenna for horizontal polarization (H polarization), transmits a transmission wave of H polarization to a target, and receives an HH reception wave and a VH reception wave as reflected waves from the target. The antenna 6 is an antenna for vertical polarization (V polarization), transmits a transmission wave of V polarization to a target, and receives an HV reception wave and a VV reception wave as a reflection wave from the target. That is, the antenna 5 and the antenna 6 are alternately switched in synchronization with the pulse repetition frequency, respectively, and transmit the H polarization and the V polarization as transmission waves toward the target, respectively, and receive the HH and VH reception waves, respectively. HV and VV received waves are received.
さらに、詳しく説明すると、アンテナ5及びアンテナ6のH偏波及びV偏波のそれぞれの送信波が照射される目標物(例えば地表面)からの反射波は、目標物(地表面)の形状に応じて、水平偏波(H偏波)、垂直偏波(V偏波)いずれの送信波についても、水平偏波(H偏波)成分と垂直偏波(V偏波)成分を含んでいる。したがって、それぞれの送信波の送信タイミングに対応した時刻に、アンテナ5及びアンテナ6のそれぞれにおいて、H偏波成分とV偏波成分とを、HH受信波(H送信−H受信)、HV受信波(H送信−V受信)、または、VH受信波(V送信−H受信)、VV受信波(V送信−V受信)として受信する。 More specifically, the reflected waves from the target (for example, the ground surface) irradiated with the transmission waves of the H-polarized wave and the V-polarized light of the antenna 5 and the antenna 6 are formed in the shape of the target (ground surface). Accordingly, both horizontal polarization (H polarization) and vertical polarization (V polarization) transmission waves include a horizontal polarization (H polarization) component and a vertical polarization (V polarization) component. . Therefore, at the time corresponding to the transmission timing of each transmission wave, the H polarization component and the V polarization component are converted into the HH reception wave (H transmission-H reception) and the HV reception wave in each of the antenna 5 and the antenna 6. (H transmission-V reception), VH reception wave (V transmission-H reception), or VV reception wave (V transmission-V reception).
受信機7は、アンテナ5で受信されたHH受信波(H送信−H受信)、VH受信波(V送信−H受信)を、サーキュレータ3を介して受信し、受信処理を行ってデータ処理部9へ出力する。一方、受信機8は、アンテナ6で受信されたHV受信波(H送信−V受信)、VV受信波(V送信−V受信)を、サーキュレータ4を介して受信し、受信処理を行ってデータ処理部10へ出力する。
The receiver 7 receives the HH reception wave (H transmission-H reception) and the VH reception wave (V transmission-H reception) received by the antenna 5 through the
データ処理部9は、受信機7からのHH受信波(H送信−H受信)のデータ及びVH受信波(V送信−H受信)のデータをSARデータとして記憶し、データ処理部10は、受信機8からのHV受信波(H送信−V受信)のデータ及びVV受信波(V送信−V受信)のデータをSARデータとして記憶し、それぞれ、分離処理部11、12へ出力する。
