WO2018225127A1 - 画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法 - Google Patents

画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法 Download PDF

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WO2018225127A1
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fourier transform
unit
local
memory
image
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PCT/JP2017/020817
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English (en)
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Inventor
将人 後町
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems 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
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques

Definitions

  • the present invention relates to an image regenerator, a signal processing device, and an image reproduction method for reproducing a synthetic aperture radar image from observation data obtained by a synthetic aperture radar (SAR).
  • SAR synthetic aperture radar
  • the SAR repeatedly radiates radio waves toward an observation target along an azimuth direction in which an antenna platform such as a satellite or an aircraft travels, and receives a reflected signal that is a radio wave reflected by the observation target.
  • the SAR is represented by a complex matrix of M rows and N columns as observation data regarding the range direction and the azimuth direction representing the distance to the observation object, where M is the number of reflected signal samplings and N is the number of reflected waves. Observation data can be obtained.
  • a signal processing device that reproduces a SAR image from observation data obtained by SAR executes, for example, the following image reproduction algorithm.
  • the image reproduction algorithm is, for example, an algorithm for accumulating the luminance value of each pixel in the SAR image data by combining signal processing as described below.
  • (1) A process of converting a time domain signal into a frequency domain signal by Fourier transforming the time domain signal as observation data.
  • (2) A frequency domain signal by performing an inverse Fourier transform on the frequency domain signal.
  • the signal in the time domain which is observation data represented by a complex matrix of M rows and N columns, has a row or column.
  • the signal is converted into a frequency domain signal by Fourier transform.
  • the frequency domain signal is converted into a time domain signal by inverse Fourier transform in units of rows or columns.
  • Matrix elements in the frequency domain signal after Fourier transform are calculated independently of each other.
  • matrix elements in the time domain signal after inverse Fourier transform are calculated independently of each other. Therefore, the image reproduction algorithm includes M-point Fourier transform for each column, or signal processing after repeating M points inverse Fourier transform for each column for N columns, and N-point Fourier transform for each row.
  • the signal processing apparatus for reproducing the SAR image has the same configuration as that of a general computer, the input / output performance for the memory is lower than the computing performance of the computer. Cost. Specifically, the signal processing apparatus stores signal data in a large capacity and high delay main memory, and transfers the signal data stored in the main memory to a small capacity and low delay local memory (1). I do. Also, the signal processing device performs arithmetic processing on the signal data stored in the local memory, and transfers the processing result of the arithmetic processing or intermediate data in the middle of the arithmetic processing that does not fit in the local memory to the main memory. Process (2) is performed. The signal processing device repeatedly performs the processing (1) and the processing (2).
  • signal data waiting for processing is generated in the input / output processing for the memory, so that the computation performance possessed by the signal processing device may not be fully utilized. For this reason, in the signal processing device, it is desirable to minimize the number of times signal data is transferred to the local memory, and to maximize the amount of calculation for each input / output process for the memory. By maximizing the amount of calculation for each input / output process for the memory, the calculation performance possessed can be fully utilized, and the image reproduction process can be completed in a short time.
  • the main memory of the signal processing apparatus generally employs one-dimensional data management
  • two-dimensional data such as SAR observation data is arranged as one-dimensional data on the main memory.
  • either one of the rows or columns of the observation data is arranged in a continuous local region in the main memory, while the other is arranged in a position separated by the row size or the column size.
  • a general local memory performs input / output processing with the main memory in units of local areas that are continuous from the referenced data position, processing in the discontinuous direction of the main memory is slow.
  • Patent Document 1 discloses a method for improving a communication bottleneck when providing observation data of a small area to a plurality of processors connected by communication.
  • the conventional signal processing apparatus is configured as described above, it is possible to improve a communication bottleneck when providing observation data of a small area to a plurality of processors connected by communication.
  • the signal in the time domain and the frequency domain can be implemented so that the multidimensional Fourier transform process and the multidimensional inverse Fourier transform process can be performed. It does not set the memory layout of the signals. For this reason, the multidimensional Fourier transform process and the multidimensional inverse Fourier transform process cannot be performed, and there is a problem that it may take a long time to complete the reproduction of the SAR image from the observation data. .
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an image regenerator, a signal processing device, and an image reproduction method capable of reducing the time required to complete the reproduction of the SAR image from the observation data.
  • the purpose is to obtain.
  • An image regenerator includes a data dividing unit that divides observation data obtained by a synthetic aperture radar into a plurality of local region signals, and data division according to a processing direction of Fourier transform processing or a processing direction of inverse Fourier transform processing.
  • a layout setting unit for setting a memory layout of signals of a plurality of local regions divided by the unit, and a multi-dimensional Fourier transform of the signals of the plurality of local regions in which the memory layout is matched to the processing direction of the Fourier transform processing by the layout setting unit
  • the Fourier transform unit, the inverse Fourier transform unit that performs multi-dimensional inverse Fourier transform on the signals of a plurality of local regions whose memory layout is matched to the processing direction of the inverse Fourier transform process by the layout setting unit, and multi-dimensional Fourier transform by the Fourier transform unit Multi-dimensional inverse Fourier transform by local region signal or inverse Fourier transform unit And it is obtained as a signal processing unit for reproducing the SAR image from the signals of the local region.
  • the layout setting unit that sets the memory layout of the signals of the plurality of local regions divided by the data dividing unit in accordance with the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process.
  • the transform unit performs multi-dimensional Fourier transform on the signals of a plurality of local regions whose memory layout is aligned with the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting unit, and the inverse Fourier transform unit performs the inverse Fourier transform process on the memory layout by the layout setting unit. Since the multi-dimensional inverse Fourier transform is performed on the signals of a plurality of local regions matched to the processing direction, it is possible to reduce the time required to complete the reproduction of the synthetic aperture radar image from the observation data. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing the signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the data management unit 1 is realized by, for example, the data management circuit 21 shown in FIG.
  • the data management unit 1 stores a time-domain signal, which is observation data obtained by a synthetic aperture radar (SAR), in the main memory 2 and manages the time-domain signal.
  • the main memory 2 is realized by a main recording circuit 28 shown in FIG. 2, for example.
  • the main memory 2 is a recording medium for storing a time domain signal which is observation data by SAR.
  • the main memory 2 stores a signal being reproduced by the image reproducers 3a and 3b.
  • the image reproducers 3a and 3b perform processing in parallel with each other.
  • the image regenerators 3 a and 3 b perform a process of reproducing the SAR image from the time domain signal managed by the data management unit 1.
  • the data dividing units 11a and 11b are realized by, for example, the data dividing circuit 22 shown in FIG.
  • the data division units 11a and 11b divide the time domain signal stored in the main memory 2 into a plurality of local area signals, and store the divided local area signals in the local memories 12a and 12b.
  • the local memories 12a and 12b are realized by, for example, a local recording circuit 29 shown in FIG.
  • the local memories 12a and 12b are recording media that store the local areas divided by the data dividing units 11a and 11b.
  • the layout setting units 13a and 13b are realized by, for example, the layout setting circuit 23 shown in FIG.
  • the layout setting units 13a and 13b are divided by the data dividing units 11a and 11b according to the processing direction of the Fourier transform processing by the Fourier transform units 14a and 14b or the processing direction of the inverse Fourier transform processing by the inverse Fourier transform units 15a and 15b.
  • a process for setting a memory layout of signals in a plurality of local areas is performed.
  • the layout setting units 13a and 13b can set the local memories 12a and 12b before setting the memory layout of the signals in the plurality of local regions.
  • the process of transferring the signal being reproduced stored in step 1 to the main memory 2 is performed.
  • the memory layout setting process by the layout setting units 13a and 13b is performed on the local memories 12a and 12b.
  • the Fourier transform units 14a and 14b are realized by, for example, a Fourier transform circuit 24 shown in FIG.
  • the Fourier transform units 14a and 14b perform a multi-dimensional Fourier transform process on the signals of a plurality of local regions in which the memory layout is matched with the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting units 13a and 13b.
  • the Fourier transform processing by the Fourier transform units 14a and 14b is performed on the local memories 12a and 12b.
  • the inverse Fourier transform units 15a and 15b are realized by, for example, an inverse Fourier transform circuit 25 shown in FIG.
  • the inverse Fourier transform units 15a and 15b perform a multidimensional inverse Fourier transform on the signals of a plurality of local regions whose memory layout is matched with the processing direction of the inverse Fourier transform process by the layout setting units 13a and 13b.
  • the inverse Fourier transform process by the inverse Fourier transform units 15a and 15b is performed on the local memories 12a and 12b.
  • the signal processing units 16a and 16b are realized by a signal processing circuit 26 shown in FIG. 2, for example.
  • the signal processing units 16a and 16b perform signal processing on the local region signals subjected to multidimensional Fourier transform by the Fourier transform units 14a and 14b or the local region signals subjected to multidimensional inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform units 15a and 15b. Then, the process of reproducing the synthetic aperture radar image is performed. Signal processing by the signal processing units 16a and 16b is performed on the local memories 12a and 12b.
  • the image management unit 4 is realized by, for example, the image management circuit 27 shown in FIG.
