JP6751063B2 - レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法、およびプログラムに関する。

逆合成開口レーダ(ISAR: Inverse Synthetic Aperture Radar)で取得したＩＳＡＲ画像を用いて、遠方の複数の目標物から、目標とする目標物を判別する技術が知られている。
しかし、この技術では、ＩＳＡＲ画像を画像処理することによって、目標物の特徴量を抽出するため、信号処理の処理負荷が大きくなってしまう。

特開２０１６−５７１６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、信号処理の処理負荷を軽減することができるレーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法、およびプログラムを提供することである。

実施形態のレーダ信号処理装置は、導出部と、算出部とを持つ。前記導出部は、レーダ画像から、電波を用いて判別する対象である目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する。前記算出部は、前記導出部が導出した前記目標物を含む領域の前記反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域の反射レベルの分布との相関係数を算出する。前記導出部は、前記レーダ画像において、前記目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を導出する。前記算出部は、前記導出部が導出した前記反射レベルの分布の各々について、前記導出部が導出した前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるレンジ方向の相関係数を算出する。前記算出部は、前記導出部が導出した前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるクロスレンジ方向の相関係数を算出する。

本実施形態のレーダシステムの一例を示すブロック図。 本実施形態のレーダシステムの信号処理部の処理の一例（その１）を示す図。 本実施形態のレーダシステムの信号処理部の処理の一例（その２）を示す図。 本実施形態のレーダシステムの信号処理部の処理の一例（その３）を示す図。 本実施形態のレーダシステムの処理の流れの一例（その１）を示すフローチャート。 本実施形態のレーダシステムの処理の流れの一例（その２）を示すフローチャート。

以下、実施形態のレーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。

（実施形態）
（レーダシステム）
本実施形態のレーダシステムは、電波（レーダ信号）を送信し、送信したレーダ信号の物体による反射波（反射エコー）を受信する。レーダシステムは、受信した反射エコーに基づいて、一または複数の飛翔体などの目標物を判別する。ここで、目標物は、レーダ信号を用いて判別する物体などの対象である。レーダシステムは、判別した一または複数の目標物の各々を、反射エコーのＳ／Ｎ比（signal-noise ratio）の大きさに基づいて並べる。
レーダシステムは、反射エコーのＳ／Ｎ比の大きさに基づいて並べた一または複数の目標物の各々について、その目標物の大きさが閾値以下であるか否かを判定する。レーダシステムは、その目標物の大きさが閾値以下でない場合には、反射エコーに基づいて、ＩＳＡＲ画像などのレーダ画像を生成する。本実施形態では、レーダ画像の一例として、ＩＳＡＲ画像を生成する場合について説明する。レーダシステムは、レーダ画像において、目標物を通過する一または複数の線分上の反射レベルの分布を導出する。レーダシステムは、導出した反射レベルの分布と、予め記憶されているテンプレートから選択される目標物を含む領域の反射レベルの分布との相関係数を算出する。レーダシステムは、算出した相関係数に基づいて、一または複数の目標物の各々を、目標とする順序に並べる。

図１は、本実施形態のレーダシステムの一例を示すブロック図である。
レーダシステム１００は、例えば、アンテナ１０２と、サーキュレータ１０４と、送信部１０６と、受信部１０８と、信号処理部１１０と、記憶部１２６と、表示部１３０とを備える。レーダシステム１００は、移動体に搭載されて移動しながら使用されてもよいし、静止した状態で使用されてもよい。

アンテナ１０２は、複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成するフェーズドアレイアンテナであり、送信部１０６が特定の周期で繰り返し出力する特定周波数の送信パルス信号（以下、「レーダ信号」という）を指定方向に送信し、送信したレーダ信号の物体による反射エコーを、受信部１０８へ出力する。
サーキュレータ１０４は、アンテナ１０２と接続される。サーキュレータ１０４は、送受信信号を分離する循環回路である。サーキュレータ１０４は、送信部１０６が出力したレーダ信号をアンテナ１０２へ出力し、アンテナ１０２が出力した反射エコーを受信部１０８へ出力する。