The data processing unit 9 stores HH reception wave (H transmission-H reception) data and VH reception wave (V transmission-H reception) data from the receiver 7 as SAR data. The HV reception wave (H transmission-V reception) data and VV reception wave (V transmission-V reception) data from the
分離処理部11は、データ処理部9からのSARデータを、HH受信波のSARデータとVH受信波のSARデータとに分離して、それぞれを、再生処理部13、14へ出力する。一方、分離処理部12は、データ処理部10からのSARデータを、HV受信波のSARデータとVV受信波のSARデータとに分離して、それぞれを、再生処理部15、16へ出力する。
The separation processing unit 11 separates the SAR data from the data processing unit 9 into the SAR data of the HH reception wave and the SAR data of the VH reception wave, and outputs them to the
再生処理部13、14、15、16は、分離処理部11、12から出力されたそれぞれのSARデータ(HH,VH,HV,VVの各受信波)に基づいて、それぞれを複素画像として生成して、記憶装置17にフルポラリメトリ複素画像(HH,VH,HV,VV)として記憶する。
Based on the respective SAR data (respective received waves of HH, VH, HV, and VV) output from the
第1の基底変換処理部19は、図1に示すように、記憶装置17に記憶されたSARデータの第1のフルポラリメトリ複素画像(HH,VH,HV,VV)を用いて、直線偏波であるHV(Horizontal-Vertical:水平−垂直)偏波基底から円偏波であるLR(Lefr-right:左旋回−右旋回)偏波基底へ基底変換処理を行い、LR基底変換された第1のフルポラリメトリ複素画像の4種類の複素データ(LL,LR,RL,RR)を記憶装置21に記憶させる。ここで、LLは、L送信−L受信の組み合せに変換された受信データ、LRは、L送信−R受信の組み合せに変換された受信データ、RLは、R送信−L受信の組み合せに変換された受信データ、RRは、R送信−R受信の組み合せに変換された受信データを意味している。
As shown in FIG. 1, the first basis
強度変化処理部23は、LR偏波基底へ変換された第1のフルポラリメトリ複素画像(LL,LR,RL,RR)を、それぞれ強度画像(LL,LR,RL,RR)に変換して記憶装置25に記憶させる。さらに、フィルタ処理部27は、これらの強度画像(LL,LR,RL,RR)に対して、スペックルフィルタ処理を施して記憶装置29に記憶させる。
The intensity
一方、記憶装置18は、既知の地物における第2のフルポラリメトリ複素画像のSARデータ(HH,VH,HV,VV)を記憶し、基底変換処理部20は、記憶装置18に記憶された第2のフルポラリメトリ複素画像のSARデータ(HH,VH,HV,VV)に対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行い、LR偏波基底変換された第2のフルポラリメトリ複素画像の4種類の複素データ(LL,LR,RL,RR)を記憶装置22に記憶させる。
On the other hand, the
強度変化処理部24は、LR偏波基底へ変換された第2のフルポラリメトリ複素画像(LL,LR,RL,RR)を、それぞれ強度画像(LL,LR,RL,RR)に変換して記憶装置26に記憶させる。そして、フィルタ処理部28は、これらの強度画像(LL,LR,RL,RR)に対して、スペックルフィルタを施して記憶装置30に記憶させる。
The intensity
類似度算出処理部31は、記憶装置29から取り出したポラリメトリSARによって撮像された地物のデータ(第1のフルポラリメトリ複素画像)と、記憶装置30から取り出した既知の地物のデータ(第2のフルポラリメトリ複素画像)との類似度を算出して類似度画像を出力する。このとき、類似度算出処理部31は、1画素ずつ類似度を算出して、濃淡により各画素の類似度を表した画像を出力する。
The similarity
次に、図1に示すポラリメトリSAR装置の動作について説明する。1台の送信機1からの2つの送信波を、送信波切替スイッチ2によりパルス繰り返し周波数ごとに切り替え、サーキュレータ3、4を介して、2台のアンテナ5、6から、交互に、H偏波送信波とV偏波送信波とを図示しない目標物に向けて送信する。尚、アンテナ5、6にて送受信される送信波と受信波とは、1台の送信機1と2台の受信機7、8とにサーキュレータ3、4により振り分けられる。
Next, the operation of the polarimetry SAR apparatus shown in FIG. 1 will be described. Two transmission waves from one transmitter 1 are switched for each pulse repetition frequency by a transmission
目標物から反射されたH偏波成分とV偏波成分は、受信波として、それぞれ、2つのアンテナ5、6で受信され、受信機7、8によって受信処理が施されて2つのデータ処理部9、10にてそれぞれSARデータとして記録される。2つのデータ処理部9、10に記録されているSARデータは、それぞれ、分離処理部11、12にて、(HH)SARデータ、(VH)SARデータ、(HV)SARデータ、及び(VV)SARデータに分離され、4つの再生処理部13、14、15、16に入力される。