  • the image management unit 4 stores the synthetic aperture radar image reproduced by the image regenerators 3a and 3b in the main memory 5, and manages the synthetic aperture radar image.
  • the main memory 5 is realized by a main recording circuit 28 shown in FIG. 2, for example.
  • the main memory 5 is a recording medium that stores a synthetic aperture radar image.
  • FIG. 1 shows an example in which the main memory 2 and the main memory 5 are separate memories, the main memory 2 is built in the data management unit 1, and the main memory 5 is built in the image management unit 4. ing. However, this is only an example.
  • the main memory 2 and the main memory 5 are the same memory, inside the data management unit 1 or the image management unit 4, or outside the data management unit 1 and the image management unit 4. It may be provided.
  • the data management unit 1 main memories 2 and 5, data division units 11a and 11b, local memories 12a and 12b, layout setting units 13a and 13b, Fourier transform units 14a and 14b, which are components of the signal processing device,
  • Each of the inverse Fourier transform units 15a and 15b, the signal processing units 16a and 16b, and the image management unit 4 is assumed to be realized by dedicated hardware as shown in FIG. That is, the data management circuit 21, the main recording circuit 28, the data division circuit 22, the local recording circuit 29, the layout setting circuit 23, the Fourier transform circuit 24, the inverse Fourier transform circuit 25, the signal processing circuit 26, and the image management circuit 27 are realized. Is assumed.
  • the main recording circuit 28 and the local recording circuit 29 are, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Memory).
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
  • EEPROM Electrically Memory
  • Non-volatile or volatile semiconductor memory such as), magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, DVDs (Digital Versatile Discs), and the like.
  • the data management circuit 21, the data division circuit 22, the layout setting circuit 23, the Fourier transform circuit 24, the inverse Fourier transform circuit 25, the signal processing circuit 26, and the image management circuit 27 are, for example, a single circuit, a composite circuit, or a program Or a processor programmed in parallel, an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or a combination thereof.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field-programmable gate array
  • the components of the signal processing device are not limited to those realized by dedicated hardware, and the signal processing device may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is stored as a program in the memory of a computer.
  • the computer means hardware that executes a program, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, a DSP (Digital Signal Processor), and the like.
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the signal processing apparatus is realized by software or firmware.
  • the main memories 2 and 5 and the local memories 12a and 12b are configured on the memory 31 of the computer, the data management unit 1, the data division units 11a and 11b, and the layout setting.
  • a program for causing the computer to execute the processing procedures of the units 13a and 13b, the Fourier transform units 14a and 14b, the inverse Fourier transform units 15a and 15b, the signal processing units 16a and 16b, and the image management unit 4 is stored in the memory 31.
  • the processor 32 may execute the program stored in the memory 31.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an image reproduction method which is a processing procedure when the signal processing apparatus is realized by software or firmware.
  • 2 shows an example in which each component of the signal processing device is realized by dedicated hardware
  • FIG. 3 shows an example in which the signal processing device is realized by software, firmware, etc.
  • Some components in the signal processing device may be realized by dedicated hardware, and the remaining components may be realized by software, firmware, or the like.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of observation data by SAR.
  • signal data 101 which is observation data by SAR is represented by a complex matrix of M rows and N columns, a column is a signal in the range (Rg: Range) direction, and a row is a signal in the azimuth (Az: Azimuth) direction.
  • the main memory 2 adopts a layout (Column-Major) in which the Rg direction of the signal data 101 is continuous, but it may be a layout in which the Az direction is continuous (Row-Major). I do not care.
  • Each signal processing performed in the time domain or the frequency domain includes one coefficient data 102 which is a real or complex matrix of M rows and 1 column and one coefficient data 103 which is a real or complex matrix of 1 row and N columns. Used above.
  • the value f m in the m-th row in the coefficient data 102 is multiplied by the signal component S m, n in the m-th row and the n-th column in the signal data 101 as shown in the following equation (1).
  • signal processing for multiplying the m-th row of values f m is repeated for all columns of signal data 101.
  • the value f n of the n-th column in the coefficient data 103 is multiplied by the signal component S m, n in the m-th row and the n-th column in the signal data 101 as shown in the following equation (2). signal processing for multiplying the n-th column value f n is repeated for all the rows of the signal data 101.
  • the signal processing for the signal data 101 is an independent calculation for each signal component, the calculation can be performed by dividing the signal data 101 into local regions of arbitrary shapes.
  • the signal component is referenced with reference to all signal components in one column or one row for each direction. It is necessary to carry out a Fourier transform process for updating.
  • converting a frequency domain signal into a time domain signal in at least one of the Az direction and the Rg direction refer to the signal components in one column or one row for each direction. Therefore, it is necessary to perform an inverse Fourier transform process for updating the signal component.
  • the signal data 101 is divided in the Az direction that can be processed independently of each other, and the signal data of the divided region is Fourier transformed in the Rg direction for each divided region. Processing or inverse Fourier transform processing.
  • the division of the signal data 101 in the Az direction an example in which the signal data 101 is divided into four by the dividing lines 104 to 106 indicating the divided portions can be considered.
  • the signal data 101 is divided in Rg directions that can be processed independently of each other, and the signal data of the divided regions is divided in the Az direction for each divided region. Fourier transform processing or inverse Fourier transform processing is performed.
  • the signal data 101 in the Rg direction As an example of the division of the signal data 101 in the Rg direction, an example in which the signal data 101 is divided into three by the dividing lines 107 to 108 indicating the dividing points can be considered.
  • the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process is changed, if the processing result of the Fourier transform process or the process result of the inverse Fourier transform process in the previous Az direction or Rg direction is not complete, the Fourier transform Processing or inverse Fourier transform processing cannot be started. For this reason, it is necessary to store the intermediate calculation result that is the processing result of the Fourier transform process or the inverse Fourier transform process in the preceding Az direction or Rg direction, and perform the calculation after re-dividing the signal data 101.
  • the one-dimensional Fourier transform in one direction is the one-dimensional Fourier transform of the W ⁇ H point
  • a two-dimensional Fourier transform having the same calculation amount and the same calculation result as the one-dimensional Fourier transform of the W ⁇ H point a two-dimensional Fourier transform composed of the one-dimensional Fourier transform of the W point and the one-dimensional Fourier transform of the H point. Conceivable.
  • the one-dimensional Fourier transform is handled as a two-dimensional Fourier transform will be described, but it may be handled as a three-dimensional or more multidimensional Fourier transform.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example in which the signal data 101 is P-divided when performing the N-point one-dimensional Fourier transform in the Az direction.
  • the one-dimensional Fourier transform of the N point in the Az direction is the one-dimensional Fourier transform of the P point in the Az (2) direction and 1 of the N / P point in the Az (1) direction. It becomes a two-dimensional Fourier transform consisting of a dimensional Fourier transform.
  • Each of the P point and the N / P point is set so as to be within a local region size that is a size capable of completing the processing by one two-dimensional Fourier transform.
  • signal data 201 to 204 are signal data obtained by dividing the signal data 101 into four in the Az direction.
  • the signal data 205 is signal data in a local region in which the four signal data 201 to 204 are superimposed, and is signal data having a size that can be processed by one two-dimensional Fourier transform.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which the signal data 101 is Q-divided when the M-point one-dimensional Fourier transform in the Rg direction is performed.
  • the one-dimensional Fourier transform of the M point in the Rg direction is performed by one-dimensional Fourier transform of the Q point in the Rg (2) direction and one of the M / Q points in the Rg (1) direction. It becomes a two-dimensional Fourier transform consisting of a dimensional Fourier transform.
  • Each of the Q point and the M / Q point is set so as to be within a local region size that is a size capable of completing the processing by one two-dimensional Fourier transform.
  • signal data 301 to 303 are signal data obtained by dividing the signal data 101 into three in the Rg direction.
  • the signal data 304 is signal data in a local region in which the three signal data 301 to 303 are superimposed, and is signal data having a size that can be processed by one two-dimensional Fourier transform.
  • the two-dimensional Fourier transform in the Az (2) direction which is the Fourier transform related to the division number
  • the Fourier in the Rg (2) direction which is the Fourier transform related to the division number.
  • signal processing of (M / Q) ⁇ (N / P) points, one-dimensional inverse Fourier transform of M / Q points in the Rg (1) direction, and one-dimensional N / P points in the Az (1) direction Inverse Fourier transform is performed on the local memory.
  • the memory layout is set on the local memory so that the memory layout is suitable for the next processing direction, and then the signal data is stored in the main memory.
  • signal processing is performed after performing Fourier transform in both the Ra direction and the Az direction.
  • either or both of the Ra direction and the Az direction are processed in the time domain. In the case of signal processing, only signal data division processing may be performed and the corresponding Fourier transform may not be performed.
  • the data management unit 1 stores signal data 101 that is observation data by SAR in the main memory 2.
  • the image reproducers 3a and 3b reproduce SAR images from the signal data 101 managed by the data management unit 1. SAR image reproduction processing by the image reproducer 3a and the image reproducer 3b is performed in parallel.
  • the image management unit 4 stores the synthetic aperture radar image reproduced by the image regenerators 3a and 3b in the main memory 5, and manages the synthetic aperture radar image.
