WO2022113294A1 - レーダ装置、イメージング方法、およびプログラム - Google Patents

レーダ装置、イメージング方法、およびプログラム Download PDF

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WO2022113294A1
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imaging
radar
dimensional
policy
projection
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達哉 住谷
一峰 小倉
正行 有吉
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日本電気株式会社
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
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    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver

Definitions

  • the present invention relates to a radar device, an imaging method, and a program that receives an electromagnetic wave reflected by an object and performs imaging.
  • Radar devices that realize body scanners have been introduced at airports and the like.
  • the transmitting antenna irradiates an object (such as the subject's human body or belongings) in a predetermined area with electromagnetic waves such as millimeter waves, and the receiving antenna receives the electromagnetic wave reflected by the object as a radar signal. ..
  • the body scanner system generates a radar image (imaging) based on the radar signal, and performs a process using the result of this imaging, for example, an inspection as to whether or not the subject possesses a suspicious object.
  • Radar images are generally obtained as a three-dimensional image that reflects the shape of an object in three-dimensional space.
  • the three-dimensional radar image is made two-dimensional. Processing is useful.
  • Patent Document 1 describes a body scanner system in which antennas are arranged on a plurality of panels.
  • Non-Patent Document 1 describes a method of projecting (projecting) a radar image in a specific direction to make it two-dimensional in order to apply an object detection algorithm for a two-dimensional image to a three-dimensional radar image.
  • Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 describe a technique for generating (imaging) a radar image of an object by receiving an electromagnetic wave reflected by the object with an antenna and generating an image based on the received signal. Have been described.
  • Patent Document 2 describes that three sets of facing panels are used to see the front, side, and back of the inspection target.
  • An example of an object of the present invention is to accurately detect the belongings possessed by an object.
  • a radar signal transmitting / receiving means for acquiring a radar signal generated by using a plurality of transmitting antennas and a plurality of receiving antennas, Information on a set of a set of a transmit antenna and a receive antenna used to generate the three-dimensional radar image, the projection direction indicating the direction in which the inspection target is viewed, the imaging area indicating the area in which the three-dimensional radar image should be generated, and the information.
  • a projection direction / imaging policy control means that holds an imaging policy including a certain set of information
  • An imaging means that generates the three-dimensional radar image from the radar signal according to the imaging policy
  • a projection processing means for projecting the generated three-dimensional radar image in the projection direction indicated by the imaging policy to make it two-dimensional.
  • a radar device is provided that comprises.
  • the computer Radar signal transmission / reception processing to acquire radar signals generated using multiple transmitting antennas and multiple receiving antennas, Information on a set of a set of a transmit antenna and a receive antenna used to generate the three-dimensional radar image, the projection direction indicating the direction in which the inspection target is viewed, the imaging area indicating the area in which the three-dimensional radar image should be generated, and the information.
  • Projection direction / imaging policy control processing that holds an imaging policy including a certain set of information
  • Imaging processing that generates the three-dimensional radar image from the radar signal according to the imaging policy
  • the computer A radar signal transmission / reception function that acquires radar signals generated using multiple transmitting antennas and multiple receiving antennas, Information on a set of a set of a transmit antenna and a receive antenna used to generate the three-dimensional radar image, the projection direction indicating the direction in which the inspection target is viewed, the imaging area indicating the area in which the three-dimensional radar image should be generated, and the information.
  • a projection direction / imaging policy control function that holds an imaging policy that includes a certain set of information
  • An imaging function that generates the three-dimensional radar image from the radar signal according to the imaging policy
  • a projection processing function that projects the generated three-dimensional radar image in the projection direction indicated by the imaging policy to make it two-dimensional.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a general radar device.
  • the radar device 800 shown in FIG. 1 includes a radar signal transmission / reception unit 803, an imaging unit 804, a projection direction control unit 805, and a projection processing unit 806.
  • the radar signal transmission / reception unit 803 controls the emission (specifically, emission timing, etc.) of the electromagnetic wave of the transmission antenna (Tx) 801 that emits the electromagnetic wave, and also receives the reflected wave or the like from the object (reception antenna).
  • Rx) Acquires a radar signal from 802.
  • the imaging unit 804 generates a three-dimensional radar image from the radar signal.
  • the projection direction control unit 805 holds the setting of the projection direction for making the three-dimensional radar image two-dimensional.
  • the number of projection direction settings may be one or more.
  • the projection processing unit 806 projects the radar image generated by the imaging processing unit 804 in each projection direction set in the projection direction control unit 805, and generates a two-dimensional image corresponding to each projection direction.
  • one transmitting antenna (Tx) 801 and one receiving antenna (Rx) 802 are exemplified in FIG. 1, a plurality of Tx and a plurality of Rx are actually installed.
  • the projection processing unit 806 performs projection processing based on the sum of the intensities of the radar image, for example, as in Non-Patent Document 1.
  • the projection processing unit 806 takes an orthogonal coordinate system XYZ so that the projection direction is the Z axis, and the radar image at that time is expressed as I (X, Y, Z).
  • I (X, Y, Z) is converted into a two-dimensional image I'(X, Y) according to Eq. (1).
  • the projection processing unit 806 When a three-dimensional radar image as shown on the left in FIG. 2 is obtained, the projection processing unit 806 generates a two-dimensional image projected on the Z axis as shown on the right in FIG. 2 by this conversion. This two-dimensional image corresponds to how the object looks when viewed according to the projection direction.
  • Non-Patent Document 1 works well for radar images obtained from a device as shown in FIG. 3 in which Tx and Rx are arranged on the same panel.
  • Tx and Rx are arranged on the same panel.
  • the radar image obtained in FIG. 3 shows only the surface of the human body on the panel side, and does not show the surface opposite to the panel side or both sides where Rx cannot receive the reflected wave. Therefore, by projecting in a direction perpendicular to the panel as shown by the arrow in FIG.
  • FIG. 3 a two-dimensional image corresponding to the situation where the human body is viewed from a certain position of the panel can be obtained as shown in FIG.
  • a suspicious object such as a knife or a gun is hidden on the surface on the panel side as shown in FIG. 3, it is expected to appear in the image of FIG.
  • a device for performing a full-scale inspection of the human body by arranging Tx and Rx on a plurality of panels is also conceivable. For example, by arranging the panels on both sides as shown in FIG. 5 and acquiring the transmitted / received wave from one panel to the other panel, it is possible to capture the reflection from the object in the direction perpendicular to the panel. Reflections from an object oriented parallel to the panel can also be captured in the same manner as in the device of FIG.
  • Non-Patent Document 1 cannot be applied to a radar image showing the entire surface of the human body obtained from a device as shown in FIG. This is because the information on the front and back of the human body, or the information on the right and left sides is mixed and projected.
  • a suspicious object is hidden in the front of the human body, and a large metal object such as a notebook computer is carried on the back.
  • the shape of the suspicious object may be buried in a large metal object and disappear as shown in FIG. 7.
  • the information on the surface viewed from the originally desired direction may be erased by the opposite surface. As a result, the accuracy of suspicious object inspection is reduced.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the radar device of the first embodiment.
  • the radar device 100 of the first embodiment includes a radar signal transmission / reception unit 103, a projection direction / imaging policy control unit 107, an imaging unit 104, and a projection processing unit 106.
  • the radar signal transmission / reception unit 103 includes a transmission antenna (Tx) 101 and a reception antenna (Rx) 102.
  • the appearance of the radar device is an arrangement of a plurality of (for example, two) panels as shown in FIG. 9, and the subject to be inspected passes between these panels.
  • a coordinate system with the traveling direction of the subject as the y-axis is used.
  • the radar signal transmission / reception unit 103 controls the emission (specifically, emission timing, etc.) of the electromagnetic wave of the transmission antenna (Tx) 101 that emits electromagnetic waves such as millimeter waves, and receives the reflected wave from the object.
  • the radar signal is acquired from the antenna (Rx) 102.
