JP7268732B2 - レーダシステム、イメージング方法およびイメージングプログラム - Google Patents

レーダシステム、イメージング方法およびイメージングプログラム Download PDF

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Description

本発明は、物体で反射された電磁波を受信してイメージングを行うレーダシステム、イメージング方法およびイメージングプログラムに関する。
図１８に例示するようなボディスキャナシステムが、空港等に導入されている。ボディスキャナシステムにおいて、ミリ波等の電磁波がエリア８０２内で停止する対象物（人体など）８００に照射される。サイドパネル８０３には、複数のレーダ（送信アンテナおよび受信アンテナを含む。）８０４が設置されている。対象物８００で反射された電磁波が計測され、計測信号（レーダ信号）に基づいて映像化（イメージング）が行われる（例えば、非特許文献１参照）。画像（レーダイメージ）に基づいて、例えば、対象物８００が不審物を所持しているか否かの検査が実行される。
なお、非特許文献２には、画像フレーム間のオプティカルフローを推定して、画像における物体の速度を測定する方法が記載されている。
特開平１１－９４９３１号公報
D. M. Sheen, et al., "Three-Dimensional Millimeter-Wave Imaging for Concealed Weapon Detection," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol.49, No.9, Sep. 2001 B. D. Lucas, T. Kanade, "An iterative image registration technique with an application to stereo vision," Proc. 7th International Joint Conference on Artificial Intelligence, pp.674-679, 1981
図１９は、一般的なレーダ装置の構成例を示すブロック図である。図１９に示すレーダ装置９０１は、電磁波を出射する送信アンテナ（Tx）１０２と、反射された電磁波を受信する受信アンテナ（Rx）１０３と、レーダ信号送受信部９０４と、イメージング処理部９０５とを含む。送信アンテナ１０２および受信アンテナ１０３は、図１８におけるレーダ８０４に相当する。図１９には、１つの送信アンテナ１０２と１つの受信アンテナ１０３とが例示されているが、実際には、多数の送信アンテナ１０２と多数の受信アンテナ１０３とが設置されている。以下、送信アンテナ、受信アンテナおよびレーダ装置を含むシステムを、レーダシステムという。
レーダ信号送受信部９０４は、送信アンテナ１０２に電磁波を出射させる。また、レーダ信号送受信部９０４は、受信アンテナ１０３からレーダ信号を入力する。イメージング処理部９０５は、レーダ信号に基づいて、レーダイメージを生成する。
図２０は、複数の送信アンテナ１０２と複数の受信アンテナ１０３とを含む電子走査アレイにおけるアンテナの配置例を示す模式図である。なお、図２０には、３次元の座標系も示されている。電子走査アレイは、例えば、複数の送信アンテナ１０２が同じ周波数の信号を送信するMultiple-Input and Multiple-Output（MIMO）で構成されている。電子走査アレイは、送信アンテナ１０２と受信アンテナ１０３とが共通化されているモノスタティックな送受信アンテナ素子で構成されることもある。複数の送信アンテナ１０２のうちの電磁波を照射する送信アンテナ１０２が切り替えられながら、受信アンテナ１０３を介してレーダ信号が取り込まれるように構成されることもある。
一般的なボディスキャナなどの電磁波を応用した撮影装置は、静止した対象物８００をイメージングすることを目的とする。すなわち、レーダ装置９０１は、対象物は電磁波が照射されているときに静止しているという前提の基に、レーダイメージを生成する。図２１は、静止した対象物８００のレーダイメージの一例を示す説明図である。
対象物８００が通路８０１を通る際に動きに制約を受けずに歩行する場合など、対象物が動く場合には、図２２に例示するように、レーダイメージにおいてBlur（ブラー：画像不鮮明）が生ずることがある。ブラーが生ずると、レーダイメージにおいて対象物８００に付随する検出対象（例えば、不審物）が埋もれることがある。よって、レーダイメージを種々の用途に用いる場合に、ブラーが抑制されたレーダイメージが生成されることが望ましい。
また、対象物８００が制約を受けずに動くような場合には、対象物８００の動きを予測することは困難であり、対象物８００の動きを考慮してブラーを抑制することは難しい。
特許文献１には、取得時期が異なる受信レーダの受信信号に基づく２枚の映像信号に対する相関処理で画像を生成するレーダ装置が記載されている。特許文献１に記載されたレーダ装置は、一方の映像信号における対象物の他方の映像信号での位置を予測し、他方の映像信号における対象物の位置を、予測された位置に補正する。しかし、特許文献１には、ブラーの抑制に関する開示はない。
本発明は、対象物が動く場合でもブラーが抑制されたレーダイメージを生成できるレーダシステム、イメージング方法およびイメージングプログラムを提供することを目的とする。
本発明によるレーダシステムは、電磁波を照射する複数の送信アンテナと、照射された電磁波の反射波を受信して計測信号を生成する複数の受信アンテナと、計測信号を取得するレーダ信号送受信手段と、各送信アンテナの電磁波の照射時刻における、基準となる照射時刻における位置からの対象物の移動量を推定する移動量推定手段と、計測信号と推定された対象物の移動量とに基づいてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成手段とを備える。
本発明によるイメージング方法は、複数の送信アンテナから照射された電磁波の反射波に基づく計測信号を取得し、各送信アンテナの電磁波の照射時刻における、基準となる照射時刻における位置からの対象物の移動量を推定し、計測信号と推定された対象物の移動量とに基づいてレーダイメージを生成する。
本発明によるイメージングプログラムは、コンピュータに、複数の送信アンテナから照射された電磁波の反射波に基づく計測信号を取得する処理と、各送信アンテナの電磁波の照射時刻における、基準となる照射時刻における位置からの対象物の移動量を推定する処理と、計測信号と推定された対象物の移動量とに基づいてレーダイメージを生成する処理とを実行させる。
本発明によれば、対象物が動く場合でもブラーが抑制されたレーダイメージを得ることができる。
第１の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。 照射時刻における対象物の位置を示す説明図である。 各時刻における対象物の位置を示す説明図である。 レーダイメージの撮像時刻と対象物の移動量とを示す説明図である。 推定された移動量とその相関値とを示す説明図である。 第１の実施形態のレーダシステムの動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。 コーナ検出によって抽出された注目点の例を示す説明図である。 第２の実施形態のレーダシステムの動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。 注目点に基づいて領域分割されたイメージの一例を示す説明図である。 分割で得られた領域に対応する移動量を示す説明図である。 第３の実施形態のレーダシステムの動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態のレーダシステムの動作を示すフローチャートである。 ＣＰＵを有するコンピュータの一例を示すブロック図である。 レーダシステムの主要部を示すブロック図である。 ボディスキャナシステムを示す説明図である。 一般的なレーダ装置の構成例を示すブロック図である。 複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを含む電子走査アレイにおけるアンテナの配置例を示す模式図である。 静止した対象物のレーダイメージの一例を示す説明図である。 対象物の動きに起因するブラーを説明するための説明図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
