JPS6165366A - 合成開口レ−ダ画像再生処理方法 - Google Patents

合成開口レ−ダ画像再生処理方法

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JPS6165366A
JPS6165366A JP59186317A JP18631784A JPS6165366A JP S6165366 A JPS6165366 A JP S6165366A JP 59186317 A JP59186317 A JP 59186317A JP 18631784 A JP18631784 A JP 18631784A JP S6165366 A JPS6165366 A JP S6165366A
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章 前田
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坪井 晃
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文伸 古村
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    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9004SAR image acquisition techniques
    • G01S13/9011SAR image acquisition techniques with frequency domain processing of the SAR signals in azimuth

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は人工衛星あるいは航空機等に搭載される合成開
口レーダ(Synthetic Aperture R
adar。
以下rsARJという)による撮像データから、人間が
理解できる画像を再生するためのディジタル処理システ
ムに係り、特に高画質画像を高速に再生するのに好適な
画像再生処理方式に関する。
〔発明の背景〕
人工衛星あるいは航空機等を用いたりモートセンシング
の分野では、地表を撮像するためのセンサとして、雲を
透過するマイクロ波帯で高解像の画像が得られるSAR
が注目されている。
第1図にSARの全体システムを示した。レーダ・セン
サ1.アンテナ2を有するSARは、人工衛星等に搭載
されて飛行経路3−ヒを矢印4方向に移動しつつ地表の
撮像を行う。SARからの撮像データは地上局5で受信
され、データ・プロセッサ6により処理されて映像フィ
ルム7の作成、データ記憶用磁気テーブル8の作成等が
行われる。
なお、9は分解セルを、10はSARで採取されるデー
タの地表上のレンジ方向を、11は同アジマス方向を、
12はアンテナ・ビームをそして13は刈り幅をそれぞ
れ示している。
以下、SARで採取されたデータの処理の概要を述べる
。なお、詳補については、例えば〔安藤″合成開ロレー
ダと間接計測技術″計測と制御。
Vo12.22.翫2〕 を参照されたい。
SARの受信画像中においては、原画像上の1点が点像
パターンh(x+y)の広がりをもって分布しており、
このままでは利用できない。ここでXは前記レンジ方向
を、yは前記アジマス方向を示している。前記受信画像
中で広がっている情報は、まずレンジ方向に圧縮され、
次にアジマス方向に圧縮される。この様子を第2図に示
す。第2図のAは地表にマイクロ波反射点が2点だけ存
在したときの受信画像を模式的に示したものであるが、
2方向に圧縮処理を行えば、Bのようにもとの地表パタ
ーンを得ることができる。前記レンジ圧縮処理は画像デ
ータ1ラインごとの点像パターンデータとのコリレーシ
ョン処理によって行う。
但し、コリレーション処理をそのまま実行すると、莫大
な処理時間がかかるため、高速フーリエ変換(以下、r
FFTJという)、複素乗算、高速逆フーリエ変換(以
下、rIFFTJという。)を用いて高速化が図られる
。FFTを用いてコリレーション処理を行なうには、ま
ず点像パターンを計算機によるディジタル処理で生成し
、点像パターンと画像データ1ラインの両方のFFTを
計算する。2個のデータのコリレーションはFFTを計
算した後の周波数領域では単なる乗算になることから、
上記2個のデータのFFT計算結果の積をとり、それを