  • one transmitting antenna (Tx) 101 and one receiving antenna (Rx) 102 are exemplified in FIG. 8, there are actually a plurality of Tx and a plurality of Rx, as shown in FIG. It is installed in at least two panels.
  • the radar signal transmission / reception unit 103 controls transmission (emission) of electromagnetic waves by the transmission antenna (Tx) 101, and acquires a radar signal based on the reception wave by the reception antenna (Rx) 102. Specifically, for example, Tx emits in order according to a predetermined emission order of Tx, and all Rx receive the reflected wave to acquire radar signals for all Tx and Rx pairs. This is output to the imaging unit 104 as a set of radar signals. If there is a set of Tx and Rx that does not require a radar signal, the radar signal of that set may not be acquired. The radar signal transmission / reception unit 103 repeatedly acquires and outputs a set of radar signals at regular time intervals and the like.
  • the projection direction / imaging policy control unit 107 holds the imaging policy.
  • the imaging policy includes information such as a projection direction for making a three-dimensional radar image two-dimensional, an imaging region for each projection direction, and a set (aggregate information) of Tx and Rx pairs used for imaging.
  • the projection direction corresponds to from which direction the human body is viewed when generating a two-dimensional image.
  • a plurality of projection directions may be set in one imaging policy.
  • the imaging region indicates a spatial region in which a radar image is generated (imaging). In general, when generating an image of a human body viewed from a specific direction, the position of the human body in a device suitable for projecting a surface in that direction and the set of Tx and Rx pairs used for imaging are in that direction. It will be different depending on. Imaging policies are set for each projection direction according to the difference.
  • the projection directions include four directions at 90 ° intervals, and these four directions are perpendicular or parallel to the two panels.
  • the two panels are arranged parallel to the traveling direction of the inspection target in FIG. 9, they may be installed in parallel in this way or may be installed in a non-parallel arrangement.
  • the y coordinate of the center position of the panel is y 0 .
  • the imaging region is set as in the quadrangular region of FIG. 10, and both Tx and Rx are imaged only by the set in the radar panel (1).
  • the imaging policy is set. The same applies to the right side surface of the human body.
  • the imaging region is set as in the rectangular region of FIG. 11, and both Tx and Rx are in the radar panel (2).
  • An imaging policy is set to image only a certain set.
  • the imaging regions in FIGS. 10 and 11 may be the same or different.
  • the back surface of the human body is almost the same, and the imaging policy regarding the projection direction indicated by the arrow in FIG. 13 can be set in the same manner.
  • a set having Tx or Rx at the position of y ⁇ y U may not be used for imaging.
  • the radar signal transmission / reception unit 103 acquires radar signals at a cycle in which a subject walking at a assumed speed acquires at least one set of radar signals while passing through each imaging region.
  • the imaging unit 104 exists separately for the number of projection directions set in the projection direction / imaging policy control unit 107, and each of them is in charge of each projection direction.
  • Each of the imaging units 104 receives a necessary radar signal from the radar signal transmission / reception unit 103 according to the set of Tx and Rx pairs defined by the imaging policy in the projection direction in charge. From the received radar signal, a three-dimensional radar image is generated (imaging) in the imaging region specified by the imaging policy.
  • An example of a procedure (imaging algorithm) for calculating (generating) a radar image from a radar signal is described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3.
  • Each of the imaging units 104 outputs the generated radar image to the projection processing unit 106.
  • all the signals necessary for imaging may be collected before the radar signal transmission / reception unit 103 acquires one set of radar signals for all Tx and Rx pairs.
  • Each of the imaging units 104 may receive the radar signal and start imaging even before the radar signal transmission / reception unit 103 acquires a set of radar signals.
  • the appropriate imaging algorithm may change depending on the imaging region and the set of Tx and Rx pairs used.
  • the method described in Non-Patent Document 3 has excellent calculation speed, but there is a restriction that all Tx and Rx must be installed on the same plane, so that it corresponds to FIGS. 10 and 11. However, it cannot be applied to the imaging corresponding to FIGS. 12 and 13.
  • the method described in Non-Patent Document 2 has no restrictions on the arrangement of antennas, it can also be applied to the imaging corresponding to FIGS. 12 and 13. Based on such differences in imaging algorithms, information that specifies the imaging algorithm (the imaging algorithm itself may be included) is added to the imaging policy for each projection direction and set in the projection direction / imaging policy control unit 107. Then, it may be instructed to the imaging unit 104.
  • the projection processing unit 106 exists separately for the number of projection directions set in the projection direction / imaging policy control unit 107, and each of them is in charge of each projection direction.
  • Each of the projection processing units 106 receives a three-dimensional radar image from the imaging unit 104 in charge of the same projection direction, and performs projection processing according to the set projection direction to make it two-dimensional.
  • the orthogonal coordinate system XYZ is taken so that the projection direction is the Z axis, and the radar image at that time is expressed as I (X, Y, Z).
  • the projection process is converted into a two-dimensional image I'(X, Y) according to the equation (1) as in Non-Patent Document 1, for example.
  • a method as shown in Eq. (2) can be considered.
  • Each of the projection processing units 106 outputs the generated two-dimensional image to a display, an image processing engine, or the like.
  • step S101 a projection direction indicating from which direction the human body is viewed when generating a two-dimensional image is determined, and this setting is held in the projection direction / imaging policy control unit 107.
  • This setting is performed, for example, by the user or administrator of the radar device 100. Further, the imaging unit 104 and the projection processing unit 106 are prepared for the number of set projection directions.
  • each information included in the imaging policy is determined for each projection direction set in step S101.
  • the information defined here includes an imaging region suitable for generating an image of a human body viewed from that direction, and set information indicating a set of Tx and Rx pairs. This information is held in the projection direction / imaging policy control unit 107. In this way, the projection direction / imaging policy control unit 107 holds the imaging policy for each projection direction.
  • step S103 the radar signal transmission / reception unit 103 emits an electromagnetic wave to the transmission antenna (Tx) 101, acquires a radar signal based on the received wave by the reception antenna (Rx) 102, and outputs the radar signal to the imaging unit 104.
  • each of the imaging units 104 generates a three-dimensional radar image from the radar signal according to the projection direction imaging policy held by the projection direction / imaging policy control unit 107 and is in charge of the imaging unit 104. It is output to the projection processing unit 106.
  • each of the projection processing units 106 receives a three-dimensional radar image from the imaging unit 104 in charge of the same projection direction, performs projection processing according to the set projection direction, and makes it two-dimensional. Each generated two-dimensional image is output to a display, an image processing engine, or the like.
  • FIG. 19 is a diagram showing a hardware configuration example of the radar device 100.
  • the radar device 100 includes a bus 1010, a processor 1020, a memory 1030, a storage device 1040, an input / output interface 1050, and a network interface 1060.
  • the bus 1010 is a data transmission path for the processor 1020, the memory 1030, the storage device 1040, the input / output interface 1050, and the network interface 1060 to transmit and receive data to and from each other.
  • the method of connecting the processors 1020 and the like to each other is not limited to the bus connection.
  • the processor 1020 is a processor realized by a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or the like.
  • the memory 1030 is a main storage device realized by a RAM (RandomAccessMemory) or the like.
  • the storage device 1040 is an auxiliary storage device realized by an HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), memory card, ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the storage device 1040 stores a program module that realizes each function of the radar device 100.
  • the processor 1020 reads each of these program modules into the memory 1030 and executes them, each function corresponding to the program module is realized.
  • the input / output interface 1050 is an interface for connecting the radar device 100 and various input / output devices.
  • the network interface 1060 is an interface for connecting the radar device 100 to the network.
  • This network is, for example, LAN (Local Area Network) or WAN (Wide Area Network).
  • the method of connecting the network interface 1060 to the network may be a wireless connection or a wired connection.
  • the radar apparatus 100 uses the imaging region and the set of Tx and Rx pairs used for imaging properly in each projection direction so that the surface in that direction is well reflected. Information on the surface, especially the back surface, can be prevented from appearing in the radar image. Therefore, the radar device 100 can accurately create an image of the human body viewed from each projection direction. As a result, the detection accuracy of the belongings (for example, suspicious objects) possessed by the object is improved.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of the radar device of the second embodiment.
