JPS62141515A - 画像処理装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば航空機や人工衛星等の移動体に搭載さ
れた合成開口レーダにより得られたデータを処理して画
像を再生する画像処理装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

例えば、地表面や海面等の観測のため航空機や人工衛皇
等の移動体に合成開口レーダまたは光学センサー等を搭
載し取得されたデータを処理して観測領域の画像を得る
ことが行われいる。

このうち合成開口レーダは、移動体の移動によりレーダ
アンテナが時々刻々移動することを利用したもので、再
生される画像は実質的に非常に大口径のアンテナで得た
のと同等の高分解能なものである。この合成開口レーダ
のセンサーシステム（アンテナ及び送受信機）で得られ
るデータはホログラムデータであり、観測対象とする領
域（地域）の画像を得るためＫはこのホログラムデータ
かちのｍ　（＃耳串帆侵が、η尋である。一般に、との
画像再生処理においてはホログラムデータが膨大な量で
あるため移動体上でのリアルタイム処理が困難であり、
そのため移動体上ではホログラ、ムデータの収集のみを
行い、画像再生処理は地上にて行われることが多い０こ
のＷｆ＋偉を再生する方式には５、従来よりレンズ系を
用いて光学的に処理する方式とデータをディジタルに変
換してディジタルで信号処理する方式とがある。光学的
に処理する方式は、処理速度は速いものの微妙なパラメ
ータ補正を行って高精度なｌｌ１ｉ僚を得□るためには
、非常に精密なレンズ系が必要でありその調整も複雑で
あ゛る〇一方、ディジタル信号処理方式は、各種の補正
がソフトウェアによって容易に行え分解能も光。

学的処理と同等以上のものが得られるもので、例えば第
３図のように構成される０すなわち、移動体上で収集さ
れるデータはデジタルに変換された後、移動体上で磁気
テープ０１）に記録されるかまたは移動体からデータが
地上に伝送され地上にて磁気テープ０１）に記録される
０磁気テープｔ３１）に記録されたデータは、計算機に
かけられ信号部、理されるが、例えば一旦、大容量のデ
ィスクで構成され゛る入力部Ｃ’１３　Ｋ記録される０
レーダ送信パルス波が線形ＦＭ変調された場合であれば
受信波は移動体の進行方向に対して直角なレンジ方向（
距離方向）においてやはり線形ＦＭ変調された信号とな
り、またアジマス方向（移動体の進行方向）ＶＣ対して
は移動体と目標との相対運動により生ずるドツプラー周
波数がほぼ線形に変化する。したがって、パルス圧縮レ
ーダで用いられているパルス圧縮手法によりレンジ方向
、アジマス方向において受信信号電力を一点に集−させ
れば等価的に時間幅の狭いパルスが得られ分解能を高め
ることができる。デジタル信号処理では受信データと基
準の関数データとの相互相関演算を行うことによりパル
ス　。

圧縮の効果が得られる。この相互相関演算は受信データ
をフーリエ変換して周波数領域で相関演算を行ったのち
時間領域に逆変換される形で行われることが多い。し・
ンジ圧縮部（至）は入力部（至）に記憶されたデータと
レーダ送信波のパラ□メータをもとに得られる基準の関
数データとの相互゛相関演算を行って受゛信データをま
ずレンジ方向に圧縮するものである。配列変換部（財）
はコー・　ナターンと呼ばれ演算処理効率を上げるため
にレンジ圧縮された記憶データ配列の行と列の′転貸を
行うものである。アジーｐ□ス組細部（至）はレンジ方
向に圧縮されたデータをさらにアジマメ方向に圧縮する
もので、レン゛ジ圧縮されたデータと基準の関数データ
との相互相関演算を行う。

アジマス圧縮部（至）ではアジマス方向における基準の
関数データのいくつかの補正処理がなされ精度を向上さ
せてデータを出力する。この出力データは出力部−で記
憶゛□さ糺表示部（ロ）にて観測領域の画像が表示され
る。これらの構成及び演算処理についでは、例えば゛東
芝レビュー３８巻６号（昭和５８年５月１日発行）５０
４頁乃至５０゛７頁にも記載されている。このようなデ
ジタル信号処理そは微妙なひずみ補正を行って、高精廖
の画像を樽ることかで鎗るが、何上り本処理データ数が
膨大で処理も複雑であるため汎用の大型計算機を用いて
もその処理には多大な時間が必要である。観測領域の中
にはその再生画像においてそれ程ＳＮ比を必要としない
場合もあり、その場合は観測全領域について限界ＳＮ比
までの画像再生を行うことは決して効率がいいとけ言え
ず、′また、処理に長時間要するため、データを取：得
した後再生画像に基づき迅速な対応が必要とされるよう
な地表面監視または海面監視には適当でない。

〔発明の目的〕

本発明は上記した事情を考慮してなされたもので、効率
良ぐ画像再生ができるとともに全体として処理速度を上
げることができる画像処理−貴を提供するとと”を目的
とする。

