WO2022162869A1 - 物体透視装置、制御回路、記憶媒体、および物体透視方法 - Google Patents

物体透視装置、制御回路、記憶媒体、および物体透視方法 Download PDF

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明▲徳▼ 平
和明 石岡
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Definitions

  • the present disclosure relates to an object see-through device, a control circuit, a storage medium, and an object see-through method for seeing through an object.
  • An object to be measured is irradiated with millimeter waves, terahertz waves, etc., and the reflected waves from the object are used to see through the object.
  • This object fluoroscope irradiates an object with radio waves while moving a transmitting/receiving antenna for measurement along a determined path, receives reflected waves from scattering points of the object, and records time-series data of the reflected waves.
  • the object perspective system generates a received waveform, which is the waveform of the received signal, by superimposing reflected waves with various waveforms received from various scattering points.
  • the object see-through apparatus can estimate the waveform of the reflected wave from the scattering point at arbitrary coordinates on the measurement area.
  • the object fluoroscopy apparatus provides observation points comprehensively in a measurement area, generates an estimated waveform of a reflected wave for each observation point, and generates an estimated waveform and a received waveform. By taking the correlation of , the reflection intensity from each observation point is mapped.
  • the correlation value between the estimated waveform and the received waveform is obtained as a correlation vector with phase information. That is, the correlation vector indicates the correlation between the estimated waveform and the received waveform and has phase information.
  • the object perspective system can obtain a high correlation value when the observation point and the scattering point are close to each other, and can obtain a low correlation value when there is no scattering point near the observation point.
  • the object fluoroscopy apparatus When performing imaging using MF, the object fluoroscopy apparatus repeats the same measurement using radio waves of multiple frequencies, thereby reducing side lobes caused by the placement of the transmitting and receiving antennas and scattered objects around the measurement area. .
  • a method of synthesizing images measured by radio waves of multiple frequencies there are a power synthesis method that integrates the magnitude of the correlation vector for each pixel, and a phase synthesis method that performs complex addition considering the phase information for each pixel. be.
  • phase combining method achieves a higher sidelobe reduction effect than the power combining method, if the phases of the correlation vectors at the same observation point measured with radio waves of different frequencies are not matched exactly, the correlation vector will be lost during complex addition. will be canceled. For this reason, the phase combining method requires signal processing that considers the influence of the information on the positional relationship between the observation point and the transmitting/receiving antenna or the frequency characteristics of the measurement system.
  • the millimeter-wave image processing device described in Patent Document 1 includes a signal processing device that performs signal processing on signals received using an antenna, and a calibration signal generator arranged outside the signal processing device.
  • the calibration signal generator acquires phase offset information to be applied to the signal processing device, and the signal processing device corrects the phase of radio waves received by the antenna using the phase offset information.
  • Patent Document 1 requires a calibration signal generator, which poses a problem of complicating the configuration of the apparatus.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and provides an object fluoroscopy apparatus that can accurately see through an object with a simple configuration even in an environment where an accurate distance to the object cannot be measured. With the goal.
  • the present disclosure provides an object to be measured based on reflected waves of radio waves containing a plurality of frequencies irradiated to the object to be measured placed within a measurement area. , wherein a plurality of images are synthesized by performing complex addition for each pixel of the plurality of images obtained by performing imaging based on reflected waves. It is characterized by comprising a phase-synthesized image generation unit that generates a phase-synthesized image.
  • the object fluoroscopy apparatus has the effect of being able to accurately fluoroscopy an object with a simple configuration even in an environment where an accurate distance to the object cannot be measured.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an object see-through apparatus according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining another example of an antenna movement path applied by the object see-through apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining received signal generation processing by the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining observation points set by the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the correlation between the estimated reflected wave waveform and the received waveform calculated by the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an update pattern of frequencies of high-frequency signals used by the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a quadrature detection unit included in the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a waveform recording unit included in the object fluoroscopy apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining power-combined image generation processing by a power-combined image generation unit included in the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining calculation processing of a correction phase for each frequency by a correction phase calculation unit included in the object perspective apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a process of generating a phase-synthesized image by a phase-synthesized image generator provided in the object perspective apparatus according to the first embodiment; 4 is a flow chart showing a phase-combined image generation processing procedure by the object perspective apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an object see-through apparatus according to a second embodiment; 10 is a flow chart showing a phase-combined image generation processing procedure by an object perspective apparatus according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a diagram for explaining combinations of observation coordinate sets calculated by the object perspective apparatus according to the third embodiment and the total sum of Euclidean distances in each combination;
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit provided in the object perspective apparatus according to the first embodiment when the processing circuit is realized by a processor and a memory;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a processing circuit provided in the object perspective apparatus according to Embodiment 1 when the processing circuit is configured by dedicated hardware;
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an object see-through device according to a first embodiment.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A irradiates radio waves of high frequency signals such as millimeter waves and terahertz waves to a radio wave scatterer (object) 30 to be measured, and uses reflected waves W from the radio wave scatterer 30 to detect the radio wave scatterer 30. It is a device that sees through the The object see-through device 10A sees through the radio wave scatterer 30 by performing imaging using MF.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A performs MF by a phase synthesis method using high-frequency signals of a plurality of frequencies.
  • object see-through apparatus 10A sees through radio wave scatterer 30 under an environment in which an accurate distance to radio wave scatterer 30 cannot be measured.
  • the object fluoroscope 10A includes a transmitting antenna 11, a receiving antenna 12, a quadrature detection section 21, a high frequency signal generating section 24, a waveform recording section 22, a position control section 25, and a frequency control section 23. .
  • the object fluoroscopy apparatus 10A also includes a power composite image generator 26 , a correction phase calculator 27 , and a phase composite image generator 28 .
  • the transmission antenna 11 may have a configuration different from that of the object see-through device 10A.
  • the reception antenna 12 may be configured separately from the object see-through device 10A.
  • the frequency control unit 23 controls the frequency of the high frequency signal output from the high frequency signal generation unit 24 by outputting a frequency command designating the frequency of the high frequency signal to the high frequency signal generation unit 24 .
  • the frequency control unit 23 updates the frequency of the high frequency signal designated to the high frequency signal generation unit 24 with a predetermined pattern.
  • the frequency control unit 23 outputs the frequency of the high-frequency signal indicated by the frequency command to the waveform recording unit 22 as frequency data.
  • the high-frequency signal generating section 24 generates a high-frequency signal used for measurement according to the frequency command from the frequency control section 23 and outputs it to the transmitting antenna 11 and the quadrature detection section 21 .
  • the output of the high frequency signal generator 24 is coupled to the local input of the quadrature detector 21 and the local input of the transmission antenna 11 .
  • the high-frequency signal generator 24 supplies high-frequency signals of various frequencies to the transmission antenna 11 and the quadrature detector 21 .
  • An example of the high frequency signal generator 24 is a high frequency signal generator.
  • the transmission antenna 11 is a component that radiates the high-frequency signal output from the high-frequency signal generator 24 into space as radio waves.
  • the transmitting antenna 11 irradiates a radio wave of a high frequency signal to the radio wave scatterer 30 to be measured.
  • the transmitting antenna 11 for example, a horn antenna, a pattern antenna formed on a substrate, an array antenna composed of a plurality of antennas, or the like is used.
  • the receiving antenna 12 is a component that receives the reflected waves W from the radio wave scattering bodies 30 .
  • the receiving antenna 12 receives reflected waves W reflected by a plurality of radio wave scattering points such as the scattering points 1A to 1C and outputs them to the quadrature detection section 21 .
  • the receiving antenna 12 for example, a horn antenna, a pattern antenna formed on a substrate, an array antenna composed of a plurality of antennas, or the like is used. Note that the receiving antenna 12 does not necessarily have to have the same structure as the transmitting antenna 11 .
  • the position control unit 25 controls at least one of the position of the transmitting antenna 11 and the position of the receiving antenna 12 .
  • Position control unit 25 may control the positions of both transmitting antenna 11 and receiving antenna 12, may control the position of only transmitting antenna 11, or may control the position of only receiving antenna 12. good.
  • the position control unit 25 controls the position of the transmitting antenna 11 when the position of the receiving antenna 12 is fixed.
  • the position control unit 25 controls the position of the receiving antenna 12 when the position of the transmitting antenna 11 is fixed.
  • the position of the transmitting antenna 11 corresponds to the radiation direction of radio waves from the transmitting antenna 11.
  • position control section 25 controls the positions of both transmitting antenna 11 and receiving antenna 12 will be described below. It is also assumed that the relative positions of transmitting antenna 11 and receiving antenna 12 remain unchanged, and position control section 25 moves transmitting antenna 11 and receiving antenna 12 together.
  • the position control unit 25 is connected to a transport mechanism (not shown) on which the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are mounted, and controls the positions of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 by controlling the position of the transport mechanism. .
  • the position control unit 25 moves the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 along a predetermined antenna movement path 71, and outputs position data indicating the positions of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 to the waveform recording unit 22.
  • the position data of the transmitting antenna 11 is a fixed value.
  • the position data of the receiving antenna 12 is a fixed value.
  • the position data output by the position control unit 25 to the waveform recording unit 22 corresponds to the movement command output by the position control unit 25 to the transport mechanism.
  • the antenna movement path 71 is a path along a circle that is moved so as to surround the radio wave scatterer 30 to be measured. Note that the antenna moving path 71 is not limited to a route along a circle.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining another example of the antenna movement path applied by the object see-through apparatus according to the first embodiment.
  • An antenna movement path 72 which is another example of the antenna movement path 71, is a path along which the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are moved vertically and horizontally within a specific plane. Assuming that the plane set in the antenna movement path 72 is the XY plane, the position control unit 25 variously combines the movement in the X direction and the movement in the Y direction to move the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 in various ways within the XY plane. move in the direction of
  • the object perspective apparatus 10A uses an XY stage that moves the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 within the XY plane.
  • the XY stage is a stage that can move in the X-axis direction and the Y-axis direction, where the two axes in a specific plane and perpendicular to each other are the X-axis and the Y-axis.
  • the quadrature detector 21 down-converts the received signal obtained from the receiving antenna 12 with the high-frequency signal supplied from the high-frequency signal generator 24 to obtain a baseband signal, which is a complex signal.
  • This baseband signal contains amplitude phase difference information, which is information on the amplitude difference and phase difference between the high frequency signal output from the transmitting antenna 11 and the reflected wave received by the receiving antenna 12 .