  • the radar device 200 of the second embodiment includes a radar signal transmission / reception unit 103, a projection direction / imaging policy control unit 207, a plurality of imaging units 204, and a plurality of projection processing units 106.
  • the radar signal transmission / reception unit 103 includes a transmission antenna (Tx) 101 and a reception antenna (Rx) 102.
  • each of the imaging units 104 always performs imaging processing even when there is no subject in the imaging region.
  • each of the imaging units 204 performs the imaging process only when the subject is in the imaging region. The details of the imaging process performed by the imaging unit 204 are the same as those performed by the imaging unit 104.
  • each block other than the projection direction / imaging policy control unit 207 and the imaging unit 204 are the same as the functions of the blocks in the first embodiment. However, the radar signal transmission / reception unit 103 has been changed so that the radar signal is also output to the projection direction / imaging policy control unit 207.
  • the projection direction / imaging policy control unit 207 has a subject in the imaging region corresponding to each projection direction based on the radar signal received from the radar signal transmission / reception unit 103. It is responsible for the function of determining whether or not. Each of the determination results is output to the imaging unit 204.
  • the determination method a method in which a region including all of each imaging region is imaged to generate a three-dimensional radar image for existence determination, and the distribution of the reflection intensity of electromagnetic waves in the radar image for existence determination is used.
  • the radar image for determining the existence is an image different from the finally generated radar image.
  • Let the radar image for existence determination be I 0 (x, y, z). Since this radar image is used only for determining the presence of the subject, it is not necessary to include detailed information on the shape, and it is sufficient that the radar image is calculated only at sparse sample points. Further, the calculation may be performed using all radar signals, or may be calculated using only the radar signals of some Tx and Rx pairs.
  • Each of the imaging units 204 performs the same processing as in the first embodiment only when the projection direction / imaging policy control unit 207 determines that the subject exists in the imaging region in the projection direction in charge. On the other hand, when it is determined that the subject does not exist in the imaging region corresponding to the projection direction in charge of the imaging unit 204, the imaging unit 204 skips the process.
  • step S101 and S102 is the same as that of the first embodiment.
  • step S103 is the same as that of the first embodiment.
  • the radar signal is also output to the projection direction / imaging policy control unit 207.
  • step S207 the projection direction / imaging policy control unit 207 determines whether or not the subject exists in the imaging region corresponding to each projection direction based on the radar signal received from the radar signal transmission / reception unit 103. Each determination result is output to the imaging unit 204.
  • step S204 when the projection direction / imaging policy control unit 207 determines that the subject exists in the imaging area in the projection direction in charge of each of the imaging units 204, the projection direction / imaging policy control unit 207 determines that the imaging unit is present. According to the imaging policy set for 204, a three-dimensional radar image is generated from the radar signal and output to the projection processing unit 106.
  • step S105 is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of the radar device of the third embodiment.
  • the radar device 300 of the third embodiment includes a radar signal transmission / reception unit 103, a projection direction / imaging policy control unit 307, a plurality of imaging units 204, a plurality of projection processing units 106, and an external sensor 308. There is.
  • the radar signal transmission / reception unit 103 includes a transmission antenna (Tx) 101 and a reception antenna (Rx) 102.
  • a radar signal was used to determine whether or not a subject was present in each imaging region.
  • the presence of the subject is determined by an external sensor 308 that can acquire information on the presence of the subject such as a pressure sensor or a camera.
  • the functions of the blocks other than the projection direction / imaging policy control unit 307, the imaging unit 204, and the external sensor 308 are the same as the functions in the first embodiment.
  • the imaging unit 204 has the same function as in the second embodiment.
  • the external sensor 308 acquires the measurement information of the sensor at the same timing as the radar signal acquisition by the radar signal transmission / reception unit 103, and outputs the measurement information to the projection direction / imaging policy control unit 307.
  • An example of the external sensor 308 is a pressure sensor installed on the floor. In that case, the external sensor 308 outputs information indicating which position is stepped on by the subject to the projection direction / imaging policy control unit 307.
  • the projection direction / imaging policy control unit 307 determines whether or not a subject is present in the imaging region corresponding to each projection direction based on the information received from the external sensor 308.
  • the external sensor 308 responsible for the function of When a pressure sensor installed on the floor is used as the external sensor 308 as in the above example, the subject is present if the vicinity of the position directly below the imaging region is stepped on (for example, the external sensor 308 is responding). Then, there is a method of determining. Each of the determination results is output to the imaging unit 204.
  • step S303 the radar signal transmission / reception unit 103 emits an electromagnetic wave to the transmission antenna (Tx) 101, acquires a radar signal based on the received wave by the reception antenna (Rx) 102, and outputs the radar signal to the imaging unit 104.
  • the external sensor 308 acquires measurement information and outputs it to the projection direction / imaging policy control unit 307.
  • step S307 the projection direction / imaging policy control unit 307 determines whether or not the subject exists in the imaging region corresponding to each projection direction based on the measurement information received from the external sensor 308. Each determination result is output to the imaging unit 204.
  • step S204 is the same as that of the second embodiment. Further, the process of step S105 is the same as that of the first embodiment.
  • a radar signal transmitter / receiver that acquires radar signals generated using multiple transmitting antennas and multiple receiving antennas, Information on a set of a set of a transmit antenna and a receive antenna used to generate the three-dimensional radar image, the projection direction indicating the direction in which the inspection target is viewed, the imaging area indicating the area in which the three-dimensional radar image should be generated, and the information.
  • a projection direction / imaging policy control unit that holds an imaging policy including a certain set of information
  • An imaging unit that generates the three-dimensional radar image from the radar signal according to the imaging policy
  • a projection processing unit that projects the generated three-dimensional radar image in the projection direction indicated by the imaging policy to make it two-dimensional.
  • the imaging policy includes an algorithm for generating the three-dimensional radar image from the radar signal or information specifying the algorithm.
  • the radar device according to 1 above wherein the imaging unit generates the three-dimensional laser image by using the algorithm.
  • 3. The radar device according to 1 or 2 above, wherein the transmitting antenna and the receiving antenna are arranged in at least two panels facing each other across a passage to be inspected. 4.
  • the imaging policy is set for each of the plurality of projection directions, and the imaging policy is set.
  • the imaging policy is set for each of the plurality of projection directions.
  • the projection directions include four directions at 90 ° intervals.
  • the projection direction / imaging policy control unit determines whether or not the inspection target exists in the imaging region, and determines whether or not the inspection target exists.
  • the projection direction / imaging policy control unit determines whether or not the inspection target exists in the imaging region based on the radar signal.
  • the projection direction / imaging policy control unit generates a radar image for determining the existence of the inspection target in the region including the imaging region from the radar signal in determining whether the inspection target exists in the imaging region, and the provisional radar.
  • the radar device according to 8 above which is performed based on the distribution of the reflection intensity of electromagnetic waves in an image. 10.
  • the projection direction / imaging policy control unit determines whether or not the inspection target exists in the imaging region by using the measurement result of a sensor capable of grasping the existence of the inspection target. .. 11.
  • the sensor is a pressure sensor installed on the floor. 12.
  • the computer Radar signal transmission / reception processing to acquire radar signals generated using multiple transmitting antennas and multiple receiving antennas, Information on a set of a set of a transmit antenna and a receive antenna used to generate the three-dimensional radar image, the projection direction indicating the direction in which the inspection target is viewed, the imaging area indicating the area in which the three-dimensional radar image should be generated, and the information.
  • Projection direction / imaging policy control processing that holds an imaging policy including a certain set of information
  • Imaging processing that generates the three-dimensional radar image from the radar signal according to the imaging policy
  • a projection process in which the generated three-dimensional radar image is projected in the projection direction indicated by the imaging policy to make it two-dimensional.
