(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別目標の３Ｄモデルに基づいて、識別目標の回転運動による姿勢変化をパラメータ化し、このパラメータを異ならせて複数の疑似ＩＳＡＲ画像を生成する疑似ＩＳＡＲ画像生成部と、
複数の疑似ＩＳＡＲ画像に基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを生成するＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部と、
生成されたＭＩＮＡＣＥフィルタを記憶するＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部と、レーダ装置により収集されたＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求め、目標識別を行う相関演算部とを備えたことを特徴とする目標識別装置。
【請求項２】
上記疑似ＩＳＡＲ画像生成部が、回転運動による姿勢変化を示すパラメータとして、識別目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向の各パラメータを用いることを特徴とする請求項１に記載の目標識別装置。
【請求項３】
上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、所定の歪み量を加えてＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することを特徴とする請求項１に記載の目標識別装置。
【請求項４】
上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、上記パラメータについて複数の範囲を指定され、指定された範囲ごとにＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の目標識別装置。
【請求項５】
収集されたＩＳＡＲ画像から上記パラメータを測定する画像測定部と、
画像測定部で測定されたパラメータに基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部から相関演算の対象となるＭＩＮＡＣＥフィルタを抽出するＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部を備え、
上記相関演算部が、抽出されたＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度を求めることを特徴とする請求項４に記載の目標識別装置。
【請求項６】
上記相関演算部が、収集されたＩＳＡＲ画像及びＭＩＮＡＣＥフィルタを相対的にシフトさせて複数回の相関演算を行い、求められた相関度の最大値を当該ＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度とすることを特徴とする請求項１に記載の目標識別装置。
【請求項７】
識別済みの収集ＩＳＡＲ画像を記憶する収集画像蓄積部を備え、
上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、疑似ＩＳＡＲ画像及び収集ＩＳＡＲ画像に基づいてＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することを特徴とする請求項１に記載の目標識別装置。
【請求項８】
上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部は、パラメータ条件が同一の疑似ＩＳＡＲ画像及び収集ＩＳＡＲ画像がある場合に、収集ＩＳＡＲ画像を優先して用いることを特徴とする請求項７に記載の目標識別装置。
【請求項９】
上記疑似ＩＳＡＲ画像生成部が、艦船の３Ｄモデルに基づいて、複数の疑似ＩＳＡＲ画像を生成し、
上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、各艦船ごとにＭＩＮＡＣＥフィルタを生成し、
上記相関演算部が、相関度を比較して戦艦を識別することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の目標識別装置。
【請求項１０】
レーダ装置により収集された識別済みのＩＳＡＲ画像を目標の回転運動による姿勢変化を示すパラメータとともに記憶する識別済み収集画像蓄積部と、
識別済みの収集ＩＳＡＲ画像に基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを生成するＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部と、
生成されたＭＩＮＡＣＥフィルタを記憶するＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部と、レーダ装置により収集された未知のＩＳＡＲ画像について、ＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求め、目標識別を行う相関演算部とを備えたことを特徴とする目標識別装置。
【請求項１１】