  • the reproduction process of the SAR image by the image reproducers 3a and 3b will be specifically described.
  • the SAR image reproduction process by the image reproducer 3a is the same as the SAR image reproduction process by the image reproducer 3b, the SAR image reproduction process by the image reproducer 3a will be described below with reference to FIG. An example will be described.
  • the data dividing unit 11a of the image regenerator 3a performs P division on the signal data 101 stored in the main memory 2 in the Az direction.
  • the layout setting unit 13a performs, as a memory layout replacement process for continuing the signal data divided by the data dividing unit 11a in the Az direction, Az (2) for each signal data divided by the data dividing unit 11a in the Az direction.
  • a process of overlapping in the direction is performed (step ST1 in FIG. 4).
  • four signal data 201 to 204 are overlaid in the Az (2) direction.
  • the layout setting unit 13a selects P points having a size of M ⁇ (N / P) as signal data of a local region in the Az (2) direction from among a plurality of signal data superimposed in the Az (2) direction.
  • Each of the signal data 205 is selected, and each of the signal data 205 in the local region of the selected P point is stored in the local memory 12a (step ST2 in FIG. 4).
  • the signal data of the local region of the selected P point is signal data having a size that can be processed by one two-dimensional Fourier transform.
  • the Fourier transform unit 14a performs two-dimensional Fourier transform in the Az (2) direction on each of the signal data in the local area of the point P stored in the local memory 12a (step ST3 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a stores the memory so that the signal data in the local region of the P point respectively converted by the Fourier transform unit 14a is continuous in the Rg (2) direction.
  • a layout replacement process is performed, and the signal data of the local region at the point P after the replacement process is stored in the main memory 2 (step ST4 in FIG. 4).
  • the data dividing unit 11a has a local area size of M ⁇ (as local area signal data in the Az (1) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the main memory 2.
  • N / P is selected for each point P signal data (step ST5 in FIG. 4), and each of the selected point P signal data is Q-divided in the Rg direction.
  • the layout setting unit 13a uses the Q point signal whose local region size is Q ⁇ (N / P) as signal data of the local region in the Rg (2) direction from the signal data divided by the data dividing unit 11a.
  • Each data is selected, and each local area of the selected Q point is stored in the local memory 12a (step ST6 in FIG. 4).
  • the Fourier transform unit 14a performs two-dimensional Fourier transform in the Rg (2) direction on each of the signal data in the local area of the Q point stored in the local memory 12a (step ST7 in FIG. 4). That is, the Fourier transform unit 14a performs N / P times Q-point Fourier transform.
  • the layout setting unit 13a replaces the memory layout so that the signal data of the Q points respectively converted by the Fourier transform unit 14a are continuous in the Rg (1) direction.
  • the processing is performed, and the signal data of the local region at the point Q after the replacement processing is stored in the main memory 2 (step ST8 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a uses the local region size (M / M) as the local region signal data in the Rg (1) direction from the local region signal data after replacement processing stored in the main memory 2.
  • Each of the Q point signal data of Q) ⁇ (N / P) is selected, and each of the selected Q point signal data is stored in the local memory 12a (step ST9 in FIG. 4).
  • the Fourier transform unit 14a performs two-dimensional Fourier transform in the Rg (1) direction on each of the signal data in the local area of the Q point stored in the local memory 12a (step ST10 in FIG. 4). That is, the Fourier transform unit 14a performs M / Q point Fourier transform in the Rg (1) direction.
  • the layout setting unit 13a prepares for the next Fourier transform processing in the Az (1) direction, and arranges the memory layout so that the M / Q point signal data respectively converted by the Fourier transform unit 14a are continuous in the Az (1) direction.
  • the M / Q point signal data whose local area size after the replacement process is (M / Q) ⁇ (N / P) is stored in the main memory 2 (step ST11 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a uses the local area size (M / M) as the local area signal data in the Az (1) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the main memory 2.
  • Each of the N / P point signal data of Q) ⁇ (N / P) is selected, and each of the selected N / P point signal data is stored in the local memory 12a.
  • the Fourier transform unit 14a performs two-dimensional Fourier transform in the Az (1) direction on each of the N / P point local region signal data stored in the local memory 12a (step ST12 in FIG. 4). That is, the Fourier transform unit 14a performs N / P point Fourier transform in the Az (1) direction.
  • the signal processing unit 16a is a frequency domain signal that is signal data that is two-dimensionally Fourier-transformed in the Az (2) direction, Rg (2) direction, Rg (1) direction, and Az (1) direction by the Fourier transform unit 14a.
  • the signal processing A is performed on the signal to reproduce the synthetic aperture radar image (step ST13 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a performs a memory layout replacement process so that the signal data at the M / Q points are continuous in the Rg (1) direction. Are stored in the main memory 2 (step ST14 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a uses the M / Q point signal data as the local area signal data in the Rg (1) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the main memory 2.
  • Each of the signal data of the selected M / Q points is stored in the local memory 12a.
  • the inverse Fourier transform unit 15a performs two-dimensional inverse Fourier transform in the Rg (1) direction on each of the signal data in the local area of the M / Q point stored in the local memory 12a (step ST15 in FIG. 4). That is, the inverse Fourier transform unit 15a performs M / Q point inverse Fourier transform in the Rg (1) direction.
  • the layout setting unit 13a performs the memory layout replacement process so that the signal data at the M / Q points are continuous in the Rg (2) direction. Are stored in the main memory 2 (step ST16 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a uses the M / Q point signal data as the local area signal data in the Rg (2) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the main memory 2. And each of the selected M / Q point signal data is stored in the local memory 12a (step ST17 in FIG. 4).
  • the inverse Fourier transform unit 15a performs two-dimensional inverse Fourier transform in the Rg (2) direction on each of the signal data in the local area of the M / Q point stored in the local memory 12a (step ST18 in FIG. 4). That is, the inverse Fourier transform unit 15a performs a Q-point inverse Fourier transform in the Rg (2) direction.
  • the signal processing unit 16a performs signal processing B on the time domain signal, which is signal data subjected to inverse Fourier transform in the Rg (1) direction and the Rg (2) direction by the inverse Fourier transform unit 15a, and performs synthetic aperture radar.
  • the image is reproduced (step ST19 in FIG. 4).
  • the Fourier transform unit 14a performs two-dimensional Fourier transform in the Rg (2) direction on each of the local region signal data subjected to the inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform unit 15a (step ST20 in FIG. 4). That is, the Fourier transform unit 14a performs a Q-point Fourier transform in the Rg (2) direction.
  • the layout setting unit 13a performs a memory layout replacement process so that the signal data at the M / Q points are continuous in the Rg (1) direction. Are stored in the main memory 2 (step ST21 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a sets the local area size as (N / N) as the local area signal data in the Rg (1) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the main memory 2.
  • Each of the Q point signal data of (P) ⁇ (M / Q) is selected, and each of the selected Q point signal data is stored in the local memory 12a (step ST22 in FIG. 4).
  • the Fourier transform unit 14a performs two-dimensional Fourier transform in the Rg (1) direction on each of the signal data in the local area of the Q point stored in the local memory 12a (step ST23 in FIG. 4). That is, the Fourier transform unit 14a performs M / Q point Fourier transform in the Rg (1) direction.
  • the signal processing unit 16a performs signal processing C on the signal in the frequency domain, which is signal data two-dimensionally Fourier-transformed in the Rg (2) direction and the Rg (1) direction by the Fourier transform unit 14a.
  • the image is reproduced (step ST24 in FIG. 4).
  • the inverse Fourier transform unit 15a performs two-dimensional inverse Fourier transform in the Rg (1) direction on each of the local region signal data in the Rg (1) direction Fourier-transformed by the Fourier transform unit 14a (step ST25 in FIG. 4). That is, the inverse Fourier transform unit 15a performs M / Q point inverse Fourier transform in the Rg (1) direction.
  • the layout setting unit 13a performs a memory layout replacement process so that the N / P point signal data is continuous in the Az (1) direction. Is stored in the main memory 2 (step ST26 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a uses the N / P point signal data as the local area signal data in the Az (1) direction from the local area signal data after the replacement process stored in the main memory 2. And the signal data of the selected N / P points are stored in the local memory 12a.
  • the inverse Fourier transform unit 15a performs two-dimensional inverse Fourier transform in the Az (1) direction on each of the signal data in the local area of the N / P point stored in the local memory 12a (step ST27 in FIG. 4). That is, the inverse Fourier transform unit 15a performs an N / P point inverse Fourier transform in the Az (1) direction.
  • the layout setting unit 13a performs the memory layout replacement process so that the signal data at the Q point is continuous in the Az (2) direction.
  • the point signal data is stored in the main memory 2 (step ST28 in FIG. 4).
  • the layout setting unit 13a selects each of the Q-point signal data as the local area signal data in the Az (2) direction from the local area signal data after replacement processing stored in the main memory 2. And each of the selected Q point signal data is stored in the local memory 12a (step ST29 in FIG. 4).