The H polarization component and the V polarization component reflected from the target are received by the two antennas 5 and 6 as reception waves, respectively, and subjected to reception processing by the
さらに、4つの再生処理部13、14、15、16にて、(HH)SARデータ、(VH)SARデータ、(HV)SARデータ、及び(VV)SARデータは、それぞれの複素画像として生成され、第1のフルポラリメトリ複素画像のSARデータ(HH,VH,HV,VV)として記憶装置17に格納される。以上のような処理により、ポラリメトリSARにより取得された第1のフルポラリメトリ複素画像のSARデータは記憶装置17に記憶される。
In addition, (HH) SAR data, (VH) SAR data, (HV) SAR data, and (VV) SAR data are generated as respective complex images by the four
次に、この第1のフルポラリメトリ複素画像のSARデータ(HH,VH,HV,VV)を用いて、第1の基底変換処理部19によりHV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、LR基底変換された第1のフルポラリメトリ複素画像のデータ(LL,LR,RL,RR)を記憶装置21に記憶する。さらに、LR偏波基底へ変換された第1のフルポラリメトリ複素画像のSARデータ(LL,LR,RL,RR)は、強度変化処理部23によりそれぞれ強度画像(LL,LR,RL,RR)に変換されて、記憶装置25に記憶される。そして、これらの強度画像(LL,LR,RL,RR)に対して、フィルタ処理部27によってスペックルフィルタが施され、記憶装置29に記憶される。
Next, using the SAR data (HH, VH, HV, VV) of the first full polarimetric complex image, the first basis
一方、記憶装置18に記憶された既知の地物の第2のフルポラリメトリ複素画像(HH,VH,HV,VV)に対して、第2の基底変換処理部20によってHV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理が行われ、LR偏波基底されたLR基底変換データ(LL,LR,RL,RR)が記憶装置22に記憶される。そして、LR基底変換された第2のフルポラリメトリ複素画像のデータ(LL,LR,RL,RR)は、強度変化処理部24によってそれぞれ強度画像(LL,LR,RL,RR)に変換されて記憶装置26に記憶される。さらに、これらの強度画像(LL,LR,RL,RR)に対して、フィルタ処理部28によってスペックルフィルタが施されて記憶装置30に記憶される。
On the other hand, for the second full polarimetric complex image (HH, VH, HV, VV) of the known feature stored in the
そして、類似度算出処理部31により、記憶装置29に記憶されているポラリメトリSARにより撮像された地物のデータ(第1のフルポラリメトリ複素画像)と、記憶装置30に記憶されている既知の地物のデータ(第2のフルポラリメトリ複素画像)との類似度が算出される。このとき、1画素ずつ類似度が算出され、濃淡により各画素の類似度を表した画像が出力される。
Then, by the similarity
次に、ポラリメトリSARによりフルポラリメトリ複素画像を取得して類似度を算出する処理について数式を用いて説明する。式(1)は、HV偏波基底からLR偏波基底への基底変換を表す式である。すなわち、記憶装置18に記憶されている既知の地物のSARデータであるHH,HV,VH,VVの4種類の複素データに対して、次の式(1)によりHV偏波基底受信データ(SHH、SVH、SHV、SVV)からLR偏波基底受信データ(SLL、SLR、SRL、SRR)へ偏波基底を変換する。
Next, a process of obtaining a full polarimetric complex image by polarimetry SAR and calculating the similarity will be described using mathematical expressions. Equation (1) is an equation representing the basis conversion from the HV polarization basis to the LR polarization basis. That is, for the four types of complex data HH, HV, VH, and VV, which are SAR data of known features stored in the
ただし、SHH、SVH、SHV、SVVは、それぞれ、SARデータのHH,HV,VH,VVに対する受信データ(複素データ)であり、iは虚数単位を表わす。
また、SLL、SLR、SRL、SRRは、それぞれ、LR偏波基底に変換された基底データ(複素データ)である。
However, S HH , S VH , S HV , and S VV are received data (complex data) for SAR data HH, HV, VH, and VV, respectively, and i represents an imaginary unit.
S LL , S LR , S RL , and S RR are base data (complex data) converted into LR polarization bases, respectively.
