JP5458124B2 - 電磁波イメージング装置及び電磁波イメージング方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態に係る電磁波イメージング装置の構成を示す図である。本電磁波イメージング装置1は、撮像対象である対象物3に電磁波(以下、RF信号)を送受信するアレイ状に配置された複数のRFモジュールセンサ100と、その複数のRFモジュールセンサ100のうちいずれか1つのRFモジュールセンサ100を選択するRFモジュールセンサ切換回路200と、その選択に用いる選択信号を生成するRFモジュールセンサ選択信号生成器300と、上記RF信号に重畳される変調信号を生成する変調信号生成器400と、対象物3で反射した反射信号の強度及びその位相情報の元になる同相信号と直交信号を取得するベースバンド回路500と、その同相信号、直交信号、強度や位相情報等の各種データを一時記憶するメモリ600と、測定時の温度を計測する温度計700と、測定時に電磁波イメージング装置1を走査させた際の距離を計測する走査距離計800と、メモリ600内の各種データを測定データに用いて対象物3の像を再構成(イメージング処理)するCPU900と、その像を画面に表示する表示器1000と、その再構成時に用いる歪補正係数等を記憶しておくデータベース1100とで主に構成される。
最初に、RFモジュールセンサ100について説明する。RFモジュールセンサ100は、モノスタティック計測方式を実現するため、RF信号の送信回路及び受信回路と、その送受信に用いる送受信アンテナとを一体化した送受信モジュールで構成される。
次に、RFモジュールセンサ100の選択制御処理について説明する。先述したように、電磁波イメージング装置1からRF信号が外部出力される。
次に、歪補正部91で行う各RFモジュールセンサ100の受信特性の歪補正処理と、画像処理部93で行うアレイ補正処理について説明する。
特にミリ波帯では、受信した反射信号の強度及び位相情報をRFモジュールセンサ100の個体差に関係なく取得することは技術的に難しく、個々のRFモジュールセンサ100において受信特性に歪が生じる。
次に、レーダ信号処理後のデータのアレイ補正処理について説明する。本電磁波イメージング装置1において、近傍領域を対象とした撮像では、サブミリメートルからミリメートルオーダの微細な形状変化を捉えることが可能な受信感度があるため、対象物3の表面形状に大きな変化がある場合、アレイセンサの反射信号強度が大きく変化する。
3…対象物
5a、5b…反射体
100…RFモジュールセンサ
11…RF信号発生器
12…変調器
13…アンテナ
14…増幅器
15a…第1のミキサ
15b…第2のミキサ
16…π/2移相器
200…RFモジュールセンサ切換回路
21…第1の切換器
22…第2の切換器
23…第3の切換器
300…RFモジュールセンサ選択信号生成器
400…変調信号生成器
500…ベースバンド回路
51a、51b…フィルタ
52a、52b…PSD(位相検波器)
53a、53b…A/D変換器
600…メモリ
700…温度計
800…走査距離計
900…CPU
91…歪補正部
92…レーダ信号処理部
93…画像処理部
1000…表示器
1100…データベース
1101…選択順番データ記憶部
1102…歪補正係数データ記憶部
1101…対象物特徴量データ記憶部
S101〜S103、S201〜S202…処理ステップ
Claims (8)
- アレイ状に配置され、撮像対象に電磁波を送信し、当該撮像対象で反射した反射信号を受信する複数の送受信モジュールと、
前記反射信号の同相信号及び直交信号を取得するベースバンド回路と、
前記同相信号及び前記直交信号を測定データに用いて前記撮像対象をイメージング処理する画像処理部と、を備え、
前記送受信モジュールは、
送受信アンテナと、
前記送受信アンテナに前記電磁波による送信信号を給電する信号発生器と、
前記送受信アンテナで受信した反射信号の位相を変化させる移相器と、
前記送信信号と前記反射信号とを乗算する第1のミキサと、
前記送信信号と前記位相変化後の反射信号とを乗算する第2のミキサと、
を備えることを特徴とする電磁波イメージング装置。 - 変調信号を生成する変調信号生成器と、
前記複数の送受信モジュールのうちいずれか1つを選択する切換器と、を更に備え、
前記送受信モジュールは、
前記変調信号により前記送信信号を強度変調し、前記変調信号が入力されない場合に前記送信信号を前記送受信アンテナに出力しない変調器を更に備えることを特徴とする請求項1記載の電磁波イメージング装置。 - 前記送受信モジュールの受信特性歪を補正する歪補正係数を記憶する歪補正係数データ記憶部を更に備え、
前記画像処理部は、
前記イメージング処理する前に、前記測定データに前記歪補正係数を演算させる歪補正部を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の電磁波イメージング装置。 - 前記歪補正係数データ記憶部は、前記歪補正係数を測定温度に対応付けて記憶し、
前記歪補正部は、
測定時の温度に対応する歪補正係数を用いて前記演算を行うことを特徴とする請求項3記載の電磁波イメージング装置。 - 前記画像処理部は、
走査距離に対する前記測定データを取得して、前記取得した全ての測定データを所定の走査距離区間で分割し、前記分割後の測定データから走査距離に対する測定データの大きな変化を表す低周波成分信号と一致する近似関数を導出して、前記分割後の全ての測定データの各データ点について前記近似関数の値を差分するアレイ補正部を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電磁波イメージング装置。 - 前記変調器は、
ショットキーバリアダイオードを用いて構成されることを特徴とする請求項2記載の電磁波イメージング装置。 - 前記歪補正係数は、
平板状又は円錐状の反射体と送受信アンテナとの間の距離を変化させながら取得した測定データを用いて事前計算されることを特徴とする請求項3又は4記載の電磁波イメージング装置。 - アレイ状に配置され、撮像対象に電磁波を送信し、当該撮像対象で反射した反射信号を受信する複数の送受信モジュールと、
前記反射信号の同相信号及び直交信号を取得するベースバンド回路と、
前記同相信号及び前記直交信号を測定データに用いて前記撮像対象をイメージング処理する画像処理部と、を備え、
前記送受信モジュールは、
送受信アンテナと、
前記送受信アンテナに前記電磁波による送信信号を給電する信号発生器と、
前記送受信アンテナで受信した反射信号の位相を変化させる移相器と、
前記送信信号と前記反射信号とを乗算する第1のミキサと、
前記送信信号と前記位相変化後の反射信号とを乗算する第2のミキサと、
を備えた電磁波イメージング装置で行う電磁波イメージング方法において、
前記画像処理部は、
前記取得した全ての測定データを所定の走査距離区間で分割するデータ分割ステップと、
前記分割後の測定データから走査距離に対する測定データの大きな変化を表す低周波成分信号と一致する近似関数を導出する近似関数導出ステップと、
前記分割後の全ての測定データの各データ点について前記近似関数の値を差分するオフセット除去ステップと、
を有することを特徴とする電磁波イメージング方法。
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