  • the quadrature detection section 21 outputs the baseband signal containing the amplitude phase difference information to the waveform recording section 22 .
  • An example of the quadrature detection unit 21 is a quadrature detection circuit.
  • the waveform recording unit 22 records reception waveform data obtained by converting the baseband signal output from the quadrature detection unit 21 from an analog signal to a digital signal.
  • the waveform recording unit 22 associates and records received waveform data including amplitude phase difference information, frequency data, and position data.
  • the power-combined-image generator 26 uses the received waveform data, frequency data, and position data recorded in the waveform recording unit 22 to obtain a radio wave scatterer to be measured by an imaging method using a power-combined MF. Generate 30 power composite images.
  • a power-combining image is an image generated by an imaging method using a power-combining MF.
  • a correlation value between an estimated waveform and a received waveform that is, a correlation vector with phase information is calculated for each frequency for all observation points, and only the magnitude of the obtained correlation vector is calculated. It is a method of accumulating.
  • the power combining method has the advantage that even if the phases of the respective correlation vectors are different, robust imaging can be performed because the phases are not considered.
  • the coordinates indicating the position of the observation point with the maximum reflection intensity are the maximum reflection intensity coordinates.
  • the power-combined image generation unit 26 outputs power-combined image data including the maximum reflection intensity coordinates to the correction phase calculation unit 27 .
  • the corrected phase calculation unit 27 calculates the phase data for each frequency based on the combined power image output from the combined power image generation unit 26 and the received waveform data, frequency data, and position data recorded in the waveform recording unit 22.
  • a correction phase Arg(c n ( ⁇ )) is calculated.
  • the corrected phase calculator 27 searches for the maximum reflection intensity coordinates from the combined power image output from the combined power image generator 26, and calculates the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) at the maximum reflection intensity coordinates as the frequency Calculated for each
  • the corrected phase calculator 27 outputs the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) for each frequency to the phase synthesized image generator 28 .
  • the phase synthesized image generator 28 generates the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) for each frequency output from the corrected phase calculator 27, and the received waveform data, frequency data, and A phase synthesized image is generated from the position data.
  • the phase-combined image generation unit 28 generates the phase-combined image by a phase-combined imaging technique.
  • a phase-combined image is an image generated by an imaging method using a phase-combined MF.
  • the phase-synthesized image generator 28 outputs the phase-synthesized image, which is the imaging result, to an external device such as a display device.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams for explaining reception signal generation processing by the object perspective apparatus according to the first embodiment.
  • reflected waves from scattering points 1A to 1C at different positions have different waveforms.
  • the receiving antenna 12 generates a received signal by superimposing the time-series data of the reflected waves.
  • the receiving antenna 12 here generates a received waveform, which is the waveform of the received signal, by superimposing the reflected wave from the scattering point 1A, the reflected wave from the scattering point 1B, and the reflected wave from the scattering point 1C. do.
  • the received signal is a signal obtained by superimposing reflected waves from all scattering points.
  • the positional relationship between the position of the measurement area where the scattering points are arranged and the position of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12, that is, the positions of the transmitting and receiving antennas are known, It is possible to estimate the waveform of the reflected wave from a certain scattering point.
  • the position of the measurement area is registered in advance in the object fluoroscopy apparatus 10A.
  • the position of the transmitting/receiving antenna corresponds to the position data that the position control section 25 causes the waveform recording section 22 to record.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining observation points set by the object see-through apparatus according to the first embodiment.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A comprehensively sets observation points at various positions within the measurement area.
  • FIG. 4 shows a case where the object perspective apparatus 10A sets observation points 2A to 2C.
  • the object perspective apparatus 10A maps the reflection intensity from each observation point by correlating the estimated waveform of the reflected wave and the received waveform.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the correlation between the estimated waveform of the reflected wave and the received waveform calculated by the object see-through apparatus according to the first embodiment.
  • the power composite image generation unit 26 of the object fluoroscopy apparatus 10A obtains the correlation between the estimated waveform of the reflected wave and the received waveform.
  • the power composite image generator 26 here takes correlation between the estimated waveform of the reflected wave at the observation point 2A and the received waveform. Further, the power combined image generation unit 26 obtains the correlation between the estimated reflected wave waveform and the received waveform at the observation point 2B, and obtains the correlation between the estimated reflected wave waveform and the received waveform at the observation point 2C.
  • the power composite image generator 26 maps the reflection intensity from each observation point based on the correlation result indicating the correlation value between the estimated waveform of the reflected wave and the received waveform.
  • the correlation value in this case is obtained as a correlation vector with phase information. A high correlation value is obtained when the distance between the observation point and the scattering point is short, and a low correlation value is obtained when there is no scattering point near the observation point.
  • the arrangement of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 and the scattered objects around the radio wave scatterer 30 side lobes can be reduced.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A When synthesizing images measured at a plurality of frequencies, the object fluoroscopy apparatus 10A has a power synthesis method that integrates the magnitude of the correlation vector for each pixel, and a phase synthesis method that performs complex addition in consideration of phase information for each pixel. use both methods.
  • phase synthesis method unless the phases of the correlation vectors of the same observation point measured at different frequencies match exactly, the correlation vectors are canceled during complex addition.
  • Signal processing is executed considering the positional relationship between positions and the influence of the frequency characteristics of the measurement system.
  • the object perspective apparatus 10A synthesizes images measured at a plurality of frequencies by a phase synthesis method, the phase offset included in the observation system is removed so that the phases of the correlation vectors of the same observation point measured at different frequencies match. do. That is, in order to achieve phase synthesis, the object perspective apparatus 10A corrects the phase of the radio wave by subtracting the phase offset of the correlation vector that occurs when a certain pixel is measured at different frequencies from the phase of the measurement result. .
  • the phase ⁇ (t, ⁇ ) of the received signal is It is represented by the following formula (1).
  • the wavelength of the radio wave used for measurement is wavelength ⁇
  • the fixed phase offset amount included in the measurement system at wavelength ⁇ is ⁇ ( ⁇ ).
  • the estimated value ⁇ (t, ⁇ ) of the phase of the reflected wave from the observation point n at the time t that does not consider the fixed phase offset included in the measurement system is expressed by the following equation (2).
  • ⁇ ⁇ indicates that a hat symbol is placed directly above “ ⁇ ”.
  • E is the fixed error between the actual distance and the estimated value between the transmit and receive antenna positions and the observation point.
  • Reflected wave y n (t, ⁇ ) from observation point n at time t and its estimated value y n ⁇ (t, ⁇ ) are obtained by the following formula (3 ) and equation (4), respectively.
  • y n ⁇ indicates that a hat symbol is placed directly above "y n ".
  • the correlation value c n ( ⁇ ) at the wavelength ⁇ and the observation point n is represented by the following equation (5).
  • the object see-through apparatus 10A of the present embodiment utilizes the fact that the phase component of the correlation vector at each observation point depends only on the wavelength ⁇ of the radio wave used for measurement and does not depend on the location of the observation point.
  • the object perspective apparatus 10A calculates, for each frequency, the phase Arg(c n ( ⁇ )) of the correlation vector at the coordinates (calibration coordinates) at which the reflection intensity greater than the specific value is obtained within the measurement area, and calculates this phase Arg(c n ( ⁇ )) is used as a correction phase when synthesizing frequencies.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A corrects the images for each frequency using the correction phase, and then synthesizes the images to generate a phase synthesized image. As a result, the object perspective apparatus 10A avoids cancellation of correlation vectors when phase-combining images acquired at different frequencies.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining update patterns of frequencies of high-frequency signals used by the object perspective apparatus according to the first embodiment.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 is time.
  • the vertical axis of the graph shown in the upper part of FIG. 6 is the transmitting/receiving antenna position, and the vertical axis of the graph shown in the lower part of FIG.
  • the position control unit 25 moves the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 at a constant speed.
  • the update pattern PT of the frequency of the high-frequency signal as shown in FIG. 6, a pattern in which the frequency in a certain range is repeated stepwise with respect to the transmitting/receiving antenna position set by the position control section 25 can be considered.
  • the upper graph in FIG. 6 shows a case where the position control unit 25 controls the positions of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 so that the positions of the transmitting and receiving antennas are P1, P2, and P3 in that order. ing.
  • the graph shown in the lower part of FIG. 6 shows the case where the frequency control unit 23 controls the frequency so that the frequency increases stepwise from frequency F1 to frequency F2 to frequency F3.
  • the frequency F1 is the frequency when the transmitting/receiving antenna position is the position P1.
  • the frequency F2 is the frequency when the transmitting/receiving antenna position is the position P2
  • the frequency F3 is the frequency when the transmitting/receiving antenna position is the position P3.
  • the frequency control unit 23 again controls the frequency so that it increases stepwise to frequency F1, frequency F2, and frequency F3.
  • the frequency control unit 23 repeats these processes.
  • update pattern PT shown in FIG. 6 is an example, and the combination of frequencies and transmission/reception antenna positions may be rearranged, and the order of measurement may be changed.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a configuration of a quadrature detection unit included in the object see-through apparatus according to the first embodiment; FIG.
  • the quadrature detection section 21 has mixers 31 and 32 and a 90-degree phase section 33 .
  • An example of the 90 degree phaser 33 is a 90 degree phaser.
  • a high-frequency signal supplied from a high-frequency signal generating section 24 is locally input to the quadrature detection section 21 , and a received signal is input from the receiving antenna 12 .
  • a high-frequency signal from high-frequency signal generator 24 is input to 90-degree phase section 33 and mixer 32 .
  • a signal received from receiving antenna 12 is input to mixer 31 and mixer 32 .
  • the 90-degree phase section 33 generates a high-frequency signal having the same frequency and a 90-degree phase difference from the high-frequency signal, and outputs the high-frequency signal to the mixer 31 .
  • the high-frequency signal from the high-frequency signal generator 24 is input to the mixer 32 as it is, and the high-frequency signal from the high-frequency signal generator 24 is supplied to the mixer 31 with the same frequency and a phase difference of 90 degrees. is entered.
  • the mixer 32 mixes the high-frequency signal from the high-frequency signal generator 24 and the received signal and outputs the mixed signal.
  • the mixer 31 mixes and outputs a high frequency signal having a phase difference of 90 degrees and a received signal.