実施形態１．
図１は、第１の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。第１の実施形態のレーダシステムは、レーダ装置１０１と、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０３と、外部センサ（以下、センサという。）１０５とを含む。図１には、１つの送信アンテナ１０２と１つの受信アンテナ１０３とが例示されているが、実際には、多数の送信アンテナ１０２と多数の受信アンテナ１０３とが設置されている。
レーダ装置１０１は、送信アンテナ１０２および受信アンテナ１０３に電磁波の送受信を指示するレーダ信号送受信部１０４と、レーダイメージに現れうる対象物８００（図１８参照）の動きを推定する機能を有する動き推定部１０６と、レーダ信号と推定された対象物の動きとを用いてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成部１１２とを含む。
送信アンテナ１０２は、レーダ信号送受信部１０４からの照射指示を受け、電磁波の照射を開始する。送信アンテナ１０２から照射される電磁波として、例えば、連続波（Continuous Wave (CW)）、周波数変調連続波（Frequency Modulated CW (FMCW) ）、Stepped FMCWが使用可能である。以下、時刻に応じて周波数が変化するStepped ＦＭＣＷを使用することを想定するが、Stepped ＦＭＣＷの使用は一例である。電磁波の周波数をf(t)と表現する。
受信アンテナ１０３は、送信アンテナ１０２から照射された電磁波の反射波を受信し、反射波に基づく計測信号（レーダ信号）をレーダ信号送受信部１０４に出力する。以下、送信アンテナi が照射した電磁波を受信アンテナj が時刻t に受信した反射波に基づくレーダ信号をsi,j(t) と表現する。
レーダ信号送受信部１０４は、あらかじめ決められている照射順番と照射時刻に従って、送信アンテナ１０２に電磁波の照射を指示する。レーダ信号送受信部１０４は、受信アンテナ１０３からレーダ信号を入力する。レーダ信号送受信部１０４は、レーダ信号と送信アンテナ１０２の電磁波の照射時刻（照射開始時刻）とを動き補償イメージ生成部１１２に出力する。また、レーダ信号送受信部１０４は、必要に応じてレーダ信号と送信アンテナ１０２の電磁波の照射時刻とを動き推定部１０６に出力する。
センサ１０５は、対象物８００の位置もしくは速度（具体的には、位置もしくは速度を示すデータ）またはイメージを動き推定部１０６に出力する。ただし、動き推定部１０６において、レーダイメージに基づいて対象物の動きが推定される場合には、センサ１０５は不要である。
以下の説明では、図１８に例示されたボディスキャナシステムに実施形態が適用される場合を例示する。ただし、本実施形態および他の実施形態の応用は、ボディスキャナシステムに限定されない。図１８に示されたように、対象物８００は、ｘ方向に歩行する。レーダイメージの生成に使用されるレーダ８０４は、サイドパネル８０３に設置される。また、レーダ８０４として、複数の送信アンテナ１０２と受信アンテナ１０３とで構成されるＭＩＭＯアンテナ（図２０参照）が使用されるとする。
なお、本実施形態および他の実施形態は、任意の対象物８００の動きに対して有効である。また、本実施形態および他の実施形態は、任意の位置に設けられたレーダに対して有効である。つまり、図１８に例示されたレーダ８０４の設置位置は一例である。また、本実施形態および他の実施形態では、送信アンテナ１０２からの電磁波の照射中に対象物８００が動くことによって発生するブラーを抑制するために、複数の送信アンテナ１０２を使用するレーダイメージングシステム、もしくは、複数の周波数を使用するレーダイメージングシステム、または、複数の送信アンテナ１０２および複数の周波数を使用するレーダイメージングシステムに適用可能である。
以下、送信アンテナの数をNtx 、受信アンテナの数をNrx 、光速をc 、各送信アンテナ１０２の照射時刻（各々の照射開始時刻）をti（i=1,2,3,…,Ntx）とする。また、全送信アンテナ１０２と全受信アンテナ１０３によるレーダ信号からレーダイメージを生成する場合を例にする。なお、説明を簡単にするために、各送信アンテナ１０２のそれぞれが一度だけ電磁波を照射する場合を例にするが、実際には、各送信アンテナ１０２からの電磁波の照射は繰り返し行われる。各送信アンテナの照射時刻は、等間隔であるとする。
また、レーダ装置１０１が、動き補償のイメージングを、照射時刻（全体での照射開始時刻）t1の対象物位置を補償基準位置として行う場合を例にする。つまり、図２において、照射時刻t1における対象物８００の位置を位置＃１、照射時刻tNtxにおける対象物８００の位置を位置＃２とした場合、レーダ装置１０１は、位置＃１を基準としてイメージング（本実施形態では、動き補償イメージング）を行う。なお、それらの条件は、説明を簡単にするための例であって、本実施形態および他の実施形態は、それらの条件で限定されない。
動き推定部１０６は、イメージと撮像時刻とを格納するイメージデータベース（イメージＤＢ）１０７と、レーダ信号送受信部１０４からのレーダ信号を入力としてレーダイメージを生成し、レーダイメージと撮像時刻とをイメージＤＢ１０７に格納するイメージ生成部１０８と、撮像時刻が異なるイメージに基づいて対象物の動きを推定する移動量推定部１１０とを含む。
動き推定部１０６は、センサ１０５からの信号またはレーダ信号を入力として、各送信アンテナ１０２の照射時刻における推定した対象物８００の移動量を動き補償イメージ生成部１１２に出力する。動き推定部１０６の推定方法として、いくつかの方法が考えられる。一例として、下記のような方法がある。
方法Ａ：
動き推定部１０６が、センサ１０５からの信号に基づいて対象物８００の動きを推定する。動き推定部１０６は、例えば、センサ１０５から対象物８００の位置または速度を取得し、それらから移動量を推定する。センサ１０５として、例えば、超音波センサ、ＶＩＣＯＮ（VICON社のモーションキャプチャシステム）、距離や速度を計測するレーダなどを使用可能である。センサ１０５は、対象物８００に動きに対してその速度が得られやすい箇所に設置される。例えば、センサ１０５は、対象物８００の移動方向の正面に設置される。
センサ１０５から得られる情報が対象物８００の位置の情報である場合には、図３に示すような結果が得られる。図３は、各時刻における対象物の位置の一例を示す説明図である。具体的には、図３には、時刻t における対象物８００の推定位置P'(t) と対象物８００の実位置P(t)とがプロットされたグラフが示されている。動き推定部１０６は、推定位置P'(t) から各送信アンテナ１０２の電磁波の照射時刻における対象物の移動量Δ(ti)を、下記（１）式で算出できる。なお、位置または速度の情報を示す信号を出力するセンサ１０５が使用される場合、信号は、ＤＢに一時格納されてもよい。
Figure 0007268732000001
推定位置P'(t) はx,y,z の３次元データであるとする。なお、１次元データまたは２次元データを出力するセンサ１０５が使用される場合には、動き推定部１０６は、得られる１次元データまたは２次元データの移動量のみを推定する。センサ１０５から得られる情報が照射時刻における対象物の速度vxyz(t)={vx,vy,vz}である場合には、照射期間における対象物８００の速度は一定であると仮定して、対象物８００の移動量Δ(ti)を下記の（２）式で算出できる。
Figure 0007268732000002
方法Ｂ：
動き推定部１０６が、センサ１０５からの画像（イメージ）に基づいて対象物８００の動きを推定する。方法Ｂが採用される場合には、動き推定部１０６において、イメージＤＢ１０７は、イメージと撮像時刻とを格納する。移動量推定部１１０は、撮像時刻が異なるイメージに基づいて対象物の動きを推定する。センサ１０５として、例えば、２次元カメラ、デプスカメラ等を使用可能である。なお、センサ１０５は、レーダ８０４と同じ位置に（すなわち、図１８におけるサイドパネル８０３に）設置されているとする。