IFFTすることにより、1ライン分のコリレーション
結果が得られる。
レンジ圧縮処理における点像パターンは、SARセンサ
システムに固有なものであり、少なくとも1シーンの中
では全く変化しないとみなせるので、上記処理における
点像パターンの生成とそのFETは1シーンの処理で高
々1回行なえばよく、その処理時間のSAR再生処理時
間全体に占める割合は無視できる程度に小さい。
次いで行なわれるアジマス圧縮処理も同様にFFT使用
した高速化がなされるが、アジマス圧線処理における点
像パターンは、SARセンサと目標との距離や相対速度
に依存するため、1ラインごとに異なったものとなる。
したがって従来の方法ではアジマス圧縮処理において、
アジマス方向点像パターンの生成、FFTを毎ライン繰
り返さねばならずその演算量はSAR再生処理全体の演
算量の約20%にも達し、SAR再生処理全体の演算量
が増大する、といった欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の如き欠点を解消し、SAR再生
画像の画質を劣化させることなく、SAR再生処理の演
算量を減少させ、高画像のSAR画像を高速に再生する
処理方式を提供することにある。
〔発明の概要〕
オ 以下では、アジマス吟向圧縮処理に限定して説明する。
4を アジマス方向点線パターンは次の様に表わされる。
h、=exp (2tc j Ca n”+βn)) 
  −(1)ユニでnは整数で、サンプル番号を表わす
。α。
βは再生パラメータと呼ばれる量で、αをドツプラ変化
率、βをドツプラ中心周波数と呼ぶ。α。
βは衛星と目標との距離や相対速度に依存するため、ラ
イン方向(レンジ方向)にゆるやかに変化する。
したがって、本発明では、α、βというパラメータがゆ
るやかに変化することから各ライン毎に式(1)に従っ
て点像パターンを生成、FFTするのではなく、数ライ
ンに1回に省略することにより、演算量を減少させる点
に特徴がある。
すなわち、本発明方式では、ゆるやかに変化するα、β
パラメータを階段状に近似することに相当する。第3図
は、この近似を説明するもので曲線31が正確なαまた
はβの値、階段状の折れ線32が近似した結果である。
ところが、このままだと、βの値が不連続的に変化する
場所で再生画像に不連続な位置ずれ、位相ずれが生じ、
再生画像の画質を劣化させる原因となる。以下、この現
象を説明する。
地表に電波を反射する点が1点だけ存在するとき、ある
ラインにおけるSARの観測データをg、とすると、 g、=exp (2πj ((E n2+βn))  
−(2)となる。一般の場合は同様のパターンの線型重
ね合わせになるが、ここでは簡単のため地表には1夜 点しか存柑しないものとして説明する。式(2)と式(
1)の点線パターンとのコリレーションをとって圧縮し
た結果をf、とすると !、=ΣFg、、hhh” =Σexp (2πj (a (n+k)”+β(n+
k)−rt k2−βk))=A(n)exp (2π
j(rzn”+βn))−−(3)ただし A(n)=Σexp (2π、i(2αnk))   
”・(4)である。
次に再生パラメータβに誤差δβを含む場合、点像パタ
ーンは、 h、=exp (2tc j (a n”+(β+δβ
)n)) −(5)となる。式(5)の点像パターンで
式(2)の観測データg (n)を圧縮した結果をり、
とするとfk=Σg。ek)lk” =Σexp (2tt j ((2an−δβ)k、+
αn”十βn)]2α 式(6)が示すように、圧縮された点像は、再生パラメ
ータβに含まれる誤差δβに比例した位置ずれを生じる
この位置ずれを補正するため、本発明方式では周波数領
域で位相回転因子を乗算する。アジマス圧縮におけるI
FFTは と書ける。ここでFkは点像パターンと観測データをF
FTにした結果を乗じたもの、Nはデータ点数である。
乗じIFFTL/た結果をJ、′とすれば=f1.◆ 
         ・・・・・・ (8)となる。これ
はf、に位置ずれφを加えたものである。
したがって、周波数領域で適当な位相回転因子を乗する
ことにより、(6)式の位置ずれを補正できる。その結
果をf、とすると 2α 生じていることが分かる。位置ずれ同様、この位相ずれ
も再生画像画質劣化の要因となるので補正する必要があ
る。ただしこの位相ずれはサンプル番号nに依存しない
ライン毎の定数なので、(6)式の位置ずれ補正の際に
、同時に補正することが可能である。