  • the quadrature detection unit 21 down-converts the received signal output from the receiving antenna 12 to calculate a baseband signal (received waveform data) which is a complex signal, and outputs the baseband signal (received waveform data) to the waveform recording unit 22 .
  • the waveform recording unit 22 is a memory for recording received waveform data, which is a complex signal output from the quadrature detection unit 21, position data output from the position control unit 25, and frequency data output from the frequency control unit 23. has a part.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a waveform recording unit included in the object fluoroscopy apparatus according to the first embodiment.
  • the waveform recording unit 22 has a memory unit 41 that stores correspondence information 44 in which received waveform data represented by a complex signal, frequency data, and position data are associated with each other.
  • the waveform recording unit 22 also has ADCs (Analog to Digital Converters) 42 and 43 that convert the complex signal output from the quadrature detection unit 21 into a digital signal and record it in the memory unit 41 .
  • ADCs Analog to Digital Converters
  • the ADC 42 converts the complex signal output from the mixer 31 of the quadrature detection section 21 into a digital signal and records it in the memory section 41 .
  • the ADC 43 converts the complex signal output from the mixer 32 of the quadrature detection section 21 into a digital signal and stores it in the memory section 41 .
  • the correspondence information 44 shown in FIG. 8 is information stored in the memory unit 41 when the transmitting/receiving antenna positions and frequencies shown in FIG. 6 are set.
  • the frequency data, position data, and received waveform data stored in the correspondence information 44 are read by the power composite image generator 26, the corrected phase calculator 27, and the phase composite image generator 28.
  • the received waveform r1 of the received waveform data corresponds to the frequency F1 of the frequency data and the position P1 of the position data.
  • the power combined image generator 26 reads the received waveform data, frequency data, and position data recorded in the waveform recorder 22 .
  • the power-combined image generator 26 generates a power-combined image using the received waveform data, frequency data, and position data recorded in the waveform recorder 22 .
  • FIG. 9 is a diagram for explaining processing for generating a power-combined image by the power-combined-image generation unit included in the object perspective apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the relationship between the correspondence information 44, which is the data read from the waveform recording unit 22 by the power-combined image generation unit 26, and the power-combined image generated using the read correspondence information 44.
  • FIG. 9 shows the relationship between the correspondence information 44, which is the data read from the waveform recording unit 22 by the power-combined image generation unit 26, and the power-combined image generated using the read correspondence information 44.
  • the correspondence information 44 read from the waveform recording unit 22 by the power combined image generation unit 26 is information in which received waveform data, frequency data, and position data are associated with each other.
  • the power combined image generation unit 26 groups the read correspondence information 44 into data of the same frequency, and generates an image using MF for each frequency.
  • the power combined image generation unit 26 generates an image 51 from data of frequency F1, an image 52 from data of frequency F2, and an image 53 from data of frequency F3.
  • the power combined image generation unit 26 combines the images generated for each frequency by the power combining method to generate one power combined image.
  • FIG. 9 shows a case where the power combined image generation unit 26 combines the images 51 to 53 by the power combining method to generate one power combined image 55 .
  • the corrected phase calculator 27 calculates a corrected phase for each frequency from the combined power image output from the combined power image generator 26, the received waveform data recorded in the waveform recording unit 22, the frequency data, and the position data. Calculate Arg(c n ( ⁇ )).
  • FIG. 10 is a diagram for explaining calculation processing of a correction phase for each frequency by a correction phase calculation unit provided in the object perspective apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 10 illustrates a case where the corrected phase calculator 27 calculates the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) for each frequency using the combined power image 55 and the correspondence information 44 .
  • the corrected phase calculator 27 groups the read correspondence information 44 into data of the same frequency. Also, the corrected phase calculator 27 searches for the maximum reflection intensity coordinates of the power composite image 55 output from the power composite image generator 26 .
  • the maximum reflection intensity coordinate is the observation point 2A.
  • the corrected phase calculator 27 calculates the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) of the observation point 2A, which is the maximum reflection intensity coordinate, for each frequency. Specifically, the corrected phase calculator 27 calculates the phases of the frequencies F1 to F3 at the observation point 2A. The phases of the frequencies F1 to F3 at the observation point 2A are used for the correction phases Arg(c n ( ⁇ )) of the images 51 to 53 when generating the power combined image 55, respectively.
  • the phase Arg(c n ( ⁇ )) of the frequency F 1 at the observation point 2A is used for the correction phase Arg(c n ( ⁇ )) of the image 51 when generating the power combined image 55 .
  • the phase Arg(c n ( ⁇ )) of the frequency F2 at the observation point 2A is used for the correction phase Arg(c n ( ⁇ )) of the image 52 when generating the power combined image 55 .
  • the phase Arg(c n ( ⁇ )) of the frequency F3 at the observation point 2A is used for the correction phase Arg(c n ( ⁇ )) of the image 53 when generating the power combined image 55 .
  • the corrected phases of the frequencies F1 to F3 are indicated by the corrected phase Arg(c A ( ⁇ )).
  • the phase synthesized image generation unit 28 generates the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) for each frequency output from the corrected phase calculation unit 27, the received waveform data recorded in the waveform recording unit 22, the frequency data, A phase synthesized image is generated from the position data.
  • FIG. 11A and 11B are diagrams for explaining a process of generating a phase-synthesized image by a phase-synthesized-image generating unit included in the object perspective apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 11 illustrates a case where the phase-combined image generator 28 generates the phase-combined image 56 using the corrected phase Arg(c n ( ⁇ )) and the correspondence information 44 .
  • the phase synthesized image generation unit 28 groups the correspondence information 44 read from the waveform recording unit 22 into data of the same frequency, and generates images 51 to 53 using MF for each frequency. Note that the phase-combined image generator 28 may acquire the images 51 to 53 for each frequency using MF from the power-combined image generator 26 .
  • the phase synthesized image generation unit 28 generates the correlation vector of each pixel for the images 51 to 53 created for each frequency by the correction phase Arg(c n ( ⁇ )) for each frequency calculated by the correction phase calculation unit 27.
  • a phase synthesized image 56 is generated by performing reverse rotation and then performing complex addition. This phase synthesized image 56 corresponds to the image in the measurement area.
  • the object perspective apparatus 10A calculates the phase Arg(c n ( ⁇ )) of the correlation vector for each frequency at the coordinate at which the reflection intensity greater than the specific value is obtained within the measurement area, for example, the maximum reflection intensity coordinate. do.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A uses this phase Arg(c n ( ⁇ )) as a correction phase Arg(c n ( ⁇ )), so that the correlation vector becomes Avoid being canceled.
  • the object perspective apparatus 10A selects coordinates having a reflection intensity higher than a specific value, for example , to select the maximum reflected intensity coordinate.
  • the object perspective apparatus 10A can use the correction phase Arg(c n ( ⁇ )) without placing a calibration signal generator in the measurement area and without installing a calibration scatterer at known coordinates.
  • a phase composite image 56 can be generated at the measurement area.
  • the calibration signal generator does not need to periodically generate the calibration signal. no need to stop measuring.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A does not need to install an RFID (Radio Frequency Identification) tag, which is an example of a scatterer for calibration, at an accurate position in the measurement environment, so the measurement environment is limited. no.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • FIG. 12 is a flowchart of a process procedure for generating a phase synthesized image by the object perspective apparatus according to the first embodiment.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A receives reflected waves while changing the frequency and the position of the transmitting/receiving antenna, and records received waveform data, which is information on the reflected waves (step S10).
  • the position control unit 25 controls the position of the transmitting/receiving antenna, and the frequency control unit 23 controls the frequency.
  • the receiving antenna 12 Upon receiving the reflected wave from the radio wave scatterer 30 , the receiving antenna 12 outputs the received signal to the quadrature detection section 21 .
  • the quadrature detector 21 uses the received signal from the receiving antenna 12 and the high-frequency signal from the high-frequency signal generator 24 to generate a baseband signal, which is a complex signal.
  • the waveform recording unit 22 generates and records received waveform data from the baseband signal. Further, the waveform recording unit 22 records the position data output by the position control unit 25 and the frequency data output by the frequency control unit 23 in association with the received waveform data.
  • the power-combined image generation unit 26 generates a power-combined image using the received waveform data, frequency data, and position data recorded in the waveform recording unit 22 (step S20).
  • the corrected phase calculator 27 searches for the maximum reflection intensity coordinates within the power combined image (step S30).
  • the corrected phase calculator 27 calculates the phase of the correlation vector in the maximum reflection intensity coordinates as the corrected phase for each frequency (step S40).
  • the phase-combined image generator 28 generates a phase-combined image using the corrected phase (step S50).
  • the object perspective apparatus 10A performs complex addition for each pixel of a plurality of images obtained by performing imaging based on reflected waves from the radio wave scatterer 30. By doing so, a phase synthesized image is generated by synthesizing a plurality of images.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A can obtain the correction phase amount at each frequency, which is required when phase-combining images measured using a plurality of frequencies, without installing a calibration signal generator in the measurement area, or It can be obtained without installing a calibration scatterer at known coordinates. Therefore, even in an environment where the distance to the radio wave scatterer 30 cannot be accurately measured, the object see-through apparatus 10A can accurately see through the radio wave scatterer 30 with a simple configuration using radio waves of a plurality of frequencies. can.
  • Embodiment 2 Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIG. In Embodiment 2, transmitting antenna 11 and receiving antenna 12 are fixed, and radio wave scattering body 30 is moved.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an object see-through device according to the second embodiment. Among the constituent elements in FIG. 13, the constituent elements that achieve the same functions as those of the object see-through apparatus 10A of Embodiment 1 shown in FIG.
  • the object fluoroscopy apparatus 10B has a different measurement system than the object fluoroscopy apparatus 10A.
  • Object see-through apparatus 10B fixes transmitting antenna 11 and receiving antenna 12, and instead moves radio wave scatterer 30, which is an object to be measured.
  • the object fluoroscopy apparatus 10B includes a turntable 50 on which an object to be measured is placed and which rotates.
  • the position control unit 25 of the object fluoroscopy apparatus 10B controls the rotational position of the turntable 50.
  • the radio wave scatterer 30 reflects radio waves at various positions.
  • the receiving antenna 12 of the object see-through apparatus 10B receives the same reflected wave W as that of the object see-through apparatus 10A. Therefore, the object fluoroscopy apparatus 10B can generate a phase synthesized image by the same processing as the object fluoroscopy apparatus 10A.