〔鵬明の概要〕 本発明による画像処理装置は、データ圧縮処理において
周波数領域に変換されたデータと基準の関数データとの
相互相関演算を行う際、全てのデータについてではなく
一部の周波数デ−タについて相互相関演算を行う手段を
設け、ＳＮ比がそれ程必要でない場合や迅速に再生画像
を得たい場合等はこの手段の出力に基づき画像表示を行
うことにより全体として処理速度を向上させたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明による画像処理装置の一実施例について第１
図を参照して説明する。

第１図は本発明による画像処理装置の一実施例を説明す
る概略構成図である。入力部αυは磁気テープまたはデ
ィスクで構成される大容量のメモリであシ、例えば移動
体上で収集されディジタルに変換されたホログラムデー
タが記憶される。

この入力部（１１）に記憶されたデータは、収集された
全データまたはその一部のデータであり、計算機ａ３か
らの制御により画像再生される領域に対応したデータが
適宜読み出され再生処理部０３の記憶部Ｉに供給される
０この記憶部Ｉに記憶されたデータは、例えばオペレー
タの操作に基づく計算機α２からの制御にょシ第１のデ
ータ処理部α９または第２のデータ処理部（Ｌｅのうち
少なくとも一方に供給される。第１のデータ処理部ａ９
では記憶部０４）からのデータが有する周波数情報のう
ち一部の周波数情報を利用して基準の関数データとの相
互相関演算を行ってデータを圧縮する。

また、第２のデータ処理部（Ｌｅは、例えば第３図のレ
ンジ圧縮部（至）、配列変換部（財）、アジマス圧縮部
（至）に対応した構成であシ、記憶部α４からのデータ
がもつ全周波数データについて圧縮処理を行う。第１の
データ処理部ＣＩ！１９または第２の。

データ処理部（Ｌｅの処理結果は計算機αのからの制御
により少なくとも一方が出力部Ｃ１？）に供給される。

出力部住ηはデータ処理結果を記憶しておき計算機ａｚ
からの制御により再生画像に対応したデータを適宜表示
部α均に供給する。表示部α槌は例えばＣＲＴで構成さ
れ出力部（Ｉ？）からのデータに対応して輝度変調され
た輝度信号に基づき画像表示する。とのように構成され
た画像処理装置では、オペレータが画像を見ながら例え
ばキーボードを操作して計算機住のに指示を与え、第１
のデータ処理部（ＩＱまたは第２のデータ処理部α０の
少なくとも一方の処理を選択することができ表示部ａ印
でそれぞれに対応した画像を表示することができる。

この第１図に示す画像処理装置では、データの圧縮処理
を第１のデータ処理部【１９で行うかまたは第２のデー
タ処理部αＱで行うかを選択することができる。合成開
口レーダの場合の受信データは、レンジ方向及びアジマ
ス方向にともに例えばほぼ線形ＦＭ変調された周波数情
報を有している。すなわち、観測領域を仮に面積の小さ
い点のような領域だとすると、この点に対応して取得さ
れるデータはレンジ方向及びアジマス方向ともに拡がり
をもったデータとなり、その拡がりの中の各データの周
波数はほぼ線形ＦＭ変調された信号の周波数に対応して
いる。したがって、データの圧縮処理を周波数領域で行
う場合、データの本つ全であるいは実質的に有効な周波
数成分について基準の関数データとの相互相関演算を行
いさらに演算結果を時間領域に変換することにより、レ
ンジ方向及びアジマス方向とも時間幅の狭いかつノイズ
の少ない信号すなわち黒領域に対応した信号が得られる
。

第２のデータ処理部αＱは、受信データのもつ全である
いは実質的に有効な全ての周波数成分についての相互相
関演算処理を行うもので処理時間は長くなるもののその
結果得られるデータはＳＮ比が良好であり、出力部（Ｉ
７）を介して表示部α樟で再生される画像は鮮明なもの
となる。−万、第１のデータ処理部０りは、周波数的に
拡がりをもつ受信データの全であるいは実質的に有効な
全ての周波数成分をいくつかの周波数成分毎に複数に区
分し、例えばその１区分の周波数成分について圧縮処理
を行うもので、周波数領域で圧縮処理を行う場合、処理
データ数が第２のデータ処理部Ｃｌｌ１９でのデータ処
理数と比較して大幅に少なくなる。これにより、フーリ
エ変換や逆フーリエ変換め演算回数も大幅に減少できる
ため演算時間もかなシ短縮できることになる。

この場合の再生画像は、第２のデータ処理部員での処理
による再生画像と比較して分解能は変わらないがＳＮ比
が劣る◎これは一部の周波数データのみの圧縮処理しか
行わないことに起因しているが、再生画像は観測対象に
よっていく分８Ｎ比が劣っても支障がない場合とか、迅
速な再生処理が要求される場合等有効に利用可能である
。

