JP7143550B2 - レーダ画像処理装置、レーダ画像処理方法及びレーダ画像処理プログラム - Google Patents
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Description
本開示は、レーダ画像処理装置、レーダ画像処理方法及びレーダ画像処理プログラムに関するものである。
人工衛星、又は、航空機等の移動体に搭載されている合成開口レーダ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）から得られるレーダ画像は、合成開口レーダから観測対象までの距離を表すレンジ軸と、レンジ軸と直交する方向であるアジマス軸との空間を表す画像である。合成開口レーダは、送信パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が低いほど、より広域のレーダ画像を得ることができる。しかし、ＰＲＦが低いために、エイリアシングを生じることがある。エイリアシングが生じることによって、アジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像がレーダ画像上に発生する。虚像がレーダ画像上に発生することによって、レーダ画像に映っている目標の検出精度が劣化する。
以下の非特許文献１には、レーダ画像をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、レーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出するレーダ画像処理装置が開示されている。当該レーダ画像処理装置は、信号スペクトルの形状に基づいて、真像候補が、目標を示す真像であるのか、虚像であるのかを識別している。
Ｈｉｒｏａｋｉ Ｆｕｊｉｈａｒａ他 著、「Ｔａｒｇｅｔ ａｎｄ Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｆｒｏｍ Ｌｏｗ ＰＲＦ ＳＡＲ Ｉｍａｇｅ」 Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、２０１９、ｐｐ．２２３３－２２３５
非特許文献１に開示されているレーダ画像処理装置では、レーダ画像に雑音成分が含まれている場合、雑音成分の影響で、算出した信号スペクトルの形状が、正しい形状と異なってしまうことがある。信号スペクトルの形状が、正しい形状と異なることによって、真像候補が、真像であるのか、虚像であるのかの識別結果に誤りが生じてしまうことがあるという課題があった。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レーダ画像に雑音成分が含まれていても、真像候補が、真像であるのか、虚像であるのかを識別することができるレーダ画像処理装置、レーダ画像処理方法及びレーダ画像処理プログラムを得ることを目的とする。
本開示に係るレーダ画像処理装置は、レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、レーダ画像に含まれているアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像を抑圧する虚像抑圧部と、虚像抑圧部による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出し、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、真像候補が真像であると判定し、信号スペクトルの角度が第１の閾値以上であれば、真像候補がアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像であると判定する像識別部とを備えているものである。
本開示によれば、レーダ画像に雑音成分が含まれていても、真像候補が、真像であるのか、虚像であるのかを識別することができる。
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ画像処理装置２を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係るレーダ画像処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
レーダ画像格納部１は、例えば、第１の記憶回路によって実現される。
レーダ画像格納部１は、合成開口レーダから出力されたレーダ画像を記憶している。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、レーダ画像格納部１が、レーダ画像処理装置２の外部に設けられている。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ画像格納部１が、レーダ画像処理装置２の内部に設けられていてもよい。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、合成開口レーダが移動体に搭載され、レーダ画像格納部１、レーダ画像処理装置２及び処理後画像格納部３が、地上局に搭載されており、合成開口レーダからレーダ画像がレーダ画像格納部１に転送されることを想定している。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ画像格納部１及びレーダ画像処理装置２についても、移動体に搭載されており、レーダ画像処理装置２から虚像除去後のレーダ画像が処理後画像格納部３に転送されるものであってもよい。
図１は、実施の形態１に係るレーダ画像処理装置２を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係るレーダ画像処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
レーダ画像格納部１は、例えば、第１の記憶回路によって実現される。
レーダ画像格納部１は、合成開口レーダから出力されたレーダ画像を記憶している。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、レーダ画像格納部１が、レーダ画像処理装置２の外部に設けられている。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ画像格納部１が、レーダ画像処理装置２の内部に設けられていてもよい。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、合成開口レーダが移動体に搭載され、レーダ画像格納部１、レーダ画像処理装置２及び処理後画像格納部３が、地上局に搭載されており、合成開口レーダからレーダ画像がレーダ画像格納部１に転送されることを想定している。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ画像格納部１及びレーダ画像処理装置２についても、移動体に搭載されており、レーダ画像処理装置２から虚像除去後のレーダ画像が処理後画像格納部３に転送されるものであってもよい。
レーダ画像処理装置２は、虚像抑圧部１１及び像識別部１２を備えている。
レーダ画像処理装置２は、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像に映っている像が、真像であるのか、虚像であるのかを識別する。
レーダ画像処理装置２は、レーダ画像に映っている虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
レーダ画像処理装置２は、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像に映っている像が、真像であるのか、虚像であるのかを識別する。
レーダ画像処理装置２は、レーダ画像に映っている虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
処理後画像格納部３は、例えば、第２の記憶回路によって実現される。
処理後画像格納部３は、レーダ画像処理装置２から出力された虚像除去後のレーダ画像を格納する。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、処理後画像格納部３が、レーダ画像処理装置２の外部に設けられている。しかし、これは一例に過ぎず、処理後画像格納部３が、レーダ画像処理装置２の内部に設けられていてもよい。
処理後画像格納部３は、レーダ画像処理装置２から出力された虚像除去後のレーダ画像を格納する。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、処理後画像格納部３が、レーダ画像処理装置２の外部に設けられている。しかし、これは一例に過ぎず、処理後画像格納部３が、レーダ画像処理装置２の内部に設けられていてもよい。