方法Ｃ：
動き推定部１０６が、受信アンテナ１０３から得られるレーダ信号に基づくレーダイメージを使用して対象物の動きを推定する。方法Ｃが採用される場合には、動き推定部１０６において、レーダ信号に基づいてレーダイメージを生成するイメージ生成部１０８が活用される。イメージＤＢ１０７は、レーダイメージと撮像時刻とを格納する。移動量推定部１１０は、撮像時刻が異なるレーダイメージに基づいて対象物の動きを推定する。
なお、方法Ａまたは方法Ｂが採用される場合には、動き推定部１０６において、イメージ生成部１０８は設けられなくてもよい。
方法Ｃが用いられる場合、イメージ生成部１０８は、レーダ信号送受信部１０４からのレーダ信号を入力として、レーダイメージを生成し、レーダイメージと撮像時刻とをイメージＤＢ１０７に格納する。イメージ生成部１０８は、レーダ信号送受信部１０４から受け取る送信アンテナ１０２の各照射時刻に基づいて撮像時刻を算出する。イメージ生成部１０８は、例えば、全ての送信アンテナ１０２を使用する場合のレーダイメージの撮像時刻を、照射時刻の平均値である(tNtx+t1)/2 とする。イメージ生成部１０８は、例えば、ビームフォーミングによってレーダイメージを生成する。すなわち、イメージ生成部１０８は、下記の（３）式および（４）式を用いてレーダイメージを生成する。なお、レーダイメージを生成する方法は、ビームフォーミングに限られない。イメージ生成部１０８は、任意のイメージング方式で、レーダイメージを生成可能である。
Figure 0007268732000003
Figure 0007268732000004
レーダイメージの全領域をＶとした場合におけるイメージング位置を、ｖ（ｖ∈Ｖ）とする。vimgi,j(v)は、送信アンテナi と受信アンテナj によるレーダ信号から生成されるイメージング位置ｖのレーダイメージである。|Ｒｉ－ｖ|と|Ｒｊ－ｖ|とは、それぞれ、イメージング位置ｖから送信アンテナi および受信アンテナj までの距離を示す。vimg(v) は、イメージング位置ｖの最終レーダイメージである。si,j(t) は、レーダ信号である。
撮像時刻が異なる複数のレーダイメージは、必ずしも同じ送受信アンテナの組合せに基づいて生成されなくてもよい。ただし、レーダイメージが同じ送受信アンテナの組合せに基づいて生成されない場合には、送信アンテナ１０２と受信アンテナ１０３とで形成されるアンテナ開口の中心位置が同じまたは近い（例えば、隣接する。）送受信アンテナペア（送信アンテナ１０２と受信アンテナ１０３との組合せ）が用いられる。または、撮像時刻が異なる複数のレーダイメージは、送信アンテナの数が同じ、送信アンテナの電磁波の照射時間が同じ、および送受信アンテナによる開口長が同じでという条件の下で生成される。例えば、図２０に例示された８つの送信アンテナと８つの受信アンテナからなるレーダモジュールが４つ配置されて構成されるＭＩＭＯにおいて、半数の送信アンテナが期間の前半で電磁波を照射し、それらを用いて生成されるレーダイメージと、期間の前半で使用されなかった残りの送信アンテナが期間の後半で電磁波を照射して生成されるレーダイメージとを比較することによって、対象物８００の移動量が推定されてもよい。
方法Ｂまたは方法Ｃが使用される場合、移動量推定部１１０は、撮像時刻が異なるイメージ（レーダイメージまたはセンサ１０５からのイメージ）に基づいて画像処理で対象物８００の移動量を推定する。ただし、使用されるイメージの撮像時刻の差分時間は、対象物８００の動きに対して十分短い時間である。例えば、差分時間は、対象物８００の位置を時刻の関数で表したときに、一次近似（１次元のテーラー展開）できる時間間隔以下である。方法Ａが使用される場合と同様に、対象物８００の移動量を推定する方法は、主として２つある。
１つ目の方法では、移動量推定部１１０は、まず、単一のイメージを使用する。移動量推定部１１０は、単一のイメージから対象物の位置を推定する。次いで、移動量推定部１１０は、撮像時刻が異なる複数のイメージにおける対象物の推定位置から例えば線形回帰で推定位置P'(t) を導出する。そして、移動量推定部１１０は、（１）式を用いて対象物の移動量Δ(ti)を算出する。対象物８００の面積または体積が大きい場合には、移動量推定部１１０は、例えば対象物８００の重心を対象物８００の位置とすればよい。
２つ目の方法では、移動量推定部１１０は、撮像時刻が異なるイメージを使用し、複数のイメージを比較することによって、移動量を推定する。移動量推定部１１０は、例えば、イメージ間で相関値が高い箇所（シフト値）を移動量とすることができる。また、移動量推定部１１０は、位相限定相関法や非特許文献２に記載されているようなオプティカルフローに基づく手法を利用してもよい。撮像時刻の差分時間が全ての送信アンテナ１０２の照射時間の和よりも大きい場合には、移動量推定部１１０は、算出した移動量を撮像時刻の差分で除算して対象物８００の移動速度を算出し、例えば（２）式を用いて移動量を推定すればよい。この場合、異なる撮像時刻の間で対象物８００の移動速度は一定であると仮定される。
方法Ｃが用いられる場合、例えば、撮像時刻T1、T2のイメージから推定された対象物８００の移動量がd であるとき、対象物８００の移動速度は、vxyz(t)=d/(T1-T2)である。この移動速度は、図４における推定位置P'(t) の傾きに相当する。移動量推定部１１０は、対象物８００の移動速度と（２）式とを用いて、各照射時刻における対象物８００の移動量を推定できる。
レーダイメージ間での相関に基づいてシフト値（移動量）を推定する場合には、図５に示すような結果が得られる。図５には、推定された移動量とその相関値との一例が示されている。移動量推定部１１０は、最も相関値が大きいd1だけを移動量としてもよい。ピークが複数ある場合には、移動量推定部１１０は、d1およびd2といった複数の移動量を選択してもよい。また、移動量推定部１１０は、d1とd2との平均値を移動量としてもよい。
なお、図５には、一例として１次元の移動量（x、ｙまたはｚ）のみが示されている、移動量推定部１１０は、３次元イメージについても、相関を取ることによって３次元の移動量を推定できる。移動量推定部１１０は、オプティカルフローに基づく手法を用いる場合において、対象物８００の移動量として複数が推定されたときには、最大値や平均値を選択してもよいし、それら複数を選択してもよい。
動き補償イメージ生成部１１２は、レーダ信号送受信部１０４から入力されるレーダ信号と、動き推定部１０６から入力される各々の送信アンテナ１０２の照射時刻における対象物の移動量とに基づいて、レーダイメージを生成する。動き補償イメージ生成部１１２は、生成したレーダイメージを出力する。動き補償イメージ生成部１１２は、例えば、ビームフォーミングに基づく動き補償イメージングを行う。すなわち、動き補償イメージ生成部１１２は、各々送信アンテナ１０２の電磁波の照射時刻における対象物の移動量Δ(ti)を用いて、下記の（５）式によって、動き補償された最終レーダイメージを得る。
Figure 0007268732000005
動き補償イメージ生成部１１２は、最終レーダイメージを生成するときに、送信アンテナ１０２ごとにイメージング位置を移動量分だけシフトさせて、複数のレーダイメージを足し合わせる。なお、（５）式では、１つの送信アンテナ１０２での電磁波の照射期間中での対象物８００の移動はないと仮定されている。しかし、１つの送信アンテナ１０２での照射中（周波数を変えている間）の対象物８００の移動量が大きい場合には、動き補償イメージ生成部１１２は、周波数単位でイメージング位置を移動量分だけシフトさせればよい。また、動き推定部１０６から受け取る対象物８００の移動量が複数ある場合には、動き補償イメージ生成部１１２は、各移動量について（５）式を用いた動き補償イメージングを実施すればよい。
次に、図６のフローチャートを参照して、第１の実施形態のレーダシステムの動作を説明する。図６（Ａ）には、レーダシステムの全体的な処理が示されている。図６（Ｂ）および図６（Ｃ）には、動き推定部１０６が実行する処理が示されている。
レーダ信号送受信部１０１は、所定の照射順番に従って複数の送信アンテナ１０２に順次電磁波を出射させ、受信アンテナ１０３が受信した反射波に基づくレーダ信号を得る（ステップＳ１０１）。レーダ信号送受信部１０４は、レーダ信号および各送信アンテナの照射時刻を、動き補償イメージ生成部１１２に出力する。