また、LR偏波基底へ変換された第2のフルポラリメトリ複素画像の1画素のLL,LR,RL,RRの強度を並べて、既知の地物の4次元実ベクトルとしたものをライブラリとして用意しておく。この既知の地物における4次元実ベクトルをξと表記する。4次元実ベクトルξは、式(2)で、絶対値|ξ|は、式(3)表される。 In addition, a library is prepared by arranging the intensities of LL, LR, RL, and RR of one pixel of the second full polarimetric complex image converted to the LR polarization base to form a four-dimensional real vector of known features. deep. The four-dimensional real vector in this known feature is denoted as ξ. The four-dimensional real vector ξ is expressed by equation (2), and the absolute value | ξ | is expressed by equation (3).
一方、地物より観測されて記憶装置17に記憶されている第1のフルポラリメトリ複素画像のSARデータであるHH,HV,VH,VVの4種類の複素データ(SHH、SVH、SHV、SVV)に対して、前述の式(1)により、SLL、SLR、SRL、SRRの基底データを算出して、HV偏波基底受信データからLR偏波基底受信データへ偏波基底を変換する。
ここで、1画素のLL,LR,RL,RRの強度を並べて撮像地物の4次元実ベクトルとする。この撮像された地物における4次元実ベクトルηと表記する。4次元実ベクトルηは、式(2)で、絶対値|η|は、式(3)表される。
On the other hand, a SAR data of the first full polarimetric complex image stored in the
Here, the intensities of LL, LR, RL, and RR of one pixel are arranged to form a four-dimensional real vector of the imaging feature. This is expressed as a four-dimensional real vector η in the imaged feature. The four-dimensional real vector η is expressed by equation (2), and the absolute value | η | is expressed by equation (3).
以上のようにして求められた既知の地物のベクトルξと撮像された地物のベクトルηとに基づいて、類似度算出処理部31は、次の式(4)により類似度r[%]を算出する。
Based on the known feature vector ξ and the imaged feature vector η obtained as described above, the similarity
ただし、(ξ/|ξ|,η/|η|)はベクトルの内積を表わす。
However, (ξ / | ξ |, η / | η |) represents an inner product of vectors.
以上のような処理により、撮像された地物は既知の地物によって定量的に同定される。なお、この類似度r[%]は地物の向き及び撮像方向による影響を軽減する。このようにして、目標物となる地物のポラリメトリSARによって得られた第1のフルポラリメトリデータと、既知の地物の第2のフルポラリメトリデータとを比較して、撮像された地物の形状を同定している。これによって、地物の向き及び撮像方向に依存されることなく撮像されている地物の形状を高精度に同定することができる。 Through the processing as described above, the imaged feature is quantitatively identified by the known feature. This similarity r [%] reduces the influence of the direction of the feature and the imaging direction. In this way, the first full polarimetry data obtained by the polarimetry SAR of the target feature is compared with the second full polarimetry data of the known feature, and the imaged feature is obtained. The shape is identified. Thereby, the shape of the feature being imaged can be identified with high accuracy without depending on the direction of the feature and the imaging direction.
なお、前述したポラリメトリSARデータを用いた目標物同定方法は、コンピュータがプログラム読み込むことによって実現される。したがって、上述のポラリメトリSARデータを用いた目標物同定方法の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、前述した各処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disk−Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disk−Read Only Memory)、半導体メモリ等をいう。 Note that the target identification method using the polarimetry SAR data described above is realized by a computer reading a program. Therefore, each process of the target identification method using the polarimetry SAR data is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the program is read and executed by the computer. Each process is performed. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disk-Read Only Memory), a semiconductor memory, or the like.
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、この発明の具体的に構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもそれらはこの発明に含まれる。例えば、このプログラムを通信回線によって外部のコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。また、地物は、地上の物体に限らず、人工衛星等から見れば、低空を飛んでいる飛翔体も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration of the present invention is not limited to these embodiments, and the design does not depart from the spirit of the present invention. These changes are included in the present invention. For example, the program may be distributed to an external computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program. In addition, the features are not limited to objects on the ground, but also include flying objects flying in a low sky when viewed from an artificial satellite or the like.
この発明のポラリメトリSAR装置は、地上の地物を高精度に撮像して同定することができるので、航空写真に基づく地図の作成等に有効に利用することができる。 Since the polarimetry SAR apparatus of the present invention can identify and identify ground features with high accuracy, it can be effectively used for creating maps based on aerial photographs.