上記パラメータとして、識別目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向の各パラメータを用いることを特徴とする請求項１０に記載の目標識別装置。
【請求項１２】
レーダ装置により収集された未知のＩＳＡＲ画像から上記パラメータを測定する画像測定部と、
画像測定部で測定されたパラメータに基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部から相関演算の対象となるＭＩＮＡＣＥフィルタを抽出するＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部を備え、
上記相関演算部が、抽出されたＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度を求め、目標識別を行い、
上記識別済み画像蓄積部に、相関演算部により識別された収集ＩＳＡＲ画像を測定されたパラメータともに格納することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の目標識別装置。
【請求項１３】
上記識別済み収集画像蓄積部が、艦船の収集ＩＳＡＲ画像を記憶し、
上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、艦船ごとのＭＩＮＡＣＥフィルタを生成し、
上記相関演算部が、相関度を比較して艦船を識別することを特徴とする請求項１０、１１又は１２に記載の目標識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標識別装置に係り、逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ：Inverse Synthetic Aperture Radar）画像に基づいて艦船などの目標を識別する目標識別装置の改良に関する。
【０００２】
【従来技術】
レーダ画像に基づいて艦船などを識別する目標識別方法が従来から知られている。この様な目標識別方法としては、目標の特徴点の位置関係の比較による方法や、輝度分布のパターンを予め用意された辞書画像と比較する方法が一般的である。
【０００３】
しかしながら、前者の場合には、識別目標としての艦船と、レーダ装置を搭載したプラットフォーム（例えば航空機）との相対的な位置関係を求めることができなければ特徴点の位置を求めることができず、位置の比率比較のみとなるため、識別精度が悪いという問題があった。
【０００４】
また、後者の場合には、あらゆる観測状態に対応するには、レーダ画像の特徴として、膨大な数の辞書画像を予め用意する必要がある。また、収集されたレーダ画像について、これらの辞書画像それぞれとの相関演算を行う必要があり、計算機資源や処理時間の点で実用的でないという問題があった。
【０００５】
この様な問題を解決するため、合成開口レーダ（Synthetic Aperture Radar:ＳＡＲ）画像による目標識別装置では、ＭＩＮＡＣＥ（Minimum Noise And Correlation Energy）フィルタが用いられている。ＭＩＮＡＣＥフィルタを用いた目標識別装置では、ある範囲の状態の辞書画像（すなわち複数の辞書画像）を１枚のフィルタに合成し、このフィルタに対する相関度を求めることができる。
【０００６】
このため、辞書画像とのパターンマッチングを行う目標識別には、上記に記述したように膨大な計算コストを要するのに対し、ＭＩＮＡＣＥフィルタによる目標識別の場合、フィルタに合成された範囲内であれば、相関演算を一回で済ませてしまうことができる。つまり、処理時間を短縮することができ、また、多数の辞書画像を記憶保持する必要もない。
【０００７】
図６は、従来の目標識別装置の要部の一構成例を示したブロック図であり、ＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて艦船を識別する艦船識別装置が示されている。図中の１５は擬似ＳＡＲ画像生成部、１６は擬似ＳＡＲ画像、１７はＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部、１８はＳＡＲ画像用ＭＩＮＡＣＥフィルタである。
【０００８】
疑似ＳＡＲ画像生成部１５は、艦船の３Ｄモデルが予め与えられ、この３Ｄモデルから擬似ＳＡＲ画像１６を生成する擬似的なＳＡＲ画像の生成手段であり、指定された諸元データに基づいて観測状態ごとのＳＡＲ画像が生成される。ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部１７は、複数の疑似ＳＡＲ画像１７を合成してＭＩＮＡＣＥフィルタ１８を生成するＭＩＮＡＣＥフィルタの生成手段である。相関演算部２０は、レーダ装置（ＳＡＲ）により収集されたＳＡＲ画像１９と、合成されたＭＩＮＡＣＥフィルタ１８との相関演算を行って、その相関度を算出する相関演算手段である。
【０００９】
次に、図６の目標識別装置の動作について説明する。まず、疑似ＳＡＲ画像生成部１５では、以下の諸元を指定して、艦船３Ｄモデルから擬似ＳＡＲ画像１６を生成する。
▲１▼艦船名
▲２▼観測状態(アスペクト角、オフナディア角、レンジ、自機位置情報)
▲３▼レーダ諸元(分解能、合成開口時間、偏波、送信周波数、送信帯域幅)
▲４▼画素数(縦、横）
【００１０】