第１の記憶回路及び第２の記憶回路は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいは、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）が該当する。
虚像抑圧部１１は、例えば、図２に示す虚像抑圧回路２１によって実現される。
虚像抑圧部１１は、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像を取得する。
虚像抑圧部１１は、レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、レーダ画像に含まれている虚像を抑圧する。
虚像抑圧部１１は、虚像抑圧後のレーダ画像を像識別部１２に出力する。
虚像抑圧部１１は、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像を取得する。
虚像抑圧部１１は、レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、レーダ画像に含まれている虚像を抑圧する。
虚像抑圧部１１は、虚像抑圧後のレーダ画像を像識別部１２に出力する。
像識別部１２は、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１６を備えている。
像識別部１２は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別部１２は、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、真像候補が真像であると判定する。
像識別部１２は、信号スペクトルの角度が第１の閾値以上であれば、真像候補が虚像であると判定する。
像識別部１２は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別部１２は、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、真像候補が真像であると判定する。
像識別部１２は、信号スペクトルの角度が第１の閾値以上であれば、真像候補が虚像であると判定する。
画像変換部１３は、例えば、図２に示す画像変換回路２２によって実現される。
画像変換部１３は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
画像変換部１３は、虚像抑圧後のレーダ画像を２値化画像に変換し、２値化画像を仮真像候補選別部１４に出力する。
画像変換部１３は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
画像変換部１３は、虚像抑圧後のレーダ画像を２値化画像に変換し、２値化画像を仮真像候補選別部１４に出力する。
仮真像候補選別部１４は、例えば、図２に示す仮真像候補選別回路２３によって実現される。
仮真像候補選別部１４は、画像変換部１３から出力された２値化画像の中で、１の画素値を有する画素が集まっている、１つ以上の画素群のそれぞれを仮真像候補として特定する。
仮真像候補選別部１４は、特定した仮真像候補のうち、含んでいる画素の数が第２の閾値よりも少ない仮真像候補を破棄する。第２の閾値は、仮真像候補選別部１４の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
仮真像候補選別部１４は、破棄せずに残っている仮真像候補を真像候補抽出部１５に出力する。
仮真像候補選別部１４は、画像変換部１３から出力された２値化画像の中で、１の画素値を有する画素が集まっている、１つ以上の画素群のそれぞれを仮真像候補として特定する。
仮真像候補選別部１４は、特定した仮真像候補のうち、含んでいる画素の数が第２の閾値よりも少ない仮真像候補を破棄する。第２の閾値は、仮真像候補選別部１４の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
仮真像候補選別部１４は、破棄せずに残っている仮真像候補を真像候補抽出部１５に出力する。
真像候補抽出部１５は、例えば、図２に示す真像候補抽出回路２４によって実現される。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧後のレーダ画像から、仮真像候補選別部１４により破棄されないで残っている仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出する。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧後のレーダ画像から、仮真像候補選別部１４により破棄されないで残っている仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出する。
像識別処理部１６は、例えば、図２に示す像識別処理回路２５によって実現される。
像識別処理部１６は、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別処理部１６は、真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度を算出する。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、真像候補が真像であると判定する。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度が第１の閾値以上であれば、真像候補が虚像であると判定する。第１の閾値は、像識別処理部１６の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
像識別処理部１６は、虚像抑圧後のレーダ画像に映っている虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
像識別処理部１６は、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別処理部１６は、真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度を算出する。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、真像候補が真像であると判定する。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度が第１の閾値以上であれば、真像候補が虚像であると判定する。第１の閾値は、像識別処理部１６の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
像識別処理部１６は、虚像抑圧後のレーダ画像に映っている虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
図１では、レーダ画像処理装置２の構成要素である虚像抑圧部１１、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１６のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、レーダ画像処理装置２が、虚像抑圧回路２１、画像変換回路２２、仮真像候補選別回路２３、真像候補抽出回路２４及び像識別処理回路２５によって実現されるものを想定している。
虚像抑圧回路２１、画像変換回路２２、仮真像候補選別回路２３、真像候補抽出回路２４及び像識別処理回路２５のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
虚像抑圧回路２１、画像変換回路２２、仮真像候補選別回路２３、真像候補抽出回路２４及び像識別処理回路２５のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
レーダ画像処理装置２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
図３は、レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、虚像抑圧部１１、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ３１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。
レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、虚像抑圧部１１、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ３１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。