  • the inverse Fourier transform unit 15a performs inverse Fourier transform in the Az (2) direction on each of the signal data in the local area of the Q point stored in the local memory 12a (step ST30 in FIG. 4). That is, the inverse Fourier transform unit 15a performs a Q-point inverse Fourier transform in the Az (2) direction.
  • the layout setting unit 13a performs the memory layout replacement process so that the Q-point signal data is continuous in the Rg direction as before the process shown in FIG. 4, and the Q-point signal data after the replacement process is stored in the main memory. 2 (step ST31 in FIG. 4).
  • the signals of the plurality of local regions divided by the data dividing units 11a and 11b in accordance with the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process.
  • Layout setting units 13a and 13b for setting the memory layout, and the Fourier transform units 14a and 14b receive a plurality of signals in a plurality of local regions whose memory layout is matched with the processing direction of the Fourier transform process by the layout setting units 13a and 13b.
  • inverse Fourier transform units 15a and 15b are configured to perform multidimensional inverse Fourier transform on signals in a plurality of local regions whose memory layout is matched to the processing direction of the inverse Fourier transform process by layout setting units 13a and 13b. Therefore, it is necessary to complete the reproduction of the synthetic aperture radar image from the observation data. An effect that it is possible to shorten the amount of time.
  • signal processing is performed once after the signal data is converted into the frequency domain in the Az direction and the frequency domain in the Rg direction.
  • the signal processing is performed once after the signal data is inversely converted to the time domain in the Rg direction, the signal processing is performed once after the signal data is converted again into the frequency domain in the Rg direction,
  • An example is shown in which signal processing is performed three times in total.
  • the processing direction of the Fourier transform process or the process direction of the inverse Fourier transform process is changed, the multi-dimensional Fourier transform or inverse Fourier transform is performed, and the entire process is localized. Often, the number of times signal processing is performed on signal data is not limited to three.
  • the signal processing area for the signal data is not limited to the above-described area.
  • the entire process is localized by performing multi-dimensional Fourier transform or inverse Fourier transform. For this reason, the image reproduction process can be completed in a short time by performing local operations on the local memories 12a and 12b as much as possible and simultaneously executing the local operations by the plurality of image regenerators 3a and 3b. .
  • the input / output processing between the main memory 2 and the local memories 12a and 12b and the processing on the local memories 12a and 12b may be executed simultaneously, and signals in different local areas may be processed in parallel. It may be executed simultaneously. Accordingly, on the local memories 12a and 12b, signal data transfer processing in a certain local area between the main memory 2 and the local memories 12a and 12b and signal data in a local area different from the signal data in a certain local area are performed. These processes may be executed in parallel.
  • an example in which the SAR image reproduction process by the image reproducer 3a is the process shown in the flowchart of FIG. This is only an example, and when the image regenerator 3a reproduces the synthetic aperture radar image, the signal data is first divided in the Az direction by using the sub-aperture method disclosed in Patent Document 1. You may make it implement the process which the flowchart of FIG. 4 shows for every signal data.
  • the first embodiment shows an example in which the image regenerator 3a includes a local memory 12a and the image regenerator 3b includes a local memory 12b.
  • each of the image reproducers 3a and 3b may include a plurality of local memories having different memory sizes, and the plurality of local memories may be arranged in the order of the memory sizes.
  • the Fourier transform units 14a and 14b may perform Fourier transform hierarchically in accordance with the memory sizes of a plurality of local memories. For example, the data division units 11a and 11b divide the signal data into local area sizes corresponding to the memory size of the first-stage local memory, and the Fourier transform units 14a and 14b use Az (corresponding to the division number of the signal data.
  • the signal processing device includes the image regenerators 3a and 3b.
  • the signal processing device may be realized by a general-purpose computer, for example.
  • the signal processing apparatus is realized by a general-purpose computer
  • one or more cores are allocated to each image regenerator among the CPU multicores included in the general-purpose computer, and the data management unit 1 and the image are stored on the main memory of the CPU.
  • a management unit 4 is configured.
  • the cache memory and the register provided in the general-purpose computer may correspond to the local memory of each image player.
  • the main memory included in any one general-purpose computer corresponds to the data management unit 1 and the image management unit 4, and each general-purpose computer includes.
  • the cache memory and the register may correspond to the local memory of each image player.
  • each general-purpose computer includes a GPU
  • the main memory of the GPU may correspond to a local memory
  • the core included in the GPU may constitute an image regenerator.
  • each of the image reproduction processes is executed on the local memories 12a and 12b.
  • at least one of the image reproduction processes is performed on the local memories 12a and 12b.
  • any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • the present invention is suitable for an image regenerator, a signal processing device, and an image reproducing method for reproducing a synthetic aperture radar image from observation data obtained by a synthetic aperture radar.