  • An imaging method characterized by comprising. 13.
  • the imaging policy includes an algorithm for generating the three-dimensional radar image from the radar signal or information specifying the algorithm. 12. The imaging method according to 12 above, wherein in the imaging process, the computer uses the algorithm to generate the three-dimensional laser image. 14. 12. The imaging method according to 12 or 13, wherein the transmitting antenna and the receiving antenna are arranged in at least two panels facing each other across a passage to be inspected. 15. The imaging method according to 14 above, wherein the two panels are parallel to each other. 16. The imaging policy is set for each of the plurality of projection directions, and the imaging policy is set. The imaging method according to any one of 12 to 15, wherein the plurality of projection directions include the front surface, the back surface, the left side surface, and the right back surface of the inspection target. 17.
  • the imaging policy is set for each of the plurality of projection directions.
  • the projection directions include four directions at 90 ° intervals. 15.
  • the computer determines whether or not the inspection target exists in the imaging region.
  • the computer determines whether or not the inspection target exists in the imaging region based on the radar signal. 20.
  • the computer In the projection direction / imaging policy control process, the computer generates a radar image for determining the presence of the inspection target in the region including the imaging region from the radar signal in determining whether the inspection target exists in the imaging region. 19. The imaging method according to 19 above, which is performed based on the distribution of the reflection intensity of electromagnetic waves in the provisional radar image. 21. In the projection direction / imaging policy control process, the computer determines whether or not the inspection target exists in the imaging region by using the measurement result of a sensor capable of grasping the existence of the inspection target. The imaging method described. 22. 21. The imaging method according to 21 above, wherein the sensor is a pressure sensor installed on the floor. 23.
  • a radar signal transmission / reception function that acquires radar signals generated using multiple transmitting antennas and multiple receiving antennas, Information on a set of a set of a transmit antenna and a receive antenna used to generate the three-dimensional radar image, the projection direction indicating the direction in which the inspection target is viewed, the imaging area indicating the area in which the three-dimensional radar image should be generated, and the information.
  • a projection direction / imaging policy control function that holds an imaging policy that includes a certain set of information, An imaging function that generates the three-dimensional radar image from the radar signal according to the imaging policy, and A projection processing function that projects the generated three-dimensional radar image in the projection direction indicated by the imaging policy to make it two-dimensional.
  • the imaging policy includes an algorithm for generating the three-dimensional radar image from the radar signal or information specifying the algorithm.
  • the imaging policy is set for each of the plurality of projection directions, and the imaging policy is set.
  • the imaging policy is set for each of the plurality of projection directions.
  • the projection directions include four directions at 90 ° intervals. 26.
  • the projection direction / imaging policy control function determines whether or not the inspection target exists in the imaging region.
  • 30. The program according to 29, wherein the projection direction / imaging policy control function determines whether or not the inspection target exists in the imaging region based on the radar signal. 31.
  • the projection direction / imaging policy control function generates a radar image for determining the existence of the inspection target in the region including the imaging region from the radar signal in determining whether the inspection target exists in the imaging region, and the provisional radar.
  • the program according to 30 above which is performed based on the distribution of the reflection intensity of electromagnetic waves in an image.
  • 32. The program according to 29 above, wherein the projection direction / imaging policy control function determines whether or not the inspection target exists in the imaging region by using the measurement result of a sensor capable of grasping the existence of the inspection target.
  • the sensor is a pressure sensor installed on the floor.

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Abstract

レーダ信号送受信部（１０３）は、複数の送信アンテナＴｘと複数の受信アンテナＲｘを用いて生成されたレーダ信号を取得する。投影方向・イメージングポリシー制御部（１０７）は、イメージングポリシーを保持している。イメージングポリシーは、検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナＴｘと受信アンテナＲｘの組の集合の情報である集合情報とを含んでいる。イメージング部（１０４）は、イメージングポリシーに従いレーダ信号から三次元のレーダ画像を生成する。投影処理部（１０６）は、三次元のレーダ画像を、イメージングポリシーが示す投影方向に投影して二次元化する。

Description

レーダ装置、イメージング方法、およびプログラム
　本発明は、物体で反射された電磁波を受信してイメージングを行うレーダ装置、イメージング方法およびプログラムに関する。
　ボディスキャナを実現するレーダ装置が、空港等に導入されている。このレーダ装置において、送信アンテナがミリ波等の電磁波を所定のエリア内の対象物（被験者の人体や所持物など）に照射し、対象物で反射された電磁波を受信アンテナがレーダ信号として受信する。ボディスキャナシステムは、レーダ信号に基づいてレーダ画像の生成（イメージング）を行い、このイメージングの結果を用いた処理、例えば、被験者が不審物を所持しているか否かの検査を実行する。レーダ画像は一般に、三次元空間内の物体形状を反映した三次元画像として得られる。一方、人間にとっての解釈のしやすさや、被験者が不審物を所持しているか否かを自動判定するための物体認識処理の計算コストなどの観点からは、三次元のレーダ画像を二次元化する処理が有用である。
　特許文献１には、複数のパネル上にアンテナが配置されたボディスキャナシステムが記載されている。非特許文献１には、三次元のレーダ画像に二次元画像用の物体検出アルゴリズムを適用するために、レーダ画像を特定の方向に投影（射影）して二次元化する手法が記載されている。非特許文献２及び非特許文献３には、対象物で反射された電磁波をアンテナで受信し、受信した信号に基づき画像を生成することで、対象物のレーダ画像を生成（イメージング）する技術が記載されている。
　また特許文献２には、検査対象の正面・側面・背面を見るために３セットの対向するパネルを用いることが記載されている。
米国特許出願公開第２０１９／０２４２９９０号明細書 特表２０１７－５１４１０９号公報
L. Carrer and A. G. Yarovoy, "Concealed weapon detection using UWB 3-D radar imaging and automatic target recognition," The 8th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2014), The Hague, 2014, pp. 2786-2790, doi: 10.1109/EuCAP.2014.6902403. S. S. Ahmed, A. Schiessl, F. Gumbmann, M. Tiebout, S. Methfessel and L. Schmidt, "Advanced Microwave Imaging," in IEEE Microwave Magazine, vol. 13, no. 6, pp. 26-43, Sept.-Oct. 2012, doi: 10.1109/MMM.2012.2205772. X. Zhuge and A. G. Yarovoy, "Three-Dimensional Near-Field MIMO Array Imaging Using Range Migration Techniques," in IEEE Transactions on Image Processing, vol. 21, no. 6, pp. 3026-3033, June 2012, doi: 10.1109/TIP.2012.2188036.