送信部１０６は、サーキュレータ１０４と接続される。送信部１０６は、例えば、特定の周期でレーダ信号を生成し、生成したレーダ信号を、サーキュレータ１０４を介してアンテナ１０２から空間へ送信（放射）する。アンテナ１０２により送信されたレーダ信号の一部は、物体によって反射される。
受信部１０８は、サーキュレータ１０４と接続される。受信部１０８は、送信部１０６がレーダ信号を生成する周期に基づく周期で、アンテナ１０２が出力する信号に基づいて、レーダ受信信号を生成する。具体的には、受信部１０８は、アンテナ１０２の複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された信号を、位相制御を施し合成することで、任意の方向に受信ビーム（レーダ受信信号）を形成する。受信部１０８は、生成したレーダ受信信号を信号処理部１１０に出力する。また、受信部１０８は、レーダシステム１００の外部から送信される目標情報を受信し、受信した目標情報を、姿勢角推定部１２１ａへ出力する。ここで、目標情報には、目標位置、目標速度、ビーム指向方向などが含まれる。目標位置は目標物の位置であり、目標速度は目標物の速度であり、ビーム指向方向はレーダシステム１００が送信するレーダ信号の指向方向である。

記憶部１２６は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、またはこれらのうち複数が組み合わされたハイブリッド型記憶装置などにより実現される。記憶部１２６には、信号処理部１１０により参照される各種情報が格納されている。具体的には、記憶部１２６は、一または複数の目標物を含む領域の反射レベルの分布のテンプレートが記憶される。目標物を含む領域の反射レベルの分布については後述する。ここで、目標物が同じでも、目標物の姿勢角が異なる場合には、目標物を含む領域の反射レベルは、異なる。このため、所定の姿勢角毎に、目標物を含む領域の反射レベルの分布が記憶される。
また、記憶部１２６には、信号処理部１１０がＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを含む場合、プロセッサにより実行されるプログラム（信号処理プログラム）が格納されてよい。
表示部１３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などにより実現される。表示部１３０は、信号処理部１１０が出力した目標とする順序に目標物を並べた画面を表示する。

信号処理部１１０の全部または一部は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサが記憶部１２６に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部（以下、ソフトウェア機能部と称する）である。なお、信号処理部１１０の全部または一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
信号処理部１１０は、例えば、Ｓ／Ｎ比判別部１１２と、範囲判別部１１４と、ＩＳＡＲ画像生成部１１６と、画像処理部１１８と、導出部１２０と、姿勢角推定部１２１ａと、選択部１２１ｂと、相関係数算出部１２２と、目標順序設定部１２４とを備える。

Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、受信部１０８と接続される。Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、受信部１０８が出力したレーダ受信信号を取得する。Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、取得したレーダ受信信号に基づいて、パルス圧縮、レンジ圧縮、クロスレンジ圧縮などの処理を行うことによって、レーダ受信信号が表わす一または複数の目標物を判別する。また、レーダシステム１００は、アンテナ１０２が複数の素子を備えるため、レーダビーム内における受信強度の強弱を把握することができる。Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、受信強度の分布や、受信強度の大きい領域の連結成分（画像処理におけるセグメント）などを基準として、物体を周辺領域と区別して特定する。また、Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、反射エコーのＳ／Ｎ比に基づいて、Ｓ／Ｎ比が大きい順に、レーダ受信信号に基づいて判別した一または複数の目標物を順序付けする。Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、一または複数の目標物を順序付けした結果を、範囲判別部１１４へ出力する。

範囲判別部１１４は、Ｓ／Ｎ比判別部１１２と接続される。範囲判別部１１４は、Ｓ／Ｎ比判別部１１２が出力した一または複数の目標物を順序付けした結果を取得し、取得した順序にしたがって、一または複数の目標物の各々について、その目標物の大きさが閾値以下であるか否かを判定する。具体的には、範囲判別部１１４は、目標物よりも小さいレンジセル単位で、ＲＣＳ(Radar Cross Section)強度を検出する。範囲判別部１１４は、検出したＲＣＳ強度に基づいて、目標物が占めるレンジセルを特定し、特定したレンジセルに基づいて、目標物の大きさを推定する。範囲判別部１１４は、閾値以下でないと判定した目標物を、目標とする。範囲判別部１１４は、閾値以下でないと判定した目標物による反射エコーから生成されたレーダ受信信号を、ＩＳＡＲ画像生成部１１６へ出力する。