  • FIG. 13 shows a configuration in which the radio wave scattering body 30 is rotated by the turntable 50, but instead of the turntable 50, the XY stage described in FIG. Such a mechanism may be used to move the radio wave scattering body 30 .
  • the object fluoroscopy apparatus 10B rotates the radio wave scatterer 30 using the turntable 50 and generates a phase synthesized image by the same processing as the object fluoroscopy apparatus 10A.
  • the fluoroscopy apparatus 10B uses radio waves of a plurality of frequencies to accurately measure the distance to the radio wave scatterer 30 with a simple configuration.
  • the radio wave scattering body 30 can be seen through.
  • the transmission/reception antenna position of the object viewing apparatus 10B can be fixed, the movement of the wiring connecting the transmission antenna 11 and the high-frequency signal generator 24 and the movement of the wiring connecting the reception antenna 12 and the quadrature detection section 21 are not possible. No need to consider.
  • Embodiment 3 differs from the first and second embodiments in the procedure for calculating the corrected phase in the corrected phase calculator 27 .
  • the object see-through apparatus of Embodiment 3 may be the object see-through apparatus 10A or the object see-through apparatus 10B.
  • the object see-through apparatus according to the third embodiment is the object see-through apparatus 10A.
  • FIG. 14 is a flow chart showing a phase-combined image generation processing procedure by the object perspective apparatus according to the third embodiment.
  • the object fluoroscopy apparatus 10A receives the reflected waves while changing the frequency and the position of the transmitting/receiving antenna, and records the received waveform data, which is the information of the reflected waves, by the same process as the process of step S10 described in the first embodiment. (Step S110).
  • the power-combined-image generation unit 26 generates a power-combined image by the same processing as that of step S20 described in Embodiment 1 (step S120).
  • the corrected phase calculation unit 27 calculates the top M (M is a natural number of 2 or more) observation coordinates having the highest reflection intensity from the coordinates of the observation points in the power synthesis image output by the power synthesis image generation unit 26, that is, the observation coordinates. Select (step S130).
  • the correction phase calculator 27 extracts x (x is a natural number equal to or less than M) observation coordinates from the selected M observation coordinates.
  • the corrected phase calculator 27 obtains the Euclidean distance of the corrected phase vector for l C 2 combinations of two observation coordinates selected from the extracted x observation coordinate set L.
  • the corrected phase calculator 27 calculates the sum of Euclidean distances.
  • the corrected phase calculator 27 calculates the sum of Euclidean distances for all M C x combinations, and selects the combination that minimizes the sum of the Euclidean distances of the corrected phase vectors. That is, the corrected phase calculator 27 selects x observation points having the closest phase for each frequency from the top M observation coordinates (step S140).
  • the corrected phase calculator 27 calculates the average value of the corrected phase vectors of the selected observation points. That is, the corrected phase calculator 27 obtains a corrected phase vector for each frequency for each of the selected x observation points, and calculates the average value of the corrected phase vectors for each frequency (step S150).
  • the corrected phase calculator 27 extracts the top M observation coordinates, and among the combinations of the x observation coordinates included in the top M observation coordinates, the combination with the smallest phase difference for each frequency is Extract the x number of observed coordinates. Furthermore, the corrected phase calculator 27 calculates the average value of the phases for each frequency as the corrected phase for the extracted x observation coordinates.
  • the corrected phase calculator 27 uses the calculated average value of the corrected phase vectors as the corrected phase for each frequency to be output to the phase composite image generator 28 .
  • the corrected phase calculator 27 generates a phase synthesized image using the corrected phase (average value of corrected phase vectors) obtained for each frequency for x observation points (step S160). Note that x may be the same value as M.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining combinations of observation coordinate sets calculated by the object perspective apparatus according to the third embodiment and the sum of Euclidean distances in each combination.
  • the object perspective apparatus 10A can use information of a plurality of observation points to calculate the correction phase. It becomes possible to obtain stably.
  • the hardware configuration of the object perspective apparatuses 10A and 10B will be described. Since the object see-through apparatuses 10A and 10B have the same hardware configuration, the hardware configuration of the object see-through apparatus 10A according to the first embodiment will be described below.
  • the processing circuitry may be a processor and memory executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware. Processing circuitry is also called control circuitry.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit when the processing circuit included in the object perspective apparatus according to Embodiment 1 is implemented by a processor and a memory.
  • a processing circuit 90 shown in FIG. 16 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92 .
  • each function of the processing circuit 90 is implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is written as a program and stored in memory 92 .
  • each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92.
  • the processing circuit 90 has a memory 92 for storing a program that results in the execution of the processing of the object see-through apparatus 10A.
  • This program can also be said to be a program for causing the object see-through apparatus 10A to execute each function realized by the processing circuit 90.
  • FIG. This program may be provided by a storage medium storing the program, or may be provided by other means such as a communication medium.