1 送信機
2 送信波切替スイッチ
3,4 サーキュレータ
5,6 アンテナ
7,8 受信機
9,10 データ処理部
11,12 分離処理部
13,14,15,16 再生処理部
17,18,21,22,25,26,29,30 記憶装置
19 第1の基底変換処理部
20 第2の基底変換処理部
23,24 強度変換処理部
27,28 フィルタ処理部
31 類似度算出処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第1のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルηを得る第1の基底変換処理部と、
HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第2のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルξを得る第2の基底変換処理部と、
画素ごとに、前記第1の基底変換処理部によって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2の基底変換処理部によって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する類似度算出処理部とを備え、
該類似度算出処理部にて算出された画素ごとの類似度に基づいて、前記撮像された地物の形状を定量的に同定する構成になされていることを特徴とするポラリメトリSAR装置。
ここで、HHは、水平偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、HVは、水平偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VHは、垂直偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VVは、垂直偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ。
LLは、左旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、LRは、左旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RLは、右旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RRは、右旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ。 Similarity between first full polarimetry data that is a full polarimetry complex image of a feature imaged by polarimetry SAR (synthetic aperture radar) and second full polarimetry data that is a full polarimetry complex image data of a known feature And a polarimetry SAR device for identifying the shape of the imaged feature based on the calculated similarity ,
The first full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV is subjected to base conversion processing from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, A first basis conversion processing unit that obtains a four-dimensional real vector η by arranging the intensities of RL and RR;
The second full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV is subjected to basis conversion processing from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, A second basis conversion processing unit that arranges the strengths of RL and RR to obtain a four-dimensional real vector ξ;
For each pixel, the first full polarimetry data base-transformed by the first base transform processing unit and the second full polarimetry data base-transformed by the second base conversion processing unit A similarity calculation processing unit for calculating the similarity,
A polarimetric SAR device configured to quantitatively identify the shape of the imaged feature based on the similarity for each pixel calculated by the similarity calculation processing unit .
Here, HH is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and horizontal polarization reception, HV is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and vertical polarization reception, and VH is vertical polarization. Reception data observed by a combination of wave transmission and horizontal polarization reception, VV is reception data observed by a combination of vertical polarization transmission and vertical polarization reception.
LL is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and left-handed circular polarization reception, LR is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and right-handed circular polarization reception, and RL is Received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, RR is received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception.
HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第1のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルηを得る第1の基底変換処理部と、
HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第2のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルξを得る第2の基底変換処理部と、
画素ごとに、前記第1の基底変換処理部によって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2の基底変換処理部によって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する類似度算出処理部とを備え、
該類似度算出処理部にて算出された画素ごとの類似度に基づいて、前記撮像された地物の形状を定量的に同定する構成になされていることを特徴とするポラリメトリSAR装置。
ここで、HHは、水平偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、HVは、水平偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VHは、垂直偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測された受信データ、VVは、垂直偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測された受信データ。
LLは、左旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、LRは、左旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RLは、右旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ、RRは、右旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換された受信データ。 First full polarimetry data that is a full polarimetry complex image of a feature imaged by polarimetry SAR (synthetic aperture radar), and full polarimetry complex image data of a known feature that is acquired in advance and stored in a library A polarimetry SAR device that calculates the degree of similarity with second full polarimetry data and quantitatively identifies the shape of the imaged feature based on the calculated degree of similarity ,
The first full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV is subjected to base conversion processing from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, A first basis conversion processing unit that obtains a four-dimensional real vector η by arranging the intensities of RL and RR;
The second full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV is subjected to basis conversion processing from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, A second basis conversion processing unit that arranges the strengths of RL and RR to obtain a four-dimensional real vector ξ;
For each pixel, the first full polarimetry data base-transformed by the first base transform processing unit and the second full polarimetry data base-transformed by the second base conversion processing unit A similarity calculation processing unit for calculating the similarity,
A polarimetric SAR device configured to quantitatively identify the shape of the imaged feature based on the similarity for each pixel calculated by the similarity calculation processing unit .