なお、センサ１０５からの信号（対象物８００の位置もしくは速度またはイメージを特定可能な信号）に基づく対象物８００の移動量推定と、レーダイメージに基づく移動量推定とは、択一的に実行される。レーダ装置１０１がレーダイメージに基づく移動量推定を実行するように構成される場合には、レーダ信号送受信部１０４は、レーダ信号および各送信アンテナの照射時刻を、動き推定部１０６にも出力する。
ステップＳ１０２では、動き推定部１０６は、センサ１０５から、対象物８００の位置、速度またはイメージに関する信号を入力する。イメージを出力可能なセンサ１０５が用いられる場合には、センサ１０５からのイメージは、イメージＤＢ１０７に格納される。なお、レーダ装置１０１がレーダイメージに基づく移動量推定を実行するように構成される場合には、動き推定部１０６は、ステップＳ１０２の処理を実行しない。また、そのように構成されている場合には、上述したように、センサ１０５は設置されなくてもよい。
動き推定部１０６において、移動量推定部１１０は、各送信アンテナ１０２の照射時刻における対象物８００の移動量を推定する（ステップＳ１０３）。移動量推定部１１０は、推定した対象物８００の移動量を動き補償イメージ生成部１１２に出力する。
上記の方法Ｂが用いられる場合には、ステップＳ１０３の処理として、図６（Ｂ）に示されたステップＳ１０３Ｂの処理が実行される。すなわち、センサ１０５からのイメージはイメージＤＢ１０７に格納されるが（ステップＳ１３１）、移動量推定部１１０は、イメージＤＢ１０７に格納されている異なる撮像時刻のイメージに基づいて、各送信アンテナ１０２の照射時刻における対象物８００の移動量を推定する（ステップＳ１３２）。
上記の方法Ｃが用いられる場合には、ステップＳ１０３の処理として、図６（Ｃ）に示されたステップＳ１０３Ｃの処理が実行される。すなわち、まず、動き推定部１０６において、イメージ生成部１０８は、レーダ信号送受信部１０４からのレーダ信号を入力として、レーダイメージを生成する（ステップＳ１３４）。イメージ生成部１０８は、生成したレーダイメージと撮像時刻とをイメージＤＢ１０７に格納する（ステップＳ１３５）。移動量推定部１１０は、イメージＤＢ１０７に格納されている異なる撮像時刻のレーダイメージに基づいて、各送信アンテナ１０２の照射時刻における対象物８００の移動量を推定する（ステップＳ１３６）。
なお、上記の方法Ａが用いられる場合には、移動量推定部１１０は、センサ１０５からの信号から直接対象物８００の移動量を推定できる。
動き補償イメージ生成部１１２は、レーダ信号送受信部１０４から入力されるレーダ信号を、動き推定部１０６からの推定された移動量に基づいて、例えば（５）式によってレーダイメージを生成する（ステップＳ１０４）。
本実施形態では、レーダ装置１０１は、センサ１０５から得られる情報（位置または速度の情報）もしくはイメージ、またはレーダイメージを用いて対象物８００の動きを推定する。そして、レーダ装置１０１は、推定した対象物８００の動きを補償してレーダイメージを生成する。その結果、ブラーが抑制されたレーダイメージが得られる。
実施形態２．
図７は、第２の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。第２の実施形態のレーダシステムは、レーダ装置２０１と、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０３と、センサ１０５とを含む。図７には、１つの送信アンテナ１０２と１つの受信アンテナ１０３とが例示されているが、実際には、多数の送信アンテナ１０２と多数の受信アンテナ１０３とが設置されている。
レーダ装置２０１は、レーダ信号送受信部１０４と、対象物の動きを推定する動き推定部２０６と、レーダ信号と推定された対象物の動きとを用いてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成部２１２とを含む。
動き推定部２０６は、イメージＤＢ１０７と、イメージ生成部１０８と、対象物８００における１つ以上の注目点を抽出する注目点抽出部２０９と、撮像時刻が異なるイメージに基づいて対象物の動きを推定する移動量推定部２１０とを含む。動き推定部２０６における移動量推定部２１０は、注目点の動きを推定する。本実施形態では、動き推定部２０６において、移動量推定部２１０は、注目点抽出部２０９が抽出した注目点ごとの移動量を推定する。
送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、レーダ信号送受信部１０４、センサ１０５、イメージＤＢ１０７およびイメージ生成部１０８は、第１の実施形態のそれらと同じ機能を有する。
動き推定部２０６は、第１の実施形態における動き推定部１０６と同様に、センサ１０５からの信号またはレーダ信号を入力して、３つの方法（方向Ａ、方法Ｂ、方法Ｃ）を使用できる。本実施形態では、動き推定部２０６は、各送信アンテナ１０２の照射時刻の注目点ごとの移動量を、動き補償イメージ生成部２１２に出力する。
方法Ａが用いられる場合には、動き推定部２０６は、第１の実施形態における動き推定部１０６による処理と同様の処理で、注目点ごとに移動量を推定する。動き推定部２０６は、例えば、対象物８００が歩行者であれば、手、足、胴体のような部位ごとの移動量を推定する。
方法Ｂまたは方法Ｃが用いられる場合には、注目点抽出部２０９は、イメージＤＢ１０７に格納されているイメージ（レーダイメージまたはセンサ１０５からのイメージ）から１つ以上の注目点を抽出する。注目点抽出部２０９は抽出した注目点の位置と撮像時刻の異なるイメージとを、移動量推定部２１０に出力する。注目点抽出部２０９は、例えば、基準位置になる照射時刻に近い撮像時刻のイメージからコーナ検出等で注目点を自動抽出する。注目点抽出部２０９は、あらかじめ定められた点を抽出してもよい。あらかじめ定められた点は、例えば、イメージを等間隔に分割する格子点である。
図８は、コーナ検出によって抽出された注目点の例を示す説明図である。イメージ＃１は、基準位置になる照射時刻に近い撮像時刻のイメージである。イメージ＃２は、それとは異なる撮像時刻のイメージである。図８に示す例では、イメージ＃１から、注目点＃１、＃２、＃３、＃４が抽出される。抽出された注目点をpk（1≦k≦Np）とする。
センサ１０５から得られるイメージに基づいて注目点が抽出される場合、注目点の座標は、レーダ装置２０１で得られるイメージの座標に変換される。座標変換のために、既存の位置合わせ（レジストレーション）技術等を利用可能である。
移動量推定部２１０は、撮像時刻が異なるイメージを使用して、各送信アンテナ１０２の照射時刻における各注目点の移動量を推定する。移動量推定部２１０は、推定した移動量を、動き補償イメージ生成部２１２に出力する。図８に示す例では、各注目点から伸びている矢印が、各注目点の移動量を表す。移動量推定部２１０は、各注目点の移動量を推定するときに、既存の相関法またはオプティカルフローなどを使用可能である。各送信アンテナ１０２の照射時刻における各注目点の移動量をΔp(t i)とすると、各注目点の移動量を下記の（６）式で表すことができる。（６）式において、P'p(ti)は、時刻tiにおける注目点pkの推定位置を示す。
Figure 0007268732000006
また、撮像時刻が異なるイメージ間で推定された注目点の移動量と撮像時刻の差分時間とから算出される各注目点の速度をvp,xyz(t)={vxp,vyp,vzp} とした場合には、移動量推定部２１０は、（２）式と同様に、各注目点の移動量を、下記の（７）式によって算出できる。
Figure 0007268732000007
動き補償イメージ生成部２１２は、レーダ信号送受信部１０４から入力されるレーダ信号と、動き推定部２０６から入力される各々の送信アンテナ１０２の照射時刻における注目点ごとの動きとに基づいて、レーダイメージを生成する。動き補償イメージ生成部２１２は、生成したレーダイメージを出力する。動き補償イメージ生成部２１２は、例えば、ビームフォーミングに基づく動き補償イメージングを行う。すなわち、動き補償イメージ生成部２１２は、各々送信アンテナ１０２の電磁波の照射時刻における対象物の注目点ごとの移動量Δp(t i)を用いて、下記の（８）式を用いて、動き補償されたレーダイメージを得る。