  • the above program can also be said to be a program that causes the object see-through apparatus 10A to execute the processes from steps S10 to S50 in FIG. That is, the program includes the steps of recording received waveform data, generating a combined power image, searching for the maximum reflection intensity coordinate, and calculating the phase of the correlation vector at the maximum reflection intensity coordinate as the corrected phase. and a step of generating a phase synthesized image using the corrected phase.
  • the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 92 is a non-volatile or volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), etc.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), etc.
  • a semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, or a DVD (Digital Versatile Disc) is applicable.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a processing circuit when the processing circuit included in the object perspective apparatus according to Embodiment 1 is configured with dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 17 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination of these thing applies.
  • the processing circuit 93 may be partly implemented by dedicated hardware and partly implemented by software or firmware.
  • the processing circuitry 93 can implement each of the functions described above by dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.

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Abstract

測定エリア内に配置された被測定対象である電波散乱体（３０）に対して照射された複数の周波数を含んだ電波の反射波（Ｗ）に基づいて被測定対象である電波散乱体（３０）の画像を生成する物体透視装置（１０Ａ）であって、反射波（Ｗ）に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで複数の画像を合成した位相合成画像を生成する位相合成画像生成部（２８）を備える。

Description

物体透視装置、制御回路、記憶媒体、および物体透視方法
　本開示は、物体を透視する物体透視装置、制御回路、記憶媒体、および物体透視方法に関する。
　被測定対象である物体にミリ波、テラヘルツ波などを照射し、物体からの反射波を用いて物体を透視する装置の１つに、ＭＦ(Matched　Filter、マッチドフィルタ)を用いて物体のイメージングを行う物体透視装置がある。この物体透視装置は、測定用の送受信アンテナを決められたパスに従って移動させながら物体に電波を照射し、物体の散乱点からの反射波を受信し、反射波の時系列データを記録する。
　物体透視装置は、種々の散乱点から受信した種々の波形を有した反射波を重ね合わせることで受信信号の波形である受信波形を生成する。この時、物体透視装置は、測定エリアと送受信アンテナとの位置関係が既知であるならば、測定エリア上の任意の座標にある散乱点からの反射波の波形を推定することが可能である。物体透視装置は、ＭＦを用いたイメージングを行う場合、測定エリア内に網羅的に観測点を設けておき、各々の観測点に対して反射波の推定波形を生成し、推定波形と受信波形との相関をとることによって、各観測点からの反射強度をマッピングする。この場合において、推定波形と受信波形との相関値は、位相情報を持つ相関ベクトルとして得られる。すなわち、相関ベクトルは、推定波形と受信波形との相関を示すとともに位相の情報を有している。物体透視装置は、観測点と散乱点とが近い場合には高い相関値を得ることができ、観測点の近くに散乱点が存在しない場合には低い相関値を得ることができる。
　物体透視装置は、ＭＦを用いたイメージングを行う際に、複数の周波数の電波を用いて同じ測定を繰り返すことによって、送受信アンテナの配置、および測定エリア周辺の散乱物に起因するサイドローブを低減できる。複数の周波数の電波で測定した画像を合成する方法としては、画素毎に相関ベクトルの大きさを積算する電力合成方式と、画素毎に位相情報を考慮して複素加算を行う位相合成方式とがある。
　位相合成方式は、電力合成方式と比較して高いサイドローブ低減効果が得られるものの、異なる周波数の電波で測定した同一観測点の相関ベクトルの位相を正確に一致させなければ複素加算時に相関ベクトルが打ち消されてしまう。このため、位相合成方式には、観測点と送受信アンテナとの位置関係の情報、または測定系の周波数特性の影響を考慮した信号処理が必要となる。
　位相合成を実現する方法としては、ある画素を異なる周波数の電波で測定した際に発生する位相オフセットを何らかの手段により推定ないしは事前に測定し、測定結果から差し引くことで位相を補正する方法がある。特許文献１に記載のミリ波画像処理装置は、アンテナを用いて受信した信号の信号処理を行う信号処理装置と、信号処理装置の外部に配置された校正信号発生装置とを備えている。校正信号発生装置は、信号処理装置に適用する位相オフセット情報を取得し、信号処理装置は、位相オフセット情報を用いてアンテナが受信する電波の位相を補正している。
特開２００７－２５６１７１号公報
　しかしながら、上記特許文献１の技術では、校正信号発生装置が必要となるので、装置構成が複雑になるという問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、物体までの正確な距離を測定できない環境下であっても、簡易な構成で正確に物体を透視することができる物体透視装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、測定エリア内に配置された被測定対象に対して照射された複数の周波数を含んだ電波の反射波に基づいて被測定対象の画像を生成する物体透視装置であって、反射波に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで複数の画像を合成した位相合成画像を生成する位相合成画像生成部を備えることを特徴とする。
　本開示にかかる物体透視装置は、物体までの正確な距離を測定できない環境下であっても、簡易な構成で正確に物体を透視することができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる物体透視装置の構成を示す図 実施の形態１にかかる物体透視装置が適用するアンテナ移動パスの他の例を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置による受信信号の生成処理を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が設定する観測点を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が算出する、反射波の推定波形と受信波形との相関関係を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が用いる高周波信号の周波数の更新パターンを説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が備える直交検波部の構成を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が備える波形記録部の構成を示す図 実施の形態１にかかる物体透視装置が備える電力合成画像生成部による電力合成画像の生成処理を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が備える補正位相計算部による周波数毎の補正位相の算出処理を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置が備える位相合成画像生成部による位相合成画像の生成処理を説明するための図 実施の形態１にかかる物体透視装置による位相合成画像の生成処理手順を示すフローチャート 実施の形態２にかかる物体透視装置の構成を示す図 実施の形態３にかかる物体透視装置による位相合成画像の生成処理手順を示すフローチャート 実施の形態３にかかる物体透視装置が算出する観測座標集合の組み合わせと、各組み合わせにおけるユークリッド距離の総和を説明するための図 実施の形態１に係る物体透視装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１に係る物体透視装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態にかかる物体透視装置、制御回路、記憶媒体、および物体透視方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる物体透視装置の構成を示す図である。物体透視装置１０Ａは、被測定対象である電波散乱体（物体）３０にミリ波、テラヘルツ波などの高周波信号の電波を照射し、電波散乱体３０からの反射波Ｗを用いて電波散乱体３０を透視する装置である。物体透視装置１０Ａは、ＭＦを用いたイメージングを行うことで、電波散乱体３０を透視する。物体透視装置１０Ａは、複数の周波数の高周波信号を用いた位相合成方式でＭＦを実行する。なお、実施の形態１では、物体透視装置１０Ａは、電波散乱体３０までの正確な距離を測定できない環境下で電波散乱体３０を透視するものとする。
　物体透視装置１０Ａは、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２と、直交検波部２１と、高周波信号発生部２４と、波形記録部２２と、位置制御部２５と、周波数制御部２３とを備えている。また、物体透視装置１０Ａは、電力合成画像生成部２６と、補正位相計算部２７と、位相合成画像生成部２８とを備えている。なお、送信アンテナ１１は、物体透視装置１０Ａと別構成であってもよい。また、受信アンテナ１２は、物体透視装置１０Ａと別構成であってもよい。
　周波数制御部２３は、高周波信号の周波数を指定した周波数指令を高周波信号発生部２４に出力することで、高周波信号発生部２４から出力される高周波信号の周波数を制御する。周波数制御部２３は、高周波信号発生部２４に対して指定する高周波信号の周波数を、予め決められたパターンで更新する。周波数制御部２３は、周波数指令で示される高周波信号の周波数を周波数データとして波形記録部２２に出力する。
　高周波信号発生部２４は、周波数制御部２３からの周波数指令に従って、測定に用いる高周波信号を生成し、送信アンテナ１１および直交検波部２１に出力する。
　高周波信号発生部２４の出力は、直交検波部２１のローカル入力および送信アンテナ１１のローカル入力に結合されている。高周波信号発生部２４は、送信アンテナ１１および直交検波部２１に、種々の周波数の高周波信号を供給する。高周波信号発生部２４の例は、高周波信号発生器である。
　送信アンテナ１１は、高周波信号発生部２４から出力された高周波信号を電波として空間に放射する部品である。送信アンテナ１１は、測定対象である電波散乱体３０に高周波信号の電波を照射する。送信アンテナ１１としては、例えば、ホーンアンテナ、基板上に形成されたパターンアンテナ、複数のアンテナにより構成されるアレーアンテナなどが用いられる。
　受信アンテナ１２は、電波散乱体３０からの反射波Ｗを受信する部品である。受信アンテナ１２は、散乱点１Ａ～１Ｃなどの複数の電波散乱点によって反射された反射波Ｗを受信し、直交検波部２１に出力する。受信アンテナ１２としては、例えば、ホーンアンテナ、基板上に形成されたパターンアンテナ、複数のアンテナにより構成されるアレーアンテナなどが用いられる。なお、受信アンテナ１２は、必ずしも送信アンテナ１１と同一構造である必要はない。
　位置制御部２５は、送信アンテナ１１の位置および受信アンテナ１２の位置の少なくとも一方を制御する。位置制御部２５は、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の両方の位置を制御してもよいし、送信アンテナ１１のみの位置を制御してもよいし、受信アンテナ１２のみの位置を制御してもよい。
　受信アンテナ１２の位置が固定されている場合に、位置制御部２５は、送信アンテナ１１の位置を制御する。送信アンテナ１１の位置が固定されている場合に、位置制御部２５は、受信アンテナ１２の位置を制御する。
　送信アンテナ１１の位置は、送信アンテナ１１による電波の放射方向に対応している。以下では、位置制御部２５が、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の両方の位置を制御する場合について説明する。また、送信アンテナ１１と受信アンテナ１２との相対位置は不変であり、位置制御部２５は、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２をまとめて移動させるものとする。
　位置制御部２５は、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を搭載した搬送機構（図示せず）に接続されており、搬送機構の位置を制御することで送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の位置を制御する。