また、図２では、レーダ画像処理装置２の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、レーダ画像処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ画像処理装置２における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
次に、図１に示すレーダ画像処理装置２の動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係るレーダ画像処理装置２の処理手順であるレーダ画像処理方法を示すフローチャートである。
図５は、像識別処理部１６の処理手順を示すフローチャートである。
図４は、実施の形態１に係るレーダ画像処理装置２の処理手順であるレーダ画像処理方法を示すフローチャートである。
図５は、像識別処理部１６の処理手順を示すフローチャートである。
虚像抑圧部１１は、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像を取得する。
レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像には、図６Ａに示すように、焦点の合っている目標の真像と、焦点が合わずにぼけている虚像とが映っている。
図６Ａは、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像を示す説明図である。
図６Ａに示すレーダ画像は、アジマス軸とレンジ軸との空間を表す画像である。
レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像には、図６Ａに示すように、焦点の合っている目標の真像と、焦点が合わずにぼけている虚像とが映っている。
図６Ａは、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像を示す説明図である。
図６Ａに示すレーダ画像は、アジマス軸とレンジ軸との空間を表す画像である。
虚像抑圧部１１は、図６Ａに示すレーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、レーダ画像に含まれている虚像を抑圧する（図４のステップＳＴ１）。
圧縮センシング処理は、レーダ画像が疎であると仮定し、低ＰＲＦで撮像された際の合成開口レーダの受信信号から、通常のＰＲＦで撮像された際の合成開口レーダの受信信号を復元する処理である。圧縮センシング処理によって復元された合成開口レーダの受信信号から算出されるレーダ画像は、虚像抑圧後のレーダ画像に相当する。
低ＰＲＦは、目標のドップラ周波数よりも低い周波数であり、通常のＰＲＦは、目標のドップラ周波数よりも高い周波数である。レーダ画像が疎とは、レーダ画像が、電力がゼロの画素を含んでいることを意味する。
虚像抑圧部１１は、虚像抑圧後のレーダ画像を像識別部１２に出力する。
図６Ｂは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を示す説明図である。
虚像抑圧後のレーダ画像には、図６Ｂに示すように、電力が抑圧された虚像が映っている。それぞれの虚像に対する抑圧量は、様々であり、虚像抑圧後のレーダ画像には、図６Ｂに示すように、電力が十分に抑圧されている虚像のほか、電力が十分に抑圧されずに残っている虚像がある。
なお、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理により、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧される。
圧縮センシング処理は、レーダ画像が疎であると仮定し、低ＰＲＦで撮像された際の合成開口レーダの受信信号から、通常のＰＲＦで撮像された際の合成開口レーダの受信信号を復元する処理である。圧縮センシング処理によって復元された合成開口レーダの受信信号から算出されるレーダ画像は、虚像抑圧後のレーダ画像に相当する。
低ＰＲＦは、目標のドップラ周波数よりも低い周波数であり、通常のＰＲＦは、目標のドップラ周波数よりも高い周波数である。レーダ画像が疎とは、レーダ画像が、電力がゼロの画素を含んでいることを意味する。
虚像抑圧部１１は、虚像抑圧後のレーダ画像を像識別部１２に出力する。
図６Ｂは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を示す説明図である。
虚像抑圧後のレーダ画像には、図６Ｂに示すように、電力が抑圧された虚像が映っている。それぞれの虚像に対する抑圧量は、様々であり、虚像抑圧後のレーダ画像には、図６Ｂに示すように、電力が十分に抑圧されている虚像のほか、電力が十分に抑圧されずに残っている虚像がある。
なお、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理により、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧される。
像識別部１２の画像変換部１３は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
画像変換部１３は、虚像抑圧後のレーダ画像を２値化画像に変換し、２値化画像を仮真像候補選別部１４に出力する（図４のステップＳＴ２）。
即ち、画像変換部１３は、虚像抑圧後のレーダ画像に対するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を実施することにより、レーダ画像に含まれているそれぞれの画素に対応する行列要素を有する閾値行列を算出する。
閾値行列に含まれているそれぞれの行列要素の値は、レーダ画像に含まれている複数の画素のうち、当該行列要素と対応している画素の電力が、電力閾値よりも大きければ１、電力閾値以下であれば０である。ＣＦＡＲ処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
画像変換部１３は、閾値行列を２値化画像として、仮真像候補選別部１４に出力する。２値化画像についても、レーダ画像と同様に、アジマス軸とレンジ軸との空間を表す画像である。
画像変換部１３は、虚像抑圧後のレーダ画像を２値化画像に変換し、２値化画像を仮真像候補選別部１４に出力する（図４のステップＳＴ２）。
即ち、画像変換部１３は、虚像抑圧後のレーダ画像に対するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を実施することにより、レーダ画像に含まれているそれぞれの画素に対応する行列要素を有する閾値行列を算出する。
閾値行列に含まれているそれぞれの行列要素の値は、レーダ画像に含まれている複数の画素のうち、当該行列要素と対応している画素の電力が、電力閾値よりも大きければ１、電力閾値以下であれば０である。ＣＦＡＲ処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
画像変換部１３は、閾値行列を２値化画像として、仮真像候補選別部１４に出力する。２値化画像についても、レーダ画像と同様に、アジマス軸とレンジ軸との空間を表す画像である。
虚像抑圧部１１によって、レーダ画像に含まれている虚像が抑圧されている。しかし、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理が原因で、真像及び虚像のそれぞれと異なる像（以下、「誤検出像」と称する）が発生することがある。誤検出像が発生することによって、２値化画像にも誤検出像が含まれる。誤検出像の大きさは、真像の大きさと比べて微小である。
仮真像候補選別部１４は、以下に示すように、２値化画像に含まれている誤検出像を除去する処理を行う。
仮真像候補選別部１４は、以下に示すように、２値化画像に含まれている誤検出像を除去する処理を行う。
仮真像候補選別部１４は、画像変換部１３から出力された２値化画像の中で、１の画素値を有する画素が集まっている、１つ以上の画素群のそれぞれを仮真像候補として特定する（図４のステップＳＴ３）。
仮真像候補選別部１４は、それぞれの仮真像候補に含まれている画素の数を計数する。
仮真像候補選別部１４は、図７に示すように、仮真像候補に含まれている画素の数が第２の閾値よりも少なければ、当該仮真像候補が誤検出像であると判定して、当該仮真像候補を破棄する（図４のステップＳＴ４）。
仮真像候補選別部１４は、図７に示すように、仮真像候補に含まれている画素の数が第２の閾値以上であれば、当該仮真像候補が誤検出像ではないと判定して、当該仮真像候補を破棄しない。
第２の閾値としては、例えば、レーダ画像に映る可能性がある目標の中で、想定される最小の目標の真像に含まれる画素の数が設定される。