　上記したレーダ装置において、対象物が所持している所持品を精度良く検出することが求められている。本発明の目的の一例は、対象物が所持している所持品を精度良く検出することにある。
　本発明によれば、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信手段と、
　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御手段と、
　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング手段と、
　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置が提供される。
　本発明によれば、コンピュータが、
　　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信処理と、
　　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御処理と、
　　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング処理と、
　　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理と、
を備えることを特徴とするイメージング方法が提供される。
　本発明によれば、コンピュータに、
　　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信機能と、
　　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御機能と、
　　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング機能と、
　　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理機能と、
を持たせるプログラムが提供される。
　本発明によれば、対象物が所持している所持品を精度良く検出できる。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
一般的なレーダ装置の構成例を示すブロック図である。 三次元のレーダ画像の一例を示す図である。 送信アンテナと受信アンテナの配置の一例を示す図である。 二次元画像の一例を示す図である。 送信アンテナと受信アンテナの配置の一例を示す図である。 送信アンテナと受信アンテナの配置の一例を示す図である。 二次元画像の一例を示す図である。 第１の実施形態のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。 送信アンテナと受信アンテナの配置の一例を示す図である。 イメージングポリシーを説明するための図である。 イメージングポリシーを説明するための図である。 イメージングポリシーを説明するための図である。 イメージングポリシーを説明するための図である。 レーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。 レーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 第３の実施形態のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。 レーダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。 レーダ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　まず、前提技術について説明する。
　図１は一般的なレーダ装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すレーダ装置８００は、レーダ信号送受信部８０３と、イメージング部８０４と、投影方向制御部８０５と、投影処理部８０６とを備えている。レーダ信号送受信部８０３は、電磁波を出射する送信アンテナ（Ｔｘ）８０１の電磁波の出射（具体的には、出射タイミングなど）を制御し、かつ、対象物からの反射波などを受信する受信アンテナ（Ｒｘ）８０２からレーダ信号を取得する。イメージング部８０４は、レーダ信号から三次元のレーダ画像を生成する。投影方向制御部８０５は、三次元のレーダ画像を二次元化するための投影方向の設定を保持する。投影方向の設定数は一つでも複数でも良い。投影処理部８０６は、イメージング処理部８０４で生成されたレーダ画像を、投影方向制御部８０５に設定された各投影方向に投影し、それぞれの投影方向に対応した二次元画像を生成する。なお、図１には、１つの送信アンテナ（Tx）８０１と１つの受信アンテナ（Rx）８０２とが例示されているが、実際には、複数のTxと複数のRxが設置されている。
　投影処理部８０６は、例えば非特許文献１のように、レーダ画像の強度和に基づく投影処理を行う。投影処理部８０６は、投影方向がZ軸になるように直交座標系XYZをとり、その際のレーダ画像をI(X,Y,Z)と表記することにする。I(X,Y,Z)を式(１)に従い二次元画像I'(X,Y)に変換する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　図２の左のような三次元のレーダ画像が得られている場合、投影処理部８０６は、この変換により、図２の右のような、Z軸に関して投影された二次元画像を生成する。この二次元画像は、投影方向に従って対象物を眺めたときの見え方に対応する。
　非特許文献１の投影方法は、TxとRxが同一のパネル上に配置されている図３のような装置から得られるレーダ画像に対しては、よく機能する。一方、ある物体がレーダ画像に映るためには、Txから出射した電磁波をその物体で反射した反射波がRxで受信される必要がある。したがって、図３において得られるレーダ画像には、人体のパネル側の面のみが映り、パネル側とは反対の面や両側面などの、反射波をRxが受信できない面は映らない。そこで、図３中の矢印のようにパネルと垂直な向きに投影を行うことで、パネルのある位置から人体を眺めた状況に対応する二次元画像が図４のように得られる。図３のようにナイフ・銃などの不審物がパネル側の面に隠されていた場合、図４の画像に現れることが期待される。
　一方、不審物がどこに隠されているかは実際は不定であり、人体の一面のみではなく全面に対して検査を行う必要がある。このため、複数のパネル上にＴｘとＲｘを配置することで人体の全面検査を行う装置も考えられる。例えば図５のように両側にパネルを並べ、一方のパネルからもう一方のパネルへの送受信波を取得することで、パネルに垂直な向きの物体からの反射も捉えることができる。パネルに平行な向きの物体からの反射も図３の装置と同様に捉えることができる。
　一方、図５のような装置から得られる、人体の全面が映ったレーダ画像に対して非特許文献１の投影方法は適用できない。なぜなら、人体の正面と背面、または右側面と左側面の情報が混ざって投影されてしまうからである。特に問題になる例として、図６のように人体正面に不審物が隠されており、背面にはノートパソコンのような大型金属物が背負われている状況を挙げる。この状況における三次元のレーダ画像を、図６中の矢印の方向に投影して二次元化すると、図７のように不審物の形状が大型金属物に埋もれて消えてしまう可能性がある。このように、人体の全面が映ったレーダ画像に対する投影処理は、本来眺めたい方向から見た面の情報が反対の面により消されてしまう可能性がある。その結果、不審物検査の精度が低下する。
[第１の実施の形態] 
 [構成の説明]
　図８は、第１の実施形態のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。第１の実施形態のレーダ装置１００は、レーダ信号送受信部１０３と、投影方向・イメージングポリシー制御部１０７と、イメージング部１０４と、投影処理部１０６とを備えている。レーダ信号送受信部１０３は、送信アンテナ（Ｔｘ）１０１と受信アンテナ（Ｒｘ）１０２を備えている。
　レーダ装置の外観は図９のように複数（例えば２枚）のパネルを並べたものであり、検査を受ける被験者はこれらのパネルの間を通り抜ける。以下、被験者の進行方向をy軸とした座標系を用いる。
　レーダ信号送受信部１０３は、ミリ波等の電磁波を出射する送信アンテナ（Ｔｘ）１０１の電磁波の出射（具体的には、出射タイミングなど）を制御し、対象物からの反射波などを受信する受信アンテナ（Ｒｘ）１０２からレーダ信号を取得する。なお、図８には、１つの送信アンテナ（Tx）１０１と１つの受信アンテナ（Rx）１０２とが例示されているが、実際には複数のTxと複数のRxがあり、図９に示すように少なくとも２枚のパネル内に設置されている。
　レーダ信号送受信部１０３は、送信アンテナ（Tx）１０１による電磁波の送信（出射）を制御し、受信アンテナ（Rx）１０２による受信波に基づくレーダ信号を取得する。具体的には、例えば、あらかじめ定めたTxの出射順序に従って順番にTxが出射を行い、全てのRxが反射波を受信することで、全てのTxとRxの組に関してレーダ信号を取得する。これを１セットのレーダ信号として、イメージング部１０４に出力する。なお、レーダ信号が不要なTxとRxの組がある場合は、その組のレーダ信号は取得しないようにしても良い。レーダ信号送受信部１０３は、１セットのレーダ信号の取得および出力を一定の時間間隔などで繰り返し行う。
　投影方向・イメージングポリシー制御部１０７は、イメージングポリシーを保持する。イメージングポリシーは、三次元のレーダ画像を二次元化するための投影方向と、各投影方向に対する、イメージング領域やイメージングに用いるTxとRxの組の集合（集合情報）などの情報を含んでいる。投影方向は、二次元画像を生成する際にどの方向から人体を眺めるかということに対応する。一つのイメージングポリシーに複数個の投影方向が設定されていてもよい。イメージング領域は、レーダ画像の生成（イメージング）を行う空間領域を示している。一般に、ある特定の方向から人体を眺めた画像を生成するにあたり、その方向の面を映すのに適した装置内における人体の立ち位置と、イメージングに用いるTxとRxの組の集合は、その方向に応じて違ったものになる。その違いに応じて、投影方向ごとにイメージングポリシーが設定されている。
　例として、図９に示したような被験者（検査対象）の通行路を挟むように設置した２枚のパネルを用いる方式において、人体の左側面・右側面・正面・背面が見える４つの投影方向を用いるという状況のもとで説明を行う。この例において、投影方向は９０°間隔の４つの方向を含み、かつ、これら４つの方向は、２枚のパネルに垂直又は平行になっている。なお、図９において２枚のパネルは検査対象の進行方向に対して平行に並んでいるが、このように並行に設置してもよいし、平行でない配置で設置してもよい。以下の説明において、パネルの中心位置のy座標をy0とする。