　位置制御部２５は、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を、予め決められたアンテナ移動パス７１に従って移動させるとともに、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の位置を示す位置データを波形記録部２２に出力する。送信アンテナ１１の位置が固定されている場合、送信アンテナ１１の位置データは、固定値である。また、受信アンテナ１２の位置が固定されている場合、受信アンテナ１２の位置データは、固定値である。位置制御部２５が波形記録部２２に出力する位置データは、位置制御部２５が搬送機構に出力する移動指令に対応している。
　アンテナ移動パス７１は、例えば、図１に示すように、測定対象である電波散乱体３０を取り囲むように移動させる円に沿った経路である。なお、アンテナ移動パス７１は、円に沿った経路に限らない。
　図２は、実施の形態１にかかる物体透視装置が適用するアンテナ移動パスの他の例を説明するための図である。アンテナ移動パス７１の他の例であるアンテナ移動パス７２は、特定の平面内で送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を上下左右に移動させる経路である。アンテナ移動パス７２に設定される平面をＸＹ平面とすると、位置制御部２５は、Ｘ方向の移動とＹ方向の移動とを種々組み合わせることで、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２をＸＹ平面内で種々の方向に移動させる。
　物体透視装置１０Ａは、アンテナ移動パス７２を適用する場合、ＸＹ平面内で送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を移動させるＸＹステージを用いる。ＸＹステージは、特定平面内の２つの軸であって互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とした場合に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なステージである。
　直交検波部２１は、受信アンテナ１２から得られる受信信号を、高周波信号発生部２４から供給される高周波信号によってダウンコンバージョンすることで複素信号であるベースバンド信号を得る。このベースバンド信号には、送信アンテナ１１から出力される高周波信号と受信アンテナ１２で受信した反射波との振幅差および位相差の情報である振幅位相差情報が含まれている。直交検波部２１は、振幅位相差情報を含んだベースバンド信号を波形記録部２２に出力する。直交検波部２１の例は、直交検波回路である。
　波形記録部２２は、直交検波部２１から出力されるベースバンド信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して得られる受信波形データを記録する。波形記録部２２は、振幅位相差情報を含んだ受信波形データと、周波数データと、位置データとを対応付けして記録する。
　電力合成画像生成部２６は、波形記録部２２に記録されている、受信波形データ、周波数データ、および位置データを用いて、電力合成方式のＭＦを用いたイメージング方法によって測定対象である電波散乱体３０の電力合成画像を生成する。電力合成画像は、電力合成方式のＭＦを用いたイメージング方法によって生成された画像である。
　電力合成方式は、全ての観測点に対して周波数毎に、推定波形と受信波形との間の相関値、すなわち位相情報を有した相関ベクトルを算出し、得られた相関ベクトルの大きさのみを積算する手法である。電力合成方式は、各々の相関ベクトルの位相がばらばらであっても、位相を考慮しないためロバストにイメージングが行えるというメリットがある。
　電力合成画像生成部２６が生成する電力合成画像の座標のうち、反射強度が最大である観測点の位置を示す座標が、最大反射強度座標である。電力合成画像生成部２６は、最大反射強度座標を含む電力合成画像のデータを補正位相計算部２７に出力する。
　補正位相計算部２７は、電力合成画像生成部２６から出力された電力合成画像と、波形記録部２２に記録されている、受信波形データ、周波数データ、および位置データとに基づいて、周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))を算出する。この場合において、補正位相計算部２７は、電力合成画像生成部２６から出力された電力合成画像から最大反射強度座標を探索し、最大反射強度座標における補正位相Arg(cn(λ))を周波数毎に算出する。補正位相計算部２７は、周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))を位相合成画像生成部２８に出力する。
　位相合成画像生成部２８は、補正位相計算部２７から出力された周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))と、波形記録部２２に記録されている、受信波形データ、周波数データ、および位置データとから、位相合成画像を生成する。この場合において、位相合成画像生成部２８は、位相合成方式のイメージング手法によって位相合成画像を生成する。位相合成画像は、位相合成方式のＭＦを用いたイメージング方法によって生成された画像である。位相合成画像生成部２８は、イメージング結果である位相合成画像を表示装置等の外部装置に出力する。
　ここで、物体透視装置１０Ａの測定系で得られる反射波の時系列データと、受信信号との関係について説明する。図３は、実施の形態１にかかる物体透視装置による受信信号の生成処理を説明するための図である。
　図３に示すように、異なる位置の散乱点１Ａ～１Ｃからの反射波は、異なる波形を有している。受信アンテナ１２は、反射波の時系列データを重ね合わせることによって、受信信号を生成する。ここでの受信アンテナ１２は、散乱点１Ａからの反射波と、散乱点１Ｂからの反射波と、散乱点１Ｃからの反射波とを重ね合わせることによって、受信信号の波形である受信波形を生成する。このように、受信信号は、全ての散乱点からの反射波を重ね合わせた信号である。
　この場合において、散乱点が配置されている測定エリアの位置と、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の位置である送受信アンテナ位置との位置関係が既知であるならば、測定エリア上の任意の座標にある散乱点からの反射波の波形を推定することが可能である。測定エリアの位置は、予め物体透視装置１０Ａに登録しておく。送受信アンテナ位置は、位置制御部２５が波形記録部２２に記録させる位置データに対応している。
　物体透視装置１０Ａは、ＭＦを用いたイメージングを行う際に、測定エリア内に網羅的に観測点を設けておき、各々の観測点に対して反射波の推定波形を生成する。図４は、実施の形態１にかかる物体透視装置が設定する観測点を説明するための図である。
　物体透視装置１０Ａは、測定エリア内の種々の位置に網羅的に観測点を設定する。図４では、物体透視装置１０Ａが、観測点２Ａ～２Ｃを設定した場合を示している。
　物体透視装置１０Ａは、反射波の推定波形と受信波形との相関を取ることによって、各観測点からの反射強度をマッピングする。図５は、実施の形態１にかかる物体透視装置が算出する、反射波の推定波形と受信波形との相関関係を説明するための図である。
　物体透視装置１０Ａの電力合成画像生成部２６は、反射波の推定波形と受信波形との相関を取る。ここでの電力合成画像生成部２６は、観測点２Ａにおける反射波の推定波形と受信波形との相関を取る。また、電力合成画像生成部２６は、観測点２Ｂにおける反射波の推定波形と受信波形との相関を取り、観測点２Ｃにおける反射波の推定波形と受信波形との相関を取る。
　電力合成画像生成部２６は、反射波の推定波形と受信波形との間の相関値を示す相関結果に基づいて、各観測点からの反射強度をマッピングする。この場合における相関値は、位相情報を持つ相関ベクトルとして得られる。観測点と散乱点との間の距離が近い場合には高い相関値が得られ、観測点の近くに散乱点が存在しない場合には低い相関値が得られる。
　物体透視装置１０Ａが実行するＭＦを用いたイメージングでは、複数の周波数を用いて同じ測定を繰り返すことによって、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の配置、および電波散乱体３０の周辺にある散乱物に起因するサイドローブを低減することができる。
　物体透視装置１０Ａは、複数の周波数で測定した画像を合成する際に、画素毎に相関ベクトルの大きさを積算する電力合成方式と、画素毎に位相情報を考慮して複素加算を行う位相合成方式との両方を用いる。
　位相合成方式では、異なる周波数で測定した同一観測点の相関ベクトルの位相を正確に一致させなければ複素加算時に相関ベクトルが打ち消されてしまうので、物体透視装置１０Ａは、観測点の位置と送受信アンテナ位置との間の位置関係、および測定系の周波数特性の影響を考慮した信号処理を実行する。
　ここで、物体透視装置１０Ａが実行する位相合成画像の生成処理の概要について説明する。物体透視装置１０Ａは、複数の周波数で測定した画像を位相合成方式によって合成する場合、異なる周波数で測定した同一観測点の相関ベクトルの位相を一致させるように、観測系に含まれる位相オフセットを除去する。すなわち、物体透視装置１０Ａは、位相合成を実現するために、ある画素を異なる周波数で測定した際に発生する、相関ベクトルの位相オフセットを、測定結果の位相から差し引くことで電波の位相を補正する。
　図４に示した測定系において、時刻ｔにおける送受信アンテナ位置と、ある観測点ｎとの間の往復の伝搬距離をｄn（ｔ）とすると、受信信号の位相θ（ｔ，λ）は、以下の式（１）で表される。測定に用いた電波の波長が波長λであり、波長λにおける測定系に含まれる固定位相オフセット量がφ（λ）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、測定系に含まれる固定位相オフセットを考慮しない時刻ｔにおける観測点ｎからの反射波位相の推定値θ∧（ｔ,λ）は以下の式（２）で表される。θ∧は、「θ」の真上にハット記号が乗っていることを示している。送受信アンテナ位置と観測点との間の実際の距離と推定値との固定誤差がＥである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　時刻ｔにおける観測点ｎからの反射波ｙn（ｔ,λ）と、その推定値ｙn ∧（ｔ,λ）は、式（１）および式（２）を用いて、以下の式（３）および式（４）でそれぞれ表される。ｙn ∧は、「ｙn」の真上にハット記号が乗っていることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、条件を簡略化するため、反射波の振幅変動は無視できるものとする。この場合、波長λ、観測点ｎにおける相関値ｃn（λ）は、以下の式（５）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（５）に示した通り、各観測点における相関ベクトルの位相成分は、測定に使用する電波の波長λのみに依存し、観測点の場所に依存しないことが分かる。そこで、本実施の形態の物体透視装置１０Ａは、各観測点における相関ベクトルの位相成分が、測定に使用する電波の波長λのみに依存し、観測点の場所に依存しないことを利用する。物体透視装置１０Ａは、測定エリア内で、特定値よりも大きな反射強度が得られる座標（キャリブレーション座標）での相関ベクトルの位相Arg(cn(λ))を周波数毎に算出し、この位相Arg(cn(λ))を、周波数を合成する際の補正位相として用いる。
　物体透視装置１０Ａは、補正位相を用いて周波数毎の画像を補正したうえで、画像を合成することで位相合成画像を生成する。これにより、物体透視装置１０Ａは、異なる周波数で取得した画像を位相合成する際に相関ベクトルが打ち消されることを回避する。
　以下、物体透視装置１０Ａが備える各構成要素の詳細な構成および動作について説明する。図６は、実施の形態１にかかる物体透視装置が用いる高周波信号の周波数の更新パターンを説明するための図である。図６に示すグラフの横軸は時間である。図６の上段に示すグラフの縦軸は、送受信アンテナ位置であり、図６の下段に示すグラフの縦軸は、周波数制御部２３が高周波信号発生部２４に対して指定する周波数である。
　位置制御部２５は、一定の速度で送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を移動させる。高周波信号の周波数の更新パターンＰＴとしては、図６に示すように、位置制御部２５によって設定される送受信アンテナ位置に対して、一定範囲の周波数をステップ上に繰り返すようなパターンが考えられる。
　図６の上段に示すグラフでは、送受信アンテナ位置が、順番に位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３となるように、位置制御部２５が、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２の位置を制御する場合を示している。
　また、図６の下段に示すグラフでは、周波数が、周波数Ｆ１、周波数Ｆ２、周波数Ｆ３とステップ上に上昇するように、周波数制御部２３が、周波数を制御する場合を示している。周波数Ｆ１は、送受信アンテナ位置が、位置Ｐ１である場合の周波数である。また、周波数Ｆ２は、送受信アンテナ位置が、位置Ｐ２である場合の周波数であり、周波数Ｆ３は、送受信アンテナ位置が、位置Ｐ３である場合の周波数である。
　周波数制御部２３は、周波数を特定の大きさまで到達させると、再び、周波数Ｆ１、周波数Ｆ２、周波数Ｆ３とステップ上に上昇するように周波数を制御する。周波数制御部２３は、これらの処理を繰り返す。
　なお、図６に示した更新パターンＰＴは、一例であり、周波数と送受信アンテナ位置との組み合わせは、組み換えられてもよいし、また、測定の順番が入れ替えられてもよい。
　ここで、直交検波部２１の具体例について説明する。図７は、実施の形態１にかかる物体透視装置が備える直交検波部の構成を説明するための図である。直交検波部２１は、ミキサ３１，３２と、９０度位相部３３とを有している。９０度位相部３３の例は、９０度位相器である。
　直交検波部２１へは、高周波信号発生部２４から供給される高周波信号がローカル入力され、受信アンテナ１２から受信信号が入力される。高周波信号発生部２４からの高周波信号は、９０度位相部３３およびミキサ３２に入力される。受信アンテナ１２からの受信信号は、ミキサ３１およびミキサ３２に入力される。