したがって周波数領域で ターン生成を省略したことによる位置ずれ、位相ずれ共
に補正され、再生画像の画質劣化を防ぐ事イjζ二 ができる。また、位相ずれの補正は装置ずれ補正とは別
に、実時間領域における位相回転因子の乗算により補正
することも可能である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図、第5図により説明す
る。
第4図はSAR画像再生処理の全体フローである。
観測データはまずレンジ圧縮処理4]によりレンジ方向
に圧縮される。次にアジマス圧縮に先立ち衛星の軌道・
姿勢パラメータから再生パラメータを求める再生パラメ
ータ計算処理42を行ない、そこで求めた再生パラメー
タを用いてアジマス圧縮処理43を行ない、アジマス方
向に圧縮する。
次に圧縮された結果の歪を補正する歪補正リサンプリン
グ44を行なう。このリサンプリングは、再生画像の周
波数帯域を考慮して複素数のデータに対して行なう。そ
の後、ノルム化処理45を施すことによりデータを実数
化し、雑音低減処理であるマルチルツクメ加算処理46
を行なった後、量子化処理47を行ない最終画像を得る
第5図は、第4図のフローで本発明に関わるアジマス圧
縮処理43の1ラインに対する処理を詳細に示したもの
である。
まずレンジ圧縮後の観測データにFFT51をジ剰 施し、周祈数領域に変換した後、衛星と目標の間の距離
変化を補正するレンジカーパチャ補正52を行な嵐。処
理53では、点像パターンの生成を必要とするか否かの
判定を行う。例えば、16ラインに1回だけ点像パター
ンを生成するものとすれば、処理53では現在処理中の
ライン番号を16で割った剰余を計算し、その値で判定
を行なう。ここで点像パターン生成が必要と判定された
場合は点像パターン生成処理54、そのFF7本 55が実行され、そ労以外の場合は以前に生成されたデ
ータを使用して処理56の実行に移る。処理56ではレ
ンジカーバチャ補正52の結果と、FFTされた点像パ
ターンの複素乗算が行なわれる。
次いで、処理57において、現在処理中のラインに対応
する再生パラメータα、βと、点像パターン生成に使用
した再生パラメータβ′から、位値ずれ、位相ずれを補
正する位相回転因子−β、Nはデータ点数)を式(10
)に従って生成し、処理56の結果に乗する。最後にI
FFT58を施して、アジマス圧縮結果を得る・以上述
べた様に、本実施例によれば、点像パタできる、という
効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、SAR画像再生処理においてアジマス
方向点像パターン生成とそのFFTを再生画像の画質を
劣化させることなく大部分省略することができるので、
SAR画像再生処理の演算量を減らし、高速化できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はSARシステムの全体構成図、第2図はSAR
画像再生の原理を示す図、第3図は再生パラメータの近
似法を説明する図、第4図は5ARPii像再生処理像
再生処理−チャート、第5図は、第4図の処理43の詳
細なフローチャートである。 1・・・レーダ・センサ、2・・・アンテナ、3・・・
飛行経路、5・・・地上局、6・・・データ・プロセッ
サ、10V2図 竿牛目 多5 目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、合成開口レーダによる撮像データから原画像を再生
    する画像再生処理システムにおいて、原画像上の各点に
    対応して点像パータンを生成し、生成された点像パター
    ンと1ライン分の撮像データとを高速フーリエ変換する
    処理を複数ラインおきにおこなうことを特徴とする合成
    開口レーダ画像再生処理方式。 2、上記点像関数はドップラ中心周波数を再生パラメー
    タとして含み、該ドップラ中心周波数に含まれる誤差に
    もとづく再生画像上の位置ずれと位相ずれを、高速フー
    リエ変換された点像パターンと1ライン分の画像データ
    との積に位相回転因子を乗算して補正することを特徴と
    する第1項の合成開口レーダ画像再生処理方式。
JP59186317A 1984-09-07 1984-09-07 合成開口レ−ダ画像再生処理方法 Expired - Lifetime JPH0646405B2 (ja)

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