Landscapes

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Abstract

フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部（１１ａ），（１１ｂ）により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部（１３ａ），（１３ｂ）を備え、フーリエ変換部（１４ａ），（１４ｂ）が、レイアウト設定部（１３ａ），（１３ｂ）によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、逆フーリエ変換部（１５ａ），（１５ｂ）が、レイアウト設定部（１３ａ），（１３ｂ）によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する。

Description

画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法
　この発明は、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ）による観測データから合成開口レーダ画像を再生する画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法に関するものである。
　ＳＡＲは、衛星又は航空機などのアンテナプラットフォームが進行するアジマス（Ａｚｉｍｕｔｈ）方向に沿って、電波を観測対象に向けて繰り返し放射し、観測対象に反射された電波である反射信号を受信する。
　ＳＡＲは、反射信号のサンプリング数をＭ、反射波の数をＮとすると、観測対象までの距離を表すレンジ（Ｒａｎｇｅ）方向及びアジマス方向に関する観測データとして、Ｍ行Ｎ列の複素行列で表される観測データを得ることができる。
　ＳＡＲにより得られた観測データからＳＡＲ画像を再生する信号処理装置は、例えば、以下の画像再生アルゴリズムを実行する。
　画像再生アルゴリズムは、例えば、以下に示すような信号処理を組み合わせることで、ＳＡＲ画像データにおける各々の画素の輝度値を積み上げるアルゴリズムである。
（１）観測データである時間領域の信号をフーリエ変換することで、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する処理
（２）周波数領域の信号を逆フーリエ変換することで、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する処理
（３）時間領域の信号又は周波数領域の信号に対する信号処理を実施して、ＳＡＲ画像を再生する処理
　画像再生アルゴリズムの中に、上記の（１）～（３）の処理が含まれている場合、Ｍ行Ｎ列の複素行列で表される観測データである時間領域の信号は、行あるいは列を単位として、フーリエ変換されることで、周波数領域の信号に変換される。
　また、周波数領域の信号は、行あるいは列を単位として、逆フーリエ変換されることで、時間領域の信号に変換される。
　フーリエ変換後の周波数領域の信号における行列要素同士は、互いに独立して計算される。また、逆フーリエ変換後の時間領域の信号における行列要素同士は、互いに独立して計算される。
　したがって、画像再生アルゴリズムは、列毎のＭ点のフーリエ変換、あるいは、列毎のＭ点の逆フーリエ変換をＮ列分だけ繰り返した後に信号処理する手順と、行毎のＮ点のフーリエ変換、あるいは、行毎のＮ点の逆フーリエ変換をＭ行分だけ繰り返した後に信号処理する手順とを組み合わせた構成となる。
　この画像再生アルゴリズムでは、フーリエ変換の処理方向及び逆フーリエ変換の処理方向が、行方向又は列方向に切り替えられる。
　ＳＡＲ画像を再生する信号処理装置が、一般的なコンピュータと同様の構成である場合、コンピュータの演算性能と比べて、メモリに対する入出力性能が低いため、相対的にメモリに対する入出力処理に長時間を要する。
　具体的には、信号処理装置は、信号データを大容量で高遅延のメインメモリに格納し、メインメモリに格納されている信号データを小容量で低遅延のローカルメモリに転送する処理（１）を行う。
　また、信号処理装置は、ローカルメモリに格納されている信号データに対する演算処理を実施し、その演算処理の処理結果、あるいは、ローカルメモリに収まらない演算処理の途中の中間データをメインメモリに転送する処理（２）を行う。信号処理装置は、処理（１）と処理（２）とを繰り返し実施する。
　したがって、信号処理装置では、メモリに対する入出力処理において、処理待ちの信号データが生じるため、持っている演算性能を十分に活用することができないことがある。
　このため、信号処理装置では、信号データをローカルメモリに転送する回数が最小になるようにして、メモリに対する１回の入出力処理毎の演算量が最大になるようにすることが望ましい。
　メモリに対する１回の入出力処理毎の演算量を最大にすることで、持っている演算性能を十分に活用することができ、短時間で画像再生処理を完了することができる。
　また、信号処理装置のメインメモリは、一般的に１次元的なデータ管理を採るため、ＳＡＲの観測データなどの２次元的なデータは、メインメモリ上では１次元的なデータとして並ぶことになる。このため、観測データの行あるいは列のうち、いずれか一方は、メインメモリにおいて、連続した局所領域に並ぶことになるが、他方は、行サイズあるいは列サイズ分だけ離れた位置に並ぶことになる。
　一般的なローカルメモリは、参照したデータ位置から連続する局所領域を単位として、メインメモリとの間で入出力処理を行うため、メインメモリの不連続方向に対する処理は低速となる。
　このため、Ｍ行Ｎ列の信号データのうち、連続するＭ点がＮセット並ぶ順序（Ｃｏｌｕｍｎ－Ｍａｊｏｒ）でメインメモリに格納されている場合、Ｍ方向の処理は高速になるが、Ｎ方向の処理は低速となる。
　逆に、連続するＮ点がＭセット並ぶ順序（Ｒｏｗ－Ｍａｊｏｒ）でメインメモリに格納されている場合は、Ｎ方向の処理は高速になるが、Ｍ方向の処理は低速となる。
　そこで、メモリに対する入出力処理を複数回要する処理を実施する場合は、処理に移行する前処理として、行列転置で信号データのメモリレイアウトを入れ替える入替処理を実施することで、常に信号データが連続領域に並ぶようになり、高速な演算が可能になる。
　ＳＡＲの画像再生処理では、列あるいは行を単位とする方向毎の処理を繰り返すため、観測データのメモリレイアウトを入れ替える入替処理を多用する必要がある。
　また、信号処理の種類が多数あり、また、データ量が数ギガバイト（ＧＢ）から数十ＧＢである巨大な観測データを取り扱うため、画像再生を完了するまでに長時間を要する。
　このため、観測データを複数の小領域に分割し、複数のプロセッサが、分割した小領域の観測データからＳＡＲ画像を再生する処理を並列に行う信号処理装置が以下の特許文献１に開示されている。
　以下の特許文献１には、通信で接続されている複数のプロセッサに対して、小領域の観測データを与える際の通信ボトルネックの改善法が開示されている。
特開２０１４－２０２６７０号公報
　従来の信号処理装置は以上のように構成されているので、通信で接続されている複数のプロセッサに対して、小領域の観測データを与える際の通信ボトルネックを改善することができる。しかし、複数のプロセッサによるフーリエ変換処理及び逆フーリエ変換処理の効率化を図るために、多次元フーリエ変換処理及び多次元逆フーリエ変換処理の実施が可能になるように、時間領域の信号及び周波数領域の信号のメモリレイアウトを設定するものではない。このため、多次元フーリエ変換処理及び多次元逆フーリエ変換処理を実施することができず、観測データからＳＡＲ画像の再生が完了するまでに長時間を要してしまうことがあるという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、観測データからＳＡＲ画像の再生が完了するまでに要する時間を短縮することができる画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法を得ることを目的とする。
　この発明に係る画像再生器は、合成開口レーダによる観測データを複数の局所領域の信号に分割するデータ分割部と、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部と、レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換するフーリエ変換部と、レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する信号処理部とを備えるようにしたものである。
　この発明によれば、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部を備え、フーリエ変換部が、レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、逆フーリエ変換部が、レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換するように構成したので、観測データから合成開口レーダ画像の再生が完了するまでに要する時間を短縮することができる効果がある。
この発明の実施の形態１による信号処理装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による信号処理装置を示すハードウェア構成図である。 信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで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。 信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順である画像再生方法を示すフローチャートである。 ＳＡＲによる観測データの一例を示す説明図である。 Ａｚ方向のＮ点１次元フーリエ変換を実施するに際して、信号データ１０１をＰ分割している例を示す説明図である。 Ｒｇ方向のＭ点１次元フーリエ変換を実施するに際して、信号データ１０１をＱ分割している例を示す説明図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明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、この発明の実施の形態１による信号処理装置を示す構成図である。図２は、この発明の実施の形態１による信号処理装置を示すハードウェア構成図である。
　図１及び図２において、データ管理部１は、例えば図２に示すデータ管理回路２１で実現される。
　データ管理部１は、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ）による観測データである時間領域の信号をメインメモリ２に格納し、時間領域の信号を管理する。
　メインメモリ２は、例えば図２に示すメイン記録回路２８で実現される。
　メインメモリ２は、ＳＡＲによる観測データである時間領域の信号を格納する記録媒体である。
　また、メインメモリ２は、画像再生器３ａ，３ｂによる再生途中の信号などを格納する。
　画像再生器３ａ，３ｂは、互いに並列に処理を実施する。
　画像再生器３ａ，３ｂは、データ管理部１により管理されている時間領域の信号からＳＡＲ画像を再生する処理を実施する。
　この実施の形態１では、信号処理装置が、２つの画像再生器３ａ，３ｂを実装している例を説明するが、１つ以上の画像再生器を実装していればよく、２つの画像再生器３ａ，３ｂを実装している例に限るものではない。
　データ分割部１１ａ，１１ｂは、例えば図２に示すデータ分割回路２２で実現される。
　データ分割部１１ａ，１１ｂは、メインメモリ２により格納されている時間領域の信号を複数の局所領域の信号に分割し、分割した局所領域の信号をローカルメモリ１２ａ，１２ｂに格納する処理を実施する。
　ローカルメモリ１２ａ，１２ｂは、例えば図２に示すローカル記録回路２９で実現される。
　ローカルメモリ１２ａ，１２ｂは、データ分割部１１ａ，１１ｂにより分割された局所領域を格納する記録媒体である。
　レイアウト設定部１３ａ，１３ｂは、例えば図２に示すレイアウト設定回路２３で実現される。
　レイアウト設定部１３ａ，１３ｂは、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂによるフーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂによる逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部１１ａ，１１ｂにより分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定する処理を実施する。
　また、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂは、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向が変更される際、複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定する前に、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂにより格納されている再生途中の信号をメインメモリ２に転送する処理を実施する。
　レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによるメモリレイアウトの設定処理は、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で実施される。
　フーリエ変換部１４ａ，１４ｂは、例えば図２に示すフーリエ変換回路２４で実現される。
　フーリエ変換部１４ａ，１４ｂは、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換する処理を実施する。フーリエ変換部１４ａ，１４ｂによるフーリエ変換処理は、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で実施される。
　逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂは、例えば図２に示す逆フーリエ変換回路２５で実現される。
　逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂは、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する処理を実施する。逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂによる逆フーリエ変換処理は、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で実施される。
　信号処理部１６ａ，１６ｂは、例えば図２に示す信号処理回路２６で実現される。
　信号処理部１６ａ，１６ｂは、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂにより多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂにより多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号に対する信号処理を実施して、合成開口レーダ画像を再生する処理を実施する。信号処理部１６ａ，１６ｂによる信号処理は、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で実施される。
　画像管理部４は、例えば図２に示す画像管理回路２７で実現される。
　画像管理部４は、画像再生器３ａ，３ｂにより再生された合成開口レーダ画像をメインメモリ５に格納し、合成開口レーダ画像を管理する。
　メインメモリ５は、例えば図２に示すメイン記録回路２８で実現される。
　メインメモリ５は、合成開口レーダ画像を格納する記録媒体である。
　図１では、メインメモリ２とメインメモリ５が別々のメモリとして、メインメモリ２がデータ管理部１に内蔵され、メインメモリ５が画像管理部４に内蔵されているように描いている例を示している。ただし、これは一例に過ぎず、例えば、メインメモリ２とメインメモリ５が同一のメモリとして、データ管理部１又は画像管理部４の内部、あるいは、データ管理部１及び画像管理部４の外部に設けられているものであってもよい。
　図１では、信号処理装置の構成要素であるデータ管理部１、メインメモリ２，５、データ分割部１１ａ，１１ｂ、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂ、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂ、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ、逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂ、信号処理部１６ａ，１６ｂ及び画像管理部４のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアで実現されるものを想定している。即ち、データ管理回路２１、メイン記録回路２８、データ分割回路２２、ローカル記録回路２９、レイアウト設定回路２３、フーリエ変換回路２４、逆フーリエ変換回路２５、信号処理回路２６及び画像管理回路２７で実現されるものを想定している。
　ここで、メイン記録回路２８及びローカル記録回路２９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）などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、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、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）などが該当する。
　また、データ管理回路２１、データ分割回路２２、レイアウト設定回路２３、フーリエ変換回路２４、逆フーリエ変換回路２５、信号処理回路２６及び画像管理回路２７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）、または、これらを組み合わせたものが該当する。
　信号処理装置の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではなく、信号処理装置がソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで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、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが該当する。
　図３は、信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで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。
　信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、メインメモリ２，５及びローカルメモリ１２ａ，１２ｂをコンピュータのメモリ３１上に構成するとともに、データ管理部１、データ分割部１１ａ，１１ｂ、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂ、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂ、逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂ、信号処理部１６ａ，１６ｂ及び画像管理部４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をメモリ３１に格納し、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ようにすればよい。
　図４は、信号処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順である画像再生方法を示すフローチャートである。
　また、図２では、信号処理装置の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアで実現される例を示し、図３では、信号処理装置がソフトウェアやファームウェアなどで実現される例を示しているが、信号処理装置における一部の構成要素が専用のハードウェアで実現され、残りの構成要素がソフトウェアやファームウェアなどで実現されるものであってもよい。
　ＳＡＲによる観測データは、データ管理部１に入力されて、メインメモリ２に格納される。
　図５は、ＳＡＲによる観測データの一例を示す説明図である。
　図５において、ＳＡＲによる観測データである信号データ１０１は、Ｍ行Ｎ列の複素行列で表され、列がレンジ（Ｒｇ：Ｒａｎｇｅ）方向の信号、行がアジマス（Ａｚ：Ａｚｉｍｕｔｈ）方向の信号である。
　ここでは、説明の便宜上、メインメモリ２上では、信号データ１０１のＲｇ方向が連続するレイアウト（Ｃｏｌｕｍｎ－Ｍａｊｏｒ）を採るものとするが、Ａｚ方向が連続するレイアウト（Ｒｏｗ－Ｍａｊｏｒ）であっても構わない。
　時間領域あるいは周波数領域で行われる各々の信号処理は、Ｍ行１列の実数又は複素数の行列である係数データ１０２と、１行Ｎ列の実数又は複素数の行列である係数データ１０３とが１つ以上使用される。
　係数データ１０２におけるｍ行目の値ｆｍは、信号データ１０１におけるｍ行ｎ列目の信号成分Ｓｍ，ｎに対して、以下の式（１）のように乗算される。ｍ行目の値ｆｍを乗算する信号処理は、信号データ１０１の全ての列に対して繰り返される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

　また、係数データ１０３におけるｎ列目の値ｆｎは、信号データ１０１におけるｍ行ｎ列目の信号成分Ｓｍ，ｎに対して、以下の式（２）のように乗算される。ｎ列目の値ｆｎを乗算する信号処理は、信号データ１０１の全ての行に対して繰り返される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　このため、信号データ１０１に対する信号処理は、信号成分毎に独立した計算となるため、任意の形状の局所領域に分割して計算することができる。
　Ａｚ方向とＲｇ方向のうち、少なくとも１つの方向に時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する場合は、１つの方向毎に、１列あるいは１行全ての信号成分を参照して、信号成分を更新するフーリエ変換処理を実施する必要がある。
　また、Ａｚ方向とＲｇ方向のうち、少なくとも１つの方向に、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する場合は、１つの方向毎に、１列あるいは１行全ての信号成分を参照して、信号成分を更新する逆フーリエ変換処理を実施する必要がある。
　フーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理をＲｇ方向に行う場合は、互いに独立して処理可能なＡｚ方向に信号データ１０１を分割し、分割領域毎に、当該分割領域の信号データをＲｇ方向にフーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理する。Ａｚ方向への信号データ１０１の分割として、分割箇所を示す分割線１０４～１０６で４分割される例が考えられる。
　また、フーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理をＡｚ方向に行う場合は、互いに独立して処理可能なＲｇ方向に信号データ１０１を分割し、分割領域毎に、当該分割領域の信号データをＡｚ方向にフーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理する。Ｒｇ方向への信号データ１０１の分割として、分割箇所を示す分割線１０７～１０８で３分割される例が考えられる。
　フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向が変わる際には、前段のＡｚ方向又はＲｇ方向におけるフーリエ変換処理の処理結果又は逆フーリエ変換処理の処理結果が揃っていなければ、フーリエ変換処理又は逆フーリエ変換処理を開始することができない。
　このため、前段のＡｚ方向又はＲｇ方向におけるフーリエ変換処理の処理結果又は逆フーリエ変換処理の処理結果である途中演算結果をストアし、信号データ１０１を分割し直してから演算を行う必要がある。
　例えば、１つの方向の１次元フーリエ変換が、Ｗ×Ｈ点の１次元フーリエ変換であるとすれば、Ｗ×Ｈ点の１次元フーリエ変換と同じ演算量で同じ演算結果となる２次元フーリエ変換を扱うものとする。
　Ｗ×Ｈ点の１次元フーリエ変換と同じ演算量で同じ演算結果となる２次元フーリエ変換としては、Ｗ点の１次元フーリエ変換と、Ｈ点の１次元フーリエ変換とからなる２次元フーリエ変換が考えられる。
　ここでは、１次元フーリエ変換を２次元フーリエ変換として扱う例を説明するが、３次元以上の多次元フーリエ変換として扱うようにしてもよい。
　図６は、Ａｚ方向のＮ点１次元フーリエ変換を実施するに際して、信号データ１０１をＰ分割している例を示す説明図である。
　信号データ１０１がＰ分割されることで、Ａｚ方向のＮ点の１次元フーリエ変換は、Ａｚ（２）方向におけるＰ点の１次元フーリエ変換と、Ａｚ（１）方向におけるＮ／Ｐ点の１次元フーリエ変換とからなる２次元フーリエ変換となる。
　Ｐ点及びＮ／Ｐ点のそれぞれは、１回の２次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズである局所領域サイズに収まるように設定される。
　図６において、信号データ２０１～２０４は、信号データ１０１がＡｚ方向に４分割された信号データである。
　信号データ２０５は、４つの信号データ２０１～２０４が重ね合された局所領域の信号データであり、１回の２次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズの信号データである。
　図７は、Ｒｇ方向のＭ点１次元フーリエ変換を実施するに際して、信号データ１０１をＱ分割している例を示す説明図である。
　信号データ１０１がＱ分割されることで、Ｒｇ方向のＭ点の１次元フーリエ変換は、Ｒｇ（２）方向におけるＱ点の１次元フーリエ変換と、Ｒｇ（１）方向におけるＭ／Ｑ点の１次元フーリエ変換とからなる２次元フーリエ変換となる。
　Ｑ点及びＭ／Ｑ点のそれぞれは、１回の２次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズである局所領域サイズに収まるように設定される。
　図７において、信号データ３０１～３０３は、信号データ１０１がＲｇ方向に３分割された信号データである。
　信号データ３０４は、３つの信号データ３０１～３０３が重ね合された局所領域の信号データであり、１回の２次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズの信号データである。
　この実施の形態１では、方向毎の２次元フーリエ変換のうち、分割数に関するフーリエ変換であるＡｚ（２）方向における２次元フーリエ変換と、分割数に関するフーリエ変換であるＲｇ（２）方向におけるフーリエ変換とを先に実施する。
　次に、Ａｚ方向がＰ分割され、Ｒｇ方向がＱ分割されることで得られる（Ｍ／Ｑ）×（Ｎ／Ｐ）点の局所領域に対し、Ｒｇ（１）方向における残るＭ／Ｑ点の１次元フーリエ変換と、Ｒｇ（１）方向における残るＮ／Ｐ点の１次元フーリエ変換とを実施する。
　その後、（Ｍ／Ｑ）×（Ｎ／Ｐ）点の信号処理と、Ｒｇ（１）方向におけるＭ／Ｑ点の１次元逆フーリエ変換と、Ａｚ（１）方向におけるＮ／Ｐ点の１次元逆フーリエ変換とをローカルメモリ上で実施する。
　次の処理方向に適するメモリレイアウトになるように、メモリレイアウトの設定処理をローカルメモリ上で実施してからメインメモリに信号データをストアする。