Figure 0007268732000008
注目点の数であるNp枚のレーダイメージが（８）式に基づいて生成される。なお、（５）式と同様に、（８）式では、１つの送信アンテナ１０２での電磁波の照射期間中での対象物８００の移動はないと仮定されている。しかし、１つの送信アンテナ１０２での照射中（周波数を変えている間）の対象物８００の移動量が大きい場合には、動き補償イメージ生成部２１２は、周波数単位でイメージング位置を移動量分だけシフトさせればよい。
次に、図９のフローチャートを参照して、第２の実施形態のレーダシステムの動作を説明する。図９（Ａ）には、レーダシステムの全体的な処理が示されている。図９（Ｂ）および図９（Ｃ）には、動き推定部２０６が実行する処理が示されている。
ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理は、第１の実施形態における処理と同じである。
なお、本実施形態でも、センサ１０５からの信号（対象物８００の位置もしくは速度またはイメージを特定可能な信号）に基づく対象物８００の移動量推定と、レーダイメージに基づく移動量推定とは、択一的に実行される。レーダ装置２０１がレーダイメージに基づく移動量推定を実行するように構成される場合には、レーダ信号送受信部１０４は、レーダ信号および各送信アンテナの照射時刻を、動き推定部２０６にも出力する。
また、レーダ装置２０１がレーダイメージに基づく移動量推定を実行するように構成される場合には、動き推定部２０６は、ステップＳ１０２の処理を実行しない。また、そのように構成されている場合には、上述したように、センサ１０５は設置されなくてもよい。
動き推定部２０６において、移動量推定部２１０は、対象物８００の移動量を推定する（ステップＳ２０３）。移動量推定部２１０は、推定した対象物８００の移動量を動き補償イメージ生成部２１２に出力する。
上記の方法Ｂが用いられる場合には、ステップＳ２０３の処理として、図９（Ｂ）に示されたステップＳ２０３Ｂの処理が実行される。すなわち、センサ１０５からのイメージはイメージＤＢ１０７に格納されるが（ステップＳ２３１）、注目点抽出部２０９は、イメージＤＢ１０７に格納されているセンサ１０５からのイメージから、１つ以上の注目点pkを抽出する（ステップＳ２３２）。なお、ステップＳ２３１の処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１３１の処理と同じである。注目点抽出部２０９は、抽出した注目点の位置と撮像時刻が異なるイメージとを移動量推定部２１０に出力する。移動量推定部２１０は、注目点ごとの移動量Δp(t i)を推定する（ステップＳ２３３）。移動量推定部２１０は、推定した注目点の移動量を、動き補償イメージ生成部２１２に出力する。
上記の方法Ｃが用いられる場合には、ステップＳ２０３の処理として、図９（Ｃ）に示されたステップＳ２０３Ｃの処理が実行される。すなわち、動き推定部２０６において、イメージ生成部１０８は、レーダ信号送受信部１０４からのレーダ信号を入力として、レーダイメージを生成する（ステップＳ２３４）。イメージ生成部１０８は、生成したレーダイメージと撮像時刻とをイメージＤＢ１０７に格納する（ステップＳ２３５）。なお、ステップＳ２３４，Ｓ２３５の処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１３４，Ｓ１３５の処理と同じである。注目点抽出部２０９は、イメージＤＢ１０７に格納されている異なる撮像時刻のレーダイメージから、１つ以上の注目点pkを抽出する（ステップＳ２３６）。注目点抽出部２０９は、抽出した注目点の位置と撮像時刻が異なるレーダイメージとを移動量推定部２１０に出力する。移動量推定部２１０は、注目点ごとの移動量を推定する。移動量推定部２１０は推定した注目点の移動量を、動き補償イメージ生成部２１２に出力する。
動き補償イメージ生成部２１２は、レーダ信号送受信部１０４から入力されるレーダ信号を、動き推定部２０６からの推定された移動量に基づいて、例えば（８）式によってレーダイメージを生成する（ステップＳ１０４）。
本実施形態では、レーダ装置２０１は、対象物８００における注目点ごとの動きを、センサ１０５から得られる情報（位置または速度の情報）もしくはイメージ、またはレーダイメージを用いて推定する。そして、レーダ装置２０１は、推定した注目点の動きを補償してレーダイメージを生成する。その結果、対象物８００における複数個所の異なる動きによって生ずるブラーが抑制されたレーダイメージが得られる。
実施形態３．
図１０は、第３の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。第３の実施形態のレーダシステムは、レーダ装置３０１と、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０３と、センサ１０５とを含む。図１０には、１つの送信アンテナ１０２と１つの受信アンテナ１０３とが例示されているが、実際には、多数の送信アンテナ１０２と多数の受信アンテナ１０３とが設置されている。
レーダ装置３０１は、レーダ信号送受信部１０４と、対象物の動きを推定する動き推定部２０６と、レーダイメージを領域分割するイメージ領域分割部３１１と、レーダ信号と推定された対象物の動きとを用いてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成部３１２とを含む。
送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、レーダ信号送受信部１０４、センサ１０５および動き推定部２０６は、図７に示された第２の実施形態のそれらと同じ機能を有する。したがって、イメージＤＢ１０７、イメージ生成部１０８、注目点抽出部２０９および移動量推定部２１０は、第２の実施形態のそれらと同じ機能を有する。
本実施形態では、動き推定部２０６は、センサからの信号またはレーダ信号を入力して、各送信アンテナ１０２の照射時刻の注目点ごとの移動量および注目点の位置をイメージ領域分割部３１１に出力する。
イメージ領域分割部３１１は、注目点の位置に基づいてイメージ（レーダイメージまたはセンサ１０５からのイメージ）を領域分割する。イメージ領域分割部３１１は、分割で得られた領域と対応する注目点の移動量とを動き補償イメージ生成部３１２に出力する。イメージ領域分割部３１１は、例えば、注目点を母点としてクラスタングを行うことによってイメージを分割できる。分割方法として、例えば、ボロノイ図による分割を使用可能である。すなわち、イメージ領域分割部３１１は、イメージにおける画素（この場合には、イメージング位置）を、複数個の注目点（母点）のうちの最も近い注目点に対応づけ、注目点に対応づけられた画素を要素とする領域を定めることによって、イメージの領域分け（領域分割）を実現することができる。
図１１は、注目点に基づいて領域分割されたイメージの一例を示す説明図である。図１１には、図８に例示されたイメージ＃１における注目点の位置に基づいて、領域分割された例が示されている。
注目点＃１、＃２、＃３、＃４に対応する領域を領域＃１、＃２、＃３、＃４とする。イメージの全領域をv∈Vとし、分割された領域をvp∈Vp（p=1,2,…,Np）とした場合、一般に、｛V1∪V2∪…∪VNp｝=Vと表現できる。
動き補償イメージ生成部３１２は、レーダ信号送受信部１０４から入力されるレーダ信号と、分割によって得られた領域に対応する注目点の動きとに基づいて、各領域のレーダイメージを生成する。動き補償イメージ生成部３１２は、生成したレーダイメージを出力する。すなわち、動き補償イメージ生成部３１２は、各々送信アンテナ１０２の電磁波の照射時刻における対象物の注目点ごとの移動量Δp(t i)を用いて、イメージにおける各領域vp∈Vpについて下記の（９）式を用いて、動き補償されたレーダイメージを得る。
Figure 0007268732000009
図１２は、分割で得られた領域に対応する移動量を示す説明図である。図１１に示された領域＃１と領域＃３とに対して、異なる移動量Δ1(ti) 、Δ3(ti) に基づいてイメージングが行われる。図１２において、細線の点線は、領域＃１を示す。細線の実線は、領域＃３を示す。太線の点線は、領域＃１に対応する注目点の移動量分だけシフトした領域＃１を示す。太線の実線は、領域＃３に対応する注目点の移動量分だけシフトした領域＃３を示す。動き補償イメージ生成部３１２は、移動量分だけシフトさせた領域が重なる部分については、同じ計算を行うことになるので、重なる部分をキャッシュとして利用してもよい。