ＩＳＡＲ画像生成部１１６は範囲判別部１１４と接続される。ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、範囲判別部１１４が出力したレーダ受信信号を取得し、取得したレーダ受信信号に基づいて、レンジ・ドップラ法によりＩＳＡＲ画像を生成する。具体的には、ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、時間領域のデータであるレーダ受信信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform； 高速フーリエ変換）を行って、周波数領域のレーダ受信信号を導出する。ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、時間領域のデータであるレンジ参照信号に対して、ＦＦＴを行って、周波数領域のレンジ参照信号を導出する。ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、導出した周波数領域のレーダ受信信号と、導出した周波数領域のレンジ参照信号とを掛け合わせることで、周波数領域のレンジ圧縮データを導出する。
さらに、ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、時間領域のデータであるクロスレンジ参照信号に対して、ＦＦＴを行って、周波数領域のクロスレンジ参照信号を導出する。ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、周波数領域のレンジ圧縮データと周波数領域のクロスレンジ参照信号とを掛け合わせることで、周波数領域のクロスレンジ圧縮データを導出する。ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、周波数領域のクロスレンジ圧縮データに対して、２次元ＦＦＴを行って、時間領域のクロスレンジ圧縮データを導出し、導出した時間領域のクロスレンジ圧縮データに基づいて画像データを出力する。
図２は、本実施形態のレーダシステムの信号処理部の処理の一例（その１）を示す図である。図２の（ａ）は目標物のモデルの一例であり、図２の（ｂ）はその目標物を含む領域のＩＳＡＲ画像の一例である。図２の（ａ）と図２の（ｂ）において、横軸はレンジ方向の距離を表し、縦軸はクロスレンジを表している。また、図２の（ｂ）に示される画像における濃淡（輝度）は、反射波の強度のレベル（反射レベル）を示している。ＩＳＡＲ画像生成部１１６は、生成したＩＳＡＲ画像を、画像処理部１１８へ出力する。

図１に戻り、画像処理部１１８について説明する。画像処理部１１８は、ＩＳＡＲ画像生成部１１６と接続され、ＩＳＡＲ画像生成部１１６が出力したＩＳＡＲ画像を取得する。画像処理部１１８は、取得したＩＳＡＲ画像に対して画像処理を施すことによって、ノイズを除去する。具体的には、画像処理部１１８は、ＩＳＡＲ画像の複数の画素の各々について、反射レベルの値が閾値以上であれば黒とし、閾値未満であれば白とすることによって、２値化する。画像処理部１１８は、ＩＳＡＲ画像を２値化することによって得られる画像から目標物を含む領域の画像を抽出し、抽出した目標物を含む領域の画像を、導出部１２０へ出力する。
図３は、本実施形態のレーダシステムの信号処理部の処理の一例（その２）を示す図である。図３の左図は図２の（ｂ）に示したＩＳＡＲ画像を２値化することによって得られる画像の一例を示す。図３の左図において、横軸はレンジ［ｍ］であり、縦軸はクロスレンジ［ｍ］である。また、図３の右図は、ＩＳＡＲ画像を２値化することによって得られる画像から目標物を含む領域を抽出した結果を示す。図３の右図において、横軸はレンジ［ｍ］であり、縦軸はクロスレンジ［ｍ］である。２値化することによって、ＩＳＡＲ画像から目標物を含む領域を抽出し易くすることができる。

図１に戻り、導出部１２０について説明する。導出部１２０は、画像処理部１１８が出力した目標物を含む領域の画像に基づいて、目標物を含む領域の画像のレンジ方向の線分上、およびレンジ方向に直交するクロスレンジ方向の線分上のいずれか一方又は両方について、反射レベルの分布を導出する。以下、導出部１２０は、画像処理部１１８が出力した目標物を含む領域の画像に基づいて、目標物を含む領域の画像のレンジ方向の線分上、およびレンジ方向に直交するクロスレンジ方向の線分上の両方について、反射レベルの分布を導出する場合について、説明を続ける。ここで、線分上は、線分を含む。具体的には、導出部１２０は、目標物を含む領域の画像を、レンジ方向にＮ（Ｎは、Ｎ＞０の整数）個に分割することによって、複数の分割画像を取得する。導出部１２０は、複数の分割画像の各々に含まれる画素について、その画素に表される反射レベルの値を累積することによって、レンジ方向の反射レベルの分布を導出する。
また、導出部１２０は、目標物を含む領域の画像を、クロスレンジ方向にＭ（Ｍは、Ｍ＞０の整数）個に分割することによって、複数の分割画像を取得する。導出部１２０は、複数の分割画像の各々に含まれる画素について、その画素に表される反射レベルの値を累積することによって、クロスレンジ方向の反射レベルの分布を導出する。導出部１２０は、導出したレンジ方向の反射レベルの分布とクロスレンジ方向の反射レベルの分布とを、相関係数算出部１２２へ出力する。