Here, HH is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and horizontal polarization reception, HV is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and vertical polarization reception, and VH is vertical polarization. Reception data observed by a combination of wave transmission and horizontal polarization reception, VV is reception data observed by a combination of vertical polarization transmission and vertical polarization reception.
LL is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and left-handed circular polarization reception, LR is reception data converted into a combination of left-handed circular polarization transmission and right-handed circular polarization reception, and RL is Received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, RR is received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception.
ξ:前記既知の地物の4次元実ベクトル
η:前記撮像された地物の4次元実ベクトル
(ξ/|ξ|,η/|η|):ベクトルの内積 The similarity r [%] is
ξ: Four-dimensional real vector of the known feature η: Four-dimensional real vector of the imaged feature (ξ / | ξ |, η / | η |): inner product of the vectors
HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第1のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルηを得る第1のステップと、
HH,HV,VH,VVの4種類からなる前記第2のフルポラリメトリデータに対して、HV偏波基底からLR偏波基底へ基底変換処理を行って、1画素ごとに、LL,LR,RL,RRの強度を並べて4次元実ベクトルξを得る第2のステップと、
画素ごとに、前記第1のステップによって基底変換された前記第1のフルポラリメトリデータと、前記第2のステップによって基底変換された前記第2のフルポラリメトリデータとの類似度を算出する第3のステップとを有し、
該第3のステップにて算出された画素ごとの類似度に基づいて、前記撮像した地物の形状を定量的に同定することを特徴とするポラリメトリSARデータを用いる目標物同定方法。
ここで、HHは、水平偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測した受信データ、HVは、水平偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測した受信データ、VHは、垂直偏波送信・水平偏波受信の組み合せで観測した受信データ、VVは、垂直偏波送信・垂直偏波受信の組み合せで観測した受信データ。
LLは、左旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ、LRは、左旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ、RLは、右旋円偏波送信・左旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ、RRは、右旋円偏波送信・右旋円偏波受信の組み合せに変換した受信データ。 First full polarimetry data, which is a full polarimetry complex image of a feature imaged by polarimetry SAR (synthetic aperture radar), is acquired, and the acquired first full polarimetry data and full polarimetry complex image data of a known feature are obtained. A target identification method using polarimetry SAR data for calculating similarity with certain second full polarimetry data and identifying the shape of the imaged feature based on the calculated similarity,
The first full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV is subjected to base conversion processing from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, A first step of arranging the intensities of RL and RR to obtain a four-dimensional real vector η;
The second full polarimetry data consisting of four types of HH, HV, VH, and VV is subjected to basis conversion processing from the HV polarization base to the LR polarization base, and LL, LR, A second step of arranging the intensities of RL and RR to obtain a four-dimensional real vector ξ;
For each pixel, a first degree of similarity between the first full polarimetry data subjected to the base conversion in the first step and the second full polarimetry data subjected to the base conversion in the second step is calculated. 3 steps,
A target identification method using polarimetric SAR data , wherein the shape of the imaged feature is quantitatively identified based on the similarity for each pixel calculated in the third step .
Here, HH is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and horizontal polarization reception, HV is reception data observed by a combination of horizontal polarization transmission and vertical polarization reception, and VH is vertical polarization transmission.・ Reception data observed with a combination of horizontal polarization reception, VV is reception data observed with a combination of vertical polarization transmission and vertical polarization reception.
LL is reception data converted into a combination of left-handed circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, LR is reception data converted into a combination of left-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception, and RL is right-handed rotation Received data converted into a combination of circularly polarized wave transmission and left-handed circularly polarized wave reception, RR is received data converted into a combination of right-handed circularly polarized wave transmission and right-handed circularly polarized wave reception.