次に、図１３のフローチャートを参照して、第３の実施形態のレーダシステムの動作を説明する。図１３（Ａ）には、レーダシステムの全体的な処理が示されている。図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）には、動き推定部２０６が実行する処理が示されている。
ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ２０３の処理は、第２の実施形態における処理と同じである。動き推定部２０６は、各送信アンテナ１０３の照射時刻の注目点ごとの移動量および注目点の位置をイメージ領域分割部３１１に出力する。
なお、本実施形態でも、センサ１０５からの信号（対象物８００の位置もしくは速度またはイメージを特定可能な信号）に基づく対象物８００の移動量推定と、レーダイメージに基づく移動量推定とは、択一的に実行される。レーダ装置３０１がレーダイメージに基づく移動量推定を実行するように構成される場合には、レーダ信号送受信部１０４は、レーダ信号および各送信アンテナの照射時刻を、動き推定部２０６にも出力する。
また、レーダ装置３０１がレーダイメージに基づく移動量推定を実行するように構成される場合には、動き推定部２０６は、ステップＳ１０２の処理を実行しない。また、そのように構成されている場合には、上述したように、センサ１０５は設置されなくてもよい。
イメージ領域分割部３１１は、注目点の位置に基づいてイメージを分割する（ステップＳ３０１）。イメージ領域分割部３１１は、分割によって得られたイメージにおける領域を示すデータと対応する注目点の移動量とを動き補償イメージ生成部３１２に出力する。
動き補償イメージ生成部３１２は、レーダ信号送受信部１０４から入力されるレーダ信号を、イメージ領域分割部３１１からの各送信アンテナ１０２の照射時刻における注目点ごとの移動量に基づいて、分割された領域のレーダイメージを生成する。そして、動き補償イメージ生成部３１２は、例えば（９）式によってレーダイメージを生成する（ステップＳ３０４）。
本実施の形態では、レーダ装置３０１は、対象物８００における注目点ごとの動きを、センサ１０５から得られる情報（位置または速度の情報）もしくはイメージ、またはレーダイメージを用いて推定する。そして、レーダ装置３０１は、推定した注目点の動きを補償して最終的なレーダイメージを生成する。その結果、対象物８００における複数個所の異なる動きによって生ずるブラーが抑制されたレーダイメージが得られる。また、対象物８００における複数個所の動きが異なる場合でも、それらが同時に補償された１枚のレーダイメージを得ることができる。
実施形態４．
図１４は、第４の実施形態のレーダシステムの構成例を示すブロック図である。第４の実施形態のレーダシステムは、レーダ装置４０１と、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０３とを含む。図１４には、１つの送信アンテナ１０２と１つの受信アンテナ１０３とが例示されているが、実際には、多数の送信アンテナ１０２と多数の受信アンテナ１０３とが設置されている。
レーダ装置４０１は、レーダ信号送受信部１０４と、レーダイメージと撮像時刻とを格納するイメージＤＢ１０７と、レーダ信号に基づいてレーダイメージを生成し、レーダイメージと撮像時刻とをイメージＤＢ１０７に格納するイメージ生成部１０８と、レーダイメージを領域分割するイメージ領域分割部４１１と、撮像時刻が異なるイメージに基づいて対象物の動きを推定する移動量推定部４１０と、レーダ信号と分割によって得られた領域ごとに推定された移動量とを用いてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成部４１２とを含む。
送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、レーダ信号送受信部１０４、イメージＤＢ１０７、イメージ生成部１０８は、図１０に示された第３の実施形態のそれらと同じ機能を有する。
イメージ領域分割部４１１は、イメージＤＢ１０７からレーダイメージを取得し、レーダイメージを領域分割する。イメージ領域分割部４１１は、分割によって得られた領域を示すデータを移動量推定部４１０に出力する。イメージ領域分割部４１１は、レーダイメージを領域分割するときに、K-means 法などのクラスタリング手法を利用できる。イメージ領域分割部４１１は、例えば、レーダイメージの反射強度（振幅）がしきい値以上である画素の周辺だけを領域とし、限定された領域についてK-means 法などのクラスタリングを行って、イメージを分割してもよい。また、イメージの分割方法があらかじめ決められもよい。その場合、イメージ領域分割部４１１は、例えば、z方向（レーダ面に対する奥行方向）に等間隔でNz個に領域を分割してもよい。クラスタリングによって分割されて得られた領域を、第３の実施形態の場合と同様にVpとする。
移動量推定部４１０は、イメージ領域分割部４１１に入力される分割領域を示すデータに基づいて、領域ごとの対象物８００の移動量を推定する。移動量推定部４１０は、推定した移動量を、動き補償イメージ生成部４１２に出力する。移動量推定部４１０は、第１～第３の実施形態で使用されたいずれかの方法で、領域ごとの移動量を推定すればよい。イメージ領域ごとの推定された移動量をΔp(t i)とする。
動き補償イメージ生成部４１２は、第３の実施形態の場合と同様に動作する。
次に、図１５のフローチャートを参照して、第４の実施形態のレーダシステムの動作を説明する。
レーダ信号送受信部１０４は、第３の実施形態における処理と同様の処置を行う（ステップＳ１０１）。イメージ生成部１０８は、第３の実施形態と同様に、レーダ信号送受信部１０４からのレーダ信号を入力として、レーダイメージを生成する（ステップＳ２３４）。イメージ生成部１０８は、第３の実施形態と同様に、生成したレーダイメージと撮像時刻とをイメージＤＢ１０７に格納する（ステップＳ２３５）。
イメージ領域分割部４１１は、イメージＤＢ１０７に格納されているイメージ（レーダイメージ）を領域分割する（ステップＳ４０１）。イメージ領域分割部４１１は、分割によって得られた領域を示すデータを、移動量推定部４１０に出力する。
移動量推定部４１０は、イメージにおける領域ごとに対象物８００の移動量を推定する（ステップＳ４０２）。移動量推定部４１０は、推定した移動量を動き補償イメージ生成部４１２に出力する。
動き補償イメージ生成部４１２は、動き補償イメージ生成部３１２と同様に、例えば（９）式によってレーダイメージを生成する（ステップＳ３０４）。
本実施の形態では、レーダ装置４０１は、対象物８００における注目点ごとの動きを、レーダイメージを用いて推定する。そして、レーダ装置４０１は、推定した注目点の動きを補償して最終的なレーダイメージを生成する。その結果、対象物８００における複数個所の異なる動きによって生ずるブラーが抑制されたレーダイメージが得られる。また、対象物８００における複数個所の動きが異なる場合でも、それらが同時に補償された１枚のレーダイメージを得ることができる。
上記の各実施形態における各機能（各処理）を、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）等のプロセッサやメモリ等を有するコンピュータで実現可能である。例えば、記憶装置（記憶媒体）に上記の実施形態における方法（処理）を実施するためのプログラムを格納し、各機能を、記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵで実行することによって実現してもよい。
図１６は、ＣＰＵを有するコンピュータの一例を示すブロック図である。コンピュータは、レーダ装置に実装される。ＣＰＵ１０００は、記憶装置１００１に格納されたプログラムに従って処理を実行することによって、上記の各実施形態における各機能を実現する。すなわち、図１，図７，図１０，図１４に示されたレーダ装置１０１，２０１，３０１，４０１における、レーダ信号送受信部１０４、イメージ生成部１０８、移動量推定部１１０，２１０，４１０、動き補償イメージ生成部１１２，２１２，３１２，４１２、注目点抽出部２０９、およびイメージ領域分割部３１１，４１１の機能を実現する。