　ここでは、説明の便宜上、Ｒａ方向とＡｚ方向の両方向にフーリエ変換を実施してから信号処理を実施しているが、Ｒａ方向あるいはＡｚ方向のいずれか一方、あるいは、両方が時間領域で処理する信号処理の場合は、信号データの分割処理だけを実施して、対応するフーリエ変換を実施しないようにしてもよい。
　次に動作について説明する。
　データ管理部１は、ＳＡＲによる観測データである信号データ１０１をメインメモリ２に格納する。
　画像再生器３ａ，３ｂは、データ管理部１により管理されている信号データ１０１からＳＡＲ画像を再生する。
　画像再生器３ａ及び画像再生器３ｂによるＳＡＲ画像の再生処理は、並列に行われる。
　画像管理部４は、画像再生器３ａ，３ｂにより再生された合成開口レーダ画像をメインメモリ５に格納し、合成開口レーダ画像を管理する。
　以下、画像再生器３ａ，３ｂによるＳＡＲ画像の再生処理を具体的に説明する。
　ただし、画像再生器３ａによるＳＡＲ画像の再生処理と、画像再生器３ｂによるＳＡＲ画像の再生処理とは同様であるため、以下、図４を参照しながら、画像再生器３ａによるＳＡＲ画像の再生処理の一例を説明する。
　画像再生器３ａのデータ分割部１１ａは、図６に示すように、メインメモリ２により格納されている信号データ１０１をＡｚ方向にＰ分割する。
　レイアウト設定部１３ａは、データ分割部１１ａにより分割された信号データをＡｚ方向に連続させるメモリレイアウトの入替処理として、データ分割部１１ａによってＡｚ方向にＰ分割された各々の信号データをＡｚ（２）方向に重ねる処理を行う（図４のステップＳＴ１）。
　図６の例では、４つの信号データ２０１～２０４がＡｚ（２）方向に重ねられている。
　レイアウト設定部１３ａは、Ａｚ（２）方向に重ねている複数の信号データの中から、Ａｚ（２）方向の局所領域の信号データとして、サイズがＭ×（Ｎ／Ｐ）であるＰ点の信号データ２０５をそれぞれ選択し、選択したＰ点の局所領域の信号データ２０５のそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する（図４のステップＳＴ２）。
　選択したＰ点の局所領域の信号データは、１回の２次元フーリエ変換で処理を完了することが可能なサイズの信号データである。
　フーリエ変換部１４ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＰ点の局所領域の信号データのそれぞれをＡｚ（２）方向に２次元フーリエ変換する（図４のステップＳＴ３）。
　レイアウト設定部１３ａは、次のＲｇ（２）方向のフーリエ変換処理に備えて、フーリエ変換部１４ａによりそれぞれ変換されたＰ点の局所領域の信号データがＲｇ（２）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＰ点の局所領域の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ４）。
　次に、データ分割部１１ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ａｚ（１）方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズがＭ×（Ｎ／Ｐ）であるＰ点の信号データのそれぞれを選択し（図４のステップＳＴ５）、選択したＰ点の信号データのそれぞれをＲｇ方向にＱ分割する。
　レイアウト設定部１３ａは、データ分割部１１ａによって分割された信号データの中から、Ｒｇ（２）方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズがＱ×（Ｎ／Ｐ）であるＱ点の信号データをそれぞれ選択し、選択したＱ点の局所領域のそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する（図４のステップＳＴ６）。
　フーリエ変換部１４ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＱ点の局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（２）方向に２次元フーリエ変換する（図４のステップＳＴ７）。即ち、フーリエ変換部１４ａは、Ｎ／Ｐ回のＱ点フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、次のＲｇ（１）方向のフーリエ変換処理に備えて、フーリエ変換部１４ａによりそれぞれ変換されたＱ点の信号データがＲｇ（１）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＱ点の局所領域の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ８）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ｒｇ（１）方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズが（Ｍ／Ｑ）×（Ｎ／Ｐ）であるＱ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＱ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する（図４のステップＳＴ９）。
　フーリエ変換部１４ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＱ点の局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（１）方向に２次元フーリエ変換する（図４のステップＳＴ１０）。即ち、フーリエ変換部１４ａは、Ｒｇ（１）方向のＭ／Ｑ点フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、次のＡｚ（１）方向のフーリエ変換処理に備えて、フーリエ変換部１４ａによりそれぞれ変換されたＭ／Ｑ点の信号データがＡｚ（１）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後の局所領域サイズが（Ｍ／Ｑ）×（Ｎ／Ｐ）であるＭ／Ｑ点の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ１１）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ａｚ（１）方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズが（Ｍ／Ｑ）×（Ｎ／Ｐ）であるＮ／Ｐ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＮ／Ｐ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する。
　フーリエ変換部１４ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＮ／Ｐ点の局所領域の信号データのそれぞれをＡｚ（１）方向に２次元フーリエ変換する（図４のステップＳＴ１２）。即ち、フーリエ変換部１４ａは、Ａｚ（１）方向のＮ／Ｐ点フーリエ変換を実施する。
　信号処理部１６ａは、フーリエ変換部１４ａによって、Ａｚ（２）方向、Ｒｇ（２）方向、Ｒｇ（１）方向及びＡｚ（１）方向に２次元フーリエ変換された信号データである周波数領域の信号に対する信号処理Ａを実施して、合成開口レーダ画像を再生する（図４のステップＳＴ１３）。
　レイアウト設定部１３ａは、Ｒｇ（１）方向の逆フーリエ変換処理に備えて、Ｍ／Ｑ点の信号データがＲｇ（１）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＭ／Ｑ点の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ１４）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ｒｇ（１）方向の局所領域の信号データとして、Ｍ／Ｑ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＭ／Ｑ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する。
　逆フーリエ変換部１５ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＭ／Ｑ点の局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（１）方向に２次元逆フーリエ変換する（図４のステップＳＴ１５）。即ち、逆フーリエ変換部１５ａは、Ｒｇ（１）方向のＭ／Ｑ点逆フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、Ｒｇ（２）方向の逆フーリエ変換処理に備えて、Ｍ／Ｑ点の信号データがＲｇ（２）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＭ／Ｑ点の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ１６）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ｒｇ（２）方向の局所領域の信号データとして、Ｍ／Ｑ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＭ／Ｑ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する（図４のステップＳＴ１７）。
　逆フーリエ変換部１５ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＭ／Ｑ点の局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（２）方向に２次元逆フーリエ変換する（図４のステップＳＴ１８）。即ち、逆フーリエ変換部１５ａは、Ｒｇ（２）方向のＱ点逆フーリエ変換を実施する。
　信号処理部１６ａは、逆フーリエ変換部１５ａによって、Ｒｇ（１）方向及びＲｇ（２）方向に逆フーリエ変換された信号データである時間領域の信号に対する信号処理Ｂを実施して、合成開口レーダ画像を再生する（図４のステップＳＴ１９）。
　フーリエ変換部１４ａは、逆フーリエ変換部１５ａによって逆フーリエ変換された局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（２）方向に２次元フーリエ変換する（図４のステップＳＴ２０）。即ち、フーリエ変換部１４ａは、Ｒｇ（２）方向のＱ点フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、Ｒｇ（１）方向の逆フーリエ変換処理に備えて、Ｍ／Ｑ点の信号データがＲｇ（１）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＭ／Ｑ点の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ２１）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ｒｇ（１）方向の局所領域の信号データとして、局所領域サイズが（Ｎ／Ｐ）×（Ｍ／Ｑ）であるＱ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＱ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する（図４のステップＳＴ２２）。
　フーリエ変換部１４ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＱ点の局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（１）方向に２次元フーリエ変換する（図４のステップＳＴ２３）。即ち、フーリエ変換部１４ａは、Ｒｇ（１）方向のＭ／Ｑ点フーリエ変換を実施する。
　信号処理部１６ａは、フーリエ変換部１４ａによって、Ｒｇ（２）方向及びＲｇ（１）方向に２次元フーリエ変換された信号データである周波数領域の信号に対する信号処理Ｃを実施して、合成開口レーダ画像を再生する（図４のステップＳＴ２４）。
　逆フーリエ変換部１５ａは、フーリエ変換部１４ａによってフーリエ変換されたＲｇ（１）方向の局所領域の信号データのそれぞれをＲｇ（１）方向に２次元逆フーリエ変換する（図４のステップＳＴ２５）。即ち、逆フーリエ変換部１５ａは、Ｒｇ（１）方向のＭ／Ｑ点逆フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、Ａｚ（１）方向の逆フーリエ変換処理に備えて、Ｎ／Ｐ点の信号データがＡｚ（１）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後の局所領域の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ２６）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ａｚ（１）方向の局所領域の信号データとして、Ｎ／Ｐ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＮ／Ｐ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する。
　逆フーリエ変換部１５ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＮ／Ｐ点の局所領域の信号データのそれぞれをＡｚ（１）方向に２次元逆フーリエ変換する（図４のステップＳＴ２７）。即ち、逆フーリエ変換部１５ａは、Ａｚ（１）方向のＮ／Ｐ点逆フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、Ａｚ（２）方向の逆フーリエ変換処理に備えて、Ｑ点の信号データがＡｚ（２）方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＱ点の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ２８）。