　９０度位相部３３は、高周波信号から同一周波数で９０度位相差を持つ高周波信号を生成してミキサ３１に出力する。これにより、ミキサ３２には、高周波信号発生部２４からの高周波信号がそのまま入力され、ミキサ３１には、高周波信号発生部２４からの高周波信号に対して同一周波数で９０度位相差を持つ高周波信号が入力される。
　ミキサ３２は、高周波信号発生部２４からの高周波信号と受信信号とを混合して出力する。ミキサ３１は、９０度位相差を持つ高周波信号と受信信号とを混合して出力する。これにより、直交検波部２１は、受信アンテナ１２から出力された受信信号を、ダウンコンバージョンすることで、複素信号であるベースバンド信号（受信波形データ）を算出し、波形記録部２２に出力する。
　つぎに、波形記録部２２の詳細な構成および動作について説明する。波形記録部２２は、直交検波部２１から出力される複素信号である受信波形データと、位置制御部２５から出力される位置データと、周波数制御部２３から出力される周波数データとを記録するメモリ部を有している。
　図８は、実施の形態１にかかる物体透視装置が備える波形記録部の構成を示す図である。波形記録部２２は、複素信号で示される受信波形データと、周波数データと、位置データとが対応付けされた対応情報４４を格納するメモリ部４１を有している。
　また、波形記録部２２は、直交検波部２１から出力される複素信号をデジタル信号に変換してメモリ部４１に記録させるＡＤＣ（Analog　to　Digital　Converter、アナログデジタル変換器）４２，４３を有している。
　ＡＤＣ４２は、直交検波部２１のミキサ３１から出力される複素信号をデジタル信号に変換してメモリ部４１に記録させる。ＡＤＣ４３は、直交検波部２１のミキサ３２から出力される複素信号をデジタル信号に変換してメモリ部４１に記録させる。
　図８に示す対応情報４４は、図６に示す送受信アンテナ位置および周波数が設定された場合にメモリ部４１に格納される情報である。
　対応情報４４に格納されている周波数データ、位置データ、および受信波形データは、電力合成画像生成部２６、補正位相計算部２７、および位相合成画像生成部２８によって読み出される。例えば、受信波形データの受信波形ｒ１は、周波数データの周波数Ｆ１および位置データの位置Ｐ１に対応している。
　つぎに、電力合成画像生成部２６の詳細な構成および動作について説明する。電力合成画像生成部２６は、波形記録部２２に記録されている受信波形データ、周波数データ、および位置データを読み出す。電力合成画像生成部２６は、波形記録部２２に記録されている受信波形データ、周波数データ、および位置データを用いて電力合成画像を生成する。
　図９は、実施の形態１にかかる物体透視装置が備える電力合成画像生成部による電力合成画像の生成処理を説明するための図である。図９では、電力合成画像生成部２６が、波形記録部２２から読み出すデータである対応情報４４と、読み出した対応情報４４を用いて生成する電力合成画像との関係を示している。
　電力合成画像生成部２６が、波形記録部２２から読み出す対応情報４４は、受信波形データと、周波数データと、位置データとが対応付けされた情報である。電力合成画像生成部２６は、読み出した対応情報４４を同一周波数のデータにグルーピングし、周波数毎にＭＦを用いた画像を生成する。
　ここでは、電力合成画像生成部２６が、周波数Ｆ１のデータから画像５１を生成し、周波数Ｆ２のデータから画像５２を生成し、周波数Ｆ３のデータから画像５３を生成する場合を示している。
　その後、電力合成画像生成部２６は、周波数毎に生成した画像を、電力合成方式によって合成し、１枚の電力合成画像を生成する。図９では、電力合成画像生成部２６が、画像５１～５３を電力合成方式によって合成し、１枚の電力合成画像５５を生成した場合を示している。
　つぎに、補正位相計算部２７の詳細な構成および動作について説明する。補正位相計算部２７は、電力合成画像生成部２６から出力される電力合成画像と、波形記録部２２に記録されている受信波形データと、周波数データと、位置データとから、周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))を算出する。
　図１０は、実施の形態１にかかる物体透視装置が備える補正位相計算部による周波数毎の補正位相の算出処理を説明するための図である。図１０では、補正位相計算部２７が、電力合成画像５５と、対応情報４４とを用いて周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))を算出する場合について説明する。
　補正位相計算部２７は、読み出した対応情報４４を同一周波数のデータにグルーピングする。また、補正位相計算部２７は、電力合成画像生成部２６から出力される電力合成画像５５の最大反射強度座標を探索する。ここでは、最大反射強度座標が、観測点２Ａである場合について説明する。
　補正位相計算部２７は、最大反射強度座標である観測点２Ａの補正位相Arg(cn(λ))を周波数毎に算出する。具体的には、補正位相計算部２７は、観測点２Ａにおける周波数Ｆ１～Ｆ３の位相を算出する。観測点２Ａにおける周波数Ｆ１～Ｆ３の位相は、それぞれ電力合成画像５５を生成する際の画像５１～５３の補正位相Arg(cn(λ))に用いられる。
　すなわち、観測点２Ａにおける周波数Ｆ１の位相Arg(cn(λ))は、電力合成画像５５を生成する際の画像５１の補正位相Arg(cn(λ))に用いられる。同様に、観測点２Ａにおける周波数Ｆ２の位相Arg(cn(λ))は、電力合成画像５５を生成する際の画像５２の補正位相Arg(cn(λ))に用いられる。観測点２Ａにおける周波数Ｆ３の位相Arg(cn(λ))は、電力合成画像５５を生成する際の画像５３の補正位相Arg(cn(λ))に用いられる。図１０では、周波数Ｆ１～Ｆ３の補正位相を、補正位相Arg(cA(λ))で示している。
　つぎに、位相合成画像生成部２８の詳細な構成および動作について説明する。位相合成画像生成部２８は、補正位相計算部２７から出力される周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))と、波形記録部２２に記録されている受信波形データと、周波数データと、位置データとから、位相合成画像を生成する。
　図１１は、実施の形態１にかかる物体透視装置が備える位相合成画像生成部による位相合成画像の生成処理を説明するための図である。図１１では、位相合成画像生成部２８が、補正位相Arg(cn(λ))と、対応情報４４とを用いて位相合成画像５６を生成する場合について説明する。
　位相合成画像生成部２８は、波形記録部２２から読み出した対応情報４４を同一周波数のデータにグルーピングし、周波数毎にＭＦを用いた画像５１～５３を生成する。なお、位相合成画像生成部２８は、電力合成画像生成部２６から、ＭＦを用いた周波数毎の画像５１～５３を取得してもよい。
　位相合成画像生成部２８は、周波数毎に作成した画像５１～５３に対し、各画素の相関ベクトルを、補正位相計算部２７が計算した周波数毎の補正位相Arg(cn(λ))分だけ逆回転させてから、複素加算することで、位相合成画像５６を生成する。この位相合成画像５６が測定エリアでの画像に対応している。
　このように、物体透視装置１０Ａは、測定エリア内で特定値よりも大きな反射強度が得られる座標、例えば、最大反射強度座標で周波数毎に相関ベクトルの位相Arg(cn(λ))を算出する。物体透視装置１０Ａは、この位相Arg(cn(λ))を補正位相Arg(cn(λ))として用いることで、異なる周波数で取得した画像５１～５３を位相合成する際に相関ベクトルが打ち消されることを回避する。
　また、物体透視装置１０Ａは、補正位相Arg(cn(λ))を求めるためのキャリブレーション座標として、電力合成方式により合成した画像５１～５３から、特定値よりも反射強度の強い座標、例えば、最大反射強度座標を選択する。これにより、物体透視装置１０Ａは、測定エリアに校正信号発生装置を配置することなく、また既知の座標に校正用の散乱体を設置することなく補正位相Arg(cn(λ))を用いて測定エリアでの位相合成画像５６を生成することができる。
　また、物体透視装置１０Ａが、周波数毎に作成した画像５１～５３の位相を校正する際に、校正信号発生装置が定期的に校正信号を発生させる必要がなく、また位相の校正中に反射波の測定を停止する必要がない。また、物体透視装置１０Ａは、測定環境内の正確な位置に校正用の散乱体の一例であるＲＦＩＤ（Radio　Frequency　Identification、高周波識別子）タグを設置する必要がないので、測定環境が限定されることはない。
　つぎに、物体透視装置１０Ａによる位相合成画像の生成処理手順について説明する。図１２は、実施の形態１にかかる物体透視装置による位相合成画像の生成処理手順を示すフローチャートである。物体透視装置１０Ａは、周波数および送受信アンテナ位置を変化させながら反射波を受信し、反射波の情報である受信波形データを記録する（ステップＳ１０）。
　具体的には、位置制御部２５が、送受信アンテナ位置を制御し、周波数制御部２３が周波数を制御する。受信アンテナ１２は、電波散乱体３０からの反射波を受信すると、受信信号を、直交検波部２１に出力する。直交検波部２１は、受信アンテナ１２からの受信信号および高周波信号発生部２４からの高周波信号を用いて、複素信号であるベースバンド信号を生成する。
　波形記録部２２は、ベースバンド信号から受信波形データを生成して記録する。また、波形記録部２２は、位置制御部２５が出力した位置データと、周波数制御部２３が出力した周波数データと、を受信波形データに対応付けして記録する。
　電力合成画像生成部２６は、波形記録部２２に記録されている、受信波形データ、周波数データ、および位置データを用いて、電力合成画像を生成する（ステップＳ２０）。
　補正位相計算部２７は、電力合成画像内で最大反射強度座標を探索する（ステップＳ３０）。補正位相計算部２７は、周波数毎に、最大反射強度座標における相関ベクトルの位相を補正位相として算出する（ステップＳ４０）。位相合成画像生成部２８は、補正位相を用いて位相合成画像を生成する（ステップＳ５０）。
　このように実施の形態１では、物体透視装置１０Ａが、電波散乱体３０からの反射波に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで複数の画像を合成した位相合成画像を生成している。これにより、物体透視装置１０Ａは、複数の周波数を用いて測定した画像を位相合成する際に必要となる、各周波数における補正位相量を、測定エリアに校正信号発生装置を設置することなく、または既知の座標に校正用の散乱体を設置することなく求めることが可能となる。したがって、物体透視装置１０Ａは、電波散乱体３０までの正確な距離を測定できない環境下であっても、複数の周波数の電波を用いて簡易な構成で正確に電波散乱体３０を透視することができる。
実施の形態２．
　つぎに、図１３を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を固定し、電波散乱体３０を移動させる。
　図１３は、実施の形態２にかかる物体透視装置の構成を示す図である。図１３の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１の物体透視装置１０Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
　物体透視装置１０Ｂは、物体透視装置１０Ａと比較して、測定系が異なる。物体透視装置１０Ｂは、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２を固定し、代わりに被測定対象である電波散乱体３０を移動させる。物体透視装置１０Ｂは、被測定対象を載せて回転する回転台５０を備えている。
　物体透視装置１０Ｂの位置制御部２５は、回転台５０の回転位置を制御する。回転台５０が回転することによって、電波散乱体３０は、種々の位置で電波を反射する。これにより、物体透視装置１０Ｂの受信アンテナ１２は、物体透視装置１０Ａと同様の反射波Ｗを受信する。したがって、物体透視装置１０Ｂは、物体透視装置１０Ａと同様の処理によって、位相合成画像を生成することができる。
　なお、図１３では、電波散乱体３０を回転台５０によって回転させる構成を示しているが、物体透視装置１０Ｂは、回転台５０の代わりに、実施の形態１の図２で説明したＸＹステージのような機構を用いて電波散乱体３０を移動させてもよい。
　このように、実施の形態２では、物体透視装置１０Ｂが、回転台５０によって電波散乱体３０を回転させるとともに、物体透視装置１０Ａと同様の処理によって位相合成画像を生成している。これにより、物体透視装置１０Ｂは、物体透視装置１０Ａと同様に、電波散乱体３０までの正確な距離を測定できない環境下であっても、複数の周波数の電波を用いて簡易な構成で正確に電波散乱体３０を透視することができる。
　また、物体透視装置１０Ｂは、送受信アンテナ位置を固定することができるので、送信アンテナ１１と高周波信号発生部２４とをつなぐ配線の移動、受信アンテナ１２と直交検波部２１とをつなぐ配線の移動を考慮する必要がない。
実施の形態３．
　つぎに、図１４を用いて実施の形態３について説明する。実施の形態３では、補正位相計算部２７における補正位相の計算手順が、実施の形態１，２と異なる。
　実施の形態３の物体透視装置は、物体透視装置１０Ａであってもよいし、物体透視装置１０Ｂであってもよい。以下の説明では、実施の形態３の物体透視装置が物体透視装置１０Ａである場合について説明する。
　図１４は、実施の形態３にかかる物体透視装置による位相合成画像の生成処理手順を示すフローチャートである。物体透視装置１０Ａは、実施の形態１で説明したステップＳ１０の処理と同様の処理によって、周波数および送受信アンテナ位置を変化させながら反射波を受信し、反射波の情報である受信波形データを記録する（ステップＳ１１０）。
　電力合成画像生成部２６は、実施の形態１で説明したステップＳ２０の処理と同様の処理によって、電力合成画像を生成する（ステップＳ１２０）。
　補正位相計算部２７は、電力合成画像生成部２６が出力した電力合成画像内の観測点の座標、すなわち観測座標から、反射強度の高い上位Ｍ（Ｍは２以上の自然数）個の観測座標を選定する（ステップＳ１３０）。補正位相計算部２７は、選定したＭ個の観測座標に対し、波形記録部２２に記録されている、受信波形データ、周波数データ、および位置データから、周波数毎の補正位相Arg(cn(λk))（ｎ＝１，・・・Ｍ、ｋ＝１・・・Ｋ）を算出する。ただし、Ｋは観測に使用した周波数の数を表す。