上述した通り、ＭＩＮＡＣＥフィルタ１８は、ある範囲の画像を合成したものである。ＳＡＲ画像の場合、ＭＩＮＡＣＥフィルタ１８の範囲を決定するパラメータはアスペクト角にあたるため、疑似ＳＡＲ画像生成部１５では、アスペクト角を異ならせて、複数の擬似ＳＡＲ画像１６を作成する。
【００１１】
これらの疑似ＳＡＲ画像１６が、ＭＩＮＡＣＥフィルタ１８の原画像となる。ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部１７は、アスペクト角が指定された範囲に含まれるＳＡＲ画像１６を合成して、ＭＩＮＡＣＥフィルタ１８を生成する。このようなＭＩＮＡＣＥフィルタ１８が、アスペクト角の範囲ごとに生成され、また、艦船ごとに生成される。
【００１２】
そして、相関演算部２０が、レーダ装置により収集されたＳＡＲ画像と各ＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関演算を行って、各ＭＩＮＡＣＥフィルタ１８との相関度を計算する。この結果、最も高い相関度が得られたＭＩＮＡＣＥフィルタに対応する艦船であると識別することができる。
【００１３】
ＳＡＲは、広域なエリアを撮像するレーダであるという点でＩＳＡＲとは異なり、画像中に複数の目標が写されている場合には、目標識別だけでなく、目標検出の用途にも使用されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＩＮＡＣＥフィルタを用いた従来の目標識別装置は、以上のように構成され、ＭＩＮＡＣＥフィルタの対象はＳＡＲ画像に限定されていた。この様なＭＩＮＡＣＥフィルタによる手法をＩＳＡＲ画像による目標識別装置へ適用するためには、以下の課題を解決する必要がある。
【００１５】
(１)  ＩＳＡＲ画像は目標の回転運動によって大きく変化する。この回転運動によるＩＳＡＲ画像の変化をどのようにＭＩＮＡＣＥフィルタに含めるかが課題となる。
【００１６】
(２)  ＭＩＮＡＣＥフィルタの原画像を考えるとき、合成する範囲を決定するパラメータと画像との対応が容易でなければならない。回転運動による姿勢（回転運動成分と呼ぶ）は、本来、Ｒｏｌｌ，Ｐｉｔｃｈ，Ｙａｗで表され、これらによると時間変動によって画像が急激に変化する。このため、回転運動成分と画像とをどのようにして対応させるかが課題となる。
【００１７】
(３)  航空機（プラットフォーム）から艦船のレーダ画像を収集する場合、アスペクト角が不定となり、もしくは精度が劣悪となることが考えられる。ＩＳＡＲ画像の場合、アスペクト角変化によって艦船のレンジ方向の長さが変化してしまうため、アスペクトも不定としてＭＩＮＡＣＥフィルタを合成する必要がある。すなわち、ＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタを考える場合、アスペクト角変化と艦船の回転運動成分変化を表すいくつかのパラメータをもってＭＩＮＡＣＥフィルタを合成する必要がある。このため、どのパラメータによりＭＩＮＡＣＥフィルタを合成するのかが課題となる。
【００１８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを生成し、収集されたＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求めて、艦船などの目標識別を行う目標識別装置を得ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による目標識別装置は、疑似ＩＳＡＲ画像生成部、ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部及び相関演算部を備えて構成される。
【００２０】
疑似ＩＳＡＲ画像生成部は、識別目標の３Ｄモデルに基づいて、識別目標の回転運動による姿勢変化をパラメータ化し、このパラメータを異ならせて複数の疑似ＩＳＡＲ画像を生成する。ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部は、複数の疑似ＩＳＡＲ画像に基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する。ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部は、生成されたＭＩＮＡＣＥフィルタを記憶する。相関演算部は、レーダ装置により収集されたＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求め、目標識別を行う。
【００２１】
この様な構成により、識別目標の回転運動による姿勢変化を考慮して、３ＤモデルからＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することができる。このため、収集された未知のＩＳＡＲ画像について、ＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求めれば、目標識別を行うことができる。
【００２２】
請求項２に記載の本発明による目標識別装置は、上記疑似ＩＳＡＲ画像生成部が、回転運動による姿勢変化を示すパラメータとして、識別目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向の各パラメータを用い、これらのパラメータを異ならせて複数の疑似ＩＳＡＲ画像を生成するように構成される。