図４は、本実施形態のレーダシステムの信号処理部の処理の一例（その３）を示す図である。図４の（ａ）はレンジ方向の反射レベルの分布の一例を示し、図４の（ｂ）はクロスレンジ方向の反射レベルの分布の一例を示す。図４の（ａ）に示すレンジ方向の反射レベルの分布の一例によれば、図３の右図において、レンジが４ｍと１２ｍの近傍の領域が反射レベルの高い黒色となっているため、反射レベルの値を累積することによって得られる反射レベルの分布である図４の（ａ）において、二つの山が形成されている。ただし、図４の（ａ）においては、図３の右図のレンジが８ｍを、０ｍとして表している。
また、図４の（ｂ）に示すクロスレンジ方向の反射レベルの分布の一例によれば、図３の右図において、クロスレンジが４ｍの近傍の領域が反射レベルの高い黒色となっているため、反射レベルの値を累積することによって得られる反射レベルの分布である図４の（ｂ）において、一つの山が形成されている。ただし、図４の（ｂ）においては、図３の右図のクロスレンジが４ｍを、０ｍとして表している。

図１に戻り、姿勢角推定部１２１ａについて説明する。姿勢角推定部１２１ａは、受信部１０８と接続され、受信部１０８が出力する目標情報を取得する。目標情報には、目標位置情報、目標速度情報、ビームの指向方向情報などが含まれる。姿勢角推定部１２１ａは、取得した目標情報に基づいて、目標物の姿勢角を推定し、推定した姿勢角を示す情報を、選択部１２１ｂへ出力する。
選択部１２１ｂは、姿勢角推定部１２１ａと接続され、姿勢角推定部１２１ａが出力した姿勢角を示す情報を取得する。選択部１２１ｂは、目標物の姿勢角を示す情報と、記憶部１２６に記憶されているテンプレートに含まれる目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報とを関連付けて記憶している。選択部１２１ｂは、取得した姿勢角を示す情報に基づいて、目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報を選択する。選択部１２１ｂは、選択した目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報を、相関係数算出部１２２へ出力する。

相関係数算出部１２２は、選択部１２１ｂと、導出部１２０と接続される。
相関係数算出部１２２は、選択部１２１ｂが出力した目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報を取得する。
相関係数算出部１２２は、導出部１２０が出力した目標物を含む領域の反射レベルの分布を取得する。また、相関係数算出部１２２は、目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報に該当する目標物を含む領域の反射レベルの分布を、記憶部１２６に記憶されたテンプレートから取得する。目標物を含む領域の反射レベルの分布は、レンジ方向の反射レベルの周辺分布と、クロスレンジ方向の反射レベルの周辺分布とを含む。
相関係数算出部１２２は、導出部１２０から取得した目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布と、テンプレートから取得した目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布との間の相関係数（以下、「レンジ方向の相関係数」という）を算出する。また、相関係数算出部１２２は、導出部１２０から取得した目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布と、テンプレートから取得した目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布との間の相関係数（以下、「クロスレンジ方向の相関係数」という）を算出する。相関係数算出部１２２は、レンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とを、目標順序設定部１２４へ出力する。
具体的には、相関係数算出部１２２は、レンジ方向の相関係数を、式（１）によって算出する。

式（１）において、「ρ（Ａ，Ｂ）」はレンジ方向の相関係数であり、Ａは導出部１２０から取得した目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布であり、Ｂは記憶部１２６から取得した目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布である。また、「Ｎ」はＩＳＡＲ画像のレンジ方向の分割数であり、「Ａｉ」は目標物のレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値である。「μＡ」、および「σＡ」は目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値の平均値、および分散値である。また、「Ｂｉ」は目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値であり、「μＢ」、および「σＢ」は目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値の平均値、および分散値である。