ξ:前記既知の地物の4次元実ベクトル
η:前記撮像された地物の4次元実ベクトル
(ξ/|ξ|,η/|η|):ベクトルの内積 The similarity r [%] is
ξ: Four-dimensional real vector of the known feature η: Four-dimensional real vector of the imaged feature (ξ / | ξ |, η / | η |): inner product of the vectors
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009077855A JP5369817B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Polarimetry SAR device and target identification method using polarimetry SAR data |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009077855A JP5369817B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Polarimetry SAR device and target identification method using polarimetry SAR data |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010230462A JP2010230462A (en) | 2010-10-14 |
JP5369817B2 true JP5369817B2 (en) | 2013-12-18 |
Family
ID=43046442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009077855A Active JP5369817B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Polarimetry SAR device and target identification method using polarimetry SAR data |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5369817B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103983968B (en) * | 2014-03-20 | 2016-03-23 | 西安电子科技大学 | Based on the full-polarization SAR super-resolution imaging method of distributed compression perception |
KR102399539B1 (en) * | 2017-08-28 | 2022-05-19 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for identifying an object |
CN109886142B (en) * | 2019-01-28 | 2022-12-02 | 中科光启空间信息技术有限公司 | Crop interpretation method based on SAR technology |
CN110865340B (en) * | 2019-12-04 | 2022-03-29 | 上海无线电设备研究所 | Sea surface corner reflector interference countermeasure method based on polarization characteristic assistance |
WO2021186557A1 (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 日本電気株式会社 | Data processing device and data processing method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11213004A (en) * | 1998-01-30 | 1999-08-06 | Canon Inc | Data processor, its method and storage medium storing data processing program |
JP2002048859A (en) * | 2000-08-04 | 2002-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device for target identification |
JP3742882B2 (en) * | 2003-11-06 | 2006-02-08 | 独立行政法人情報通信研究機構 | Polarization synthetic aperture radar image processing method and apparatus |
JP4096867B2 (en) * | 2003-11-25 | 2008-06-04 | 三菱電機株式会社 | Radar device for target identification |
JP5376814B2 (en) * | 2008-03-03 | 2013-12-25 | 三菱電機株式会社 | Target identification device |
-
2009
- 2009-03-26 JP JP2009077855A patent/JP5369817B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010230462A (en) | 2010-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9395437B2 (en) | Moving multi-polarization multi-transmitter/receiver ground penetrating radar system and signal processing for buried target detection | |
JP4946547B2 (en) | Polarimetry SAR image processing method, polarimetry SAR apparatus, and image processing apparatus | |
JP5369817B2 (en) | Polarimetry SAR device and target identification method using polarimetry SAR data | |
CN103399315B (en) | High-resolution detecting and imaging method for real-aperture phased array radar | |
JP5376814B2 (en) | Target identification device | |
CN108181624B (en) | Difference calculation imaging device and method | |
JP5489813B2 (en) | Radar image processing device | |
CN107153191B (en) | Double-base ISAR imaging detection method for invisible airplane | |
AU2018313118B2 (en) | Sensor array imaging device | |
Zhou et al. | ISAR images generation via generative adversarial networks | |
JP4973034B2 (en) | Polarimetry SAR image processing method and apparatus | |
Mian et al. | Multivariate change detection on high resolution monovariate SAR image using linear time-frequency analysis | |
Patel et al. | Passive millimeter-wave imaging with extended depth of field and sparse data | |
Huang et al. | An NSST-Based Fusion Method for Airborne Dual-Frequency, High-Spatial-Resolution SAR Images | |
JP4481085B2 (en) | Radar equipment | |
CN110045374B (en) | Chirp Scaling-based multi-angle ultra-long bunching SAR super-resolution imaging algorithm | |
Salman et al. | 3D imaging of a manmade target with weak scattering centres by means of UWB-radar | |
JP4131466B2 (en) | Image radar apparatus and super-resolution processing method | |
CN114200448A (en) | Synthetic aperture radiometer wavenumber domain near-field imaging method and equipment | |
JP2007263948A (en) | Imaging radar device | |
Hägele et al. | RadarCNN: Learning-Based Indoor Object Classification from IQ Imaging Radar Data | |
Krasnov et al. | Polarimetric Calibration of an FMCW Doppler Radar with Dual-Orthogonal Signals | |
EP4411416A1 (en) | Radar device and data output method of radar device | |
Chiang et al. | Feature enhancement of stripmap-mode SAR images based on an optimization scheme | |
Dong et al. | Application of Polarization in Tomographic 3D Reconstruction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130604 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130805 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130820 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130902 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5369817 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |