WO2018235271A1 - 合成開口レーダ信号処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

合成開口レーダ信号処理装置、方法およびプログラム Download PDF

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WO2018235271A1
WO2018235271A1 PCT/JP2017/023238 JP2017023238W WO2018235271A1 WO 2018235271 A1 WO2018235271 A1 WO 2018235271A1 JP 2017023238 W JP2017023238 W JP 2017023238W WO 2018235271 A1 WO2018235271 A1 WO 2018235271A1
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range
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evaluation
calculation
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PCT/JP2017/023238
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大典 生藤
宝珠山　治
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日本電気株式会社
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    • 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
    • G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
    • G01S13/9019—Auto-focussing of the SAR signals
    • G—PHYSICS
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    • G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9023—SAR image post-processing techniques combined with interferometric techniques

Definitions

  • the present invention relates to a synthetic aperture radar signal processing apparatus capable of appropriately determining a range used for phase error estimation of autofocus.
  • FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of the synthetic aperture radar device described in Patent Document 1.
  • the synthetic aperture radar device shown in FIG. 26 includes a signal transmission / reception unit 101, an image reproduction processing unit 102, a range bin selection unit 103, an image shift unit 104, a window function multiplication unit 105, a phase gradient estimation and compensation unit 106, and a repetition determination unit 107. Is equipped.
  • the signal transmission / reception unit 101 supplies a high frequency pulse signal to an antenna (not shown), and receives a reflected wave from the observation target range via the antenna.
  • the image reproduction processing unit 102 reproduces the received signal as a two-dimensional image corresponding to two axes in the range direction and the azimuth direction.
  • the range bin selection unit 103 selects a range bin including a reflection point isolated in the reproduced image and a side lobe that is a reflection component thereof.
  • the image shift unit 104 shifts each range image in the azimuth direction.
  • the window function multiplying unit 105 extracts the range to be used for phase error estimation from the amplitude information of the reproduced image.
  • the phase gradient estimation and compensation unit 106 corrects the reproduced two-dimensional image.
  • the repeat determination unit 107 determines whether to execute the compensation process again based on the phase error amount remaining in the compensated two-dimensional image.
  • FIG. 27 is a flow chart showing the operation of the synthetic aperture radar system shown in FIG.
  • the signal transmission / reception unit 101 radiates an electromagnetic wave via an antenna and receives a reflected wave (step S101).
  • the signal transmission / reception unit 101 outputs the digital signal to the image reproduction processing unit 102.
  • the image reproduction processing unit 102 performs synthetic aperture processing on the input digital signal to reproduce a two-dimensional image (step S102).
  • the image reproduction processing unit 102 outputs the two-dimensional image to the range bin selection unit 103.
  • the range bin selection unit 103 selects a range bin in a range in which the reflection signal from the isolated point is included in the reproduced two-dimensional image (step S103).
  • the range bin selection unit 103 outputs the image of the selected range bin to the image shift unit 104.
  • the image shift unit 104 shifts each range image in the azimuth direction such that the pixel having the maximum amplitude is located at the center in each selected range bin (step S104).
  • the image shift unit 104 outputs the shifted image to the window function multiplication unit 105.
  • the window function multiplication unit 105 adds the shifted images in the range direction, and designs a rectangular window in the azimuth direction in which a range from the central amplitude to a predetermined amplitude value is a passband. Then, the window function multiplication unit 105 multiplies each of the shifted range bins by the designed rectangular window (step S105).
  • the phase gradient estimation and compensation unit 106 estimates and compensates the phase error of the reproduced image by the phase gradient method for the range bin after the window function multiplication (step S106).
  • the phase gradient method is one of the autofocus techniques for estimating and correcting the phase error in the reproduced image, but a specific process is described in, for example, Patent Document 1.
  • the repetition determination unit 107 determines whether the phase error amount of the compensated image is equal to or greater than a threshold, and shifts the compensated image by shifting the compensated image if the phase error amount is equal to or greater than the threshold. It supplies to the part 104 (step S107).
  • the synthetic aperture radar device repeats the process after the process of step S104.
  • the repetition determination unit 107 outputs a compensated image when the phase error amount is less than the threshold.
  • Patent Document 1 The technique described in Patent Document 1 focuses on the point that the phase error estimation accuracy decreases when the amplitude of background noise is high. Then, the technique estimates the amplitude ratio of the reflected signal of the isolated point and the background noise, adds a weight that increases the amount of compensation as the point where the reflected signal from the isolated point is dominant, and reduces the influence of the background noise. Make it possible.
  • the synthetic aperture radar system described in Patent Document 1 compensates for an image by weighting so as to increase the contribution of the point at which the reflected signal from the isolated point is dominant at the time of phase error compensation.
  • the contribution of the reflection signals from unintended points also becomes large, so there is a problem that the correction accuracy of the image is lowered.
  • FIG. 28 is an explanatory view for explaining the problem of the synthetic aperture radar device described in Patent Document 1.
  • z1 indicates an observation image when an area in which a plurality of reflection points are mixed is observed.
  • z2 indicates the range in which the reflection signal from a specific point is observed.
  • the component of the reflected signal from each point appears in the cross-shaped area as in z2.
  • the component extending in the range direction and the azimuth direction like a cross in each reflected signal is called a side lobe and is a part of the component of the reflected signal.
  • the broken-lined boxes represented by z3, z4, and z5 indicate the determination range when it is determined only by the amplitude information.
  • each dashed frame corresponds to the width of the rectangular window described above.
  • the range z3 in the range z3, components of other reflected signals are mixed, so that the estimation accuracy of the phase error in the autofocusing is lowered.
  • the ranges z4 and z5 show an example in which signals from a plurality of adjacent reflection points are erroneously detected as signals from one reflection point. When the ranges z4 and z5 are used, the estimation accuracy of the phase error in the autofocusing decreases.
  • the synthetic aperture radar signal processing device includes a range bin selection unit that selects a range bin including a signal of an isolated reflection point from an observation image, a phase evaluation unit that evaluates the phase in the azimuth direction of the range bin, and an evaluation of the phase evaluation unit.
  • a window function is designed based on the result, and a window function multiplication unit that multiplies the range bin by the window function, and a phase error correction unit that estimates the phase error from the range bin multiplied by the window function and corrects the observation image It is characterized by
  • the synthetic aperture radar signal processing method selects a range bin including the signal of the isolated reflection point from the observation image, evaluates the phase of the range bin in the azimuth direction, and designs a window function based on the evaluation result. Are multiplied by the window function, and the phase error is estimated from the range bin multiplied by the window function to correct the observed image.
  • the synthetic aperture radar signal processing program uses a computer to perform range bin selection processing for selecting range bins including signals of isolated reflection points from observed images, phase evaluation processing for evaluating phase in azimuth direction of range bins, and phase evaluation.
  • a window function is designed based on the evaluation result of the process, a window function multiplication process in which the range bin is multiplied by the window function, and a phase error correction process in which the phase error is estimated from the range bin multiplied by the window function And to execute.
  • the estimation accuracy of the phase error in autofocusing is improved.
  • the estimation accuracy of the phase error is improved even when the reflected signal intensity from the isolated point is weak or when a plurality of reflection points are close.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a synthetic aperture radar signal processing apparatus. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a synthetic aperture radar signal processing apparatus.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus shown in FIG. 1 includes a range bin selection unit 1, a phase evaluation unit 2, a window function multiplication unit 3 and a phase error correction unit 4.
  • the range bin selection unit 1, the phase evaluation unit 2, the window function multiplication unit 3, and the phase error correction unit 4 are connected so as to be able to input and output signals.
  • the range bin selection unit 1 inputs the observation image having a synthetic aperture, and selects a range bin in which the reflection signal from the isolated point is included in the observation image. For example, range bin selection unit 1 starts a search in the range direction from a point at which the amplitude value is the highest in the observation image, and selects a range bin including points having amplitude values below a predetermined threshold. If position information of an isolated point is known in the observation image, range bin selection unit 1 inputs position information of the isolated point together with the observation image, selects a range bin including a reflection signal of the isolated point from the position information It is also good.
  • the observation image input to the range bin selection unit 1 has, as an example, a range direction and an azimuth direction generated based on a signal (reflected signal) by a reflected wave from an observation target range of an electromagnetic wave radiated via an antenna. It is a two-dimensional image corresponding to two axes of.
  • the phase evaluation unit 2 evaluates phase information in the azimuth direction in the selected range bin, and determines a range in the azimuth direction in which the phase can be regarded as a linear phase. Then, the phase evaluation unit 2 outputs the determined range to the window function multiplication unit 3.
  • the window function multiplication unit 3 takes out the range in which the signal of the isolated reflection point is present from each range bin selected by the range bin selection unit 1, and outputs the range to the phase error correction unit 4.
  • the window function multiplication unit 3 designs a rectangular window in the azimuth direction with the determination range input from the phase evaluation unit 2 as the pass band. Then, the window function multiplication unit 3 multiplies each of the range bins selected by the range bin selection unit 1 by the designed rectangular window, and outputs each range bin after multiplication to the phase error correction unit 4.
  • the phase error correction unit 4 estimates the phase error using the phase gradient method or the map drift method for the input range bin, and adds or subtracts the estimated phase error to the phase of the observation image to obtain the observed image. to correct.
  • the range bin selection unit 1 selects a plurality of range bins including a reflection signal having a high amplitude value from the inputted synthetic aperture observation image (step S1). Alternatively, range bin selection unit 1 selects a plurality of range bins from coordinates at which isolated reflection points are given in advance. The range bin selection unit 1 outputs the selected range bin to the phase evaluation unit 2.
  • the phase evaluation unit 2 evaluates the phase in the azimuth direction with respect to the selected range bin, and obtains a range in which the phase can be regarded as a linear phase (step S2).
  • the phase evaluation unit 2 outputs the obtained range to the window function multiplication unit 3.
  • the window function multiplication unit 3 designs a rectangular window having a range in the azimuth direction in which the phase can be regarded as a linear phase in the determined range. Then, the window function multiplication unit 3 multiplies each of the range bins selected by the range bin selection unit 1 by a rectangular window (step S3). The window function multiplication unit 3 outputs each range bin after multiplication by the rectangular window to the phase error correction unit 4.
  • the phase error correction unit 4 corrects the observation image by estimating the phase error included in each of the input range bins by the phase gradient method or the map drift method, and adding or subtracting the estimated phase error to the phase of the observation image. (Step S4).
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus is configured to obtain a range for estimating a phase error in autofocus from phase information. According to such a configuration, even when background noise and a signal from another reflection point are mixed, a range in which phase information required for autofocusing can be acquired is determined robustly.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the effect of the first embodiment in the case where there is much background noise.
  • observation images in which background noise is superimposed on reflected signals from two reflection points are shown.
  • y1 shows the observation image in the condition where the amount of background noise is small.
  • y2 indicates the range in which the reflected signal from one reflection point appears.
  • y3 indicates one range bin of multiple range bins selected from the observation image y1.
  • y4 shows the observation image in the condition where the amount of background noise is large.
  • y5 indicates one range bin of multiple range bins selected from the observation image y4.
  • the range in which the reflection signal from the isolated point is present is determined separately from the other reflection signals.
  • the range in which a plurality of points are mixed is determined. Note that the range in which other reflected signals are mixed can be excluded by setting the threshold value y7 in accordance with the background noise amount. However, since the range in which the side lobe component of the reflection signal from the isolated point is present is also excluded, the accuracy of autofocusing is reduced.
  • the result when the reflection signal from the isolated point is dominant is determined using the “phase information” of the signal sequence in the azimuth direction in range bins y3 and y5. It is shown. That is, the range determined by the synthetic aperture radar signal processing device of the first embodiment is shown. y11 and y13 indicate phases in range bins y3 and y5, respectively. y12 and y14 indicate a range in which the phases y11 and y13 can be regarded as linear phases. The phase approximates a straight line in the range in which the reflected signal from the isolated point is dominant, that is, the range in which the phase information necessary for autofocus is present. Also, the phase is random within the range where the amount of background noise is dominant.
  • the range in which the phase is linear is determined as the range in which the reflected signal from the isolated point is dominant. Further, in the range y12, the determined range extends to the left and right. The reason is that the determination range is set to a range where there is a side lobe component that can be used for the autofocus that was buried in the “amplitude information”.
  • phase information it is possible to robustly determine the dominant range of the signal from one isolated point even when background noise is included.
  • background noise has a feature that is uniformly distributed in the observation image, it is understood that the phase can be used to determine a wide range including the side lobe component.
  • FIG. 4 is an explanatory view for explaining the effect of the first embodiment when the reflection points are close to each other.
  • observation images in which reflection signals from two reflection points are close to each other and their side lobes overlap are shown.
  • x1 shows the observation image in the conditions with few overlapping ranges.
  • x2 indicates the range in which the reflected signal from one reflection point appears.
  • x3 indicates one range bin of multiple range bins selected from the observation image x1.
  • x4 shows the observation image in the conditions with many overlapping ranges.
  • x5 indicates one range bin of multiple range bins selected from the observation image x4.
  • the phase approximates a straight line in the range in which the reflected signal from the isolated point is dominant, that is, the range in which the phase information necessary for autofocus is present.
  • the phase becomes random in the range where the reflected signal is superimposed from different points. Therefore, in the first embodiment, as shown in (e) and (f) in FIG. 4, the range in which the phase is linear is determined as the range in which the reflection signal from the isolated point is dominant. Further, the range in which the phase is linear is determined excluding the range in which the reflected signals from other points are superimposed. In the range x12, the determined range extends to the left. The reason is that the range is determined including the range where there is a side lobe component that can be used for autofocus that was buried in “amplitude information”, as in the result shown in (e) in FIG. is there.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the second embodiment. Although the phase evaluation unit 2 is shown in FIG. 5, the overall configuration of the synthetic aperture radar signal processing apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the phase evaluation unit 2 shown in FIG. 5 includes an evaluation range bin selection unit 21, a phase calculation range determination unit 22, a phase calculation unit 23 and a straight line determination unit 24.
  • the evaluation range bin selection unit 21, the phase calculation range determination unit 22, the phase calculation unit 23, and the straight line determination unit 24 are connected so as to be able to input and output signals.
  • the evaluation range bin selection unit 21 outputs the range bin selected by the range bin selection unit 1 shown in FIG. 1 to the evaluation range bin selection unit 21.
  • the evaluation range bin selection unit 21 selects a range bin that strongly includes the reflection signal from the isolated point in the range bin selected by the range bin selection unit 1. Then, the evaluation range bin selection unit 21 outputs the selected range bin as the evaluation range bin (range bin to be evaluated) to the phase calculation range determination unit 22. For example, the evaluation range bin selection unit 21 sets a range bin having a point with the highest amplitude value as an evaluation range bin.
  • the phase calculation range determination unit 22 determines a range for calculating the phase in the azimuth direction of the evaluation range bin. In addition, the phase calculation range determination unit 22 sets a range obtained by expanding ⁇ 1 pixel in the azimuth direction from the point with the highest amplitude value in the evaluation range bin as the initial calculation range. Each time the phase calculation range determination unit 22 obtains feedback from the straight line determination unit 24, the phase calculation range determination unit 22 further outputs a range obtained by expanding ⁇ 1 pixel in the azimuth direction to the phase calculation unit 23. Note that ⁇ 1 pixel of the enlargement range is an example, and for example, ⁇ 2 or more pixels may be enlarged. In addition, the phase calculation range determination unit 22 may set the maximum possible range as the initial calculation range, and may reduce the phase calculation range each time there is feedback from the straight line determination unit 24.
  • the phase calculation unit 23 calculates the phase of the evaluation range bin in the determined phase calculation range. Then, the phase calculation unit 23 performs phase unwrapping processing on the calculated phase, and then outputs the phase to the straight line determination unit 24.
  • the phase calculation unit 23 assumes that the phases of adjacent points are continuous in the phase unwrapping process. Then, when the absolute change amount of the adjacent phase exceeds ⁇ radian, the phase calculation unit 23 adds 2 ⁇ radian in the plus or minus direction.
  • the phase calculation unit 23 obtains the phase spectrum of each point so that the absolute change amount falls within ⁇ radian or less.
  • the phase calculating unit 23 may realize the phase unwrapping process by a method other than such a method.
  • the straight line determination unit 24 determines whether the input phase is a linear phase. When the straight line determination unit 24 determines that the calculated phase is a linear phase, the phase calculation range determination unit 22 executes the process again. In addition, when determining that the calculated phase is not a linear phase, the straight line determination unit 24 outputs a phase calculation range in which the phase is a linear phase to the window function multiplication unit 3 illustrated in FIG. As an example, the straight line determination unit 24 outputs the maximum phase calculation range in which the phase can be regarded as a linear phase to the window function multiplication unit 3.
  • phase calculation range determination unit 22 determines a range in which the phase is a linear phase while reducing from the maximum possible range, the branch condition of the straight line determination unit 24 is reversed, but the phase is a linear phase.
  • the calculation range when it can be considered is output to the window function multiplication unit 3.
  • phase evaluation unit 2 Next, the operation of the phase evaluation unit 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the evaluation range bin selection unit 21 selects a range bin including a pixel in which the reflection signal from the isolated point is strong among the range bins selected in the process of step S1 (see FIG. 2) (step S21).
  • the evaluation range bin selection unit 21 selects, for example, a range bin having a pixel with the highest amplitude value in the selected range bin as an evaluation range bin.
  • the evaluation range bin selection unit 21 outputs the selected range bin as an evaluation range bin to the phase calculation range determination unit 22.
  • the phase calculation range determination unit 22 expands the range for calculating the phase centering on the pixel having the maximum amplitude value in the input evaluation range bin, and sets the expanded range as the phase calculation range (step S22).
  • the phase calculation range determination unit 22 outputs the expanded range to the phase calculation unit 23.
  • the phase calculation range determination unit 22 sets a range of ⁇ 1 pixel from the pixel having the maximum amplitude value as an initial calculation range, and extends the range each time feedback from the straight line determination unit 24 is obtained.
  • the phase calculation unit 23 calculates the phase of the evaluation range bin selected in the process of step S21 with respect to the range determined in the process of step S22. Furthermore, the phase calculation unit 23 performs a phase unwrapping process on the calculated phase, and outputs the unwrapped phase to the straight line determination unit 24 (step S23).
  • the straight line determination unit 24 determines whether the phase calculated in the process of step S23 is a straight phase (step S24). If the straight line determination unit 24 determines that the calculated phase is a straight phase, the process returns to step S22. When it is determined that the calculated phase is not a linear phase, the straight line determination unit 24 outputs a phase calculation range in which the phase can be regarded as a straight line in the past determination processing.
  • the window function multiplication unit 3 and the phase error correction unit 4 execute the processes of steps S3 and S4 shown in FIG.
  • the second embodiment by obtaining a range in which the phase of the reflected signal can be regarded as a linear phase, the range in which the influence of background noise or the like is removed is determined while retaining the phase information of the reflected signal from the isolated point.
  • FIG. 7 is an explanatory view for explaining the effect of the second embodiment.
  • z1 shows the observation image at the time of the area
  • the range in which the phase can be regarded as a linear phase is calculated for the signal of the evaluation range bin, so that the range in which the information of the reflected signal from the isolated point can be widely taken.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus can realize robust autofocus with respect to background noise and other reflection point signals, and can obtain a high quality corrected image.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the third embodiment. Although a straight line determination unit 24 is shown in FIG. 8, the overall configuration of the phase evaluation unit 2 is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 5. Further, the overall configuration of the synthetic aperture radar signal processing apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the straight line determination unit 24 includes a regression line calculation unit 241, a correlation coefficient calculation unit 242, and a threshold value determination unit 243.
  • the regression line calculation unit 241, the correlation coefficient calculation unit 242, and the threshold value determination unit 243 are connected so as to be able to input and output signals.
  • the straight line determination unit 24 outputs the phase calculated by the phase calculation unit 23 shown in FIG. 5 to the regression line calculation unit 241.
  • the regression line calculation unit 241 calculates a regression line of the input phase, and outputs the regression line to the correlation coefficient calculation unit 242.
  • the correlation coefficient calculation unit 242 calculates the correlation coefficient between the phase calculated by the phase calculation unit 23 and the regression line calculated by the regression line calculation unit 241, and outputs the calculated correlation coefficient to the threshold value determination unit 243.
  • the threshold determination unit 243 determines whether the correlation coefficient calculated by the correlation coefficient calculation unit 242 is equal to or higher than a predetermined threshold, and if the correlation coefficient is equal to or higher than the threshold, Consider the phase as a straight line.
  • a threshold of about 0.8 to 0.9 is a value that can realize autofocus robustly against background noise or a signal from another reflection point.
  • the threshold value determination unit 243 may regard the phase as a straight line when the correlation coefficient exceeds a predetermined threshold value.
  • the phase calculation range determination unit 22 executes the process again. Further, when it is determined that the calculated phase is not a straight line, the straight line determination unit 24 outputs a phase calculation range in which the phase can be regarded as a straight line to the window function multiplication unit 3.
  • the straight line determination unit 24 outputs, for example, the maximum phase calculation range in which the phase can be regarded as a straight line to the window function multiplication unit 3.
  • the regression line calculation unit 241 calculates a regression line of the phase calculated in the process of step S23 shown in FIG. 6 (step S241).
  • the regression line calculation unit 241 outputs the calculated regression line to the correlation coefficient calculation unit 242.
  • the correlation coefficient calculation unit 242 calculates a correlation coefficient between the phase calculated in the process of step S23 and the regression line calculated in the process of step S241 (step S242).
  • the correlation coefficient calculation unit 242 outputs the calculated correlation coefficient to the threshold value determination unit 243.
  • the threshold value determination unit 243 determines whether or not the calculated correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value. I think. Then, the process returns to the process of step S22. When it is less than the threshold value, the straight line determination unit 24 outputs, to the window function multiplication unit 3, a phase calculation range in which the phase can be regarded as a straight line in the past threshold value determination processing.
  • the window function multiplication unit 3 and the phase error correction unit 4 execute the processes of steps S3 and S4 shown in FIG.
  • the linearity of the phase of the signal is evaluated by the correlation coefficient. That is, the range in which the reflected signal from the isolated point is dominant is determined by using the feature that the correlation coefficient becomes higher as the phase of the reflected signal approximates to a straight line.
  • a range in which a constant correlation coefficient can be obtained regardless of the amount of background noise or the influence of other reflection points that is, a range in which the reflection signal from the isolated point is dominant is determined.
  • a threshold value of about 0.8 to 0.9 can realize robust autofocusing against background noise and the like.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus according to the third embodiment can realize robust autofocusing with respect to background noise and signals of other reflection points, and can obtain a high quality corrected image.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the fourth embodiment. Although the phase evaluation unit 2 is shown in FIG. 10, the overall configuration of the synthetic aperture radar signal processing apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the phase evaluation unit 2 shown in FIG. 10 includes an evaluation range bin selection unit 21, a phase calculation range determination unit 22, a phase calculation unit 23, and a straight line determination unit 25.
  • the evaluation range bin selection unit 21, the phase calculation range determination unit 22, the phase calculation unit 23, and the straight line determination unit 25 are connected so as to be able to input and output signals.
  • the function of the straight line determination unit 25 is different from the function of the straight line determination unit 24 in the second embodiment shown in FIG.
  • the other configurations and functions of the phase evaluation unit 2 are the same as the configurations and functions in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the straight line determination unit 25.
  • the straight line determination unit 25 includes a regression line calculation unit 241, an error calculation unit 252, and a threshold value determination unit 253.
  • the configuration and the function of the regression line calculation unit 241 in the straight line determination unit 25 are the same as the configuration and the function in the third embodiment.
  • the function of the threshold determination unit 253 is different from the function of the threshold determination unit 243 in the third embodiment.
  • the straight line determination unit 25 determines whether the phase calculated by the phase calculation unit 23 is a straight line, as in the case of the second embodiment.
  • the error calculation unit 252 calculates an error between the phase calculated by the phase calculation unit 23 and the regression line calculated by the regression line calculation unit 241.
  • the error calculation unit 252 calculates, for example, the mean square error or Euclidean distance of the phase and the regression line as an error.
  • the threshold determination unit 253 determines whether the error calculated by the error calculation unit 252 is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the straight line determination unit 25 regards the phase as a straight line when the amount of error is less than the threshold. If the phase is considered to be a straight line, the phase calculation range determination unit 22 executes the process again. And evaluation of the phase in a wider range is performed.
  • the straight line determination unit 25 may regard the phase as a straight line when the amount of error is equal to or less than a threshold.
  • the straight line determination unit 25 When it is determined that the calculated phase is not a straight line, the straight line determination unit 25 outputs, to the window function multiplication unit 3, a range in which the phase can be regarded as a straight line in the past processing.
  • phase evaluation unit 2 Next, the operation of the phase evaluation unit 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the straight line judgment processing (step S25) by the straight line judgment unit 25 This differs from the straight line determination process (step S24) in the second embodiment.
  • the other processes are the same as the processes in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the straight line determination process of step S25.
  • the regression line calculation unit 241 in the line determination unit 25 calculates the regression line of the phase as in the third embodiment (step S241), but in the fourth embodiment, the error calculation unit 252 performs the process of step S23.
  • An error between the phase calculated in step S2 and the regression line calculated in the process of step S241 is calculated (step S252).
  • the error calculation unit 252 uses, for example, the mean square error of the phase and the regression line, the Euclidean distance, and the like to calculate the error.
  • the error calculation unit 252 outputs the calculated error to the threshold value determination unit 253.
  • the threshold determination unit 253 determines whether the error obtained in the process of step S252 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S253).
  • the straight line determination unit 25 regards the phase as a straight line when the error is less than the threshold. Then, the process returns to the process of step S22 to evaluate the phase in a wider azimuth range. If the error is equal to or greater than the threshold value, the straight line determination unit 25 outputs, to the window function multiplication unit 3, a phase calculation range in which the phase can be regarded as a straight line in the past threshold value determination processing.
  • step S252 The error calculated in the process of step S252 tends to increase exponentially as signals other than the reflection signal from the isolated point are mixed. Therefore, every time the iterative process (steps S22 to S25) in FIG. 12 is executed, the threshold value determination unit 253 sequentially updates the threshold value to a constant multiple of the past error, and the error exceeds the threshold value. The process may be terminated when the error is significantly increased.
  • the phase of the reflected signal is evaluated by the amount of error.
  • a feature is used in which the amount of error exponentially increases as background noise and other reflected signals are mixed into the reflected signal from the isolated point. Based on such characteristics, searching for a range in which the increase in error is gradual makes it possible to determine a range in which the effects such as background noise can be estimated to be small. Further, in the case of determining the range while sequentially updating the threshold value for determining the amount of error, it is possible to adapt to various observation images. With such a configuration, the synthetic aperture radar signal processing apparatus according to the fourth embodiment can realize robust autofocus with respect to background noise and other reflection point signals, and obtain high-quality corrected images. it can.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of the fifth embodiment.