また、相関係数算出部１２２は、クロスレンジ方向の相関係数を、式（２）によって算出する。

式（２）において、「ρ（Ｃ，Ｄ）」はクロスレンジ方向の相関係数であり、Ｃは導出部１２０から取得した目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布であり、Ｄは記憶部１２６から取得した目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布である。また、「Ｍ」は目標物を含む領域の画像のクロスレンジ方向の分割数であり、「Ｃｉ」は目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値であり、「μＣ」、および「σＣ」は目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値の平均値、および分散値である。また、式（２）において、「Ｄｉ」は目標を含む領域物のクロスレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値であり、「μＤ」、および「σＤ」は目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布における反射レベルの値の平均値、および分散値である。

目標順序設定部１２４は、相関係数算出部１２２と接続され、相関係数算出部１２２が出力した一または複数の目標物の各々について、レンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とを取得する。目標順序設定部１２４は、取得した一または複数の目標物の各々についてのレンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とに基づいて、相関係数が大きい順に並べる。例えば、目標順序設定部１２４は、レンジ方向の相関係数の算出結果とクロスレンジ方向の相関係数の算出結果との和などの統計値を導出し、導出した統計値が大きい順に並べるようにしてもよい。目標順序設定部１２４は、一または複数の目標物を並べた結果を示した画像を作成し、作成した画像を、表示部１３０へ出力する。
表示部１３０は、目標順序設定部１２４と接続され、目標順序設定部１２４が出力した目標物を並べた結果を示した画像を取得し、取得した画像を表示する。

（レーダシステムの動作）
本実施形態のレーダシステムの動作を、図５、図６を参照して説明する。
図５は、本実施形態のレーダシステムの処理の流れの一例（その１）を示すフローチャートである。図５は、レーダシステム１００の外部から通知される目標情報に基づいて、信号処理部１１０が、目標物を含む領域の反射レベルの分布を選択する処理を示す。
（ステップＳ１０１） 信号処理部１１０の姿勢角推定部１２１ａは、レーダシステム１００の外部から、目標情報を取得する。
（ステップＳ１０２） 信号処理部１１０の姿勢角推定部１２１ａは、取得した目標情報に基づいて、目標物の姿勢角を推定する。姿勢角推定部１２１ａは、目標物の姿勢角の推定結果を、選択部１２１ｂへ出力する。
（ステップＳ１０３） 信号処理部１１０の選択部１２１ｂは、姿勢角推定部１２１ａが出力した目標物の姿勢角の推定結果に基づいて、目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報を選択する。選択部１２１ｂは、選択した目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報を、相関係数算出部１２２へ出力する。

図６は、本実施形態のレーダシステムの処理の流れの一例（その２）を示すフローチャートである。図６は、レーダシステム１００の信号処理部１１０が、目標とする順に、目標物を並べる処理を示す。
（ステップＳ２０１） 信号処理部１１０のＳ／Ｎ比判別部１１２は、レーダ受信信号を取得し、取得したレーダ受信信号に基づいて、一または複数の目標物を判別する。Ｓ／Ｎ比判別部１１２は、判別した一または複数の目標物を、反射エコーのＳ／Ｎ比が大きい順に、順序付けする。
（ステップＳ２０２） 信号処理部１１０の範囲判別部１１４は、Ｓ／Ｎ比判別部１１２が出力した一または複数の目標物を順序付けした結果を取得する。範囲判別部１１４は、取得した順序にしたがって、一または複数の目標物の各々について、その目標物の大きさが閾値以下であるか否かを判定することによって、目標物の大きさを判定する。目標物の大きさが、閾値以下である場合にはステップＳ２０３へ移行し、閾値より大きい場合にはステップＳ２０４へ移行する。

（ステップＳ２０３） 信号処理部１１０の範囲判別部１１４は、他の目標物があるか否かを判定する。他の目標物がある場合にはステップＳ２０２へ移行し、ない場合にはステップＳ２０８へ移行する。
（ステップＳ２０４） 信号処理部１１０のＩＳＡＲ画像生成部１１６は、範囲判別部１１４が出力したレーダ受信信号を取得し、取得したレーダ受信信号に基づいて、ＩＳＡＲ画像を生成する。
（ステップＳ２０５） 信号処理部１１０の画像処理部１１８は、ＩＳＡＲ画像生成部１１６が出力したＩＳＡＲ画像を取得し、取得したＩＳＡＲ画像に対して画像処理を施すことによって、ノイズを除去する。画像処理部１１８は、ＩＳＡＲ画像を２値化することによってノイズを除去した画像から目標物を含む領域の画像を抽出し、抽出した目標物を含む領域の画像を、導出部１２０へ出力する。

（ステップＳ２０６） 信号処理部１１０の導出部１２０は、画像処理部１１８が出力した目標物を含む領域の画像に基づいて、目標物を含む領域の画像のレンジ方向、およびクロスレンジ方向について、目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する。
（ステップＳ２０７） 信号処理部１１０の相関係数算出部１２２は、導出部１２０が出力した目標物を含む領域の反射レベルの分布を取得する。また、相関係数算出部１２２は、選択部１２１ｂが出力する目標物を含む領域の反射レベルの分布の識別情報に該当する目標物を含む領域の反射レベルの分布を、記憶部１２６に記憶されたテンプレートから取得する。相関係数算出部１２２は、レンジ方向の相関係数と、クロスレンジ方向の相関係数とを算出する。相関係数算出部１２２が、レンジ方向の相関係数と、クロスレンジ方向の相関係数とを算出した後、ステップＳ２０３へ移行する。
（ステップＳ２０８） ステップＳ２０３で、他の目標物がないと判定された場合、信号処理部１１０の目標順序設定部１２４は、相関係数算出部１２２が出力した一または複数の目標物の各々について、レンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とを取得する。目標順序設定部１２４は、取得した一または複数の目標物の各々について、レンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とに基づいて、目標とする順序に、目標物を並べる。目標順序設定部１２４は、目標とする順序に、目標物を並べた結果を示した画像を作成し、作成した画像を表示部１３０へ出力する。
（ステップＳ２０９） 表示部１３０は、目標順序設定部１２４が出力した目標物を並べた結果を示した画像を取得し、取得した画像を表示する。

前述した実施形態では、レーダ画像が、レンジ・ドップラ法により生成されるＩＳＡＲ（Inverse Synthetic Aperture Radar）画像である場合について説明したが、この例に限られない、例えば、レーダ画像は、ＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar）画像であってもよいし、前方監視レーダ画像や側方監視レーダ画像であってもよい。
また、前述した実施形態では、目標順序設定部１２４が、一または複数の目標物の各々についてのレンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とに基づいて、相関係数が大きい順に並べる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、目標順序設定部１２４が、一または複数の目標物の各々について、レンジ方向の相関係数の算出結果と、クロスレンジ方向の相関係数の算出結果とに基づいて、相関係数が低い方から削除するようにしてもよい。
また、前述した実施形態では、目標物を含む領域の画像のレンジ方向の線分上、およびクロスレンジ方向の線分上のいずれか一方又は両方について、反射レベルの分布を導出する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、目標物を含む領域画像において、目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を導出するようにしてもよい。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、レーダ画像から、電波を用いて判別する対象である目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する導出部と、導出部が導出した目標物を含む領域の反射レベルの分布と、予め記憶された目標物を含む領域の反射レベルの分布との相関係数を算出する算出部（相関係数算出部１２２）とを備えたことによって、ＩＳＡＲ画像から目標物の特徴量を抽出する場合と比較して、画素毎の計算を不要にできるため、計算負荷を軽減できる。
さらに、導出部は、レーダ画像において、目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を導出し、算出部は、導出部が導出した反射レベルの分布の各々について、予め記憶された目標物を含む領域の反射レベルの分布との相関係数を算出する。このように、目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を用いることによって、複数の相関係数を求めることができるため、目標物の判別精度を向上させることができる。
さらに、算出部が算出した複数の前記目標物の相関係数の各々に基づいて、複数の前記目標物を、目標とする順序に並べる目標順序設定部をさらに備える。このように構成することによって、相関係数に基づいて、目標とする順序に、目標物を並べることができる。