この第１のデータ処理部（Ｉ！９で圧縮処理するデータ
として受信データのどの周波数成分を利用。

するかは、例えばオペレータからの計算機ａりへの指示
に基づぎ適宜選択することができる。合成開口レーダの
場合、第２図に示すように移動体罰が進行方向と直角方
向に電磁波ビーム（Ｉｎを放射しながら矢印囚方向に進
んでいるとすると、移動体（Ｄは時刻ｔ１から時刻ｔｓ
ｆｉでの間に反射物体（慣からの反射波を捕捉すること
ができ反射物体のに対応したデータを取得することがで
きる＠このとき移動体（ト）と反射物体■との相対運動
により生じるドツプラー周波数は、時刻ｔｉから時刻ｔ
ｓＫかけてしだいに低くなるように変化する。したがっ
て、例えば時刻ｔ１から時刻ｔ３ｉでの間を複数に区分
しその区分された所定の時刻間のデータについて圧縮処
理すれば受信データのもつ周波数成分のうちの一部の周
波数成分について圧縮処理することが可能となる。移動
体罰が搭載アンテナのボアサイト方向に反射物体のを捕
捉する時刻ｔｌ付近では電磁波ビーム閲のほぼ中心で反
射物体■を捕えることができるため、時刻ｔｌ付近で得
られる受信データの８Ｎ比は時刻ｔ１または時刻ｔｓ付
近で得られる受信データの８Ｎ比よシも高いものとなる
。したがって、時刻ｔ１から時刻１ｍまでの間でも特に
時間ｔの範囲で得られたデータについて圧縮処理すれば
、他の時間範囲で得られたデータの場合よシも８Ｎ比の
良好な再生画像が得られる０オペレータはデータ処理を
第１のデータ処理部ａ９で行うか第２のデータ処理部員
で行うかを適宜選択できるが、実際には、第１のデータ
処理部ａ！９及び第２のデータ処理部（ＩＩでの処理を
並列して行わせ、第１のデータ処理部（ＵＳの処理結果
に基づく再生画像をみて第２のデータ処理部ａｅでの演
算処理を継続させるか否かを決めるようにしてもよい。

また、予じめ第１のデータ処理部ａ９での処理をする領
域がわかっている場合には、その領域以外のデータのみ
を第２のデータ処理部員で処理することもでき、この場
合は、第２のデータ処理部−での処理データ数も削減で
きるととｋなり、第１のデータ処理部ａ！９との並列的
な同時演算を行えばデータ処理時間を大幅に短縮するこ
とができる。なお１出力部ａ？）は、第１．第２のデー
タ処理部（１！９．（ＩＩの処理結果両方を記憶するこ
ともでき、一方のデータを表示部（ＩＩＫ切換出力する
。これら第１及び第２のデータ処理部ａｓ、舖での処理
領域や演算方法（同時か時分割か）、第１のデータ処理
部ＩＩＳで選択処理される特定の周波数データさもＫは
出力部αηの出力データ等の選択はオペシー４Ｖｋｈ漕
質前ネ奔は清首中π槁営外嘘れ６゜また、第１のデータ
処理部（ＵＳでの特定周波数データの選択はレンジ方向
、アジマス方向の一方または両方においてなすことがそ
ぎ、これによシ圧縮処理時間がかなシの時間を占める画
像処理時間を大幅に短縮することができる。さらに、第
１のデータ処理部ａｓの処理に基づく再生画像を利用す
るととｋよシ、効率が良くなり結果的に全体として処理
速度を向上させることができ受信データの収集後、迅速
な対応が必要な場合にも有効なものとなる０ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明による画像処理装置によれば
効藁良く画像再生ができるとともに全体として処理速度
を向上させることが可能で実用上の効果は大である０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発Ｆ！ＡＫよる画像処理装置の一実施例を説
明する概略構成図、第２図は合成開口レーダの移動体と
反射物体との関係を説明する図、）　第３図は従来の画
像処理装置を説明する図である０ １１・・・入力部、１２・・・計算機、１３・・・再生
処理部、１４・・・記憶部、１５・・・第１のデータ処
理部、１６・・・第２のデータ処理部、１７・・・出力
部、１８・・・表示部。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男 ／Ｊ 茅ＩＩ￥１ 為２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対象とする領域に放射された電磁波の反射波に基いて得
   られたホログラムデータが記憶される入力部と、この入
   力部で記憶されたデータのうちの少なくとも一部が記憶
   される記憶部と、この記憶部で記憶されたデータが供給
   されこのデータが有する周波数情報のうち一部の周波数
   情報を有するデータと基準の関数データとの相互相関演
   算を行う第１のデータ処理部と、前記記憶部で記憶され
   たデータが供給され前記領域内の互いに相異なる両方向
   においてデータと基準の関数データとの相互相関演算を
   行う第２のデータ処理部と、この第２のデータ処理部と
   前記第１のデータ処理部の少なくとも一部の出力データ
   を記憶する出力部と、この出力部からの信号が供給され
   画像を表示する表示部とを具備する画像処理装置。