図７は、仮真像候補選別部１４による誤検出像の破棄処理を示す説明図である。
図７において、左側の２値化画像は、誤検出像の破棄が行われる前の２値化画像であり、右側の２値化画像は、誤検出像の破棄が行われた後の２値化画像である。
仮真像候補選別部１４は、図７に示すように、仮真像候補に含まれている画素の数が第２の閾値よりも少なければ、当該仮真像候補が誤検出像であると判定して、当該仮真像候補を破棄する（図４のステップＳＴ４）。
仮真像候補選別部１４は、図７に示すように、仮真像候補に含まれている画素の数が第２の閾値以上であれば、当該仮真像候補が誤検出像ではないと判定して、当該仮真像候補を破棄しない。
第２の閾値としては、例えば、レーダ画像に映る可能性がある目標の中で、想定される最小の目標の真像に含まれる画素の数が設定される。
図７は、仮真像候補選別部１４による誤検出像の破棄処理を示す説明図である。
図７において、左側の２値化画像は、誤検出像の破棄が行われる前の２値化画像であり、右側の２値化画像は、誤検出像の破棄が行われた後の２値化画像である。
仮真像候補選別部１４により破棄されずに残っている仮真像候補の中には、１つの目標についての仮真像候補が２つ含まれてしまっていることがある。即ち、１つの目標には、本来、１つの仮真像候補が現れる。しかし、画像変換部１３でのＣＦＡＲ処理によって、１つの目標についての仮真像候補が、２つに分かれてしまっていることがある。したがって、２つに分かれてしまっている仮真像候補のうち、一方の仮真像候補は、破棄する必要がある。
残っている仮真像候補のうち、互いに隣り合っている２つの仮真像候補の距離が近い場合、互いに隣り合っている２つの仮真像候補は、１つの目標についての仮真像候補が、２つに分かれてしまっているものである可能性が高い。
仮真像候補選別部１４は、残っている仮真像候補の中で、互いに隣り合っている２つの仮真像候補の距離を算出する。２つの仮真像候補の距離を算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
残っている仮真像候補のうち、互いに隣り合っている２つの仮真像候補の距離が近い場合、互いに隣り合っている２つの仮真像候補は、１つの目標についての仮真像候補が、２つに分かれてしまっているものである可能性が高い。
仮真像候補選別部１４は、残っている仮真像候補の中で、互いに隣り合っている２つの仮真像候補の距離を算出する。２つの仮真像候補の距離を算出する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
仮真像候補選別部１４は、残っている仮真像候補の中で、互いに隣り合っている２つの仮真像候補の距離Ｌが第３の閾値よりも短ければ、２つの仮真像候補のうち、いずれかの仮真像候補を破棄する。第３の閾値は、仮真像候補選別部１４の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
以下、仮真像候補選別部１４によるいずれかの仮真像候補の破棄処理を具体的に説明する。
以下、仮真像候補選別部１４によるいずれかの仮真像候補の破棄処理を具体的に説明する。
仮真像候補選別部１４は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
仮真像候補選別部１４は、虚像抑圧後のレーダ画像から、２つの仮真像候補のうち、一方の仮真像候補と画素位置が同じ画素群を抽出する。
仮真像候補選別部１４は、抽出した画素群を構成している複数の画素の電力Ｐ１を互いに比較することによって、最も大きな電力Ｐ１，ｍａｘを特定する。
また、仮真像候補選別部１４は、虚像抑圧後のレーダ画像から、２つの仮真像候補のうち、他方の仮真像候補と画素位置が同じ画素群を抽出する。
仮真像候補選別部１４は、虚像抑圧後のレーダ画像から、２つの仮真像候補のうち、一方の仮真像候補と画素位置が同じ画素群を抽出する。
仮真像候補選別部１４は、抽出した画素群を構成している複数の画素の電力Ｐ１を互いに比較することによって、最も大きな電力Ｐ１，ｍａｘを特定する。
また、仮真像候補選別部１４は、虚像抑圧後のレーダ画像から、２つの仮真像候補のうち、他方の仮真像候補と画素位置が同じ画素群を抽出する。
仮真像候補選別部１４は、抽出した画素群を構成している複数の画素の電力Ｐ２を互いに比較することによって、最も大きな電力Ｐ２，ｍａｘを特定する。
仮真像候補選別部１４は、特定した電力Ｐ１，ｍａｘと、特定した電力Ｐ２，ｍａｘとを比較し、電力Ｐ１，ｍａｘが電力Ｐ２，ｍａｘ以上であれば、一方の仮真像候補を残して、他方の仮真像候補を破棄する。
仮真像候補選別部１４は、電力Ｐ１，ｍａｘが電力Ｐ２，ｍａｘよりも小さければ、他方の仮真像候補を残して、一方の仮真像候補を破棄する。
仮真像候補選別部１４は、破棄せずに残っている仮真像候補を真像候補抽出部１５に出力する。
仮真像候補選別部１４は、特定した電力Ｐ１，ｍａｘと、特定した電力Ｐ２，ｍａｘとを比較し、電力Ｐ１，ｍａｘが電力Ｐ２，ｍａｘ以上であれば、一方の仮真像候補を残して、他方の仮真像候補を破棄する。
仮真像候補選別部１４は、電力Ｐ１，ｍａｘが電力Ｐ２，ｍａｘよりも小さければ、他方の仮真像候補を残して、一方の仮真像候補を破棄する。
仮真像候補選別部１４は、破棄せずに残っている仮真像候補を真像候補抽出部１５に出力する。
図８は、仮真像候補選別部１４によるいずれかの仮真像候補の破棄処理を示す説明図である。
図８Ａは、４つの仮真像候補（１）～（４）が含まれている２値化画像を示している。
図８Ａに示す２値化画像では、仮真像候補（１）と仮真像候補（２）との距離がＬ１－２、仮真像候補（１）と仮真像候補（３）との距離がＬ１－３、仮真像候補（１）と仮真像候補（４）との距離がＬ１－４である。
仮真像候補（２）と仮真像候補（３）との距離がＬ２－３、仮真像候補（２）と仮真像候補（４）との距離がＬ２－４である。仮真像候補（３）と仮真像候補（４）との距離がＬ３－４である。
図８Ａに示す２値化画像では、距離Ｌ１－２、距離Ｌ１－３及び距離Ｌ１－４のいずれも、第３の閾値以上である。また、距離Ｌ２－３及び距離Ｌ２－４のいずれも、第３の閾値以上である。距離Ｌ３－４は、第３の閾値よりも短い。
図８Ａは、４つの仮真像候補（１）～（４）が含まれている２値化画像を示している。
図８Ａに示す２値化画像では、仮真像候補（１）と仮真像候補（２）との距離がＬ１－２、仮真像候補（１）と仮真像候補（３）との距離がＬ１－３、仮真像候補（１）と仮真像候補（４）との距離がＬ１－４である。
仮真像候補（２）と仮真像候補（３）との距離がＬ２－３、仮真像候補（２）と仮真像候補（４）との距離がＬ２－４である。仮真像候補（３）と仮真像候補（４）との距離がＬ３－４である。
図８Ａに示す２値化画像では、距離Ｌ１－２、距離Ｌ１－３及び距離Ｌ１－４のいずれも、第３の閾値以上である。また、距離Ｌ２－３及び距離Ｌ２－４のいずれも、第３の閾値以上である。距離Ｌ３－４は、第３の閾値よりも短い。
図８Ｂは、４つの仮真像候補（１）～（４）のそれぞれに含まれている複数の画素の中で、最も大きな電力を有する画素を示している。
図８Ｃは、仮真像候補選別部１４により破棄されずに残っている仮真像候補（１）～（３）を示している。
図８Ｃの例では、距離Ｌ３－４が第３の閾値よりも短く、仮真像候補（４）が有する画素の最大電力が、仮真像候補（３）が有する画素の最大電力よりも小さいために、仮真像候補（４）が破棄されている。
図８Ｃは、仮真像候補選別部１４により破棄されずに残っている仮真像候補（１）～（３）を示している。
図８Ｃの例では、距離Ｌ３－４が第３の閾値よりも短く、仮真像候補（４）が有する画素の最大電力が、仮真像候補（３）が有する画素の最大電力よりも小さいために、仮真像候補（４）が破棄されている。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を取得する。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧後のレーダ画像から、仮真像候補選別部１４により破棄されないで残っている仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出する（図４のステップＳＴ５）。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、真像候補抽出部１５が、虚像抑圧後のレーダ画像から、仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出している。しかし、これは一例に過ぎず、真像候補抽出部１５は、仮真像候補に含まれている複数の画素の中で、最大の電力を有する画素を特定し、虚像抑圧後のレーダ画像から、特定した画素を含む周辺領域と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出するようにしてもよい。ただし、当該画素を含む周辺領域は、仮真像候補の全てを含む領域であるものとする。