また、反射エコーに基づいて目標物を判別し、判別した一または複数の目標物の各々を、Ｓ／Ｎ比の大きさに基づいて並べるＳ／Ｎ比判別部を備え、導出部は、Ｓ／Ｎ比判別部によって並べられた一または複数の目標物の各々が表されたレーダ画像から、目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する。このように構成することによって、Ｓ／Ｎ比が小さい目標物（すなわち反射強度が低く、判別する対象である可能性が低いもの）、については処理の対象から除外あるいは順序を下げるため、無駄な処理を省略して効率的な処理を行うことができる。
また、反射エコーに基づいて目標物を判別し、判別した一または複数の目標物の各々大きさが、閾値以下であるか否かを判定する範囲判定部を備え、導出部は、範囲判定部によって、目標物の各々大きさが閾値以下でないと判定された場合に、目標物が表された前記レーダ画像から、前記目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する。このように構成することによって、大きさが想定範囲外であるような目標物については処理の対象から除外あるいは順序を下げるため、無駄な処理を省略して効率的な処理を行うことができる。

以上、本発明の実施形態およびその変形例を説明したが、これらの実施形態およびその変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態およびその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組合せを行うことができる。これら実施形態およびその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…レーダシステム、１０２…アンテナ、１０４…サーキュレータ、１０６…送信部、１０８…受信部、１１０…信号処理部、１１２…Ｓ／Ｎ比判別部、１１４…範囲判別部、１１６…ＩＳＡＲ画像生成部、１１８…画像処理部、１２０…導出部、１２１ａ…姿勢角推定部、１２１ｂ…選択部、１２２…相関係数算出部、１２６…記憶部、１２８…入力部、１３０…表示部

Claims (7)

1. レーダ画像から、電波を用いて判別する対象である目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する導出部と、
   前記導出部が導出した前記目標物を含む領域の前記反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域の反射レベルの分布との相関係数を算出する算出部とを備え、
   前記導出部は、前記レーダ画像において、前記目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を導出し、
   前記算出部は、前記導出部が導出した前記反射レベルの分布の各々について、前記導出部が導出した前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるレンジ方向の相関係数を算出し、前記導出部が導出した前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるクロスレンジ方向の相関係数を算出する、
   レーダ信号処理装置。
2. 前記導出部は、
   前記目標物を含む領域の画像を、レンジ方向にＮ（Ｎは、Ｎ＞０の整数）個に分割した複数の分割画像の各々に含まれる画素に表される反射レベルの値を累積することによって、前記レンジ方向の反射レベルの分布を導出し、
   前記目標物を含む領域の画像を、クロスレンジ方向にＭ（Ｍは、Ｍ＞０の整数）個に分割した複数の分割画像の各々に含まれる画素に表される反射レベルの値を累積することによって、前記クロスレンジ方向の反射レベルの分布を導出する、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
3. 前記算出部が算出した複数の前記目標物の相関係数の各々に基づいて、複数の前記目標物を、目標とする順序に並べる目標順序設定部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のレーダ信号処理装置。
4. 反射エコーに基づいて目標物を判別し、判別した一または複数の目標物の各々を、Ｓ／Ｎ比の大きさに基づいて並べるＳ／Ｎ比判別部を備え、
   前記導出部は、前記Ｓ／Ｎ比判別部によって並べられた前記一または複数の目標物の各々が表された前記レーダ画像から、前記目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーダ信号処理装置。
5. 反射エコーに基づいて目標物を判別し、判別した一または複数の目標物の各々大きさが、閾値以下であるか否かを判定する範囲判定部を備え、
   前記導出部は、前記範囲判定部によって、前記目標物の各々大きさが閾値以下でないと判定された場合に、前記目標物が表された前記レーダ画像から、前記目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーダ信号処理装置。
6. コンピュータが、
   レーダ画像から、電波を用いて判別する対象である目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を導出することで、前記目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出し、
   前記導出した前記反射レベルの分布の各々について、前記導出された前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるレンジ方向の相関係数を算出し、
   前記導出した前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるクロスレンジ方向の相関係数を算出する、
   レーダ信号処理方法。
7. コンピュータに、
   レーダ画像から、電波を用いて判別する対象である目標物を通過する複数の線分上の反射レベルの分布を導出させることで、前記目標物を含む領域の反射レベルの分布を導出させ、
   前記導出された前記反射レベルの分布の各々について、前記導出された前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるレンジ方向の相関係数を算出させ、
   前記導出された前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布と、予め記憶された前記目標物を含む領域のクロスレンジ方向の反射レベルの分布との相関係数であるクロスレンジ方向の相関係数を算出させる、
   プログラム。