【００２３】
このような構成により、回転運動成分を目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向の３つのパラメータで表し、目標の回転運動による姿勢変化をパラメータ化し、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することができる。すなわち、目標の回転運動成分をＭＩＮＡＣＥフィルタに適応したパラメータに置き換えて、ＩＳＡＲ画像に好適なＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することができる。
【００２４】
請求項３に記載の本発明による目標識別装置は、上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、所定の歪み量を加えてＭＩＮＡＣＥフィルタを生成するように構成される。この様な構成により、収集されたＩＳＡＲ画像の微小変動にも対応することができる。
【００２５】
請求項４に記載の本発明による目標識別装置は、上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、上記パラメータについて複数の範囲を指定され、指定された範囲ごとにＭＩＮＡＣＥフィルタを生成するように構成される。この様な構成により、１つのＭＩＮＡＣＥフィルタに合成される原画像の数を絞り込むことにより、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させることができる。
【００２６】
請求項５に記載の本発明による目標識別装置は、収集されたＩＳＡＲ画像から上記パラメータを測定する画像測定部と、画像測定部で測定されたパラメータに基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部から相関演算の対象となるＭＩＮＡＣＥフィルタを抽出するＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部を備え、上記相関演算部が、抽出されたＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度を求めるように構成される。
【００２７】
この様な構成により、収集ＩＳＡＲ画像における目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向を測定し、相関演算の対象となるＭＩＮＡＣＥフィルタを絞り込むことができる。
【００２８】
請求項６に記載の本発明による目標識別装置は、上記相関演算部が、収集されたＩＳＡＲ画像及びＭＩＮＡＣＥフィルタを相対的にシフトさせて複数回の相関演算を行い、求められた相関度の最大値を当該ＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度とするように構成される。このような構成により、収集ＩＳＡＲ画像の画像中心の位置が不明であっても、収集されたＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求めることができる。
【００２９】
請求項７に記載の本発明による目標識別装置は、識別済みの収集ＩＳＡＲ画像を記憶する収集画像蓄積部を備え、上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、疑似ＩＳＡＲ画像及び収集ＩＳＡＲ画像に基づいてＭＩＮＡＣＥフィルタを生成するように構成される。疑似ＩＳＡＲ画像のみならず、収集ＩＳＡＲ画像を用いて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを合成することにより、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させることができる。
【００３０】
請求項８に記載の本発明による目標識別装置は、上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、パラメータ条件が同一の疑似ＩＳＡＲ画像及び収集ＩＳＡＲ画像がある場合に、収集ＩＳＡＲ画像を優先して用いるように構成される。収集ＩＳＡＲ画像を優先して用いることにより、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させるとともに、収集ＩＳＡＲ画像の不足を疑似ＩＳＡＲ画像で補うことができる。
【００３１】
請求項９に記載の本発明による目標識別装置は、上記疑似ＩＳＡＲ画像生成部が、艦船の３Ｄモデルに基づいて、複数の疑似ＩＳＡＲ画像を生成し、上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、各艦船ごとにＭＩＮＡＣＥフィルタを生成し、上記相関演算部が、相関度を比較して戦艦を識別するように構成される。このような構成により、ＩＳＡＲ画像による艦船識別をＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて行うことができる。
【００３２】
請求項１０に記載の本発明による目標識別装置は、識別済み収集画像蓄積部、ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部及び相関演算部を備えて構成される。
【００３３】
識別済み収集画像蓄積部は、レーダ装置により収集された識別済みのＩＳＡＲ画像を目標の回転運動による姿勢変化を示すパラメータとともに記憶する。ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部は、識別済みの収集ＩＳＡＲ画像に基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する。ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部は、生成されたＭＩＮＡＣＥフィルタを記憶する。相関演算部は、レーダ装置により収集された未知のＩＳＡＲ画像について、ＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求め、目標識別を行う。
【００３４】
この様な構成により、識別目標の回転運動による姿勢変化を考慮して、識別済みのＩＳＡＲ画像からＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することができる。このため、収集された未知のＩＳＡＲ画像について、ＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求めれば、目標識別を行うことができる。
【００３５】
請求項１１に記載の本発明による目標識別装置は、上記パラメータとして、識別目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向の各パラメータを用いている。このような構成により、目標の回転運動による姿勢変化をパラメータ化し、目標の回転運動成分をＭＩＮＡＣＥフィルタに適応したパラメータに置き換え、ＩＳＡＲ画像に最適化されたＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することができる。
【００３６】
請求項１２に記載の本発明による目標識別装置は、レーダ装置により収集された未知のＩＳＡＲ画像から上記パラメータを測定する画像測定部と、画像測定部で測定されたパラメータに基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部から相関演算の対象となるＭＩＮＡＣＥフィルタを抽出するＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部を備え、上記相関演算部が、抽出されたＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度を求め、目標識別を行い、上記識別済み画像蓄積部が、識別済みの収集ＩＳＡＲ画像を記憶するように構成される。この様な構成により、識別済みの収集ＩＳＡＲ画像を目標の回転運動による姿勢変化を示すパラメータとともに格納し、ＭＩＮＡＣＥフィルタを学習させることができる。
【００３７】
請求項１３に記載の本発明による目標識別装置は、上記識別済み収集画像蓄積部が、艦船の収集ＩＳＡＲ画像を記憶し、上記ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部が、艦船ごとのＭＩＮＡＣＥフィルタを生成し、上記相関演算部が、相関度を比較して艦船を識別するように構成される。このような構成により、ＩＳＡＲ画像による艦船識別をＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて行うことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による目標識別装置の要部の一構成例を示した図であり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて、艦船を識別する艦船識別装置が示されている。図中の１は３Ｄモデル蓄積部、２は疑似ＩＳＡＲ画像生成部、３は疑似ＩＳＡＲ画像蓄積部、４は疑似ＩＳＡＲ画像検索部、５はＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部、６はＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部、７は収集ＩＳＡＲ画像、８は画像表示部、９は画像測定部、１０は画像処理部、１１はＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部、１２は相関演算部、１３は識別済み収集画像蓄積部である。
【００３９】
３Ｄモデル蓄積部１は、艦船の３次元ＣＡＤモデルを記憶保持する記憶手段であり、識別対象となる艦船ごとに３Ｄモデルが予め格納されている。疑似ＩＳＡＲ画像生成部２は、３Ｄモデル蓄積部１の３Ｄモデルから、２次元のＩＳＡＲ画像を生成する。この様にして生成されたＩＳＡＲ画像を疑似ＩＳＡＲ画像を呼ぶ。疑似ＩＳＡＲ画像生成部２での画像生成は、予め指定され、あるいはオペレータによって指定された観測状態、レーダ諸元、画素数及び回転運動成分などのパラメータに基づいて行われる。
【００４０】
ここで、ＩＳＡＲ画像上での艦船目標の回転運動成分は、艦首と艦尾を結んだ軸（主軸）の傾き（主軸角）θとドップラー軸上での幅Ｗで表すことができる。回転運動成分のパラメータとして、主軸角θとドップラー幅Ｗを指定した場合の疑似ＩＳＡＲ画像の生成方法について以下に説明する。