真像候補抽出部１５は、虚像抑圧後のレーダ画像から、仮真像候補選別部１４により破棄されないで残っている仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出する（図４のステップＳＴ５）。
図１に示すレーダ画像処理装置２では、真像候補抽出部１５が、虚像抑圧後のレーダ画像から、仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出している。しかし、これは一例に過ぎず、真像候補抽出部１５は、仮真像候補に含まれている複数の画素の中で、最大の電力を有する画素を特定し、虚像抑圧後のレーダ画像から、特定した画素を含む周辺領域と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出するようにしてもよい。ただし、当該画素を含む周辺領域は、仮真像候補の全てを含む領域であるものとする。
像識別処理部１６は、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する（図５のステップＳＴ１１）。
合成開口レーダでは、一般的に、方位分解能を高めるため、受信信号を積分する。受信信号の積分時間内に、レーダ装置と目標との距離変化であるレンジマイグレーションＲが合成開口レーダの距離分解能を超えると、レーダ画像が劣化する。したがって、レーダ画像処理装置２が、例えば、レーダ画像を再生する際に、レンジマイグレーションＲを補正する信号処理を行う。
レンジマイグレーションＲは、以下の式（１）のように表される。
合成開口レーダでは、一般的に、方位分解能を高めるため、受信信号を積分する。受信信号の積分時間内に、レーダ装置と目標との距離変化であるレンジマイグレーションＲが合成開口レーダの距離分解能を超えると、レーダ画像が劣化する。したがって、レーダ画像処理装置２が、例えば、レーダ画像を再生する際に、レンジマイグレーションＲを補正する信号処理を行う。
レンジマイグレーションＲは、以下の式（１）のように表される。
λは、合成開口レーダから放射されるレーダ信号である電波の波長、ｆηは、ドップラ周波数、Ｖｒは、合成開口レーダ本体の実効速度である。
真像は、レンジマイグレーションＲ（Ｒ０，ｆη）が補正されている。このため、レーダ画像をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって得られる空間、即ち、ドップラ周波数軸とレンジ軸とよって表される空間において、真像の信号スペクトルは、同一のレンジビンに並ぶ。
一方、虚像は、レンジマイグレーションＲ（Ｒ０，ｆη）が補正されても、虚像には、以下の式（２）に示すレンジマイグレーションＲｒｅｓｉｄｕａｌ（ｆη）が残存する。
式（２）において、Ｒａは、虚像自体が有するレンジマイグレーションである。
Ｒ’０は、合成開口レーダの観測領域外の虚像となる反射点と合成開口レーダとの最接近時の距離である。
ｎは、虚像のエイリアシングの回数、ｆＰＲＦは、ＰＲＦである。
一方、虚像は、レンジマイグレーションＲ（Ｒ０，ｆη）が補正されても、虚像には、以下の式（２）に示すレンジマイグレーションＲｒｅｓｉｄｕａｌ（ｆη）が残存する。
Ｒ’０は、合成開口レーダの観測領域外の虚像となる反射点と合成開口レーダとの最接近時の距離である。
ｎは、虚像のエイリアシングの回数、ｆＰＲＦは、ＰＲＦである。
距離Ｒ’０については、正確に計算することができないが、以下の式（３）のように近似することができる。
式（３）において、θｎは、合成開口レーダの本体を中心とする、目標の真像と虚像がなす角度であり、合成開口レーダの観測領域幅に相当するドップラ周波数とＰＲＦとの関係から求まる。
レンジマイグレーションＲ（Ｒ０，ｆη）が補正されることによって、例えば、図９Ａに示す真像には、式（２）で表されるレンジマイグレーションＲｒｅｓｉｄｕａｌ（ｆη）が残存しない。このため、図９Ａに示す真像の信号スペクトルは、図１０Ａに示すように、ドップラ周波数軸と平行になる。
レンジマイグレーションＲ（Ｒ０，ｆη）の補正後であっても、例えば、図９Ｂに示す虚像には、式（２）で表されるレンジマイグレーションＲｒｅｓｉｄｕａｌ（ｆη）が残存する。このため、図９Ｂに示す虚像の信号スペクトルは、図１０Ｂに示すように、ドップラ周波数軸に対して斜めになる。
レンジマイグレーションＲ（Ｒ０，ｆη）の補正後であっても、例えば、図９Ｂに示す虚像には、式（２）で表されるレンジマイグレーションＲｒｅｓｉｄｕａｌ（ｆη）が残存する。このため、図９Ｂに示す虚像の信号スペクトルは、図１０Ｂに示すように、ドップラ周波数軸に対して斜めになる。
図９Ａは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像の一例を示す説明図である。
図９Ｂは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている虚像の一例を示す説明図である。
図１０Ａは、真像がアジマス軸方向にフーリエ変換されることによって算出された真像の信号スペクトルの一例を示す説明図である。
図１０Ｂは、虚像がアジマス軸方向にフーリエ変換されることによって算出された虚像の信号スペクトルの一例を示す説明図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂから明らかなように、真像の信号スペクトルの形状と、虚像の信号スペクトルの形状とが異なっている。
虚像抑圧部１１によって、低ＰＲＦで撮像されたレーダ画像に含まれている虚像の抑圧処理が行われても、図１０Ａに示すように、真像の信号スペクトルに関する形状の特徴は失われていない。また、図１０Ｂに示すように、虚像の信号スペクトルに関する形状の特徴は失われていない。
図９Ｂは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている虚像の一例を示す説明図である。
図１０Ａは、真像がアジマス軸方向にフーリエ変換されることによって算出された真像の信号スペクトルの一例を示す説明図である。
図１０Ｂは、虚像がアジマス軸方向にフーリエ変換されることによって算出された虚像の信号スペクトルの一例を示す説明図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂから明らかなように、真像の信号スペクトルの形状と、虚像の信号スペクトルの形状とが異なっている。
虚像抑圧部１１によって、低ＰＲＦで撮像されたレーダ画像に含まれている虚像の抑圧処理が行われても、図１０Ａに示すように、真像の信号スペクトルに関する形状の特徴は失われていない。また、図１０Ｂに示すように、虚像の信号スペクトルに関する形状の特徴は失われていない。
次に、像識別処理部１６は、真像候補の信号スペクトルを移動平均することによって、信号スペクトルを平滑化する。
像識別処理部１６は、真像候補の信号スペクトルを同一画像内に収めるため、平滑化後の信号スペクトルの中で、電力が最も低いアジマス軸方向のセルを検出する。そして、像識別処理部１６は、検出したセルを、信号スペクトルの端の位置に移動させるため、平滑化後の信号スペクトルに含まれている画素をアジマス方向に循環シフトする（図５のステップＳＴ１２）。
像識別処理部１６が、平滑化後の信号スペクトルの画素をアジマス方向に循環シフトすることにより、目標の形状又は空間分布等の影響が軽減される。
像識別処理部１６は、真像候補の信号スペクトルを同一画像内に収めるため、平滑化後の信号スペクトルの中で、電力が最も低いアジマス軸方向のセルを検出する。そして、像識別処理部１６は、検出したセルを、信号スペクトルの端の位置に移動させるため、平滑化後の信号スペクトルに含まれている画素をアジマス方向に循環シフトする（図５のステップＳＴ１２）。
像識別処理部１６が、平滑化後の信号スペクトルの画素をアジマス方向に循環シフトすることにより、目標の形状又は空間分布等の影響が軽減される。
次に、像識別処理部１６は、循環シフト後の真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、レーダ画像のドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度αを算出する（図５のステップＳＴ１３）。信号スペクトルをハフ変換することによる角度αの算出処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理によって、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧されているため、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理が行われていない場合と比べて、像識別処理部１６による信号スペクトルの角度算出精度が向上する。
