JPH02263180A

JPH02263180A - 開口合成処理装置

Info

Publication number: JPH02263180A
Application number: JP1084531A
Authority: JP
Inventors: Eiji Osaki; 大崎　英二
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）人体等の内部構造を検知するのに超音波探傷装置が使用
され、また地中の構造等を探査するのにレーダ装置が使
用されるが、この発明はこのような装置の中で構成され
、目標物から走査的に得られる反射信号を処理分析し、
目標位置を検知する開口合成処理装置の改良に関する。

（従来の技術）超音波探傷装置や地中探査レーダ装置では、夫々パルス
状の超音波やマイクロ波を目標物に向け繰返し走査的に
送信し、目標物からの複数の反射信号から目標物までの
距離情報の分布状態を分析し走査方向における目標まで
の距離を検知する開口合成処理装置を備えている。

即ち、従来の開口合成処理装置は、第４図に示すように
、まず、送信器１からの送信パルス信号が送受切替器２
を介してアンテナ又はプローブ３から目標物に向け送信
され、時系列で受信される目標物からのパルス反射信号
はアンテナ又はプローブ３．送受切替器２を介して受信
器４に受信される。この受信信号は１次元の受信データ
であるから、この送受信位置を走査方向に移動して再び
次の１次元の受信データを得、更に移動させ次の１次元
受信データを得るというように以下、次々と１次元デー
タを取入れ、これら１次元データを集め、走査方向を横
（Ｘ）軸、目標物までの距離情報を縦（Ｙ）軸上に表し
たいわゆるＢスコープとして２次元状に配列表示される
。

ところで、送信される超音波やマイクロ波は、ある立体
的なビーム幅を持つので、各１次元の受信データ相互間
には同一目標からのパルス受信信号が共通して存在する
。

従って、１個の目標物に着目した場合、一般的には走査
方向に対し、送受信地点からの距離が双曲線上に沿う円
弧状に分散した広がりを持って反射信号が分布する。

従来の開口合成処理装置では、このように走査方向に、
双曲線状に広がりを見せる目標物からの反射信号を走査
方向に圧縮させ、走査方向の分解能を高めるよう信号処
理が行われる。

そこで第４図に示すように、受信器４で受信され増幅さ
れた目標物からの反射信号は、周波数混合器（ＭＩＸ）
及びアナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換器からなる周波
数混合／Ａ−Ｄ変換回路５を経て開口合成回路６に供給
され、コンピュータ回路を利用し、走査方向に圧縮する
よう高速演算処理が行われる。

開口合成演算結果はメモリ回路等からなるデータ保持回
路７を介して、ブラウン管などの表示器８に表示される
。

なお、これ等送信器１から表示器８に至るまでの各構成
における動作制御は制御器９からの制御信号により制御
され、装置全体が有機的に機能し維持されるよう保証さ
れる。

ところで、双曲線に沿う円弧状分布をなす目標物からの
反射信号は、目標物の性質、即ち、例えば土壌中の比誘
電率の分布状態、あるいは目標物内における超音波の伝
搬速度等によって、その双曲線の曲率が変化する性質が
あるので、−律的な開口合成演算処理では、その結果に
ばらつきが生じる。従って、開口合成処理しても良好な
分解能が得られず、従って表示器８に表示しても、良質
な画面を得ることができなかった。

（発明が解決しようとする課題）従来の開口合成処理装置は、目標物からの反射信号分布
状態が測定対象物によって異なり、良好な分解能を得る
ことができなかった。

この発明は、測定対象物が異なっても目標物の反射信号
分布から、その目標物の持つ反射分布特性を得、これを
利用して開口合成させることによって、良好な分解能が
得られる開口合成装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明による開口合成処理装置は、目標物に向けパル
ス状の探査信号を繰返し走査的に送信し、前記目標物か
らの反射信号分布状態を分析し前記走査方向における目
標位置を検知する開口合成処理装置において、少なくと
も１回の走査によって得られる目標物からの反射信号の
分布状態を表示する表示器と、この表示器に表示された
前記反射信号の分布状態から、前記走査方向に対する距
離の変化の条件式を算出する算出回路とを具備し、この
算出回路で得た条件式をもとに開口合成演算を行う。

（作　用）この発明による開口合成処理装置は、予め１回の走査に
よって得られた目標物からの反射信号の分布状態から、
その目標物固有の走査方向に対する距離の変化の条件式
を得、これをもとに開口合成処理を行うので、被測定物
に適合した開口合成処理を行うことができる。

（実施例）以下、この発明による開口合成処理装置の実施例を第１
図ないし第３図を参照し詳細に説明する。

第１図はこの発明装置の一実施例を示す回路構成図であ
る。なお、第４図と同一構成には同一符号を付し詳細な
説明は省略する。

即ち、送信パルス発生器１からのパルス信号を送受切替
器２及びアンテナ又はプローブ３を介して目標物に向け
送信され、目標物からの反射信号はアンテナ又はプロー
ブ３．送受信切替器２を介して受信器４で受信される。

受信器４で受信され増幅された反射信号は周波数変換／
Ａ−Ｄ変換器５で中間周波数への変換後デジタル信号に
変換され、切替回路１０を介してまずブラウン管などに
よる表示器８に供給される。

この実施例では、この切替回路１０を介してＢスコープ
表示器８上に表示される画像は、アンテナ又はプローブ
３を走査方向へ向けての移動走査により得られる、最初
の目標反射信号であるとする。

そこで、この第１回の走査表示において、第２図（ａ＞
に示すように、Ｂスコープ」二においては、双曲線に沿
い円弧状に広がりをもって分布する反射映像信号（イ）
が得られる。そこでこの表示器８上の反射映像信号（イ
）を画像計測回路１１に導入し、映像信号（イ）の双曲
線の頂点部Ａ及び円弧の端部Ｂの各点の情報をもとに、
Ａ、Ｂ点を通る双曲線関数を求める。