　人体の左側面のみを映すためには、図１０の四角形領域のようなy= y0付近の領域内を立ち位置として、TxもRxもどちらもレーダパネル（１）内にあるような組のみを使うのが良い。従って、図１０中の矢印が示す投影方向に関しては、図１０の四角形領域のようにイメージング領域を設定し、TxもRxもどちらもレーダパネル（１）内にあるような組のみでイメージングするというイメージングポリシーが設定される。人体の右側面に関してもほぼ同様であり、図１１中の矢印が示す投影方向に関しては、図１１の四角形領域のようにイメージング領域を設定し、TxもRxもどちらもレーダパネル（２）内にあるような組のみでイメージングするというイメージングポリシーが設定される。なお、図１０と図１１中のイメージング領域は、同じでも異なっていても良い。
　一方、人体の正面のみを映すためには、図１２の四角形領域のようなy< y0（より具体的には、yD＜y0を設定してy≦yD）の領域内を立ち位置として、Txがレーダパネル（１）にありRxがレーダパネル（２）にあるような組のみを使うのが良い（TxとRxのあるパネルは逆でも良いし、その両方を使うということにしても良い）。また、y≦yDの位置にあるようなTxないしRxは、人体の正面を映すのに寄与しにくく、むしろ不要な背面の情報を映してしまう可能性がある。したがって、y≦yDの位置にTxないしRxがあるような組をイメージングに用いないようにしても良い。上記に従って、図１２中の矢印が示す投影方向に関するイメージングポリシーが設定される。
　人体の背面もほぼ同様であり、図１３中の矢印が示す投影方向に関するイメージングポリシーを同様に設定できる。この場合も、y≧yUの位置にTxないしRxがあるような組をイメージングに用いないようにしても良い。
　図９のように被験者が装置内を通り抜ける間に、各投影方向による画像に、被験者の人体を捉えたものが少なくとも１つ含まれていることが望ましい。そのために、例えば、レーダ信号送受信部１０３は、想定される速度で歩く被験者が各イメージング領域を通り抜ける間に少なくとも１セットのレーダ信号を取得するような周期でレーダ信号の取得を行う。
　イメージング部１０４は、投影方向・イメージングポリシー制御部１０７に設定された投影方向の数だけ分かれて存在し、それぞれが各投影方向を担当する。イメージング部１０４のそれぞれは、担当する投影方向のイメージングポリシーが規定するTxとRxの組の集合に従って、レーダ信号送受信部１０３から必要なレーダ信号を受け取る。受け取ったレーダ信号から、イメージングポリシーが規定するイメージング領域において三次元のレーダ画像の生成（イメージング）を行う。レーダ信号からレーダ画像を計算（生成）する手続き（イメージングアルゴリズム）の一例は、非特許文献２や非特許文献３に記載されている。イメージング部１０４のそれぞれは、生成されたレーダ画像を投影処理部１０６に出力する。
　担当する投影方向によっては、レーダ信号送受信部１０３が全てのTxとRxの組に関する１セットのレーダ信号を取得する前に、イメージングに必要な信号が全て集まることもある。イメージング部１０４のそれぞれは、レーダ信号送受信部１０３が１セットのレーダ信号を取得する前であってもレーダ信号を受け取ってイメージングを開始しても良い。
　また、イメージング領域や使用するTxとRxの組の集合によって適するイメージングアルゴリズムが変わることがある。例えば、非特許文献３に記載されている方法は計算速度が優れているが、全てのTxとRxが同一平面上に設置されていなければならないという制約があるため、図１０と図１１に対応するイメージングには適用できるが、図１２と図１３に対応するイメージングには適用できない。一方、非特許文献２に記載されている方法はアンテナの配置に関する制約がないため、図１２と図１３に対応するイメージングにも適用できる。このようなイメージングアルゴリズムの違いを踏まえて、投影方向ごとのイメージングポリシーにイメージングアルゴリズムを指定する情報（イメージングアルゴリズムそのものが含まれていてもよい）も付加して投影方向・イメージングポリシー制御部１０７に設定し、イメージング部１０４に指示するようにしても良い。

　投影処理部１０６は、投影方向・イメージングポリシー制御部１０７に設定された投影方向の数だけ分かれて存在し、それぞれが各投影方向を担当する。投影処理部１０６のそれぞれは、同じ投影方向を担当するイメージング部１０４から三次元のレーダ画像を受け取り、設定された投影方向に従って投影処理を行って二次元化する。以下の説明において、投影方向がZ軸になるように直交座標系XYZをとり、その際のレーダ画像をI(X,Y,Z)と表記することにする。投影処理は、例えば、非特許文献１のように式（１）に従って二次元画像I'(X,Y)に変換する。他の投影方法として式（２）のようにする方法も考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　投影処理部１０６のそれぞれは、生成された二次元画像をディスプレイや画像処理エンジンなどに出力する。
[動作の説明]
　次に、図１４のフローチャートを参照して、レーダ装置１００の動作を説明する。
　ステップS１０１では、二次元画像を生成する際にどの方向から人体を眺めるかを表す投影方向が定められ、この設定が投影方向・イメージングポリシー制御部１０７に保持される。この設定は、例えばレーダ装置１００の使用者または管理者が行う。また、設定した投影方向の数だけ、イメージング部１０４と投影処理部１０６が用意される。
　ステップS１０２では、ステップS１０１で設定された各投影方向別に、イメージングポリシーに含まれる各情報が定められる。ここで定められる情報には、その方向から人体を眺めた画像を生成するのに適したイメージング領域、及びTxとRxの組の集合を示す集合情報が含まれる。これらの情報は、投影方向・イメージングポリシー制御部１０７に保持される。このようにして、投影方向・イメージングポリシー制御部１０７は、投影方向別にイメージングポリシーを保持する。
　ステップS１０３では、レーダ信号送受信部１０３が送信アンテナ（Ｔｘ）１０１に電磁波を出射させ、受信アンテナ（Ｒｘ）１０２による受信波に基づくレーダ信号を取得し、イメージング部１０４に出力する。
　ステップS１０４では、イメージング部１０４のそれぞれが、投影方向・イメージングポリシー制御部１０７に保持された、当該イメージング部１０４が担当する投影方向のイメージングポリシーに従って、レーダ信号から三次元のレーダ画像を生成し、投影処理部１０６に出力する。
　ステップS１０５では、投影処理部１０６のそれぞれが、同じ投影方向を担当するイメージング部１０４から三次元のレーダ画像を受け取り、設定された投影方向に従って投影処理を行って二次元化する。生成された各々の二次元画像をディスプレイや画像処理エンジンなどに出力する。
　＜ハードウエア構成例＞
　図１９は、レーダ装置１００のハードウエア構成例を示す図である。レーダ装置１００は、バス１０１０、プロセッサ１０２０、メモリ１０３０、ストレージデバイス１０４０、入出力インタフェース１０５０、及びネットワークインタフェース１０６０を有する。
　バス１０１０は、プロセッサ１０２０、メモリ１０３０、ストレージデバイス１０４０、入出力インタフェース１０５０、及びネットワークインタフェース１０６０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０２０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
　プロセッサ１０２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit） やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで実現されるプロセッサである。
　メモリ１０３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで実現される主記憶装置である。
　ストレージデバイス１０４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、メモリカード、又はＲＯＭ（Read Only Memory）などで実現される補助記憶装置である。ストレージデバイス１０４０はレーダ装置１００の各機能を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０２０がこれら各プログラムモジュールをメモリ１０３０上に読み込んで実行することで、そのプログラムモジュールに対応する各機能が実現される。
　入出力インタフェース１０５０は、レーダ装置１００と各種入出力機器とを接続するためのインタフェースである。
　ネットワークインタフェース１０６０は、レーダ装置１００をネットワークに接続するためのインタフェースである。このネットワークは、例えばＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１０６０がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
　[効果の説明] 
　本実施形態によれば、レーダ装置１００は、それぞれの投影方向に対して、その方向の面がよく映るようにイメージング領域とイメージングに使用するTxとRxの組の集合を使い分けることにより、他の面、特に裏側の面の情報がレーダ画像に映らないようにできる。このため、レーダ装置１００は、各投影方向から人体を眺めた画像を精度よく作成できる。それにより、対象物が所持している所持品（例えば不審物）の検出精度などが向上する。
[第２の実施の形態] 
[構成の説明]
　図１５は、第２の実施形態のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。第２の実施形態のレーダ装置２００は、レーダ信号送受信部１０３と、投影方向・イメージングポリシー制御部２０７と、複数のイメージング部２０４と、複数の投影処理部１０６とを備えている。レーダ信号送受信部１０３は、送信アンテナ（Ｔｘ）１０１と受信アンテナ（Ｒｘ）１０２を備えている。
　第１の実施形態では、イメージング部１０４のそれぞれはイメージング領域に被験者がいないときであっても常にイメージング処理を行っていた。第２実施形態では、計算コストの削減のため、イメージング部２０４のそれぞれはイメージング領域に被験者がいるときのみイメージング処理を行うようにする。なお、イメージング部２０４が行うイメージング処理の詳細は、イメージング部１０４が行うイメージング処理と同様である。