また、信号スペクトルの画素を循環シフトしているため、循環シフトしていない場合と比べて、像識別処理部１６による信号スペクトルの角度算出精度が向上する。
虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理によって、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧されているため、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理が行われていない場合と比べて、像識別処理部１６による信号スペクトルの角度算出精度が向上する。
また、信号スペクトルの画素を循環シフトしているため、循環シフトしていない場合と比べて、像識別処理部１６による信号スペクトルの角度算出精度が向上する。
図１１Ａは、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像に含まれている真像を示す説明図である。
図１１Ｂは、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像に含まれている虚像を示す説明図である。
図１１Ａに示すレーダ画像には、真像のほかに、雑音成分が含まれている。また、図１１Ｂに示すレーダ画像には、虚像のほかに、雑音成分が含まれている。
図１１Ｃは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像を示す説明図である。
図１１Ｄは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている虚像を示す説明図である。
虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理によって、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧されるため、図１１Ｃに示すレーダ画像は、図１１Ａに示すレーダ画像と比べて、含まれている雑音成分が減少している。また、図１１Ｄに示すレーダ画像は、図１１Ｂに示すレーダ画像と比べて、含まれている雑音成分が減少している。
図１１Ｂは、レーダ画像格納部１により記憶されているレーダ画像に含まれている虚像を示す説明図である。
図１１Ａに示すレーダ画像には、真像のほかに、雑音成分が含まれている。また、図１１Ｂに示すレーダ画像には、虚像のほかに、雑音成分が含まれている。
図１１Ｃは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像を示す説明図である。
図１１Ｄは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている虚像を示す説明図である。
虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理によって、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧されるため、図１１Ｃに示すレーダ画像は、図１１Ａに示すレーダ画像と比べて、含まれている雑音成分が減少している。また、図１１Ｄに示すレーダ画像は、図１１Ｂに示すレーダ画像と比べて、含まれている雑音成分が減少している。
図１２Ａは、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理が行われていないレーダ画像（図１１Ａに示すレーダ画像）に含まれている真像の信号スペクトルを示す説明図である。
図１２Ｂは、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理が行われていないレーダ画像（図１１Ｂに示すレーダ画像）に含まれている虚像の信号スペクトルを示す説明図である。
図１２Ｃは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像（図１１Ｃに示すレーダ画像）に含まれている真像の信号スペクトルを示す説明図である。
図１２Ｄは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像（図１１Ｄに示すレーダ画像）に含まれている虚像の信号スペクトルを示す説明図である。
虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理によって、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧されるため、図１２Ｃに示すレーダ画像に含まれている真像の信号スペクトルの方が、図１２Ａに示すレーダ画像に含まれている真像の信号スペクトルよりも、信号スペクトルの形状が高精度に算出されている。また、図１２Ｄに示すレーダ画像に含まれている虚像の信号スペクトルの方が、図１２Ｂに示すレーダ画像に含まれている虚像の信号スペクトルよりも、信号スペクトルの形状が高精度に算出されている。
図１２Ｂは、虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理が行われていないレーダ画像（図１１Ｂに示すレーダ画像）に含まれている虚像の信号スペクトルを示す説明図である。
図１２Ｃは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像（図１１Ｃに示すレーダ画像）に含まれている真像の信号スペクトルを示す説明図である。
図１２Ｄは、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像（図１１Ｄに示すレーダ画像）に含まれている虚像の信号スペクトルを示す説明図である。
虚像抑圧部１１による虚像の抑圧処理によって、レーダ画像に含まれている雑音成分も抑圧されるため、図１２Ｃに示すレーダ画像に含まれている真像の信号スペクトルの方が、図１２Ａに示すレーダ画像に含まれている真像の信号スペクトルよりも、信号スペクトルの形状が高精度に算出されている。また、図１２Ｄに示すレーダ画像に含まれている虚像の信号スペクトルの方が、図１２Ｂに示すレーダ画像に含まれている虚像の信号スペクトルよりも、信号スペクトルの形状が高精度に算出されている。
次に、像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度αと第１の閾値Ｔｈ１とを比較する。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さければ（図５のステップＳＴ１４：ＹＥＳの場合）、真像候補が真像であると判定する（図５のステップＳＴ１５）。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば（図５のステップＳＴ１４：ＮＯの場合）、真像候補が虚像であると判定する（図５のステップＳＴ１６）。
像識別処理部１６は、図５のステップＳＴ１１～ＳＴ１６の処理を繰り返すことによって、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補の全てが、真像であるのか、虚像であるのかを識別する（図４のステップＳＴ６）。
像識別処理部１６は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像から、識別した虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さければ（図５のステップＳＴ１４：ＹＥＳの場合）、真像候補が真像であると判定する（図５のステップＳＴ１５）。
像識別処理部１６は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上であれば（図５のステップＳＴ１４：ＮＯの場合）、真像候補が虚像であると判定する（図５のステップＳＴ１６）。
像識別処理部１６は、図５のステップＳＴ１１～ＳＴ１６の処理を繰り返すことによって、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補の全てが、真像であるのか、虚像であるのかを識別する（図４のステップＳＴ６）。
像識別処理部１６は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像から、識別した虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
以上の実施の形態１では、レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、レーダ画像に含まれている虚像を抑圧する虚像抑圧部１１と、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出し、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、真像候補が真像であると判定し、信号スペクトルの角度が第１の閾値以上であれば、真像候補が虚像であると判定する像識別部１２とを備えるように、レーダ画像処理装置２を構成した。したがって、レーダ画像処理装置２は、レーダ画像に雑音成分が含まれていても、真像候補が、真像であるのか、虚像であるのかを識別することができる。