　次に、レイアウト設定部１３ａは、メインメモリ２により格納されている入替処理後の局所領域の信号データの中から、Ａｚ（２）方向の局所領域の信号データとして、Ｑ点の信号データのそれぞれを選択し、選択したＱ点の信号データのそれぞれをローカルメモリ１２ａに格納する（図４のステップＳＴ２９）。
　逆フーリエ変換部１５ａは、ローカルメモリ１２ａにより格納されているＱ点の局所領域の信号データのそれぞれをＡｚ（２）方向に逆フーリエ変換する（図４のステップＳＴ３０）。即ち、逆フーリエ変換部１５ａは、Ａｚ（２）方向のＱ点逆フーリエ変換を実施する。
　レイアウト設定部１３ａは、図４に示す処理前と同様に、Ｑ点の信号データがＲｇ方向に連続するようにメモリレイアウトの入替処理を実施し、入替処理後のＱ点の信号データをメインメモリ２に格納する（図４のステップＳＴ３１）。
　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、データ分割部１１ａ，１１ｂにより分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部１３ａ，１３ｂを備え、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂが、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂが、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換するように構成したので、観測データから合成開口レーダ画像の再生が完了するまでに要する時間を短縮することができる効果を奏する。
　図４のフローチャートでは、信号データをＡｚ方向の周波数領域及びＲｇ方向の周波数領域にそれぞれ変換してから、信号処理が１回実施されている。また、信号データをＲｇ方向の時間領域に逆変換してから、信号処理が１回実施され、信号データを再度Ｒｇ方向の周波数領域に変換してから、信号処理が１回実施されており、合計３回の信号処理が実施されている例を示している。
　フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向が変更される毎に、多次元化されたフーリエ変換又は逆フーリエ変換を実施して、処理全体が局所化される構成になっていればよく、信号データに対する信号処理の実施回数は、３回に限るものではない。また、信号データに対する信号処理の実施領域は、上記の領域に限るものではない。
　このように、この実施の形態１では、多次元化されたフーリエ変換又は逆フーリエ変換を実施して、処理全体を局所化した構成としている。このため、可能な限りローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で局所演算を実施し、この局所演算を複数の画像再生器３ａ，３ｂで同時に実行することで、画像再生処理を短時間で完了することができる。
　また、メインメモリ２とローカルメモリ１２ａ，１２ｂとの間の入出力処理と、ローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上での処理とは、同時に実行されてもよく、また、異なる局所領域の信号を並列処理で同時実行されても構わない。
　したがって、メインメモリ２とローカルメモリ１２ａ，１２ｂとの間の或る局所領域の信号データの転送処理と、或る局所領域の信号データと異なる局所領域の信号データについてのローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上での処理とが並列に実行されるものであってもよい。
　この実施の形態１では、画像再生器３ａによるＳＡＲ画像の再生処理が、図４のフローチャートが示す処理である例を示している。
　これは一例に過ぎず、画像再生器３ａが、合成開口レーダ画像を再生する際、特許文献１に開示されているサブアパーチャ法を用いて、最初に信号データをＡｚ方向に分割し、分割した信号データ毎に、図４のフローチャートが示す処理を実施するようにしてもよい。
　この実施の形態１では、画像再生器３ａがローカルメモリ１２ａを備え、画像再生器３ｂがローカルメモリ１２ｂを備えている例を示している。
　これは一例に過ぎず、画像再生器３ａ，３ｂのそれぞれが、メモリサイズが異なる複数のローカルメモリを備え、複数のローカルメモリが、メモリサイズ順に配置されているものであってもよい。
　この場合、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂが、複数のローカルメモリのメモリサイズに合わせて、階層的にフーリエ変換を実施するようにしてもよい。
　例えば、データ分割部１１ａ，１１ｂが、信号データを１段階目のローカルメモリのメモリサイズに対応する局所領域サイズに分割し、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂが、信号データの分割数に対応するＡｚ（２）方向及びＲｇ（２）方向のフーリエ変換を実施する。
　また、データ分割部１１ａ，１１ｂが、分割した局所領域サイズの信号データを２段階目のローカルメモリのメモリサイズに対応する局所領域サイズに分割し、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂが、信号データの分割数に対応するＡｚ（２）方向及びＲｇ（２）方向のフーリエ変換を実施し、また、分割した局所領域サイズに対応するＡｚ（１）方向及びＲｇ（１）方向のフーリエ変換を実施する。
　この実施の形態１では、信号処理装置が、画像再生器３ａ，３ｂを備えている例を示しているが、信号処理装置が、例えば、汎用計算機で実現されるものであってもよい。
　信号処理装置が汎用計算機で実現される場合、汎用計算機が備えているＣＰＵマルチコアのうち、各々の画像再生器に１つ以上のコアが割り付けられ、ＣＰＵのメインメモリ上にデータ管理部１及び画像管理部４が構成される。また、汎用計算機が備えているキャッシュメモリ及びレジスタが、各々の画像再生器のローカルメモリに相当するものとしてもよい。
　また、２台以上の汎用計算機が通信で接続される場合、任意の１台の汎用計算機が備えるメインメモリが、データ管理部１及び画像管理部４に相当し、各々の汎用計算機が備えているキャッシュメモリ及びレジスタが、各々の画像再生器のローカルメモリに相当するものとしてもよい。
　また、各々の汎用計算機がＧＰＵを備えている場合、ＧＰＵのメインメモリがローカルメモリに相当し、ＧＰＵが備えているコアが、画像再生器を構成しているものとしてもよい。
　この実施の形態１では、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによるメモリレイアウトの設定処理、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂによるフーリエ変換処理、逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂによる逆フーリエ変換処理及び信号処理部１６ａ，１６ｂによる画像再生の処理のそれぞれがローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で実施される例を示している。
　これは一例に過ぎず、レイアウト設定部１３ａ，１３ｂによるメモリレイアウトの設定処理、フーリエ変換部１４ａ，１４ｂによるフーリエ変換処理、逆フーリエ変換部１５ａ，１５ｂによる逆フーリエ変換処理及び信号処理部１６ａ，１６ｂによる画像再生の処理のうち、少なくとも１つ以上の処理がローカルメモリ１２ａ，１２ｂ上で実施されるものであればよい。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明は、合成開口レーダによる観測データから合成開口レーダ画像を再生する画像再生器、信号処理装置及び画像再生方法に適している。
　１　データ管理部、２　メインメモリ、３ａ，３ｂ　画像再生器、４　画像管理部、５　メインメモリ、１１ａ，１１ｂ　データ分割部、１２ａ，１２ｂ　ローカルメモリ、１３ａ，１３ｂ　レイアウト設定部、１４ａ，１４ｂ　フーリエ変換部、１５ａ，１５ｂ　逆フーリエ変換部、１６ａ，１６ｂ　信号処理部、２１　データ管理回路、２２　データ分割回路、２３　レイアウト設定回路、２４　フーリエ変換回路、２５　逆フーリエ変換回路、２６　信号処理回路、２７　画像管理回路、２８　メイン記録回路、２９　ローカル記録回路、３１　メモリ、３２　プロセッサ、１０１　信号データ、１０２，１０３　係数データ、１０４～１０８　分割線、２０１～２０４　信号データ、２０５　局所領域の信号データ、３０１～３０３　信号データ、３０４　局所領域の信号データ。

Claims (9)

  1. 　合成開口レーダによる観測データを複数の局所領域の信号に分割するデータ分割部と、
    　フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部と、
    　前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換するフーリエ変換部と、
    　前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
    　前記フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は前記逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する信号処理部と
    　を備えた画像再生器。
  2. 　前記合成開口レーダによる観測データがメインメモリに格納されており、
    　前記データ分割部は、前記メインメモリにより格納されている観測データを分割して、分割した観測データを局所領域の信号として前記ローカルメモリに格納し、
    　前記レイアウト設定部によるメモリレイアウトの設定処理、前記フーリエ変換部によるフーリエ変換処理、前記逆フーリエ変換部による逆フーリエ変換処理及び前記信号処理部による画像再生の処理のうち、１つ以上の処理が前記ローカルメモリ上で実施されることを特徴とする請求項１記載の画像再生器。
  3. 　前記合成開口レーダによる観測データがメインメモリに格納されており、
    　前記データ分割部は、前記メインメモリにより格納されている観測データを分割して、分割した観測データを局所領域の信号として前記ローカルメモリに格納し、
    　前記レイアウト設定部によるメモリレイアウトの設定処理、前記フーリエ変換部によるフーリエ変換処理、前記逆フーリエ変換部による逆フーリエ変換処理及び前記信号処理部による画像再生の処理のそれぞれが前記ローカルメモリ上で実施されることを特徴とする請求項１記載の画像再生器。
  4. 　前記レイアウト設定部は、前記フーリエ変換処理の処理方向又は前記逆フーリエ変換処理の処理方向が変更される際、複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定する前に、前記ローカルメモリにより格納されている局所領域の信号を前記メインメモリに転送することを特徴とする請求項３記載の画像再生器。
  5. 　複数のローカルメモリが設けられており、
    　前記複数のローカルメモリのうち、いずれか１つのローカルメモリと前記メインメモリとの間の局所領域の信号の転送処理と、前記転送処理される局所領域の信号と異なる局所領域の信号について、前記１つのローカルメモリと異なるローカルメモリ上での処理とが並列に実行されることを特徴とする請求項４記載の画像再生器。
  6. 　前記フーリエ変換部は、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号を重ね合わせ、重ね合わした局所領域の信号に対して２次元のフーリエ変換処理を実施することを特徴とする請求項１記載の画像再生器。
  7. 　合成開口レーダによる観測データを管理するデータ管理部と、
    　前記データ管理部により管理されている観測データから合成開口レーダ画像を再生する画像再生器と、
    　前記画像再生器により再生された合成開口レーダ画像を管理する画像管理部とを備え、
    　前記画像再生器は、
    　前記データ管理部により管理されている観測データを複数の局所領域の信号に分割するデータ分割部と、
    　フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定するレイアウト設定部と、
    　前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換するフーリエ変換部と、
    　前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部と、
    　前記フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は前記逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する信号処理部とを備えていることを特徴とする信号処理装置。
  8. 　前記画像再生器を複数実装しており、複数の画像再生器が合成開口レーダ画像の再生処理を並列に実行することを特徴とする請求項７記載の信号処理装置。
  9. 　データ分割部が、合成開口レーダによる観測データを複数の局所領域の信号に分割し、
    　レイアウト設定部が、フーリエ変換処理の処理方向又は逆フーリエ変換処理の処理方向に合わせて、前記データ分割部により分割された複数の局所領域の信号のメモリレイアウトを設定し、
    　フーリエ変換部が、前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトがフーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元フーリエ変換し、
    　逆フーリエ変換部が、前記レイアウト設定部によりメモリレイアウトが逆フーリエ変換処理の処理方向に合わされた複数の局所領域の信号を多次元逆フーリエ変換し、
    　信号処理部が、前記フーリエ変換部により多次元フーリエ変換された局所領域の信号又は前記逆フーリエ変換部により多次元逆フーリエ変換された局所領域の信号から合成開口レーダ画像を再生する
    　画像再生方法。
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