　投影方向・イメージングポリシー制御部２０７、およびイメージング部２０４以外の各ブロックの機能は、第１の実施形態におけるそのブロックの機能と同じである。ただし、レーダ信号送受信部１０３に関しては、レーダ信号を投影方向・イメージングポリシー制御部２０７にも出力するように変更されている。
　投影方向・イメージングポリシー制御部２０７は、第１の実施形態で述べた機能に加えて、レーダ信号送受信部１０３から受け取ったレーダ信号に基づいて各投影方向に対応するイメージング領域内に被験者が存在するかを判定する機能を担う。判定結果のそれぞれはイメージング部２０４に出力する。
　判定方法の例として、各イメージング領域を全て含むような領域をイメージングして存在判定用の３次元のレーダ画像を生成し、この存在判定用のレーダ画像内における電磁波の反射強度の分布を用いる方法が挙げられる。存在判定用のレーダ画像は、最終的に生成されるレーダ画像とは異なる画像である。存在判定用のレーダ画像をI0 (x,y,z)とする。このレーダ画像は被験者の存在判定のみに使われるため形状に関する細かい情報を含む必要がなく、疎なサンプル点でのみ計算されていれば良い。また、全てのレーダ信号を用いて計算しても良いし、一部のTxとRxの組によるレーダ信号のみを用いて計算しても良い。領域Rに被験者が存在するかどうかを判定する際に、例えば、ある閾値tを用いて式（３）が満たされていれば存在すると判定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　イメージング部２０４のそれぞれは、担当する投影方向のイメージング領域内に被験者が存在すると投影方向・イメージングポリシー制御部２０７が判定した場合のみ、第１の実施形態と同様の処理を行う。一方、イメージング部２０４は、そのイメージング部２０４が担当する投影方向に対応するイメージング領域に被験者が存在しないと判定された場合は、処理をスキップする。
[動作の説明] 
　次に、図１６のフローチャートを参照して、レーダ装置２００の動作を説明する。
　ステップS１０１及びS１０２の処理は、第１の実施形態と同じである。ステップS１０３の処理は、第１の実施形態と同じである。ただし、レーダ信号は投影方向・イメージングポリシー制御部２０７にも出力される。
　次に、ステップS２０７では、投影方向・イメージングポリシー制御部２０７は、レーダ信号送受信部１０３から受け取ったレーダ信号に基づいて、各投影方向に対応するイメージング領域内に被験者が存在するかを判定し、それぞれの判定結果をイメージング部２０４に出力する。
　ステップS２０４では、イメージング部２０４のそれぞれは、担当する投影方向のイメージング領域内に被験者が存在すると投影方向・イメージングポリシー制御部２０７が判定した場合に、投影方向・イメージングポリシー制御部２０７においてそのイメージング部２０４に対して設定されたイメージングポリシーに従って、レーダ信号から三次元のレーダ画像を生成し、投影処理部１０６に出力する。
　ステップS１０５の処理は、第１の実施形態と同じである。
　[効果の説明] 
　本実施形態によれば、被験者のいない領域におけるイメージング処理を省くことにより、所持品の検出精度を第１の実施形態と同程度に保ったまま、計算コストを軽量化できる。
[第３の実施の形態] 
[構成の説明] 
　図１７は、第３の実施形態のレーダ装置の構成例を示すブロック図である。第３の実施形態のレーダ装置３００は、レーダ信号送受信部１０３と、投影方向・イメージングポリシー制御部３０７と、複数のイメージング部２０４と、複数の投影処理部１０６と、外部センサ３０８とを備えている。レーダ信号送受信部１０３は、送信アンテナ（Ｔｘ）１０１と受信アンテナ（Ｒｘ）１０２を備えている。
　第２の実施形態では、各イメージング領域に被験者が存在するかの判定にあたりレーダ信号を用いた。第３の実施形態では、圧力センサやカメラなどの被験者の存在に関する情報を取得できる外部センサ３０８により、被験者の存在判定を行う。
　投影方向・イメージングポリシー制御部３０７、イメージング部２０４、および外部センサ３０８以外のブロックの機能は、第１の実施形態における機能と同じである。イメージング部２０４は第２の実施形態における機能と同じである。
　外部センサ３０８は、レーダ信号送受信部１０３によるレーダ信号取得と同じタイミングでセンサの測定情報を取得し、投影方向・イメージングポリシー制御部３０７に出力する。外部センサ３０８の例として、床に設置した圧力センサが挙げられる。その場合は、外部センサ３０８は、どの位置が被験者に踏まれているかなどを示す情報を、投影方向・イメージングポリシー制御部３０７に出力する。
　投影方向・イメージングポリシー制御部３０７は、第１の実施形態で述べた機能に加えて、外部センサ３０８から受け取った情報に基づいて各投影方向に対応するイメージング領域内に被験者が存在するかを判定する機能を担う。前記の例のように外部センサ３０８として床に設置した圧力センサを用いる場合は、イメージング領域の直下の位置の近辺が踏まれている（例えば外部センサ３０８が反応している）ならば被験者が存在すると判定する方法が挙げられる。判定結果のそれぞれはイメージング部２０４に出力する。
[動作の説明] 
　次に、図１８のフローチャートを参照して、レーダ装置３００の動作を説明する。
　ステップS１０１、S１０２の処理は、第１の実施形態と同じである。ステップS３０３では、レーダ信号送受信部１０３が送信アンテナ（Ｔｘ）１０１に電磁波を出射させ、受信アンテナ（Ｒｘ）１０２による受信波に基づくレーダ信号を取得し、イメージング部１０４に出力する。それと同じタイミングで外部センサ３０８は測定情報を取得し、投影方向・イメージングポリシー制御部３０７に出力する。
　ステップS３０７では、外部センサ３０８から受け取った測定情報に基づいて、投影方向・イメージングポリシー制御部３０７は各投影方向に対応するイメージング領域内に被験者が存在するかを判定する。それぞれの判定結果をイメージング部２０４に出力する。
　ステップS２０４の処理は、第２の実施形態と同じである。また、ステップS１０５の処理は、第１の実施形態と同じである。
　[効果の説明] 
　第２の実施形態と同様に、被験者のいない領域におけるイメージング処理を省くことにより、検査などの精度を第１の実施形態と同程度に保ったまま、計算処理を軽量化できる。また、被験者の存在判定に用いるセンサによっては、第２の実施形態で述べたようなレーダ信号を用いて存在判定を行う方法と比較して、計算コストがより軽くなる、または判定精度が良くなるといった改善が期待できる。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　また、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
　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、以下に限られない。
　１．複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信部と、
　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御部と、
　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング部と、
　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
２．前記イメージングポリシーは、前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するためのアルゴリズム又は当該アルゴリズムを指定する情報を含み、
　前記イメージング部は、前記アルゴリズムを用いて前記三次元のレーザ画像を生成する、上記１に記載のレーダ装置。
３．前記送信アンテナと前記受信アンテナは、検査対象の通行路を挟んで対向している少なくとも２枚のパネル内に配置されている、上記１または２に記載のレーダ装置。
４．前記２枚のパネルは互いに平行であることを特徴とする、上記３に記載のレーダ装置。
５．複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
　前記複数の投影方向は、前記検査対象の正面、背面、左側面、及び右背面を含む、上記１から４のいずれか一つに記載のレーダ装置。
６．上記複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
　前記投影方向は９０°間隔の４つの方向を含み、
　前記４つの方向は、前記２枚のパネルに垂直又は平行である、上記４に記載のレーダ装置。
７．前記投影方向・イメージングポリシー制御部は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を行い、
　前記イメージング部は、前記検査対象が前記イメージング領域に存在すると判定された場合に、前記三次元のレーダ画像の生成を行う、上記１から６のいずれか一つに記載のレーダ装置。
８．前記投影方向・イメージングポリシー制御部は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記レーダ信号に基づいて行う、上記７に記載のレーダ装置。
９．前記投影方向・イメージングポリシー制御部は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定において、前記レーダ信号から前記イメージング領域を含む領域における存在判定用のレーダ画像を生成し、当該仮のレーダ画像内における電磁波の反射強度の分布に基づいて行う、上記８に記載のレーダ装置。
１０．前記投影方向・イメージングポリシー制御部は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記検査対象の存在を把握可能なセンサの計測結果を用いて行う、上記７に記載のレーダ装置。
１１．前記センサは、床に設置した圧力センサである、上記１０に記載のレーダ装置。
１２．コンピュータが、
　　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信処理と、
　　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御処理と、
　　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング処理と、
　　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理と、