なお、ＣＰＵ１０００に代えて、または、ＣＰＵ１０００とともに、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）が用いられてもよい。また、図１，図７，図１０，図１４に示されたレーダ装置１０１，２０１，３０１，４０１における機能の一部が半導体集積回路で実現され、他の部分がＣＰＵ１０００等で実現されてもよい。
記憶装置１００１は、例えば、非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium ）である。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の具体例として、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory ）、ＣＤ－Ｒ（Compact Disc-Recordable ）、ＣＤ－Ｒ／Ｗ（Compact Disc-ReWritable ）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM ）、フラッシュＲＯＭ）がある。
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium ）に格納されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体には、例えば、有線通信路または無線通信路を介して、すなわち、電気信号、光信号または電磁波を介して、プログラムが供給される。
メモリ１００２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）で実現され、ＣＰＵ１０００が処理を実行するときに一時的にデータを格納する記憶手段である。メモリ１００２に、記憶装置１００１または一時的なコンピュータ可読媒体が保持するプログラムが転送され、ＣＰＵ１０００がメモリ１００２内のプログラムに基づいて処理を実行するような形態も想定しうる。
また、メモリ１００２または記憶装置１００１は、上記の各実施形態におけるイメージＤＢ１０７を実現する。
図１７は、レーダシステムの主要部を示すブロック図である。図１７に示すレーダシステム１１は、電磁波を照射する複数の送信アンテナ１２（実施形態では、送信アンテナ１０２で実現される。）と、照射された電磁波の反射波を受信して計測信号を生成する複数の受信アンテナ１３（実施形態では、受信アンテナ１０３で実現される。）と、計測信号を取得するレーダ信号送受信手段１４（実施形態では、レーダ信号送受信部１０４で実現される。）と、対象物の動きを推定する動き推定手段１５（実施形態では、動き推定部１０６，２０６で実現される。）と、計測信号と推定された対象物の動きとに基づいてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成手段１６（実施形態では、動き補償イメージ生成部１１２，２１２，３１２，４１２で実現される。）とを備える。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下に限定されるわけではない。
（付記１）電磁波を照射する複数の送信アンテナと、
照射された電磁波の反射波を受信して計測信号を生成する複数の受信アンテナと、
前記計測信号を取得するレーダ信号送受信手段と、
対象物の動きを推定する動き推定手段と、
前記計測信号と推定された前記対象物の動きとに基づいて前記レーダイメージを生成する動き補償イメージ生成手段と
を備えたレーダシステム。
（付記２）前記動き推定手段は、各送信アンテナの電磁波の照射時刻における前記対象物の移動量を推定する移動量推定手段を含み、
前記動き補償イメージ生成手段は、推定された前記対象物の移動量に基づいて前記レーダイメージを生成する
付記１のレーダシステム。
（付記３）前記移動量推定手段は、撮像時刻が異なる、計測信号に基づくイメージまたは外部センサから得られるイメージに基づいて各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
付記２のレーダシステム。
（付記４）前記移動量推定手段は、撮像時刻が異なる複数のイメージ間での相関から前記対象物の移動量を得て、得られた移動量と撮像時刻の差とに基づいて前記対象物の移動速度を算出し、算出した移動速度から各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
付記３のレーダシステム。
（付記５）前記移動量推定手段は、送信アンテナと受信アンテナとで形成されるアンテナ開口の中心位置が同じまたは近い送信アンテナと受信アンテナとの組合せで得られた計測信号に基づく、撮像時刻が異なる複数のイメージに基づいて各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
付記３のレーダシステム。
（付記６）前記対象物における１つ以上の注目点を抽出する注目点抽出手段をさらに備え、
前記動き補償イメージ生成手段は、各送信アンテナの照射時刻における前記注目点ごとの前記対象物の動きに基づいて前記レーダイメージを生成する
付記１から付記５のうちのいずれかのレーダシステム。
（付記７）前記注目点抽出手段は、計測信号に基づくイメージまたは外部センサから得られるイメージから前記対象物における注目点を抽出し、
前記動き推定手段は、各送信アンテナの照射時刻における前記注目点ごとの移動量を推定する
付記６のレーダシステム。
（付記８）前記対象物における注目点に基づいてイメージを分割するイメージ領域分割手段をさらに備え、
前記動き補償イメージ生成手段は、分割によって得られた領域ごとの前記注目点の動きに基づいて前記レーダイメージを生成する
付記１から付記７のうちのいずれかのレーダシステム。
（付記９）前記イメージ領域分割手段は、前記注目点とイメージング位置との距離が最短になるようにイメージを分割する
付記８のレーダシステム。
（付記１０）前記計測信号に基づくイメージを分割するイメージ領域分割手段をさらに備え、
前記動き推定手段は、分割によって得られた各領域ごとに前記対象物の動きを推定し、
前記動き補償イメージ生成手段は、分割によって得られた領域ごとの前記対象物の動きに基づいて前記レーダイメージを生成する
付記１から付記５のうちのいずれかのレーダシステム。
（付記１１）イメージ領域分割手段は、レーダ面に対する奥行方向にクラスタリングを行うことによって、イメージを分割する
付記１０のレーダシステム。
（付記１２）前記動き推定手段は、外部センサから得られる前記対象物の位置または速度に基づいて前記対象物の動きを推定する
付記１から付記１１のうちのいずれかのレーダシステム。
（付記１３）複数の送信アンテナから照射された電磁波の反射波に基づく計測信号を取得し、
対象物の動きを推定し、
前記計測信号と推定された前記対象物の動きとに基づいて前記レーダイメージを生成する
イメージング方法。
（付記１４）各送信アンテナの電磁波の照射時刻における前記対象物の移動量を推定し、
推定された前記対象物の移動量に基づいて前記レーダイメージを生成する
付記１３のイメージング方法。
（付記１５）撮像時刻が異なる、前記計測信号に基づくイメージまたは外部センサから得られるイメージに基づいて各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
付記１４のイメージング方法。
（付記１６）コンピュータに、
複数の送信アンテナから照射された電磁波の反射波に基づく計測信号を取得する処理と、
対象物の動きを推定する処理と、
前記計測信号と推定された前記対象物の動きとに基づいて前記レーダイメージを生成する処理と
を実行させるためのイメージングプログラム。
（付記１７）コンピュータに、
各送信アンテナの電磁波の照射時刻における前記対象物の移動量を推定する処理と、
推定された前記対象物の移動量に基づいて前記レーダイメージを生成する処理と
を実行させる付記１６のイメージングプログラム。
（付記１８）コンピュータに、
撮像時刻が異なる、前記計測信号に基づくイメージまたは外部センサから得られるイメージに基づいて各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する処理