  • the phase evaluation unit 2 is shown in FIG. 14, but the overall configuration of the synthetic aperture radar signal processing apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the phase evaluation unit 2 shown in FIG. 14 includes an evaluation range bin selection unit 21, a phase calculation range determination unit 22, a phase calculation unit 26, and a straight line determination unit 27.
  • the evaluation range bin selection unit 21, the phase calculation range determination unit 22, the phase calculation unit 26, and the straight line determination unit 27 are connected so as to be able to input and output signals.
  • phase calculating unit 26 and the straight line judging unit 27 are different from the functions of the phase calculating unit 23 and the straight line judging unit 24 in the second embodiment shown in FIG.
  • Other configurations and functions of the phase evaluation unit 2 are the same as those in the second embodiment.
  • the phase calculation unit 26 calculates the phase on the frequency axis of the evaluation range bin in the phase calculation range determined by the phase calculation range determination unit 22.
  • the phase calculation unit 26 realizes calculation of the phase on the frequency axis by performing Fourier transform in the azimuth direction, for example, with the amplitude value of a point other than the determined phase calculation range being zero. Then, the phase calculating unit 26 outputs the phase to the straight line judging unit 27 after performing the phase unwrapping process on the calculated phase.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of the straight line determination unit 27.
  • the straight line determination unit 27 includes a slope calculation unit 271, a standard deviation calculation unit 272, and a threshold value determination unit 273.
  • the straight line determination unit 27 estimates the range to be used for autofocusing, focusing on the gradient of the phase actually used by the phase error correction unit 4.
  • the gradient calculating unit 271 calculates a gradient vector from the phase calculated by the phase calculating unit 26.
  • the gradient calculating unit 271 outputs the calculated gradient vector to the standard deviation calculating unit 272.
  • the standard deviation calculation unit 272 calculates the standard deviation of the input gradient vector.
  • the standard deviation calculation unit 272 outputs the calculated standard deviation to the threshold value determination unit 273.
  • the threshold determination unit 273 compares the calculated standard deviation with a predetermined threshold, and regards the phase as a straight line when the value of the standard deviation is less than the threshold. If the phase is considered to be a straight line, the phase calculation range determination unit 22 executes the process again. If the value of the standard deviation is equal to or greater than the threshold value, the straight line determination unit 27 outputs, to the window function multiplication unit 3, a range in which the phase can be regarded as a straight line in the past processing.
  • phase evaluation unit 2 Next, the operation of the phase evaluation unit 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • phase calculation process (step S26) by the phase calculation unit 26 and the straight line The straight line determination process (step S27) by the determination unit 27 is different from the phase calculation process (step S23) and the straight line determination process (step S24) in the second embodiment.
  • the other processes are the same as the processes in the second embodiment.
  • the phase calculation unit 26 calculates the phase on the frequency axis of the evaluation range bin in the phase calculation range determined in step S22 (step S26). Specifically, the phase calculation unit 26 calculates the phase by Fourier transforming the evaluation range bin in the azimuth direction after setting the amplitude values of the pixels outside the determined range to zero. Further, the phase calculation unit 26 performs a phase unwrapping process on the calculated phase, and outputs the unwrapped phase to the straight line determination unit 27.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the straight line determination process of step S27.
  • the gradient calculation unit 271 in the straight line determination unit 27 calculates the gradient vector of the phase calculated in the process of step S26 (step S271).
  • the gradient calculating unit 271 outputs the calculated gradient vector to the standard deviation calculating unit 272.
  • the standard deviation calculation unit 272 calculates the standard deviation of the gradient vector calculated in the process of step S271 (step S272).
  • the standard deviation calculation unit 272 outputs the calculated standard deviation to the threshold value determination unit 273.
  • the threshold determination unit 273 determines whether the standard deviation obtained in the process of step S 272 is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the straight line determination unit 27 regards the phase as a straight line when the standard deviation is less than the threshold. If the phase is considered to be a straight line, the phase calculation range determination unit 22 executes the process again. And evaluation of the phase in a wider range is performed.
  • the straight line determination unit 27 When the standard deviation is equal to or greater than the threshold value, the straight line determination unit 27 outputs to the window function multiplication unit 3 a phase calculation range in which the phase can be regarded as a straight line in the past threshold value determination processing.
  • the phase of the reflected signal is evaluated on the frequency axis.
  • a characteristic that the gradient vector of the phase approaches 0 is used. That is, by searching the range where the standard deviation of the gradient vector is small, the range in which the reflection signal from the isolated point is dominant is determined. Based on such features, the signal processing system of the synthetic aperture radar can realize robust autofocusing against background noise and other reflection point signals, and can obtain a high quality corrected image.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a sixth embodiment of the synthetic aperture radar signal processing device.
  • the synthetic aperture radar signal processing device shown in FIG. 18 includes a range bin selection unit 1, a phase evaluation unit 5, a window function multiplication unit 6, and a phase error correction unit 4.
  • the range bin selection unit 1, the phase evaluation unit 5, the window function multiplication unit 6, and the phase error correction unit 4 are connected so as to be able to input and output signals.
  • the configurations and functions of the range bin selection unit 1 and the phase error correction unit 4 are the same as those configurations and functions in the first embodiment.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of the phase evaluation unit 5 in the sixth embodiment.
  • the phase evaluation unit 5 shown in FIG. 19 includes an evaluation range bin selection unit 51, a phase calculation range determination unit 22, a phase calculation unit 23, a straight line determination unit 24, and an end determination unit 55.
  • the evaluation range bin selection unit 51, the phase calculation range determination unit 22, the phase calculation unit 23, the straight line determination unit 24, and the end determination unit 55 are connected so as to be able to input and output signals.
  • the configurations and functions of the phase calculation range determination unit 22, the phase calculation unit 23, and the straight line determination unit 24 are the same as those configurations and functions in the second embodiment shown in FIG.
  • the phase evaluation unit 5 evaluates the phase in the azimuth direction for each range bin with respect to the plurality of range bins selected by the range bin selection unit 1, and the window function multiplication unit allows the range in which the phase in the azimuth direction of each range bin Output to 6.
  • An evaluation range bin selection unit 51 in the phase evaluation unit 5 selects a range bin whose phase is to be evaluated from the range bins selected by the range bin selection unit 1.
  • the evaluation range bin selection unit 51 selects an arbitrary range bin from among the range bins selected by the range bin selection unit 1 as an evaluation range bin, and selects a different range bin as an evaluation range bin each time feedback is received from the end determination unit 55.
  • the evaluation range bin selection unit 51 sequentially selects, from the range bins selected by the range bin selection unit 1, for example, range bins including pixels having high luminance values.
  • the end determination unit 55 determines whether or not a predetermined number of range bins have been selected in the process of the evaluation range bin selection unit 51. When it is determined that a predetermined number of range bins are selected as evaluation range bins, end determination unit 55 outputs, to window function multiplication unit 6, a range in which the phase corresponding to each range bin can be regarded as a straight line.
  • the end determination unit 55 uses, as the range bin number to be evaluated, for example, the range bin number including pixels having a luminance value of ⁇ 20 dB or more from the pixel having the highest luminance value in the range bin selected by the range bin selection unit 1. Further, the end determination unit 55 may use the number of range bins selected by the range bin selection unit 1 as it is.
  • the window function multiplication unit 6 designs, for each range bin selected by the evaluation range bin selection unit 51, a window function in which each range input from the phase evaluation unit 5 is a passband. Then, the window function multiplication unit 6 multiplies each of the selected plurality of range bins by the window function, and outputs each range bin after multiplication to the phase error correction unit 4.
  • the phase error correction unit 4 estimates the phase error based on the relative swing of the observation target from each range bin after the input window function multiplication, and corrects the observed image based on the estimated phase error.
  • the straight line determination unit 25 (see FIG. 11) in the fourth embodiment may be used as the straight line determination unit in the phase evaluation unit 5. Further, as the phase calculation unit and the straight line determination unit in the phase evaluation unit 5, the phase calculation unit 26 (see FIG. 14) and the straight line determination unit 27 (see FIG. 14) in the fifth embodiment may be used.
  • the phase evaluation process by the phase evaluation unit 5 (step S5)
  • the window function multiplication process (step S6) by the window function multiplication unit 6 is the window function multiplication process (step S3) in the first embodiment. Is different.
  • the other processes are the same as the processes in the first embodiment.
  • the phase evaluation unit 5 evaluates the phase of each of the range bins selected in the process of step S1 for each range bin, and allows the window function multiplication unit 6 to have an azimuth range in which the phase in the azimuth direction of each range bin can be regarded as a straight line. It outputs (step S5).
  • FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the phase evaluation unit 5. Comparing the operation of the phase evaluation unit 5 shown in FIG. 21 with the operation of the phase evaluation unit 2 in the second embodiment shown in FIG. 6, the evaluation range bin selection process (step S51) is the second implementation. It differs from the evaluation range bin selection process (step S21) in the embodiment. Further, the sixth embodiment is different from the second embodiment in that the end determination process (step S55) by the end determination unit 55 is added. The other processes are the same as the processes in the second embodiment.
  • the evaluation range bin selection unit 51 selects a range bin whose phase is to be evaluated from the range bins selected in the process of step S1 (step S51).
  • the evaluation range bin selection unit 51 selects an arbitrary range bin from among the range bin numbers selected in the process of step S1 as an evaluation range bin, and selects a different range bin as an evaluation range bin each time feedback is received from the end determination unit 55.
  • the evaluation range bin selection unit 51 sequentially selects range bins including pixels having high luminance values, for example, from the range bins selected in the process of step S1.
  • the end determination unit 55 determines whether the phase evaluation of the predetermined number of range bins is completed (step S55). The end determination unit 55 determines, for example, whether the number of repetitions is equal to the number of range bins determined in advance. Then, if the numbers are the same, the end determination unit 55 ends the repetitive processing, and the phase evaluation unit 5 outputs the range bin numbers and the corresponding azimuth ranges to the window function multiplication unit 6.
  • the window function multiplication unit 6 For the range bins selected in the process of step S1, the window function multiplication unit 6 designs a rectangular window whose passband is a range in which the phase obtained for each range bin input from the phase evaluation unit 5 can be regarded as a straight line. Do. Then, the window function multiplication unit 6 multiplies each of the selected plurality of range bins by the window function, and outputs each range bin after multiplication to the phase error correction unit 4.
  • the phase error correction unit 4 estimates the phase error due to the rocking from the input range bins, and corrects the observed image based on the estimated phase error. Specifically, the phase error correction unit 4 corrects the observation image by calculating the range in which the phase in the azimuth direction becomes a linear phase for each range bin.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus is configured to independently evaluate the phase of each range bin to obtain an area for estimating a phase error in autofocus for each range bin.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus can estimate the phase error using only the region where the signal of the isolated reflection point is dominant for each range bin.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining the effect of the sixth embodiment.
  • z1 shows the observation image at the time of the area
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus can obtain a corrected image that realizes more robust autofocus with respect to background noise and signals of other reflection points even in the range direction of the isolated reflection point. Furthermore, since the synthetic aperture radar signal processing apparatus according to the sixth embodiment determines the range in which the phase satisfies the condition for each range bin, even when the intensity of the isolated reflection point that is difficult to detect only by the amplitude information is insufficient. Autofocus can be realized.
  • FIG. 23 is a block diagram showing a seventh embodiment of the synthetic aperture radar signal processing device.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus of the seventh embodiment is configured by adding an amplitude evaluation unit 7 to the synthetic aperture radar signal processing apparatus of the first embodiment shown in FIG. Ru.
  • the other configurations and functions are the same as the configurations and functions of the synthetic aperture radar signal processing device of the first embodiment.
  • the amplitude evaluation unit 7 sets, for each of the range bins selected by the range bin selection unit 1, a point having an amplitude value equal to or less than a threshold value on the basis of a point where the amplitude value is high.
  • the amplitude evaluation unit 7 may set a point where the amplitude value as a reference is high to a point where the maximum amplitude value is taken. Note that the amplitude evaluation unit 7 may use a predetermined value as the threshold value, or may use a value determined based on the ratio to the background noise amount.
  • phase evaluation unit 5 and the window function multiplication unit 6 in the sixth embodiment may be used as the phase evaluation unit and the window function multiplication unit.
  • the straight line judgment unit 24 in the second embodiment may be used as the straight line judgment unit in the phase evaluation unit 2 or the straight line judgment unit 25 in the fourth embodiment may be used.
  • the phase calculation unit 23 and the straight line judgment unit 24 in the second embodiment may be used as the phase calculation unit and the straight line judgment unit in the phase evaluation unit 2, or the phase calculation unit 26 and the straight line judgment in the fifth embodiment Part 27 may be used.
  • step S7 an amplitude evaluation process is added to the process of the first embodiment shown in FIG.
  • the other processes are the same as the processes in the first embodiment.
  • the amplitude evaluation unit 7 sets, for each of the range bins selected in the process of step S1, the value of a point having an amplitude smaller than the threshold value to 0 on the basis of a point having a high amplitude.
  • the amplitude evaluation unit 7 sets, for example, a point having the maximum amplitude value of each range bin as a point having a high amplitude.
  • the amplitude evaluation unit 7 may use a predetermined value such as -20 dB from the maximum amplitude value as the threshold value, but based on the amplitude ratio of the background noise and the reference point A threshold may be set.
  • the amplitude evaluation unit 7 supplies, to the phase evaluation unit 2, range bins including points having amplitudes other than zero.
  • the synthetic aperture radar signal processing apparatus is configured to roughly determine a region for estimating a phase error in autofocusing based on the amplitude and then evaluate the phase within the range.
  • the synthetic aperture radar signal processing device is based on the amplitude information when the intensity of the background noise or other reflected signal is low, and the phase information when the intensity of the reflected signal is high. Based on the above, in order to estimate the phase error, it is possible to extract a region in which the signal of the isolated reflection point is dominant over the entire two-dimensional image.
  • the synthetic aperture radar signal processing device can be configured by hardware, but can also be realized by a computer program.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a configuration example of an information processing apparatus capable of realizing the function of the synthetic aperture radar signal processing apparatus of each of the above-described embodiments.
  • the information processing apparatus shown in FIG. 25 includes a processor such as one or more CPUs (Central Processing Units), a program memory 1002 and a memory 1003.
  • a processor such as one or more CPUs (Central Processing Units), a program memory 1002 and a memory 1003.
  • An information processing apparatus having one processor 1001 is illustrated in FIG.
  • the program memory 1002 a semiconductor storage medium such as a flash ROM (Read Only Memory) or a magnetic storage medium such as a hard disk can be used.
  • the program memory 1002 includes each block (range bin selection unit 1, phase evaluation units 2 and 5, window function multiplication units 3 and 6, phase error correction unit 4, amplitude evaluation unit) in the synthetic aperture radar signal processing device according to each of the above embodiments. A program for realizing the function of 7) is stored.
  • the memory 1003 a semiconductor storage medium or a magnetic storage medium can be used.
  • the memory 1003 stores temporary data and the like generated when the synthetic aperture radar signal processing device is executing processing.
  • Program memory 1002 and memory 1003 may be integrated.
  • the processor 1001 implements the function of the synthetic aperture radar signal processing device of each of the above-described embodiments by executing processing in accordance with a program stored in the program memory 1002.
  • the plurality of processors cooperate to realize the function of the synthetic aperture radar signal processing apparatus.
  • a range bin selection unit that selects a range bin including a signal of an isolated reflection point from an observation image, A phase evaluation unit that evaluates the phase in the azimuth direction of the range bin; A window function multiplication unit which designs a window function based on the evaluation result of the phase evaluation unit and multiplies the range bin by the window function; A phase error correction unit which estimates a phase error from the range bin multiplied by the window function and corrects the observation image.
  • the phase evaluation unit An evaluation range bin selection unit that selects any one range bin from among the range bins as an evaluation range bin; A phase calculation range determination unit that determines a calculation range of the phase of the evaluation range bin; A phase calculation unit for obtaining a phase of the evaluation range bin in the calculation range;
  • the synthetic aperture radar signal processing device further comprising: a straight line determination unit that determines whether the phase calculated by the phase calculation unit is a linear phase.
  • the straight line determination unit A regression line calculation unit for obtaining a regression line of the phase determined by the phase calculation unit; A correlation coefficient calculation unit for obtaining a correlation coefficient between the phase and the regression line;
  • the synthetic aperture radar signal processing device further comprising: a threshold determination unit that determines the correlation coefficient as a threshold and determines whether the phase is a linear phase.
  • the straight line determination unit A regression line calculation unit for obtaining a regression line of the phase determined by the phase calculation unit; An error calculation unit that calculates an error between the phase calculated by the phase calculation unit and the regression line;
  • the synthetic aperture radar signal processing device further comprising: a threshold determination unit that determines whether the phase is a linear phase by thresholding the error.
  • the phase calculation unit calculates the phase on the frequency axis of the evaluation range bin in the calculation range,
  • the straight line determination unit A gradient calculation unit that calculates a gradient vector of the phase;
  • a standard deviation calculation unit that calculates a standard deviation of the gradient vector;
  • the synthetic aperture radar signal processing device further comprising: a threshold determination unit that determines whether the phase is a linear phase by thresholding the standard deviation.
  • the phase evaluation unit selects a plurality of range bins from the range bins selected by the range bin selection unit,
  • the phase error correction unit respectively calculates a range in which the phase in the azimuth direction is a linear phase for each of the plurality of range bins, and corrects the observed image.
  • Aperture radar signal processor Aperture radar signal processor.
  • An amplitude evaluation unit that determines a range in which the amplitude value in the azimuth direction is higher than a threshold value for the range bin selected by the range bin selection unit, further comprising: The synthetic aperture radar signal processing device according to any one of Appendixes 1 to 5, wherein the amplitude evaluation unit outputs range bins in the range to the phase evaluation unit.
  • a synthetic aperture radar signal processing method comprising: estimating a phase error from the range bin multiplied by the window function; and correcting the observation image.
  • a plurality of range bins are selected from the selected range bins when evaluating the phase, When correcting the observation image, the range in which the phase in the azimuth direction becomes a linear phase is calculated for each of the plurality of range bins, and the observation image is corrected. Synthetic aperture radar signal processing method.
  • Range bin selection processing for selecting a range bin including a signal of an isolated reflection point from an observation image;
  • a phase evaluation process for evaluating the phase in the azimuth direction of the range bin;
  • Window function multiplication processing for designing a window function based on the evaluation result of the phase evaluation processing, and multiplying the range bin by the window function;
  • a synthetic aperture radar signal processing program for estimating a phase error from the range bin multiplied by the window function, and performing a phase error correction process of correcting the observation image.
  • Evaluation range bin selection processing of selecting any one range bin from among the range bins as an evaluation range bin; A phase calculation range determination process for determining a calculation range of the phase of the evaluation range bin; A phase calculation process for determining the phase of the evaluation range bin in the calculation range; 15.
  • phase calculation process the phase on the frequency axis of the evaluation range bin in the calculation range is calculated;
  • straight line determination process Gradient calculation processing for calculating a gradient vector of the phase;
  • Standard deviation calculation processing for calculating the standard deviation of the gradient vector; 17.
  • the synthetic aperture radar signal processing program according to appendix 16 wherein threshold value determination processing of the standard deviation is performed to determine whether the phase is a linear phase.
  • phase evaluation process a plurality of range bins are selected from the range bins selected in the range bin selection process, In the phase error correction process, the range in which the phase in the azimuth direction becomes a linear phase is calculated for each of the plurality of range bins, and the process of correcting the observed image is executed.
  • Synthetic aperture radar signal processing program according to claim 1.
  • Amplitude evaluation processing for determining a range in which the amplitude value in the azimuth direction is higher than a threshold value is further executed on the range bin selected in the range bin selection processing,
  • Range bin selection processing of selecting a range bin including a signal of an isolated reflection point from an observation image
  • a phase evaluation process for evaluating the phase in the azimuth direction of the range bin
  • Window function multiplication processing for designing a window function based on the evaluation result of the phase evaluation processing, and multiplying the range bin by the window function
  • a recording medium storing a synthetic aperture radar signal processing program for estimating a phase error from the range bin multiplied by the window function and performing a phase error correction process for correcting the observation image.
  • Evaluation range bin selection processing of selecting any one range bin from among the range bins as an evaluation range bin; A phase calculation range determination process for determining a calculation range of the phase of the evaluation range bin; A phase calculation process for determining the phase of the evaluation range bin in the calculation range; A recording medium storing the synthetic aperture radar signal processing program according to Supplementary Note 22, which executes: a straight line determination process of determining whether the phase calculated in the phase calculation process is a linear phase.
  • phase evaluation process a plurality of range bins are selected from the range bins selected in the range bin selection process, In the phase error correction process, the range in which the phase in the azimuth direction becomes a linear phase is calculated for each of the plurality of range bins, and the process of correcting the observation image is executed.
  • Amplitude evaluation processing for determining a range in which the amplitude value in the azimuth direction is higher than the threshold value is further executed on the range bin selected in the range bin selection processing,
  • the recording medium storing the synthetic aperture radar signal processing program according to any one of Appendixes 22 to 26, wherein range bins in the range are output to the phase evaluation processing in the amplitude evaluation processing.
  • the present invention is applicable to a system that corrects an image of synthetic aperture radar using satellites or aircraft.
  • the present invention is also applicable to orbit estimation of satellites and aircrafts with the function of estimating phase errors.

Landscapes

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Abstract

合成開口レーダ信号処理装置は、観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択部と、レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価部と、位相評価部の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、レンジビンに窓関数を乗算する窓関数乗算部と、窓関数が乗算されたレンジビンから位相誤差を推定して、観測画像を補正する位相誤差補正部とを備える。

Description

合成開口レーダ信号処理装置、方法およびプログラム
　本発明は、オートフォーカスの位相誤差推定に利用する範囲を適切に決定できる合成開口レーダ信号処理装置に関する。
　図２６は、特許文献１に記載された合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。図２６に示す合成開口レーダ装置は、信号送受信部１０１、画像再生処理部１０２、レンジビン選択部１０３、画像シフト部１０４、窓関数乗算部１０５、フェーズグラディエント推定および補償部１０６、ならびに繰り返し判定部１０７を備えている。
　信号送受信部１０１は、アンテナ（図示せず）に高周波パルス信号を供給し、観測対象範囲からの反射波をアンテナを介して受信する。画像再生処理部１０２は、受信された信号をレンジ方向およびアジマス方向の２軸に対応する２次元画像として再生する。レンジビン選択部１０３は、再生画像内で孤立した反射点とその反射成分であるサイドローブを含むレンジビンを選択する。画像シフト部１０４は、各レンジ画像をアジマス方向にシフトする。窓関数乗算部１０５は、再生画像の振幅情報から位相誤差推定に利用する範囲を抜き出す。フェーズグラディエント推定および補償部１０６は、再生された２次元画像を補正する。繰り返し判定部１０７は、補償された２次元画像に残る位相誤差量にもとづいて補償処理を再度実行するか否かを判定する。
　次に、図２６に示された合成開口レーダ装置の動作を説明する。図２７は、図２６に示された合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
　信号送受信部１０１は、アンテナを介して電磁波を放射し、反射波を受信する（ステップＳ１０１）。信号送受信部１０１は、デジタル信号を画像再生処理部１０２に出力する。
　画像再生処理部１０２は、入力されたデジタル信号に合成開口処理を行って２次元画像を再生する（ステップＳ１０２）。画像再生処理部１０２は、２次元画像をレンジビン選択部１０３に出力する。
　レンジビン選択部１０３は、再生された２次元画像内で孤立点からの反射信号が含まれる範囲のレンジビンを選択する（ステップＳ１０３）。レンジビン選択部１０３は、選択したレンジビンの画像を画像シフト部１０４に出力する。
　画像シフト部１０４は、選択されたレンジビンごとに最大振幅となる画素が中央に位置するように各レンジ画像をアジマス方向にシフトする（ステップＳ１０４）。画像シフト部１０４は、シフトした画像を窓関数乗算部１０５に出力する。
　窓関数乗算部１０５は、シフトされた画像をレンジ方向に足し合わせ、中央の振幅からあらかじめ決定された振幅値までを通過域とするアジマス方向の矩形窓を設計する。そして窓関数乗算部１０５は、設計した矩形窓をシフトされた各レンジビンに乗算する（ステップＳ１０５）。
　フェーズグラディエント推定および補償部１０６は、窓関数乗算後のレンジビンに対して、フェーズグラディエント法によって再生画像の位相誤差を推定して補償する（ステップＳ１０６）。フェーズグラディエント法は再生画像内の位相誤差を推定および補正するオートフォーカス技術の一つであるが、具体的な処理は例えば特許文献１に記載されている。
　繰り返し判定部１０７は、補償された画像の位相誤差量がしきい値以上であるか否かを判定し、位相誤差量がしきい値以上である場合には、補償された画像をス画像シフト部１０４に供給する（ステップＳ１０７）。合成開口レーダ装置は、ステップＳ１０４の処理以降の処理を繰り返す。繰り返し判定部１０７は、位相誤差量がしきい値未満である場合には、補償画像を出力する。
　特許文献１に記載された技術は、背景雑音の振幅が高い場合に、位相誤差推定精度が低下する点に着目する。そして、当該技術は、孤立点の反射信号と背景雑音の振幅比を推定して、孤立点からの反射信号が支配的な点ほど補償量を大きくする重みを加え、背景雑音の影響を小さくすることを可能にする。
特開２００３－２１５２４０号公報
　特許文献１に記載された合成開口レーダ装置は、位相誤差補償時に孤立点からの反射信号が支配的である点の寄与を大きくするよう重みを付けて画像を補償する。しかし、異なる点の反射信号などが混入する場合、目的としない点からの反射信号の寄与も大きくなるため、画像の補正精度が低下する課題がある。
　図２８は、特許文献１に記載された合成開口レーダ装置の課題を説明するための説明図である。図２８において、ｚ１は、複数の反射点が混在する領域が観測された際の観測画像を示す。ｚ２は、特定の１点からの反射信号が観測される範囲を示す。各点からの反射信号の成分は、ｚ２と同様に十字状の領域に現れる。各反射信号において、十字のようにレンジ方向およびアジマス方向に伸びる成分は、サイドローブと呼ばれ、反射信号の成分の一部である。ｚ３，ｚ４，ｚ５で表される破線の枠は、振幅情報のみで決定された場合の決定範囲を示す。それぞれの破線の枠の範囲は、上述した矩形窓の幅に相当する。図２８において、範囲ｚ３では、他の反射信号の成分が混入するため、オートフォーカスにおける位相誤差の推定精度が低下する。また、範囲ｚ４，ｚ５は、近接する複数の反射点からの信号を１つの反射点からの信号として誤検出された一例を示す。範囲ｚ４，ｚ５が利用された場合、オートフォーカスにおける位相誤差の推定精度は低下する。
　本発明は、背景雑音や異なる点の反射信号に頑健なオートフォーカスを実現することができるようにすることを目的とする。本発明の他の目的は、強度が高い孤立反射点が得られない場合でもオートフォーカスが実現できるようにすることである。
　本発明による合成開口レーダ信号処理装置は、観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択部と、レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価部と、位相評価部の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、レンジビンに窓関数を乗算する窓関数乗算部と、窓関数が乗算されたレンジビンから位相誤差を推定して、観測画像を補正する位相誤差補正部とを備えることを特徴とする。
　本発明による合成開口レーダ信号処理方法は、観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択し、レンジビンのアジマス方向の位相を評価し、評価の結果にもとづいて窓関数を設計し、レンジビンに窓関数を乗算し、窓関数が乗算されたレンジビンから位相誤差を推定して、観測画像を補正することを特徴とする。
　本発明による合成開口レーダ信号処理プログラムは、コンピュータに、観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択処理と、レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価処理と、位相評価処理の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、レンジビンに窓関数を乗算する窓関数乗算処理と、窓関数が乗算されたレンジビンから位相誤差を推定して、観測画像を補正する位相誤差補正処理とを実行させることを特徴とする。
　本発明によれば、オートフォーカスにおける位相誤差の推定精度が向上する。また、孤立点からの反射信号強度が弱い場合や複数の反射点が近接する場合でも位相誤差の推定精度が向上する。
合成開口レーダ信号処理装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態の効果を説明するための説明図である。 第１の実施形態の効果を説明するための説明図である。 第２の実施形態における位相評価部の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態における位相評価部の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態の効果を説明するための説明図である。 第３の実施形態における直線判定部の構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態における直線判定部の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態における位相評価部の構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態における直線判定部の構成例を示すブロック図である。 第４の実施形態における位相評価部の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態における直線判定部の処理を示すフローチャートである。 第５の実施形態における位相評価部の構成例を示すブロック図である。 第５の実施形態における直線判定部の構成例を示すブロック図である。 第５の実施形態における位相評価部の動作を示すフローチャートである。 第５の実施形態における直線判定部の処理を示すフローチャートである。 合成開口レーダ信号処理装置の第６の実施形態を示すブロック図である。 第６の実施形態における位相評価部の構成例を示すブロック図である。 第６の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。 第６の実施形態における位相評価部の動作を示すフローチャートである。 第６の実施形態の効果を説明するための説明図である。 合成開口レーダ信号処理装置の第７の実施形態を示すブロック図である。 第７の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。 合成開口レーダ信号処理装置の機能を実現可能な情報処理装置の構成例を示すブロック図である。 特許文献１に記載された合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。 図２６に示された合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。 特許文献１に記載された合成開口レーダ装置の課題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、合成開口レーダ信号処理装置の第１の実施形態を示すブロック図である。図１に示す合成開口レーダ信号処理装置は、レンジビン選択部１、位相評価部２、窓関数乗算部３および位相誤差補正部４を備える。レンジビン選択部１、位相評価部２、窓関数乗算部３および位相誤差補正部４は、信号入出力可能に接続されている。
　レンジビン選択部１は、合成開口された観測画像を入力し、観測画像内で孤立点からの反射信号が含まれるレンジビンを選択する。レンジビン選択部１は、例えば、観測画像内で振幅値が最も高い点からレンジ方向に探索を開始し、あらかじめ決定されたしきい値を下回る振幅値を持つ点までを含むレンジビンを選択する。レンジビン選択部１は、観測画像において孤立点の位置情報が既知である場合には、観測画像とともに孤立点の位置情報を入力し、位置情報から孤立点の反射信号が含まれるレンジビンを選択してもよい。なお、レンジビン選択部１に入力される観測画像は、一例として、アンテナを介して放射された電磁波の観測対象範囲からの反射波による信号（反射信号）にもとづいて生成されたレンジ方向およびアジマス方向の２軸に対応する２次元画像である。
　位相評価部２は、選択されたレンジビンにおいて、アジマス方向の位相情報を評価して、その位相が直線位相とみなせるアジマス方向の範囲を決定する。そして、位相評価部２は、決定した範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　窓関数乗算部３は、レンジビン選択部１で選択された各レンジビンから孤立反射点の信号が存在する範囲を取り出し、その範囲を位相誤差補正部４に出力する。窓関数乗算部３は、位相評価部２から入力した決定範囲を通過域とするアジマス方向の矩形窓を設計する。そして、窓関数乗算部３は、レンジビン選択部１で選択された各レンジビンに、設計した矩形窓を乗算し、乗算後の各レンジビンを位相誤差補正部４に出力する。
　位相誤差補正部４は、入力されたレンジビンを対象としてフェーズグラディエント法やマップドリフト法などを用いて位相誤差を推定し、推定した位相誤差を観測画像の位相に加算または減算することによって観測画像を補正する。
　次に、図２のフローチャートを参照して第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の動作を説明する。
　レンジビン選択部１は、入力された合成開口された観測画像から振幅値の高い反射信号を含むレンジビンを複数選択する（ステップＳ１）。または、レンジビン選択部１は、あらかじめ与えられた孤立反射点が存在する座標から、レンジビンを複数選択する。レンジビン選択部１は、選択したレンジビンを位相評価部２に出力する。
　位相評価部２は、選択されたレンジビンに対してアジマス方向の位相を評価し、位相が直線位相と見なせる範囲を求める（ステップＳ２）。位相評価部２は、求めた範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　窓関数乗算部３は、求められた範囲において、位相が直線位相と見なせるアジマス方向の範囲を通過域とする矩形窓を設計する。そして、窓関数乗算部３は、レンジビン選択部１によって選択された各レンジビンに、矩形窓を乗算する（ステップＳ３）。窓関数乗算部３は、矩形窓が乗算された後の各レンジビンを位相誤差補正部４に出力する。
　位相誤差補正部４は、入力した各レンジビンに含まれる位相誤差をフェーズグラディエント法やマップドリフト法などで推定し、推定した位相誤差を観測画像の位相に加算または減算することによって観測画像を補正する（ステップＳ４）。
　第１の実施形態の効果を説明する。第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、オートフォーカスにおける位相誤差を推定する範囲を位相情報から求めるように構成されている。そのような構成によれば、背景雑音や別の反射点からの信号が混在する場合でも、オートフォーカスに必要とされる位相情報を取得できる範囲が頑健に決定される。
　図３は、背景雑音が多い場合における第１の実施形態の効果を説明するための説明図である。
　図３における（ａ），（ｂ）には、２つの反射点からの反射信号に背景雑音が重畳した観測画像が示されている。ｙ１は背景雑音量が少ない条件における観測画像を示す。ｙ２は１点の反射点からの反射信号が現れる範囲を示す。ｙ３は、観測画像ｙ１の中から選択された複数レンジビンの１レンジビンを示す。ｙ４は背景雑音量が多い条件における観測画像を示す。ｙ５は観測画像ｙ４の中から選択された複数レンジビンの１レンジビンを示す。
　図３における（ｃ），（ｄ）には、レンジビンｙ３，ｙ５におけるアジマス方向の信号列の「振幅情報」を用いて孤立点からの反射信号が支配的な範囲が決定された場合の結果が示されている。ｙ６，ｙ９は、それぞれレンジビンｙ３，ｙ５における振幅を示す。ｙ７は矩形窓の範囲を決めるためのしきい値を示す。ｙ８，ｙ１０は、しきい値ｙ７を利用した際に信号の振幅値がしきい値以上になる範囲を示す。
　図３における（ｃ）に示された結果では、孤立点からの反射信号が存在する範囲が、他の反射信号と切り分けて決定されている。しかし、図３における（ｄ）に示された結果では、複数の点が混在する範囲が決定されている。なお、背景雑音量に合わせてしきい値ｙ７を設定することによって、他の反射信号が混在する範囲を除外できる。しかし、孤立点からの反射信号のサイドローブ成分が存在する範囲も除外されるので、オートフォーカスの精度が低下する。
　図３における（ｅ），（ｆ）には、レンジビンｙ３，ｙ５におけるアジマス方向の信号列の「位相情報」を用いて孤立点からの反射信号が支配的な範囲が決定された場合の結果が示されている。すなわち、第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置によって決定される範囲が示されている。ｙ１１，ｙ１３は、それぞれレンジビンｙ３，ｙ５における位相を示す。ｙ１２，ｙ１４は、位相ｙ１１，ｙ１３が直線位相とみなせる範囲を示す。孤立点からの反射信号が支配的な範囲、すなわちオートフォーカスに必要な位相情報が存在する範囲において、位相が直線に近似する。また、背景雑音量が支配的な範囲では、位相はランダムになる。
　したがって、第１の実施形態では、図３における（e），（ｆ）に示されるように、位相が直線になる範囲が、孤立点からの反射信号が支配的な範囲として決定される。また、範囲ｙ１２では、決定される範囲が左右に伸びている。その理由は、「振幅情報」では埋もれていたオートフォーカスに利用できるサイドローブ成分が存在する範囲まで決定範囲とされているためである。
　図３に示された例から、「位相情報」を利用することによって、背景雑音が含まれる場合でも頑健に１つの孤立点からの信号が支配的な範囲を決定できることが分かる。また、背景雑音が観測画像内に一様に分布する特徴を持つ場合、位相を利用することによって、サイドローブ成分も含めた広範囲を決定できることが分かる。
　図４は、反射点が近接している場合における第１の実施形態の効果を説明するための説明図である。
　図４における（ａ），（ｂ）には、２つの反射点からの反射信号が近接し、それぞれのサイドローブが重なっている観測画像が示されている。ｘ１は重畳範囲が少ない条件における観測画像を示す。ｘ２は１点の反射点からの反射信号が現れる範囲を示す。ｘ３は観測画像ｘ１の中から選択された複数レンジビンの１レンジビンを示す。ｘ４は重畳範囲が多い条件における観測画像を示す。ｘ５は観測画像ｘ４の中から選択された複数レンジビンの１レンジビンを示す。
　図４における（ｃ），（ｄ）には、レンジビンｘ３，ｘ５におけるアジマス方向の信号列の「振幅情報」を用いて孤立点からの反射信号が支配的な範囲は決定された場合の結果が示されている。ｘ６，ｘ９はそれぞれレンジビンｘ３，ｘ５における振幅を示す。ｘ７は矩形窓の範囲を決めるためのしきい値を示す。ｘ８，ｘ１０は、しきい値ｘ７を利用した際に信号の振幅値がしきい値以上になる範囲を示す。ｘ１２，ｘ１４は、位相ｘ１１，ｘ１３が直線位相とみなせる範囲を示す。
　図４における（ｃ）に示された結果では、１つの孤立点からの反射信号が支配的な範囲を決定できているが、図４における（ｄ）に示された結果では、複数の点からの信号が混在する範囲が決定されている。
　図４における（ｅ），（ｆ）には、レンジビンｘ３，ｘ５におけるアジマス方向の信号列の「位相情報」を用いて孤立点からの反射信号が支配的な範囲が決定された場合の結果が示されている。すなわち、第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置によって決定される範囲が示されている。
　孤立点からの反射信号が支配的な範囲、すなわちオートフォーカスに必要な位相情報が存在する範囲において、位相が直線に近似する。また、異なる点から反射信号が重畳する範囲では、位相はランダムになる。したがって、第１の実施形態では、図４における（ｅ），（ｆ）に示されるよう、位相が直線になる範囲が、孤立点からの反射信号が支配的な範囲として決定される。また、位相が直線になる範囲が、他の点からの反射信号が重畳する範囲を除外して決定される。また、範囲ｘ１２では決定される範囲が左に伸びている。その理由は、図３における（e）に示された結果と同様に、「振幅情報」では埋もれていたオートフォーカスに利用できるサイドローブ成分が存在する範囲も含めて範囲が決定されているためである。
　図４に示された例から、「位相情報」を利用することによって、それぞれの反射点が近接する場合でも、頑健に１つの孤立点からの反射信号が支配的な範囲を決定できることが分かる。
実施形態２．
　図５は、第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。図５には、位相評価部２が示されているが、合成開口レーダ信号処理装置の全体的な構成は、図１に示された第１の実施形態と同様である。
　図５に示された位相評価部２は、評価レンジビン選択部２１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３および直線判定部２４を備える。評価レンジビン選択部２１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３および直線判定部２４は、信号入出力可能に接続されている。
　評価レンジビン選択部２１は、図１に示されたレンジビン選択部１で選択されたレンジビンを評価レンジビン選択部２１に出力する。評価レンジビン選択部２１は、レンジビン選択部１で選択されたレンジビンにおいて孤立点からの反射信号を強く含むレンジビンを選択する。そして、評価レンジビン選択部２１は、選択したレンジビンを評価レンジビン（評価対象のレンジビン）として位相算出範囲決定部２２に出力する。評価レンジビン選択部２１は、例えば、最も振幅値が高い点を有するレンジビンを評価レンジビンとする。
　位相算出範囲決定部２２は、評価レンジビンのアジマス方向の位相を算出する範囲を決定する。なお、位相算出範囲決定部２２は、評価レンジビンにおいて最も振幅値が高い点からアジマス方向に±１画素拡大した範囲を初期算出範囲にする。位相算出範囲決定部２２は、直線判定部２４からのフィードバックを得るたびに、さらにアジマス方向に±１画素拡大した範囲を位相算出部２３に出力する。なお、拡大範囲の±１画素は一例であり、例えば±２以上の画素ずつ拡大するとしてもよい。また、位相算出範囲決定部２２は、取り得る最大の範囲を初期算出範囲にし、直線判定部２４からフィードバックがあるたびに位相の算出範囲を縮小するようにしてもよい。
　位相算出部２３は、決定された位相算出範囲における評価レンジビンの位相を算出する。そして、位相算出部２３は、算出した位相に位相アンラップ処理を行った上で位相を直線判定部２４に出力する。位相算出部２３は、位相アンラップ処理において、隣り合う点の位相が連続していると仮定する。そして、位相算出部２３は、隣接する位相の絶対変化量がπラジアンを越えるとき、プラスまたはマイナス方向に２πラジアン加算する。位相算出部２３は、絶対変化量がπラジアン以下に納まるよう各点の位相スペクトルを求める。なお、位相算出部２３は、そのような方法以外の方法で位相アンラップ処理を実現してもよい。
　直線判定部２４は、入力された位相が直線位相であるか否かを判定する。直線判定部２４が、算出した位相が直線位相であると判定した場合には、位相算出範囲決定部２２が再度処理を実行する。また、直線判定部２４は、算出した位相が直線位相でないと判定した場合には、位相が直線位相である位相算出範囲を、図１に示された窓関数乗算部３に出力する。一例として、直線判定部２４は、位相が直線位相と見なせる最大の位相算出範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　なお、位相算出範囲決定部２２が、取り得る最大範囲から縮小させながら位相が直線位相である範囲を決定する場合にも、直線判定部２４の分岐条件は逆になるが、位相が直線位相と見なせるときの算出範囲が、窓関数乗算部３に出力される。
　次に、位相評価部２の動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。
　評価レンジビン選択部２１は、ステップＳ１の処理（図２参照）で選択された各レンジビンの中で孤立点からの反射信号が強い画素を含むレンジビンを選択する（ステップＳ２１）。評価レンジビン選択部２１は、例えば、選択したレンジビン内で最も振幅値が高い画素を有するレンジビンを評価レンジビンとして選択する。評価レンジビン選択部２１は、選択したレンジビンを評価レンジビンとして位相算出範囲決定部２２に出力する。
　位相算出範囲決定部２２は、入力された評価レンジビンにおいて最大の振幅値を取る画素を中心に位相を算出する範囲を拡大し、拡大した範囲を位相算出範囲とする（ステップＳ２２）。位相算出範囲決定部２２は、拡大した範囲を位相算出部２３に出力する。なお、位相算出範囲決定部２２は、最大振幅値をとる画素から±１画素の範囲を初期算出範囲とし、直線判定部２４からのフィードバックを得るたびに範囲を拡げる。
　位相算出部２３は、ステップＳ２１の処理で選択された評価レンジビンの位相を、ステップＳ２２の処理で決定された範囲に対して算出する。さらに、位相算出部２３は、算出した位相に対して位相アンラップ処理を行い、アンラップされた位相を直線判定部２４に出力する（ステップＳ２３）。
　直線判定部２４は、ステップＳ２３の処理で算出された位相が直線位相であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。直線判定部２４が、算出された位相が直線位相であると判定した場合には、ステップＳ２２の処理に戻る。また、直線判定部２４は、算出された位相が直線位相でないと判定した場合には、過去の判定処理において位相が直線と見なせる位相算出範囲を出力する。
　そして、窓関数乗算部３および位相誤差補正部４（図１参照）は、図２に示されたステップＳ３，Ｓ４の処理を実行する。
　第２の実施形態の効果を説明する。第２の実施形態では、反射信号の位相が直線位相と見なせる範囲を求めることによって、孤立点からの反射信号の位相情報を保持しつつ、背景雑音などの影響を取り除いた範囲が決定される。
　図７は、第２の実施形態の効果を説明するための説明図である。図７において、ｚ１は、図２８に示されたｚ１と同様に、複数の反射点が混在する領域が観測された際の観測画像を示す。ｚ２は、図２８に示されたｚ２と同様に、特定の１点からの反射信号が観測される範囲を示す。ｗ３，ｗ４は、第２の実施の形態で決定されるオートフォーカスのための範囲を示す。第２の実施形態では、評価レンジビンの信号に対して、位相が直線位相と見なせる範囲が算出されるので、孤立点からの反射信号の情報が支配的な範囲を広く取ることができる。その結果、合成開口レーダ信号処理装置は、背景雑音や他の反射点の信号に対して、頑健なオートフォーカスを実現でき、高品質な補正画像を得ることができる。
実施形態３．
　図８は、第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。図８には、直線判定部２４が示されているが、位相評価部２の全体的な構成は、図５に示された第２の実施形態と同様である。また、合成開口レーダ信号処理装置の全体的な構成は、図１に示された第１の実施形態と同様である。
　図８に示されるように、直線判定部２４は、回帰直線算出部２４１、相関係数算出部２４２およびしきい値判定部２４３を備える。回帰直線算出部２４１、相関係数算出部２４２およびしきい値判定部２４３は、信号入出力可能に接続されている。
　直線判定部２４は、図５に示された位相算出部２３で算出された位相を回帰直線算出部２４１に出力する。回帰直線算出部２４１は、入力した位相の回帰直線を算出して、相関係数算出部２４２に出力する。相関係数算出部２４２は、位相算出部２３で算出された位相と、回帰直線算出部２４１で算出された回帰直線の相関係数を算出し、しきい値判定部２４３に出力する。
　しきい値判定部２４３は、相関係数算出部２４２で算出された相関係数があらかじめ定められたしきい値以上であるかを判定し、相関係数がしきい値以上である場合に、位相を直線と見なす。なお、例えば０．８～０．９程度のしきい値が、背景雑音や別の反射点からの信号に対して頑健にオートフォーカスを実現できる値である。なお、しきい値判定部２４３は、相関係数があらかじめ定められたしきい値を越える場合に位相を直線と見なすようにしてもよい。
　直線判定部２４が、しきい値判定部２４３の結果から算出される位相が直線であると判定した場合には、位相算出範囲決定部２２が再度処理を実行する。また、直線判定部２４は、算出される位相が直線でないと判定した場合には、位相が直線と見なせる位相算出範囲を窓関数乗算部３に出力する。直線判定部２４は、例えば、位相が直線と見なせる最大の位相算出範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　次に、直線判定部２４の動作を、図９のフローチャートを参照して説明する。
　回帰直線算出部２４１は、図６に示されたステップＳ２３の処理で算出された位相の回帰直線を算出する（ステップＳ２４１）。回帰直線算出部２４１は、算出した回帰直線を相関係数算出部２４２に出力する。相関係数算出部２４２は、ステップＳ２３の処理で算出された位相と、ステップＳ２４１の処理で算出された回帰直線との相関係数を算出する（ステップＳ２４２）。相関係数算出部２４２は、算出した相関係数をしきい値判定部２４３に出力する。
　ステップＳ２４３の処理で、しきい値判定部２４３は、算出された相関係数があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上である場合に位相を直線と見なす。そして、ステップＳ２２の処理に戻る。しきい値未満である場合には、直線判定部２４は、過去のしきい値判定処理において位相が直線と見なせる位相算出範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　そして、窓関数乗算部３および位相誤差補正部４（図１参照）は、図２に示されたステップＳ３，Ｓ４の処理を実行する。
　第３の実施形態の効果を説明する。第３の実施形態では、信号の位相の直線性が相関係数で評価される。すなわち、反射信号の位相が直線に近似するほど相関係数が高くなるという特徴を利用して、孤立点からの反射信号が支配的な範囲が決定される。その結果、背景雑音量や他の反射点の影響に関係なく一定の相関係数が得られる範囲、すなわち孤立点からの反射信号が支配的な範囲が決定される。また、実験によって、０．８～０．９程度をしきい値にすると、背景雑音などに頑健なオートフォーカスを実現できることが分かった。第３の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、背景雑音や他の反射点の信号に対して頑健なオートフォーカスを実現でき、高品質な補正画像を得ることができる。
実施形態４．
　図１０は、第４の実施形態の構成例を示すブロック図である。図１０には、位相評価部２が示されているが、合成開口レーダ信号処理装置の全体的な構成は、図１に示された第１の実施形態と同様である。
　図１０に示された位相評価部２は、評価レンジビン選択部２１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３および直線判定部２５を備える。評価レンジビン選択部２１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３および直線判定部２５は、信号入出力可能に接続されている。
　直線判定部２５の機能は、図５に示された第２の実施形態における直線判定部２４の機能とは異なる。位相評価部２のその他の構成および機能は、第２の実施形態における構成および機能と同じである。
　図１１は、直線判定部２５の構成例を示すブロック図である。直線判定部２５は、回帰直線算出部２４１、誤差算出部２５２およびしきい値判定部２５３を備えている。直線判定部２５における回帰直線算出部２４１の構成および機能は、第３の実施形態におけるそれらの構成および機能と同じである。しきい値判定部２５３の機能は、第３の実施形態におけるしきい値判定部２４３の機能とは異なる。
　直線判定部２５は、第２の実施形態の場合と同様に、位相算出部２３で算出された位相が直線であるか否かを判定する。誤差算出部２５２は、位相算出部２３で算出された位相と回帰直線算出部２４１で算出された回帰直線との誤差を算出する。誤差算出部２５２は、例えば、位相と回帰直線の平均２乗誤差やユークリッド距離を誤差として算出する。
　しきい値判定部２５３は、誤差算出部２５２で算出された誤差があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定する。直線判定部２５は、誤差量がしきい値未満であるとき、位相を直線と見なす。位相が直線であると見なされた場合、位相算出範囲決定部２２が再度処理を実行する。そして、さらに広い範囲における位相の評価が行われる。なお、直線判定部２５は、誤差量がしきい値以下である場合に位相を直線と見なすようにしてもよい。
　また、算出された位相が直線でないと判定された場合には、直線判定部２５は、過去の処理で位相が直線と見なせる範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　次に、位相評価部２の動作を、図１２のフローチャートを参照して説明する。
　図１２に示される位相評価部２の動作と、図６に示された第２の実施形態における位相評価部２の動作とを比較すると、直線判定部２５による直線判定処理（ステップＳ２５）が、第２の実施形態における直線判定処理（ステップＳ２４）とは異なる。その他の処理は、第２の実施形態における処理と同じである。
　図１３は、ステップＳ２５の直線判定処理を示すフローチャートである。直線判定部２５における回帰直線算出部２４１は、第３の実施形態と同様に位相の回帰直線を算出するが（ステップＳ２４１）、第４の実施形態では、誤差算出部２５２が、ステップＳ２３の処理で算出された位相とステップＳ２４１の処理で算出された回帰直線との誤差を算出する（ステップＳ２５２）。誤差算出部２５２は、例えば、誤差の算出に、位相と回帰直線の平均２乗誤差やユークリッド距離などを利用する。誤差算出部２５２は、算出した誤差をしきい値判定部２５３に出力する。
　しきい値判定部２５３は、ステップＳ２５２の処理で求められた誤差があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５３）。直線判定部２５は、誤差がしきい値未満である場合に、位相を直線と見なす。そして、さらに広いアジマス範囲における位相を評価するために、ステップＳ２２の処理に戻る。誤差がしきい値以上である場合には、直線判定部２５は、過去のしきい値判定処理において位相が直線と見なせる位相算出範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　なお、ステップＳ２５２の処理で算出される誤差は、孤立点からの反射信号以外の信号が混入するほど、指数的に増加する傾向がある。そこで、図１２における繰り返し処理（ステップＳ２２～Ｓ２５）が実行されるごとに、しきい値判定部２５３は、しきい値を過去の誤差の定数倍に逐次更新し、誤差がしきい値を越えたとき、すなわち誤差が大幅に増加したときに、処理を終えるようにしてもよい。
　第４の実施形態の効果を説明する。第４の実施形態では、反射信号の位相が誤差量で評価される。このとき、孤立点からの反射信号に背景雑音や他の反射信号が混入するほど誤差量が指数的に増加する特徴が利用される。そのような特徴にもとづいて、誤差の増加が緩やかな範囲を探索することによって、背景雑音などの影響を小さく見積もれる範囲を決定できる。また、誤差量を判定するしきい値を逐次更新しながら範囲を決定する場合には、様々な観測画像に適応することが可能である。そのような構成によって、第４の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、背景雑音や他の反射点の信号に対して、頑健なオートフォーカスを実現でき、高品質な補正画像を得ることができる。
実施形態５．
　図１４は、第５の実施形態の構成例を示すブロック図である。図１４には、位相評価部２が示されているが、合成開口レーダ信号処理装置の全体的な構成は、図１に示された第１の実施形態と同様である。
　図１４に示された位相評価部２は、評価レンジビン選択部２１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２６および直線判定部２７を備える。評価レンジビン選択部２１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２６および直線判定部２７は、信号入出力可能に接続されている。
　位相算出部２６および直線判定部２７の機能は、図５に示された第２の実施形態における位相算出部２３および直線判定部２４の機能とは異なる。位相評価部２のその他の構成および機能は、第２の実施形態におけるそれらの構成および機能と同じである。
　位相算出部２６は、位相算出範囲決定部２２で決定された位相算出範囲における評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出する。位相算出部２６は、例えば、決定された位相算出範囲以外の点の振幅値を０として、アジマス方向にフーリエ変換することによって、周波数軸上の位相の算出を実現する。そして、位相算出部２６は、算出した位相に位相アンラップ処理を行った上で、位相を直線判定部２７に出力する。
　図１５は、直線判定部２７の構成例を示すブロック図である。直線判定部２７は、勾配算出部２７１、標準偏差算出部２７２およびしきい値判定部２７３を備えている。直線判定部２７は、位相誤差補正部４で実際に利用される位相の勾配に着目して、オートフォーカスに利用する範囲を推定する。
　勾配算出部２７１は、位相算出部２６で算出された位相から勾配ベクトルを算出する。勾配算出部２７１は、算出した勾配ベクトルを標準偏差算出部２７２に出力する。標準偏差算出部２７２は、入力した勾配ベクトルの標準偏差を算出する。標準偏差算出部２７２は、算出した標準偏差をしきい値判定部２７３に出力する。
　しきい値判定部２７３は、算出された標準偏差とあらかじめ定められたしきい値とを比較し、標準偏差の値がしきい値未満である場合に、位相を直線と見なす。位相が直線であると見なされた場合、位相算出範囲決定部２２が再度処理を実行する。標準偏差の値がしきい値以上である場合には、直線判定部２７は、過去の処理において位相が直線と見なせる範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　次に、位相評価部２の動作を、図１６のフローチャートを参照して説明する。
　図１６に示される位相評価部２の動作と、図６に示された第２の実施形態における位相評価部２の動作とを比較すると、位相算出部２６による位相算出処理（ステップＳ２６）および直線判定部２７による直線判定処理（ステップＳ２７）が、第２の実施形態における位相算出処理（ステップＳ２３）および直線判定処理（ステップＳ２４）とは異なる。その他の処理は、第２の実施形態における処理と同じである。
　位相算出部２６は、ステップＳ２２で決定された位相算出範囲における評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出する（ステップＳ２６）。具体的には、位相算出部２６は、決定された範囲以外の画素の振幅値を０としてから、評価レンジビンをアジマス方向にフーリエ変換することによって、位相を算出する。さらに、位相算出部２６は、算出した位相に対して位相アンラップ処理を行い、アンラップされた位相を直線判定部２７に出力する。
　図１７は、ステップＳ２７の直線判定処理を示すフローチャートである。直線判定部２７における勾配算出部２７１は、ステップＳ２６の処理で算出された位相の勾配ベクトルを算出する（ステップＳ２７１）。勾配算出部２７１は、算出した勾配ベクトルを標準偏差算出部２７２に出力する。
　標準偏差算出部２７２は、ステップＳ２７１の処理で算出された勾配ベクトルの標準偏差を算出する（ステップＳ２７２）。標準偏差算出部２７２は、算出した標準偏差をしきい値判定部２７３に出力する。
　しきい値判定部２７３は、ステップＳ２７２の処理で求められ標準偏差があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定する。直線判定部２７は、標準偏差がしきい値未満である場合に、位相を直線と見なす。位相が直線であると見なされた場合、位相算出範囲決定部２２が再度処理を実行する。そして、さらに広い範囲における位相の評価が行われる。
　また、標準偏差がしきい値以上である場合には、直線判定部２７は、過去のしきい値判定処理において位相が直線と見なせる位相算出範囲を窓関数乗算部３に出力する。
　第５の実施形態の効果を説明する。第５の実施形態では、周波数軸上で反射信号の位相が評価される。このとき、推定すべき位相誤差が連続的に変化する場合、孤立点からの反射信号が支配的な範囲では、その位相の勾配ベクトルが０に近似する特量が利用される。すなわち、勾配ベクトルの標準偏差が小さい範囲を探索することによって、孤立点からの反射信号が支配的な範囲が決定される。そのような特徴にもとづいて、合成開口レーダの信号処理システムは、背景雑音や他の反射点の信号に対して、頑健なオートフォーカスが実現可能となり高品質な補正画像を得ることができる。
実施形態６．
　図１８は、合成開口レーダ信号処理装置の第６の実施形態を示すブロック図である。図１８に示す合成開口レーダ信号処理装置は、レンジビン選択部１、位相評価部５、窓関数乗算部６および位相誤差補正部４を備える。レンジビン選択部１、位相評価部５、窓関数乗算部６および位相誤差補正部４は、信号入出力可能に接続されている。なお、レンジビン選択部１および位相誤差補正部４の構成および機能は、第１の実施形態におけるそれらの構成および機能と同じである。
　図１９は、第６の実施形態における位相評価部５の構成例を示すブロック図である。図１９に示された位相評価部５は、評価レンジビン選択部５１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３、直線判定部２４および終了判定部５５を備える。評価レンジビン選択部５１、位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３、直線判定部２４および終了判定部５５は、信号入出力可能に接続されている。位相算出範囲決定部２２、位相算出部２３および直線判定部２４の構成および機能は、図５に示された第２の実施形態におけるそれらの構成および機能と同じである。
　位相評価部５は、レンジビン選択部１で選択された複数レンジビンに対して、レンジビンごとにそれぞれのアジマス方向の位相を評価し、各レンジビンのアジマス方向の位相が直線と見なせる範囲を窓関数乗算部６に出力する。
　位相評価部５における評価レンジビン選択部５１は、レンジビン選択部１で選択されたレンジビンから位相を評価するレンジビンを選択する。評価レンジビン選択部５１は、レンジビン選択部１で選択されたレンジビンの中から任意のレンジビンを評価レンジビンとして選択し、終了判定部５５からフィードバックを受けるたびに、異なるレンジビンを評価レンジビンとして選択する。評価レンジビン選択部５１は、例えば、レンジビン選択部１で選択されたレンジビンから、高い輝度値を有する画素が含まれるレンジビンを順に選択する。
　終了判定部５５は、評価レンジビン選択部５１の処理において、あらかじめ定められる数のレンジビンが選択されたか否かを判定する。終了判定部５５は、あらかじめ定められる数のレンジビンが評価レンジビンとして選択されたと判定したときに、各レンジビンに対応する位相が直線とみなせる範囲を窓関数乗算部６に出力する。なお、終了判定部５５は、評価するレンジビン数として、例えば、レンジビン選択部１で選択されたレンジビンにおいて、最も輝度値が高い画素から－２０dB以上の輝度値を有する画素を含むレンジビン数を用いる。また、終了判定部５５は、レンジビン選択部１で選択されたレンジビン数をそのまま用いてもよい。
　窓関数乗算部６は、評価レンジビン選択部５１で選択された各レンジビンに対して、位相評価部５から入力されたそれぞれの範囲を通過域とする窓関数をそれぞれ設計する。そして、窓関数乗算部６は、窓関数を、選択された複数レンジビンのそれぞれに乗算し、乗算後の各レンジビンを位相誤差補正部４に出力する。
　位相誤差補正部４は、入力した窓関数乗算後の各レンジビンから、観測対象の相対的な揺動にもとづく位相誤差を推定し、推定した位相誤差にもとづいて観測画像を補正する。なお、位相評価部５における直線判定部として、第４の実施の形態における直線判定部２５（図１１参照）を用いてもよい。また、位相評価部５における位相算出部および直線判定部として、第５の実施の形態における位相算出部２６（図１４参照）および直線判定部２７（図１４参照）を用いてもよい。
　次に、図２０のフローチャートを参照して第６の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の動作を説明する。
　図２０に示される合成開口レーダ信号処理装置の動作と、図２に示された第１の実施形態における位相評価部２の動作とを比較すると、位相評価部５による位相評価処理（ステップＳ５）が、第１の実施形態における位相評価処理（ステップＳ２）とは異なり、窓関数乗算部６による窓関数乗算処理（ステップＳ６）が、第１の実施形態における窓関数乗算処理（ステップＳ３）とは異なる。その他の処理は、第１の実施形態における処理と同じである。
　位相評価部５は、ステップＳ１の処理で選択された複数レンジビンに対して、レンジビンごとにそれぞれの位相を評価し、各レンジビンのアジマス方向の位相が直線と見なせるアジマス範囲を窓関数乗算部６に出力する（ステップＳ５）。
　図２１は、位相評価部５の動作を示すフローチャートである。図２１に示される位相評価部５の動作と、図６に示された第２の実施形態における位相評価部２の動作とを比較すると、評価レンジビン選択処理（ステップＳ５１）が、第２の実施形態における評価レンジビン選択処理（ステップＳ２１）とは異なる。また、第６の実施形態では終了判定部５５による終了判定処理（ステップＳ５５）が追加されている点が、第２の実施形態とは異なる。その他の処理は、第２の実施形態における処理と同じである。
　評価レンジビン選択部５１は、ステップＳ１の処理で選択されたレンジビンから位相が評価されるレンジビンを選択する（ステップＳ５１）。評価レンジビン選択部５１は、ステップＳ１の処理で選択されたレンジビン番号の中から任意のレンジビンを評価レンジビンとして選択し、終了判定部５５からフィードバックを受けるたびに異なるレンジビンを評価レンジビンとして選択する。評価レンジビン選択部５１は、例えば、ステップＳ１の処理で選択されたレンジビンから、高い輝度値を有する画素が含まれるレンジビンを順に選択する。
　終了判定部５５は、あらかじめ定められたレンジビン数の位相評価が完了したかを判定する（ステップＳ５５）。終了判定部５５は、例えば、繰り返し回数があらかじめ定められたレンジビン数と同数であるか否かを判定する。そして、終了判定部５５は、それらが同数であれば繰り返し処理を終え、位相評価部５は、各レンジビン番号と、それぞれに対応するアジマス範囲を窓関数乗算部６に出力する。
　窓関数乗算部６は、ステップＳ１の処理で選択されたレンジビンに対して、位相評価部５から入力されたレンジビンごとに求められた位相が直線と見なせる範囲を通過域とする矩形窓をそれぞれ設計する。そして、窓関数乗算部６は、窓関数を、選択された複数レンジビンのそれぞれに乗算し、乗算後の各レンジビンを位相誤差補正部４に出力する。
　位相誤差補正部４は、入力された複数のレンジビンから揺動による位相誤差を推定し、推定した位相誤差にもとづいて観測画像を補正する。具体的には、位相誤差補正部４は、各レンジビンに対して、アジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、観測画像を補正する。
　第６の実施形態の効果を説明する。第６の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、各レンジビンの位相を独立に評価して、オートフォーカスにおける位相誤差を推定する領域をレンジビンごとに求めるように構成されている。そのように構成されているので、合成開口レーダ信号処理装置は、レンジビンごとに孤立反射点の信号が支配的な領域だけを用いて位相誤差を推定できる。
　図２２は、第６の実施形態の効果を説明するための説明図である。図２２において、ｚ１は、図２８に示されたｚ１と同様に、複数の反射点が混在する領域が観測された際の観測画像を示す。ｚ２は、図２８に示されたｚ２と同様に、特定の１点からの反射信号が観測される範囲を示す。ｖ３，ｖ４は、第６の実施形態で、オートフォーカスのために決定される領域を示す。図２２に示すように、孤立反射点の情報が支配的な領域のみが取り出される。
　したがって、合成開口レーダ信号処理装置は、孤立反射点のレンジ方向においても背景雑音や他の反射点の信号に対して、より頑健なオートフォーカスを実現した補正画像を得ることができる。さらに、第６の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、レンジビンごとに位相が条件を満たす範囲を決定するので、振幅情報のみでは検出が困難な孤立反射点の強度が不十分な場合でも、オートフォーカスを実現できる。
実施形態７．
　図２３は、合成開口レーダ信号処理装置の第７の実施形態を示すブロック図である。図２３に示すように、第７の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、図１に示された第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置に振幅評価部７が追加されて構成される。その他の構成および機能は、第１の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の構成および機能と同じである。
　振幅評価部７は、レンジビン選択部１で選択されたレンジビンのそれぞれに対して、振幅値が高い点を基準にしきい値以下の振幅値を持つ点を０にする。振幅評価部７は、基準としての振幅値が高い点を、最大振幅値をとる点にしてもよい。なお、振幅評価部７は、しきい値として、あらかじめ定められた値を用いてもよいし、背景雑音量との比を基に決定される値を用いてもよい。
　また、位相評価部および窓関数乗算部として、第６の実施の形態における位相評価部５および窓関数乗算部６が用いられてもよい。位相評価部２における直線判定部として、第２の実施形態における直線判定部２４が用いられてもよいし、第４の実施形態における直線判定部２５が用いられてもよい。位相評価部２における位相算出部および直線判定部として、第２の実施形態における位相算出部２３および直線判定部２４が用いられてもよいし、第５の実施形態における位相算出部２６および直線判定部２７が用いられてもよい。
　次に、図２４のフローチャートを参照して第７の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の動作を説明する。
　第７の実施の形態では、図２に示された第１の実施の形態の処理に対して振幅評価処理（ステップＳ７）が追加されている。その他の処理は、第１の実施形態における処理と同じである。
　振幅評価部７は、ステップＳ１の処理で選択されたレンジビンのそれぞれに対して、振幅の高い点を基準にしきい値未満の振幅を持つ点の値を０にする。振幅評価部７は、レンジビンごとの振幅の高い点を決定するときに、例えば、各レンジビンの最大振幅値を有する点を、振幅の高い点にする。また、振幅評価部７は、しきい値として、例えば、最大振幅値から－２０dBのようなあらかじめ決められている値を用いてもよいが、背景雑音と基準となる点の振幅比にもとづいてしきい値を設定してもよい。
　振幅評価部７は、０ではない振幅を持つ点を含むレンジビンを位相評価部２に供給する。
　第７の実施形態の効果を説明する。第７の実施形態の合成開口レーダ信号処理装置は、オートフォーカスにおける位相誤差を推定する領域を振幅にもとづいて大まかに決定してから、その範囲内で位相を評価するように構成されている。そのように構成されているので、合成開口レーダ信号処理装置は、背景雑音や他の反射信号の強度が低い場合には振幅情報にもとづいて、また、反射信号の強度が高い場合には位相情報にもとづいて、位相誤差を推定するために、２次元画像全体に亘って孤立反射点の信号が支配的な領域を抜き出すことができる。
　上記の各実施形態の合成開口レーダ信号処理装置を、ハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。
　図２５は、上記の各実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の機能を実現可能な情報処理装置の構成例を示すブロック図である。図２５に示す情報処理装置は、１つまたは複数のＣＰＵ（Central Processing Unit ）などのプロセッサ、プログラムメモリ１００２およびメモリ１００３を含む。図２５には、１つのプロセッサ１００１を有する情報処理装置が例示されている。
　プログラムメモリ１００２として、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの半導体記憶媒体やハードディスク等の磁気記憶媒体が使用可能である。プログラムメモリ１００２は、上記の各実施形態の合成開口レーダ信号処理装置における各ブロック（レンジビン選択部１、位相評価部２，５、窓関数乗算部３，６、位相誤差補正部４、振幅評価部７）の機能を実現するためのプログラムが格納される。
　メモリ１００３として、半導体記憶媒体やの磁気記憶媒体が使用可能である。メモリ１００３には、合成開口レーダ信号処理装置が処理を実行しているときに発生する一時的なデータなどが記憶される。なお、プログラムメモリ１００２とメモリ１００３とは、一体であってもよい。
　プロセッサ１００１は、プログラムメモリ１００２に格納されているプログラムに従って処理を実行することによって、上記の各実施形態の合成開口レーダ信号処理装置の機能を実現する。複数のプロセッサが搭載されている場合には、複数のプロセッサが共働して合成開口レーダ信号処理装置の機能を実現する。
　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うるが、本発明の構成は以下の構成に限定されない。
（付記１）観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択部と、
　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価部と、
　前記位相評価部の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算する窓関数乗算部と、
　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する位相誤差補正部と
　を備える合成開口レーダ信号処理装置。
（付記２）前記位相評価部は、
　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択する評価レンジビン選択部と、
　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定する位相算出範囲決定部と、
　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求める位相算出部と、
　前記位相算出部によって求められた位相が直線位相であるか否かを判定する直線判定部と
　を含む付記１に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
（付記３）前記直線判定部は、
　前記位相算出部によって求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出部と、
　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求める相関係数算出部と、
　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定部と
　を含む付記２に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
（付記４）前記直線判定部は、
　前記位相算出部によって求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出部と、
　前記位相算出部によって求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出する誤差算出部と、
　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定するしきい値判定部と
　を含む付記２に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
（付記５）前記位相算出部は、前記算出範囲における前記評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出し、
　前記直線判定部は、
　前記位相の勾配ベクトルを算出する勾配算出部と、
　前記勾配ベクトルの標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
　前記標準偏差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定部と
　を含む付記２に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
（付記６）前記位相評価部は、前記レンジビン選択部によって選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択し、
　前記位相誤差補正部は、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する
　付記１から付記５のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理装置。
（付記７）前記レンジビン選択部によって選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定する振幅評価部をさらに備え、
　前記振幅評価部は、前記範囲におけるレンジビンを前記位相評価部に出力する
　付記１から付記５のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理装置。
（付記８）観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択し、
　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価し、
　前記評価の結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算し、
　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する
　合成開口レーダ信号処理方法。
（付記９）前記位相を評価するときに、
　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択し、
　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定し、
　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求め、
　求められた位相が直線位相であるか否かを判定する
　付記８に記載の合成開口レーダ信号処理方法。
（付記１０）前記直線位相であるか否かを判定するときに、
　求められた位相の回帰直線を求め、
　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求め、
　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定する　付記９に記載の合成開口レーダ信号処理方法。
（付記１１）前記直線位相であるか否かを判定するときに、
　求められた位相の回帰直線を求め、
　求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出し、
　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定する
　付記９に記載の合成開口レーダ信号処理方法。
（付記１２）前記評価レンジビンの位相を求めるときに、前記算出範囲における前記評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出し、
　前記直線位相であるか否かを判定するときに、
　前記位相の勾配ベクトルを算出し、
　前記勾配ベクトルの標準偏差を算出し、
　前記標準偏差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるか否かを判定する
　付記９に記載の合成開口レーダ信号処理方法。
（付記１３）前記位相を評価するときに、選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択し、
　前記観測画像を補正するときに、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する
　付記８から付記１２のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理方法。
（付記１４）選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定し、
　決定された前記範囲におけるレンジビンを対象として位相を評価する
　付記８から付記１２のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理方法。
（付記１５）コンピュータに、
　観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択処理と、
　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価処理と、
　前記位相評価処理の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算する窓関数乗算処理と、
　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する位相誤差補正処理と
　を実行させるための合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記１６）コンピュータに、
　前記位相評価処理で、
　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択する評価レンジビン選択処理と、
　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定する位相算出範囲決定処理と、
　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求める位相算出処理と、
　前記位相算出処理で求められた位相が直線位相であるか否かを判定する直線判定処理と
　を実行させる付記１５に記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記１７）コンピュータに、
　前記直線判定処理で、
　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求める相関係数算出処理と、
　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定処理と
　を実行させる付記１６に記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記１８）コンピュータに、
　前記直線判定処理で、
　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
　前記位相算出処理で求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出する誤差算出処理と、
　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定するしきい値判定処理と
　を実行させる付記１６に記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記１９）コンピュータに、
　前記位相算出処理で、前記算出範囲における前記評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出させ、
　前記直線判定処理で、
　前記位相の勾配ベクトルを算出する勾配算出処理と、
　前記勾配ベクトルの標準偏差を算出する標準偏差算出処理と、
　前記標準偏差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定処理と
　を実行させる付記１６に記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記２０）コンピュータに、
　前記位相評価処理で、前記レンジビン選択処理で選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択させ、
　前記位相誤差補正処理で、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する処理を実行させる
　付記１５から付記１９のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記２１）コンピュータに、
　前記レンジビン選択処理で選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定する振幅評価処理をさらに実行させ、
　前記振幅評価処理で、前記範囲におけるレンジビンを前記位相評価処理に出力させる
　付記１５から付記１９のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
（付記２２）観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択処理と、
　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価処理と、
　前記位相評価処理の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算する窓関数乗算処理と、
　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する位相誤差補正処理とを実行させるための合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
（付記２３）前記位相評価処理で、
　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択する評価レンジビン選択処理と、
　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定する位相算出範囲決定処理と、
　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求める位相算出処理と、
　前記位相算出処理で求められた位相が直線位相であるか否かを判定する直線判定処理と
　を実行させる付記２２に記載の合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
（付記２４）前記直線判定処理で、
　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求める相関係数算出処理と、
　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定処理と
　を実行させる付記２３に記載の合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
（付記２５）前記直線判定処理で、
　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
　前記位相算出処理で求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出する誤差算出処理と、
　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定するしきい値判定処理と
　を実行させる付記２３に記載の合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
（付記２６）前記直線判定処理で、
　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
　前記位相算出処理で求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出する誤差算出処理と、
　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定するしきい値判定処理と
　を実行させる付記２３に記載の合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
（付記２７）前記位相評価処理で、前記レンジビン選択処理で選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択させ、
　前記位相誤差補正処理で、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する処理を実行させる
　付記２２から付記２６のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
（付記２８）前記レンジビン選択処理で選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定する振幅評価処理をさらに実行させ、
　前記振幅評価処理で、前記範囲におけるレンジビンを前記位相評価処理に出力させる
　付記２２から付記２６のうちのいずれかに記載の合成開口レーダ信号処理プログラムを記憶する記録媒体。
　本発明は、衛星や航空機などを用いた合成開口レーダの画像を補正するシステムに利用可能である。また、本発明は、位相誤差を推定する機能を衛星や航空機の軌道推定にも適用可能である。
　１　　　　レンジビン選択部
　２　　　　位相評価部
　３　　　　窓関数乗算部
　４　　　　位相誤差補正部
　５　　　　位相評価部
　６　　　　窓関数乗算部
　７　　　　振幅評価部
　２１　　　評価レンジビン選択部
　２２　　　位相算出範囲決定部
　２３，２６　位相算出部
　２４，２５，２７　直線判定部
　５１　　　評価レンジビン選択部
　５５　　　終了判定部
　２４１　　回帰直線算出部
　２４２　　相関係数算出部
　２４３，２５３，２７３　しきい値判定部
　２５２　　誤差算出部
　２７１　　勾配算出部
　２７２　　標準偏差算出部
　１００１　プロセッサ
　１００２　プログラムメモリ
　１００３　メモリ

Claims (21)

  1. 　観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択部と、
    　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価部と、
    　前記位相評価部の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算する窓関数乗算部と、
    　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する位相誤差補正部と
    　を備える合成開口レーダ信号処理装置。
  2. 　前記位相評価部は、
    　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択する評価レンジビン選択部と、
    　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定する位相算出範囲決定部と、
    　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求める位相算出部と、
    　前記位相算出部によって求められた位相が直線位相であるか否かを判定する直線判定部と
    　を含む請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
  3. 　前記直線判定部は、
    　前記位相算出部によって求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出部と、
    　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求める相関係数算出部と、
    　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定部と
    　を含む請求項２記載の合成開口レーダ信号処理装置。
  4. 　前記直線判定部は、
    　前記位相算出部によって求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出部と、
    　前記位相算出部によって求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出する誤差算出部と、
    　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定するしきい値判定部と
    　を含む請求項２記載の合成開口レーダ信号処理装置。
  5. 　前記位相算出部は、前記算出範囲における前記評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出し、
    　前記直線判定部は、
    　前記位相の勾配ベクトルを算出する勾配算出部と、
    　前記勾配ベクトルの標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
    　前記標準偏差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定部と
    　を含む請求項２記載の合成開口レーダ信号処理装置。
  6. 　前記位相評価部は、前記レンジビン選択部によって選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択し、
    　前記位相誤差補正部は、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する
    　請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
  7. 　前記レンジビン選択部によって選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定する振幅評価部をさらに備え、
    　前記振幅評価部は、前記範囲におけるレンジビンを前記位相評価部に出力する
    　請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
  8. 　観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択し、
    　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価し、
    　前記評価の結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算し、
    　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する
    　合成開口レーダ信号処理方法。
  9. 　前記位相を評価するときに、
    　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択し、
    　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定し、
    　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求め、
    　求められた位相が直線位相であるか否かを判定する
    　請求項８記載の合成開口レーダ信号処理方法。
  10. 　前記直線位相であるか否かを判定するときに、
    　求められた位相の回帰直線を求め、
    　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求め、
    　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定する　請求項９記載の合成開口レーダ信号処理方法。
  11. 　前記直線位相であるか否かを判定するときに、
    　求められた位相の回帰直線を求め、
    　求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出し、
    　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定する
    　請求項９記載の合成開口レーダ信号処理方法。
  12. 　前記評価レンジビンの位相を求めるときに、前記算出範囲における前記評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出し、
    　前記直線位相であるか否かを判定するときに、
    　前記位相の勾配ベクトルを算出し、
    　前記勾配ベクトルの標準偏差を算出し、
    　前記標準偏差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるか否かを判定する
    　請求項９記載の合成開口レーダ信号処理方法。
  13. 　前記位相を評価するときに、選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択し、
    　前記観測画像を補正するときに、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する
    　請求項８から請求項１２のうちのいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理方法。
  14. 　選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定し、
    　決定された前記範囲におけるレンジビンを対象として位相を評価する
    　請求項８から請求項１２のうちのいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理方法。
  15. 　コンピュータに、
    　観測画像から、孤立反射点の信号を含むレンジビンを選択するレンジビン選択処理と、
    　前記レンジビンのアジマス方向の位相を評価する位相評価処理と、
    　前記位相評価処理の評価結果にもとづいて窓関数を設計し、前記レンジビンに前記窓関数を乗算する窓関数乗算処理と、
    　前記窓関数が乗算された前記レンジビンから位相誤差を推定して、前記観測画像を補正する位相誤差補正処理と
    　を実行させるための合成開口レーダ信号処理プログラム。
  16. 　コンピュータに、
    　前記位相評価処理で、
    　前記レンジビンの中から任意の１レンジビンを評価レンジビンとして選択する評価レンジビン選択処理と、
    　前記評価レンジビンの位相の算出範囲を決定する位相算出範囲決定処理と、
    　前記算出範囲における前記評価レンジビンの位相を求める位相算出処理と、
    　前記位相算出処理で求められた位相が直線位相であるか否かを判定する直線判定処理と
    　を実行させる請求項１５記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
  17. 　コンピュータに、
    　前記直線判定処理で、
    　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
    　当該位相と前記回帰直線の相関係数を求める相関係数算出処理と、
    　前記相関係数をしきい値判定して当該位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定処理と
    　を実行させる請求項１６記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
  18. 　コンピュータに、
    　前記直線判定処理で、
    　前記位相算出処理で求められた位相の回帰直線を求める回帰直線算出処理と、
    　前記位相算出処理で求められた位相と前記回帰直線との誤差を算出する誤差算出処理と、
    　前記誤差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるかを判定するしきい値判定処理と
    　を実行させる請求項１６記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
  19. 　コンピュータに、
    　前記位相算出処理で、前記算出範囲における前記評価レンジビンの周波数軸上の位相を算出させ、
    　前記直線判定処理で、
    　前記位相の勾配ベクトルを算出する勾配算出処理と、
    　前記勾配ベクトルの標準偏差を算出する標準偏差算出処理と、
    　前記標準偏差をしきい値判定して前記位相が直線位相であるか否かを判定するしきい値判定処理と
    　を実行させる請求項１６記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
  20. 　コンピュータに、
    　前記位相評価処理で、前記レンジビン選択処理で選択された前記レンジビンから複数のレンジビンを選択させ、
    　前記位相誤差補正処理で、前記複数のレンジビンの各々についてアジマス方向の位相が直線位相となる範囲をそれぞれ算出して、前記観測画像を補正する処理を実行させる
    　請求項１５から請求項１９のうちのいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
  21. 　コンピュータに、
    　前記レンジビン選択処理で選択されたレンジビンに対して、アジマス方向の振幅値がしきい値より高い範囲を決定する振幅評価処理をさらに実行させ、
    　前記振幅評価処理で、前記範囲におけるレンジビンを前記位相評価処理に出力させる
    　請求項１５から請求項１９のうちのいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理プログラム。
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