実施の形態２．
実施の形態２では、像識別部１２が、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さくても、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定するレーダ画像処理装置２について説明する。
実施の形態２では、像識別部１２が、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さくても、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定するレーダ画像処理装置２について説明する。
図１３は、実施の形態２に係るレーダ画像処理装置２を示す構成図である。図１３において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１４は、実施の形態２に係るレーダ画像処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１４において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図１４は、実施の形態２に係るレーダ画像処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図１４において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
像識別部１７は、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１８を備えている。
像識別部１７は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別部１７は、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４以上であれば、真像候補が真像であると判定する。
像識別部１７は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上、又は、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定する。
像識別部１７は、虚像抑圧部１１による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別部１７は、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４以上であれば、真像候補が真像であると判定する。
像識別部１７は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上、又は、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定する。
像識別処理部１８は、例えば、図１４に示す像識別処理回路２６によって実現される。
像識別処理部１８は、図１に示す像識別処理部１６と同様に、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別処理部１８は、真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度α及び信号スペクトルの長さＬｅｎのそれぞれを算出する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４以上であれば、真像候補が真像であると判定する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上、又は、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定する。第１の閾値Ｔｈ１及び第４の閾値Ｔｈ４のそれぞれは、像識別処理部１８の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
像識別処理部１８は、図１に示す像識別処理部１６と同様に、虚像抑圧後のレーダ画像に映っている虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
像識別処理部１８は、図１に示す像識別処理部１６と同様に、真像候補抽出部１５により抽出された真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別処理部１８は、真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度α及び信号スペクトルの長さＬｅｎのそれぞれを算出する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４以上であれば、真像候補が真像であると判定する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上、又は、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定する。第１の閾値Ｔｈ１及び第４の閾値Ｔｈ４のそれぞれは、像識別処理部１８の内部メモリに格納されていてもよいし、レーダ画像処理装置２の外部から与えられるものであってもよい。
像識別処理部１８は、図１に示す像識別処理部１６と同様に、虚像抑圧後のレーダ画像に映っている虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
図１３では、レーダ画像処理装置２の構成要素である虚像抑圧部１１、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１８のそれぞれが、図１４に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、レーダ画像処理装置２が、虚像抑圧回路２１、画像変換回路２２、仮真像候補選別回路２３、真像候補抽出回路２４及び像識別処理回路２６によって実現されるものを想定している。
虚像抑圧回路２１、画像変換回路２２、仮真像候補選別回路２３、真像候補抽出回路２４及び像識別処理回路２６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
虚像抑圧回路２１、画像変換回路２２、仮真像候補選別回路２３、真像候補抽出回路２４及び像識別処理回路２６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
レーダ画像処理装置２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、虚像抑圧部１１、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１８におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ３１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。
レーダ画像処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、虚像抑圧部１１、画像変換部１３、仮真像候補選別部１４、真像候補抽出部１５及び像識別処理部１８におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ３１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ３２がメモリ３１に格納されているプログラムを実行する。
また、図１４では、レーダ画像処理装置２の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、レーダ画像処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ画像処理装置２における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
次に、図１３に示すレーダ画像処理装置２の動作について説明する。ただし、像識別処理部１８以外は、図１に示すレーダ画像処理装置２と同様であるため、ここでは、像識別処理部１８の動作のみを説明する。
像識別処理部１８は、真像候補抽出部１５から真像候補を受けると、図１に示す像識別処理部１６と同様に、真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する。