即ち、第２図（ｂ）にその双曲線を取出して示すように
、Ｂスフ−１表示において走査方向をＸ軸。

距離方向をＹ軸とするＸ−Ｙ座標軸上で、前記頂点部を
Ａ（ｘｏ、ｙｏ）とすれば、任意の双曲線上の点（Ｘ、
　Ｙ）は次式（１）の関係となる。

上記（１）式を得るのに必要な、Ａ、　Ｂ点の位置は、
オペレータがＢスフ−１画像」二に直接カーソルを当て
て求めても良く、あるいはライトペンにより座標軸上の
円弧状画像をなぞり、別途演算回路等で演算計測させて
上記（１）式を求めるようにしても良い。

画像計測回路１１により求めた双曲線関数は、幾何変換
計数算出回路１２に供給され、ここで後述の開口合成回
路６に必要な幾何変換係数が算出され、メモリ回路など
からなる幾何変換係数設定回路１３に記録される。

ここで、第２図（ａ）よりＡ、Ｂ点を計測して、逆に開
口構成のパラメータを求めるアルゴリズムを第３図を参
照して説明する。

一般に取得画像の１画像の縦・横が表現する空間的距離
は、走査ピッチ及びエコー信号に対するサンプル・レー
トが同一でも、土壌の比誘電率及び金属媒体中の超音波
伝搬速度によって変わる。

第３図で１画素の表わす横方向をα・Δｙ　（ｍ）とし
、縦方向をβ・Δｙ　（ｎ＋）とする。ここで、△Ｘ＝
△ｙで単位距離（例えば１ｍｍ）を表わすとする。

第２図（ｂ）で画像座標上、曲線は、実際の空間では、・・・・・（２）の曲線に対応する。ここで、第２図のＡ、Ｂ点を、第１
図の画像計測回路（１１）により、その座標Ａ（ｘｏ　
、３’ｏ）　、　　Ｂ　（Ｘ、　Ｙ）として求めれば、
幾何変換係数算出回路１２により上記１３式を解いて巳
が求められ、幾何変換係数設定回路１３を経由しβ て、開口合成回路６に渡せば良い。

次に、送信器１からの第２回目の走査送信パルスが送受
切替器２．アンテナ又はプローブ３を介して目標物に向
け順次送信され、目標物からの反射信号が送受切替器２
．受信器４１周波数変換／Ａ−Ｄ変換器５に導入され、
切替回路１０を介して、開口合成回路６に供給される。

開口合成回路６では従来と同様に、円弧状からなる目標
反射信号データを走査方向に合成・圧縮する回路である
が、このとき、前記幾何変換係数設定回路１３からのこ
の目標物の幾何変換係数を読出し、開口合成演算を行う
。この開口合成回路６における演算において、この実施
例では既に求めた当該目標物の幾何変換係数そのものを
使用するので、より正確な開口合成が可能となる。開口
合成回路６出力はデータ保持回路７に供給保持された後
、随時読出され前記表示器８で表示される。

なお、開口合成回路６では、圧縮開口合成に限らず、例
えば１次元のデータを円弧状に描き重ねるいわゆるエコ
ーローカス法を実行して開口合成しても良い。

また、この実施例では、画像計測回路１１では最初の走
査時における目標反射信号をもとに、双曲線関数を算出
するよう説明したが、勿論、最初の走査時のものに限ら
ず、いずれか良好な反射信号が得られた任意の走査時の
ものについて算出しても良い。また算出結果の利用には
、数回の算出結果を予め記憶回路に記憶させ、これらの
中から選択的に取出したり、または平均値を求めて取出
したり、あるいはそれ等の数値に補正を加えて、前記開
口合成回路６に供給するようにしても良い。

いずれにしても、この発明装置によれば、現に得られた
目標物映像反射信号から、その目標固有の幾何変換係数
を求め、開口合成演算に利用するものであるから、従来
より正確な開口合成でき、分解能の高い映像信号を得る
ことかできる。

［発明の効果］この発明による開口合成処理装置は、該当目標物の反射
映像信号から予めその幾何変換係数を求め、これを開口
合成演算処理に利用するものであるから、より分解能の
優れた目標映像を取出すことができるものであり、各種
探査機器に適用して、その効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による開口合成処理装置の一実施例を
示す回路構成図、第２図（ａ）は第１図に示す装置にお
ける表示器の目標反射映像を示す表示画面図、同図（ｂ
）は同図（ａ）から双曲線関数得るための説明図、第３
図は第２図に示すＡ、８点情報から開口合成パラメータ
の算出方法を説明するためのＸ−Ｙ座標図、第４図は従
来の開口合成処理装置を示す回路構成図である。 ■・・・送信器４・・受信器６・・・開口合成回路８・・・表示器１０・・・切替回路１１・・・画像計測回路１２・・幾何変換係数算出回路１３・・・幾何変換係数設定回路代理人　弁理士　大　胡　典　夫 −く第図

Claims

【特許請求の範囲】

目標物に向けパルス状の探査信号を繰返し走査的に送信
し、前記目標物からの反射信号分布状態を分析し前記走
査方向における目標位置を検知する開口合成処理装置に
おいて、少なくとも１回の走査によって得られる目標物
からの反射信号の分布状態を表示する表示器と、この表
示器に表示された前記反射信号の分布状態から、前記走
査方向に対する距離の変化の条件式を算出する算出回路
とを具備し、この算出回路で得た条件式をもとに開口合
成演算を行うことを特徴とする開口合成処理装置。