　補正位相計算部２７は、以下の式（６）で表されるような、周波数毎の補正位相Arg(cn(λk))を要素に持つ補正位相ベクトルＰn（ｎ＝１・・・Ｍ）を定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　補正位相計算部２７は、選定したＭ個の観測座標からｘ（ｘは、Ｍ以下の自然数）個の観測座標を抽出する。補正位相計算部２７は、抽出したｘ個の観測座標集合Ｌから２つの観測座標を選び出したlＣ2個の組み合わせについて、補正位相ベクトルのユークリッド距離を求める。補正位相計算部２７は、ユークリッド距離の総和を計算する。
　補正位相計算部２７は、ユークリッド距離の総和をMＣx個の組み合わせ全てに対して計算し、補正位相ベクトルのユークリッド距離の総和が最も小さくなる組み合わせを選択する。すなわち、補正位相計算部２７は、上位Ｍ個の観測座標から周波数毎の位相が最も近いｘ個の観測点を選定する（ステップＳ１４０）。
　補正位相計算部２７は、選定した観測点の、補正位相ベクトルの平均値を算出する。すなわち、補正位相計算部２７は、選定したｘ個の観測点、それぞれについて周波数毎の補正位相ベクトルを求め、周波数毎に補正位相ベクトルの平均値を算出する（ステップＳ１５０）。
　このように、補正位相計算部２７は、上位Ｍ個の観測座標を抽出し、上位Ｍ個の観測座標に含まれるｘ個の観測座標の組み合わせのうち、周波数毎の位相差が最も小さくなる組み合わせとなるｘ個の観測座標を抽出する。さらに、補正位相計算部２７は、抽出したｘ個の観測座標に対し、周波数毎の位相の平均値を補正位相として算出する。
　補正位相計算部２７は、算出した補正位相ベクトルの平均値を、位相合成画像生成部２８に出力する周波数毎の補正位相とする。補正位相計算部２７は、ｘ個の観測点について、周波数毎に求めた補正位相（補正位相ベクトルの平均値）を用いて、位相合成画像を生成する（ステップＳ１６０）。なお、ｘはＭと同じ値でもよい。
　図１５は、実施の形態３にかかる物体透視装置が算出する観測座標集合の組み合わせと、各組み合わせにおけるユークリッド距離の総和を説明するための図である。図１５では、Ｍ＝４、ｘ＝３とした場合における、観測座標集合Ｌの組み合わせと、各組み合わせにおけるユークリッド距離の総和を式で表している。
　このように、実施の形態３によれば、物体透視装置１０Ａが、補正位相の計算に複数の観測点の情報を用いることができるので、実施の形態１，２と比較して、補正位相を安定的に求めることが可能となる。
　ここで、物体透視装置１０Ａ，１０Ｂのハードウェア構成について説明する。物体透視装置１０Ａ，１０Ｂは、同様のハードウェア構成を有しているので、以下では実施の形態１にかかる物体透視装置１０Ａのハードウェア構成について説明する。
　実施の形態１にかかる物体透視装置１０Ａにおいて、直交検波部２１、波形記録部２２、周波数制御部２３、高周波信号発生部２４、位置制御部２５、電力合成画像生成部２６、補正位相計算部２７、および位相合成画像生成部２８は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。
　図１６は、実施の形態１に係る物体透視装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図である。図１６に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、物体透視装置１０Ａの処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を物体透視装置１０Ａに実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。
　上記プログラムは、図１２のステップＳ１０からＳ５０の処理を物体透視装置１０Ａに実行させるプログラムであるとも言える。すなわち、上記プログラムは、受信波形データを記録するステップと、電力合成画像を生成するステップと、最大反射強度座標を探索するステップと、最大反射強度座標における相関ベクトルの位相を補正位相として算出するステップと、補正位相を用いて位相合成画像を生成するステップとを物体透視装置１０Ａに実行させるプログラムであるとも言える。
　ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。
　図１７は、実施の形態１に係る物体透視装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図である。図１７に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路９３については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路９３は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１Ａ～１Ｃ　散乱点、２Ａ～２Ｃ　観測点、１０Ａ，１０Ｂ　物体透視装置、１１　送信アンテナ、１２　受信アンテナ、２１　直交検波部、２２　波形記録部、２３　周波数制御部、２４　高周波信号発生部、２５　位置制御部、２６　電力合成画像生成部、２７　補正位相計算部、２８　位相合成画像生成部、３０　電波散乱体、３１，３２　ミキサ、３３　９０度位相部、４１　メモリ部、４２，４３　ＡＤＣ、４４　対応情報、５０　回転台、５１～５３　画像、５５　電力合成画像、５６　位相合成画像、７１，７２　アンテナ移動パス、９０，９３　処理回路、９１　プロセッサ、９２　メモリ、Ｗ　反射波。

Claims (10)

  1. 　測定エリア内に配置された被測定対象に対して照射された複数の周波数を含んだ電波の反射波に基づいて前記被測定対象の画像を生成する物体透視装置であって、
    　前記反射波に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、前記複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで前記複数の画像を合成した位相合成画像を生成する位相合成画像生成部を備えることを特徴とする物体透視装置。
  2. 　送信アンテナから放射され前記被測定対象で反射されて受信アンテナで受信された前記反射波の波形のデータである受信波形データ、前記被測定対象に対する前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの位置を示す位置データ、および前記送信アンテナから放射される電波の周波数のデータである周波数データに基づき、前記反射波の推定波形と前記受信波形データとの相関を示す相関ベクトルを画素毎に積算する電力合成方式のマッチドフィルタを用いたイメージング方法によって前記周波数毎の前記被測定対象の画像を合成した電力合成画像を生成する電力合成画像生成部と、
    　前記電力合成画像、前記受信波形データ、前記位置データ、および前記周波数データに基づいて、前記電力合成画像で特定値よりも大きな反射強度を示す観測座標を探索する処理と、前記観測座標での前記相関ベクトルの位相を、前記画像を位相合成する際の位相の補正に用いる補正位相として算出する処理とを実行する補正位相計算部と、
    　をさらに備え、
    　前記位相合成画像生成部は、前記補正位相、前記受信波形データ、前記位置データ、および前記周波数データに基づき、前記相関ベクトルを画素毎に複素加算する位相合成方式のマッチドフィルタを用いたイメージング方法によって前記周波数毎の前記被測定対象の画像を合成した前記位相合成画像を生成する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の物体透視装置。
  3. 　前記位相合成画像生成部は、
    　前記位相合成画像を生成する際に、前記相関ベクトルの位相オフセットから前記周波数毎に前記補正位相を差し引いて前記相関ベクトルを画素毎に複素加算する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の物体透視装置。
  4. 　前記補正位相計算部は、
    　前記電力合成画像に含まれる前記観測座標のうち、最大の反射強度を示す最大反射強度座標を探索し、前記最大反射強度座標における前記周波数毎の位相を、前記補正位相として算出する、
    　ことを特徴とする請求項２または３に記載の物体透視装置。
  5. 　前記補正位相計算部は、
    　前記電力合成画像に含まれる前記観測座標のうち、反射強度の上位複数個の観測座標を選定し、前記上位複数個の観測座標における前記周波数毎の位相の平均値を、前記補正位相として算出する、
    　ことを特徴とする請求項２または３に記載の物体透視装置。
  6. 　前記補正位相計算部は、
    　前記上位複数個の観測座標に含まれる複数個の観測座標のうち、前記周波数毎の位相差が最も小さくなる組み合わせとなる複数個の観測座標を抽出し、抽出した複数個の観測座標における前記周波数毎の位相の平均値を、前記補正位相として算出する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の物体透視装置。
  7. 　前記電波は、サブテラヘルツ帯からテラヘルツ帯の信号である、
    　ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の物体透視装置。
  8. 　測定エリア内に配置された被測定対象に対して照射された複数の周波数を含んだ電波の反射波に基づいて前記被測定対象の画像を生成する制御回路であって、
    　前記反射波に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、前記複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで前記複数の画像を合成した位相合成画像を生成する処理を、前記被測定対象を透視する物体透視装置に実施させることを特徴とする制御回路。
  9. 　測定エリア内に配置された被測定対象に対して照射された複数の周波数を含んだ電波の反射波に基づいて前記被測定対象の画像を生成するプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、前記反射波に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、前記複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで前記複数の画像を合成した位相合成画像を生成する処理を、前記被測定対象を透視する物体透視装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
  10. 　測定エリア内に配置された被測定対象に対して照射された複数の周波数を含んだ電波の反射波に基づいて前記被測定対象の画像を生成する物体透視方法であって、
    　制御回路が、前記反射波に基づいたイメージングを行うことによって得られた複数の画像に対し、前記複数の画像の画素毎に複素加算を行うことで前記複数の画像を合成した位相合成画像を生成する画像生成ステップを含むことを特徴とする物体透視方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07120548A (ja) * 1993-09-03 1995-05-12 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
JP2005328853A (ja) * 2004-04-23 2005-12-02 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 画像生成方法およびｍｒｉ装置
JP2007256171A (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Nec Corp ミリ波画像処理装置及びミリ波画像処理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5080795B2 (ja) * 2006-12-08 2012-11-21 日本放送協会 イメージング装置
JP2012002797A (ja) * 2010-05-17 2012-01-05 Japan Radio Co Ltd レーダ装置
JP2018059895A (ja) * 2016-09-29 2018-04-12 パナソニック株式会社 マルチレーダシステム
US10690767B2 (en) * 2017-12-11 2020-06-23 Raytheon Company System and method for synthetic aperture radar image formation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07120548A (ja) * 1993-09-03 1995-05-12 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
JP2005328853A (ja) * 2004-04-23 2005-12-02 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 画像生成方法およびｍｒｉ装置
JP2007256171A (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Nec Corp ミリ波画像処理装置及びミリ波画像処理方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4266030A4
WAKAYAMA, TOSHIO: "Technical Trends in Synthetic Aperture Radars.", THE JOURNAL OF THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS, vol. 95, no. 2, 30 November 2011 (2011-11-30), pages 142 - 144, XP009538965, ISSN: 2188-2355 *
YULEI QIAN: "SAR Image Formation From Azimuth Periodically Gapped Raw Data Via Complex ISTA", IEEE CONFERENCE PROCEEDINGS OF ASIAN AND PACIFIC CONFERENCE ON SYNTHETIC APERTURE RADAR (APSAR, vol. 2019, no. APSAR, 2019, pages 1 - 5, XP033751297, DOI: 10.1109/APSAR46974.2019.9048466 *

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