像識別処理部１８は、真像候補抽出部１５から真像候補を受けると、図１に示す像識別処理部１６と同様に、真像候補をアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、真像候補の信号スペクトルを算出する。
次に、像識別処理部１８は、真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する信号スペクトルの角度α及び信号スペクトルの長さＬｅｎのそれぞれを算出する。信号スペクトルをハフ変換することによる角度αの算出処理及び長さＬｅｎの算出処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
次に、像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αと第１の閾値Ｔｈ１とを比較し、信号スペクトルの長さＬｅｎと第４の閾値Ｔｈ４とを比較する。第４の閾値Ｔｈ４は、想定される真像の信号スペクトルの長さＬｅｎと、想定される虚像の信号スペクトルの長さＬｅｎとの間の長さに設定される。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４以上であれば、真像候補が真像であると判定する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上、又は、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定する。
像識別処理部１８は、虚像抑圧後のレーダ画像から、識別した虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４以上であれば、真像候補が真像であると判定する。
像識別処理部１８は、信号スペクトルの角度αが第１の閾値Ｔｈ１以上、又は、信号スペクトルの長さＬｅｎが第４の閾値Ｔｈ４よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定する。
像識別処理部１８は、虚像抑圧後のレーダ画像から、識別した虚像を除去し、虚像除去後のレーダ画像を処理後画像格納部３に出力する。
以上の実施の形態２では、像識別部１７が、信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さくても、信号スペクトルの長さが第４の閾値よりも短ければ、真像候補が虚像であると判定するように、図１３に示すレーダ画像処理装置２を構成した。したがって、図１３に示すレーダ画像処理装置２は、図１に示すレーダ画像処理装置２と同様に、レーダ画像に雑音成分が含まれていても、真像候補が、真像であるのか、虚像であるのかを識別することができる。また、図１３に示すレーダ画像処理装置２は、図１に示すレーダ画像処理装置２よりも、真像と虚像との識別精度が向上する。
なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
本開示は、レーダ画像処理装置、レーダ画像処理方法及びレーダ画像処理プログラムに適している。
１ レーダ画像格納部、２ レーダ画像処理装置、３ 処理後画像格納部、１１ 虚像抑圧部、１２，１７ 像識別部、１３ 画像変換部、１４ 仮真像候補選別部、１５ 真像候補抽出部、１６，１８ 像識別処理部、２１ 虚像抑圧回路、２２ 画像変換回路、２３ 仮真像候補選別回路、２４ 真像候補抽出回路、２５，２６ 像識別処理回路、３１ メモリ、３２ プロセッサ。
Claims (7)
- レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、前記レーダ画像に含まれているアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像を抑圧する虚像抑圧部と、
前記虚像抑圧部による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出し、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する前記信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、前記真像候補が真像であると判定し、前記信号スペクトルの角度が前記第１の閾値以上であれば、前記真像候補がアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像であると判定する像識別部と
を備えたレーダ画像処理装置。 - 前記像識別部は、
前記虚像抑圧部による虚像抑圧後のレーダ画像を２値化画像に変換し、前記２値化画像を出力する画像変換部と、
前記画像変換部から出力された２値化画像の中で、１の画素値を有する画素が集まっている、１つ以上の画素群のそれぞれを仮真像候補として特定し、特定した仮真像候補のうち、含んでいる画素の数が第２の閾値よりも少ない仮真像候補を破棄する仮真像候補選別部と、
前記虚像抑圧部による虚像抑圧後のレーダ画像から、前記仮真像候補選別部により破棄されないで残っている仮真像候補と画素位置が同じ画素群を真像候補として抽出する真像候補抽出部と、
前記真像候補抽出部により抽出された真像候補を前記アジマス軸方向にフーリエ変換することによって、前記真像候補の信号スペクトルを算出し、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する前記信号スペクトルの角度が前記第１の閾値よりも小さければ、前記真像候補が真像であると判定し、前記信号スペクトルの角度が前記第１の閾値以上であれば、前記真像候補がアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像であると判定する像識別処理部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーダ画像処理装置。 - 前記仮真像候補選別部は、残っている仮真像候補の中で、互いに隣り合っている２つの仮真像候補の距離が第３の閾値よりも短ければ、前記２つの仮真像候補のうち、いずれかの仮真像候補を破棄することを特徴とする請求項２記載のレーダ画像処理装置。
- 前記像識別処理部は、前記真像候補の信号スペクトルをハフ変換することによって、前記信号スペクトルの角度を算出することを特徴とする請求項２記載のレーダ画像処理装置。
- 前記像識別部は、前記信号スペクトルの角度が前記第１の閾値よりも小さくても、前記信号スペクトルの長さが第４の閾値よりも短ければ、前記真像候補がアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像であると判定することを特徴とする請求項１記載のレーダ画像処理装置。
- 虚像抑圧部が、レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、前記レーダ画像に含まれているアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像を抑圧し、
像識別部が、前記虚像抑圧部による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出し、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する前記信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、前記真像候補が真像であると判定し、前記信号スペクトルの角度が前記第１の閾値以上であれば、前記真像候補がアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像であると判定する
レーダ画像処理方法。 - 虚像抑圧部が、レーダ画像に対する圧縮センシング処理を実施することによって、前記レーダ画像に含まれているアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像を抑圧する処理手順と、
像識別部が、前記虚像抑圧部による虚像抑圧後のレーダ画像を、当該レーダ画像のアジマス軸方向にフーリエ変換することによって、虚像抑圧後のレーダ画像に含まれている真像候補の信号スペクトルを算出し、虚像抑圧後のレーダ画像におけるドップラ周波数軸に対する前記信号スペクトルの角度が第１の閾値よりも小さければ、前記真像候補が真像であると判定し、前記信号スペクトルの角度が前記第１の閾値以上であれば、前記真像候補がアジマスアンビギュイティと呼ばれる虚像であると判定する処理手順と
をコンピュータに実行させるためのレーダ画像処理プログラム。
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