を実行させる付記１７のイメージングプログラム。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
１１ レーダシステム
１２ 送信アンテナ
１３ 受信アンテナ
１４ レーダ信号送受信手段
１５ 動き推定手段
１６ 動き補償イメージ生成手段
１０１，２０１，３０１，４０１ レーダ装置
１０２ 送信アンテナ
１０３ 受信アンテナ
１０４ レーダ信号送受信部
１０５ センサ（外部センサ）
１０６，２０６ 動き推定部
１０７ イメージＤＢ（イメージデータベース）
１０８ イメージ生成部
１１０，２１０，４１０ 移動量推定部
１１２，２１２，３１２，４１２ 動き補償イメージ生成部
２０９ 注目点抽出部
３１１，４１１ イメージ領域分割部
１０００ ＣＰＵ
１００１ 記憶装置
１００２ メモリ

Claims (8)

  1. 電磁波を照射する複数の送信アンテナと、
    照射された電磁波の反射波を受信して計測信号を生成する複数の受信アンテナと、
    前記計測信号を取得するレーダ信号送受信手段と、
    各送信アンテナの電磁波の照射時刻における、基準となる照射時刻における位置からの対象物の移動量を推定する移動量推定手段と、
    前記計測信号と推定された前記対象物の移動量とに基づいてレーダイメージを生成する動き補償イメージ生成手段とを
    備えたレーダシステム。
  2. 前記移動量推定手段は、撮像時刻が異なる、前記計測信号に基づくイメージまたは外部センサから得られるイメージに基づいて各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
    請求項１記載のレーダシステム。
  3. 前記移動量推定手段は、撮像時刻が異なる複数のイメージ間での相関から前記対象物の移動量を得て、得られた移動量と撮像時刻の差とに基づいて前記対象物の移動速度を算出し、算出した移動速度から各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
    請求項２記載のレーダシステム。
  4. 前記移動量推定手段は、送信アンテナと受信アンテナとで形成されるアンテナ開口の中心位置が同じまたは近い送信アンテナと受信アンテナとの組合せで得られた前記計測信号に基づく、撮像時刻が異なる複数のイメージに基づいて各送信アンテナの照射時刻における前記対象物の移動量を推定する
    請求項２記載のレーダシステム。
  5. 前記対象物における１つ以上の注目点を抽出する注目点抽出手段をさらに備え、
    前記動き補償イメージ生成手段は、各送信アンテナの照射時刻における前記注目点ごとの前記対象物の移動量に基づいて前記レーダイメージを生成する
    請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のレーダシステム。
  6. 前記注目点抽出手段は、前記計測信号に基づくイメージまたは外部センサから得られるイメージから前記対象物における注目点を抽出し、
    前記移動量推定手段は、各送信アンテナの照射時刻における前記注目点ごとの移動量を推定する
    請求項５記載のレーダシステム。
  7. コンピュータが、
    複数の送信アンテナから照射された電磁波の反射波に基づく計測信号を取得し、
    各送信アンテナの電磁波の照射時刻における、基準となる照射時刻における位置からの対象物の移動量を推定し、
    前記計測信号と推定された前記対象物の移動量とに基づいてレーダイメージを生成する
    イメージング方法。
  8. コンピュータに、
    複数の送信アンテナから照射された電磁波の反射波に基づく計測信号を取得する処理と、
    各送信アンテナの電磁波の照射時刻における、基準となる照射時刻における位置からの対象物の移動量を推定する処理と、
    前記計測信号と推定された前記対象物の移動量とに基づいてレーダイメージを生成する処理と
    を実行させるためのイメージングプログラム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210101957A (ko) * 2020-02-11 2021-08-19 삼성전자주식회사 레이더 시스템에서의 객체 속도 검출 방법 및 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015135274A (ja) 2014-01-17 2015-07-27 日本電気株式会社 移動体追尾装置及び、移動体追尾方法
JP2015210125A (ja) 2014-04-24 2015-11-24 三菱電機株式会社 画像レーダ装置
US20160131752A1 (en) 2014-11-11 2016-05-12 Nxp, B.V. Mimo radar system
JP2017003494A (ja) 2015-06-12 2017-01-05 株式会社東芝 レーダ装置及びレーダ信号処理方法
CN108693526A (zh) 2018-05-25 2018-10-23 中国人民解放军国防科技大学 用于mimo雷达的运动目标相位补偿方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3412973B2 (ja) * 1995-07-21 2003-06-03 株式会社東芝 Ｉｓａｒ画像目標識別処理装置
JP2856186B2 (ja) * 1997-01-22 1999-02-10 日本電気株式会社 合成開口レーダシステム、その情報処理装置および方法
JP2006327527A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Honda Motor Co Ltd 車両の走行安全装置
US9389306B2 (en) * 2012-07-18 2016-07-12 Sony Corporation Radar apparatus and method
US20170146638A1 (en) * 2014-05-13 2017-05-25 Mitsubishi Electric Corporation Radar device
US10054680B2 (en) * 2014-07-09 2018-08-21 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Radar detection of endo-clutter high-value targets using tracker feedback
EP3686628A4 (en) * 2017-09-22 2021-06-09 Furuno Electric Co., Ltd. RADAR DEVICE AND TARGET TRACKING METHOD
CN109300143B (zh) * 2018-09-07 2021-07-27 百度在线网络技术（北京）有限公司 运动向量场的确定方法、装置、设备、存储介质和车辆
KR102194320B1 (ko) * 2018-11-30 2020-12-22 이화여자대학교 산학협력단 레이더 영상 재구성 기반 객체 추적 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015135274A (ja) 2014-01-17 2015-07-27 日本電気株式会社 移動体追尾装置及び、移動体追尾方法
JP2015210125A (ja) 2014-04-24 2015-11-24 三菱電機株式会社 画像レーダ装置
US20160131752A1 (en) 2014-11-11 2016-05-12 Nxp, B.V. Mimo radar system
JP2017003494A (ja) 2015-06-12 2017-01-05 株式会社東芝 レーダ装置及びレーダ信号処理方法
CN108693526A (zh) 2018-05-25 2018-10-23 中国人民解放军国防科技大学 用于mimo雷达的运动目标相位补偿方法

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