を備えることを特徴とするイメージング方法。
１３．前記イメージングポリシーは、前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するためのアルゴリズム又は当該アルゴリズムを指定する情報を含み、
　前記イメージング処理において、前記コンピュータは、前記アルゴリズムを用いて前記三次元のレーザ画像を生成する、上記１２に記載のイメージング方法。
１４．前記送信アンテナと前記受信アンテナは、検査対象の通行路を挟んで対向している少なくとも２枚のパネル内に配置されている、上記１２または１３に記載のイメージング方法。
１５．前記２枚のパネルは互いに平行であることを特徴とする、上記１４に記載のイメージング方法。
１６．複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
　前記複数の投影方向は、前記検査対象の正面、背面、左側面、及び右背面を含む、上記１２から１５のいずれか一つに記載のイメージング方法。
１７．上記複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
　前記投影方向は９０°間隔の４つの方向を含み、
　前記４つの方向は、前記２枚のパネルに垂直又は平行である、上記１５に記載のイメージング方法。
１８．前記投影方向・イメージングポリシー制御処理において、前記コンピュータは、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を行い、
　前記イメージング処理において、前記コンピュータは、前記検査対象が前記イメージング領域に存在すると判定された場合に、前記三次元のレーダ画像の生成を行う、上記１２から１７のいずれか一つに記載のイメージング方法。
１９．前記投影方向・イメージングポリシー制御処理において、前記コンピュータは、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記レーダ信号に基づいて行う、上記１８に記載のイメージング方法。
２０．前記投影方向・イメージングポリシー制御処理において、前記コンピュータは、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定において、前記レーダ信号から前記イメージング領域を含む領域における存在判定用のレーダ画像を生成し、当該仮のレーダ画像内における電磁波の反射強度の分布に基づいて行う、上記１９に記載のイメージング方法。
２１．前記投影方向・イメージングポリシー制御処理において、前記コンピュータは、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記検査対象の存在を把握可能なセンサの計測結果を用いて行う、上記１８に記載のイメージング方法。
２２．前記センサは、床に設置した圧力センサである、上記２１に記載のイメージング方法。
２３．コンピュータに、
　　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信機能と、
　　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御機能と、
　　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング機能と、
　　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理機能と、
を持たせるプログラム。
２４．前記イメージングポリシーは、前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するためのアルゴリズム又は当該アルゴリズムを指定する情報を含み、
　前記イメージング機能は、前記アルゴリズムを用いて前記三次元のレーザ画像を生成する、上記２３に記載のプログラム。
２５．前記送信アンテナと前記受信アンテナは、検査対象の通行路を挟んで対向している少なくとも２枚のパネル内に配置されている、上記２３または２４に記載のプログラム。
２６．前記２枚のパネルは互いに平行であることを特徴とする、上記２５に記載のプログラム。
２７．複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
　前記複数の投影方向は、前記検査対象の正面、背面、左側面、及び右背面を含む、上記２３から２６のいずれか一つに記載のプログラム。
２８．上記複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
　前記投影方向は９０°間隔の４つの方向を含み、
　前記４つの方向は、前記２枚のパネルに垂直又は平行である、上記２６に記載のプログラム。
２９．前記投影方向・イメージングポリシー制御機能は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を行い、
　前記イメージング機能は、前記検査対象が前記イメージング領域に存在すると判定された場合に、前記三次元のレーダ画像の生成を行う、上記２３から２８のいずれか一つに記載のプログラム。
３０．前記投影方向・イメージングポリシー制御機能は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記レーダ信号に基づいて行う、上記２９に記載のプログラム。
３１．前記投影方向・イメージングポリシー制御機能は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定において、前記レーダ信号から前記イメージング領域を含む領域における存在判定用のレーダ画像を生成し、当該仮のレーダ画像内における電磁波の反射強度の分布に基づいて行う、上記３０に記載のプログラム。
３２．前記投影方向・イメージングポリシー制御機能は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記検査対象の存在を把握可能なセンサの計測結果を用いて行う、上記２９に記載のプログラム。
３３．前記センサは、床に設置した圧力センサである、上記３２に記載のプログラム。
　１００，２００，３００，８００　　レーダ装置
　１０１，８０１　　送信アンテナ（Tx）
　１０２，８０２　　受信アンテナ（Rx）
　１０３，８０３　　レーダ信号送受信部
　１０４，２０４，８０４　　イメージング部
　８０５　　投影方向制御部
　１０６，８０６　　投影処理部
　１０７，２０７，３０７　　投影方向・イメージングポリシー制御部
　３０８　　外部センサ

Claims (10)

  1. 　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信手段と、
    　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御手段と、
    　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング手段と、
    　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理手段と、
    を備えることを特徴とするレーダ装置。
  2. 　前記イメージングポリシーは、前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するためのアルゴリズム又は当該アルゴリズムを指定する情報を含み、
    　前記イメージング手段は、前記アルゴリズムを用いて前記三次元のレーザ画像を生成する、請求項１に記載のレーダ装置。
  3. 　前記送信アンテナと前記受信アンテナは、検査対象の通行路を挟んで対向している少なくとも２枚のパネル内に配置されている、請求項１または２に記載のレーダ装置。
  4. 　前記２枚のパネルは互いに平行であることを特徴とする、請求項３に記載のレーダ装置。
  5. 　複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
    　前記複数の投影方向は、前記検査対象の正面、背面、左側面、及び右背面を含む、請求項１から４のいずれか一つに記載のレーダ装置。
  6. 　複数の前記投影方向毎に前記イメージングポリシーが設定されており、
    　前記投影方向は９０°間隔の４つの方向を含み、
    　前記４つの方向は、前記２枚のパネルに垂直又は平行である、請求項４に記載のレーダ装置。
  7. 　前記投影方向・イメージングポリシー制御手段は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を行い、
    　前記イメージング手段は、前記検査対象が前記イメージング領域に存在すると判定された場合に、前記三次元のレーダ画像の生成を行う、請求項１から６のいずれか一つに記載のレーダ装置。
  8. 　前記投影方向・イメージングポリシー制御手段は、前記イメージング領域に前記検査対象が存在するかの判定を、前記レーダ信号に基づいて行う、請求項７に記載のレーダ装置。
  9. 　コンピュータが、
    　　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信処理と、
    　　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御処理と、
    　　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング処理と、
    　　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理と、
    を備えることを特徴とするイメージング方法。
  10. 　コンピュータに、
    　　複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いて生成されたレーダ信号を取得するレーダ信号送受信機能と、
    　　検査対象を眺める方向を表す投影方向と、三次元のレーダ画像が生成されるべき領域を示すイメージング領域と、前記三次元のレーダ画像の生成に用いる送信アンテナと受信アンテナの組の集合の情報である集合情報とを含むイメージングポリシーを保持する投影方向・イメージングポリシー制御機能と、
    　　前記イメージングポリシーに従い前記レーダ信号から前記三次元のレーダ画像を生成するイメージング機能と、
    　　生成された前記三次元のレーダ画像を、前記イメージングポリシーが示す前記投影方向に投影して二次元化する投影処理機能と、
    を持たせるプログラム。
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