【００４１】
主軸角θを指定したとき、クロスレンジベクトルＬは一つの変数ｓを用いて次式で表される。
【数１】
0003697433.tif 000002
【００４２】
式（１）中のベクトルｉｓはレンジベクトルｉｒと鉛直方向ベクトルに垂直な単位ベクトル、ベクトルｉｔはベクトルｉｓとレンジベクトルｉｒに垂直な単位ベクトルである。また、目標の進行方向を表すベクトルをｉｖとすれば、式（１）中のＣ１〜Ｃ３は次式で表される。
【数２】
0003697433.tif 000003
【００４３】
ドップラー幅Ｗとドップラー方向（艦橋の上下の向き）を指定すると、変数ｓは次式を解くことによって求めることができる。
【数３】
0003697433.tif 000004
【００４４】
ここでｒｐは第ｐ反射点である。式（２）をもっともよく満たす解をＳｅとすると、第ｐ反射点のレンジ軸の座標Ｒｐ、クロスレンジ軸の座標Ｆｐは以下のようになる。
【数４】
0003697433.tif 000005
【００４５】
式（３），（４）に従って、各反射点を２次元平面に投影し、レーダ応答を畳み込むことにより疑似ＩＳＡＲ画像を得ることができる。この様にして、疑似ＩＳＡＲ画像生成部２は、指定された以下のパラメータ▲５▼〜▲９▼に基づいて、擬似ＩＳＡＲ画像を生成する。
▲５▼艦船名
▲６▼観測状態(アスペクト角、オフナディア角、レンジ、自機位置情報)
▲７▼レーダ諸元(分解能、合成開口時間、偏波、送信周波数、送信帯域幅)
▲８▼画素数(縦、横)
▲９▼回転運動成分(主軸角、ドップラー幅、艦橋の上下)
【００４６】
疑似ＩＳＡＲ画像蓄積部３は、多数の疑似ＩＳＡＲ画像を記憶保持する記憶手段であり、疑似ＩＳＡＲ画像生成部２により生成された疑似ＩＳＡＲ画像が、上記パラメータとともに疑似ＩＳＡＲ画像蓄積部３に格納される。
【００４７】
疑似ＩＳＡＲ画像検索部４は、疑似ＩＳＡＲ画像蓄積部３に格納された疑似ＩＳＡＲ画像から、ＭＩＮＡＣＥフィルタの生成に用いられる疑似ＩＳＡＲ画像を検索して抽出する。この検索は、予め指定され、あるいはオペレータによって指定されたパラメータに基づいて行われる。ここでは、次のパラメータに基づいて検索を行うものとする。
【００４８】
▲１▼艦船名
▲２▼レーダ諸元
▲３▼レンジ
▲４▼アスペクト角範囲と刻み幅
▲５▼オフナディア角範囲と刻み幅
▲６▼主軸角範囲と刻み幅
▲７▼ドップラー幅範囲と刻み幅
▲８▼艦橋の上下向き(上下ともに含める場合もある)
▲９▼画素
【００４９】
ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部５は、抽出された疑似ＩＳＡＲ画像を合成し、適度な歪み量を加えてＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する。ＭＩＮＡＣＥフィルタは、合成される画像があまりにも多くなるとその精度が劣化する。このため、ある艦船に対する全てのＩＳＡＲ画像を合成するのではなく、アスペクト角、主軸角、ドップラー幅などの上記パラメータについて適度な範囲を設定し、この範囲におけるＩＳＡＲ画像を合成する必要がある。これらのパラメータ範囲は、予め指定され、あるいはオペレータによって指定される。
【００５０】
上記▲１▼〜▲９▼のパラメータの場合、▲１▼〜▲３▼及び▲９▼は、ＭＩＮＡＣＥフィルタ１枚ごとに一意に決まるパラメータであり、▲４▼〜▲８▼のパラメータについて範囲が指定され、パラメータ条件が当該範囲に含まれている疑似ＩＳＡＲ画像のみを合成して、ＭＩＮＡＣＥフィルタが生成される。この様にして、同じ艦船について、パラメータ範囲の異なる複数のＭＩＮＡＣＥフィルタが生成される。
【００５１】
歪み量とはＭＩＮＡＣＥフィルタ特有のパラメータであり、これを加えることにより画像の微小変動にも対応できるようになる。特にレーダ画像の場合、観測状態の微小な変化により反射値が大きく変動するが、この歪み量を加えることにより、その変化にも対応できることになる。また、ＩＳＡＲ画像の場合、ＳＡＲとは違い観測状態だけでなく、目標の回転運動成分による画像の微小変動が考えられるが、ＭＩＮＡＣＥフィルタの歪み量を加えることによりその影響にも対応できるようになる。
【００５２】
ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部６は、ＭＩＮＡＣＥフィルタを記憶保持する記憶手段であり、ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部５により合成されたＭＩＮＡＣＥフィルタがＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部６に格納される。
【００５３】
疑似ＩＳＡＲ画像を生成し、これらを合成してＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する上記処理は、３Ｄモデル蓄積部１に３Ｄモデルが保存されている各艦船ごとに、またパラメータ範囲ごとに行われる。この様にして求められた各ＭＩＮＡＣＥフィルタが、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部６に記憶されている。
【００５４】
次に相関演算の動作について説明する。まず、ＩＳＡＲ装置（不図示）によりＩＳＡＲ画像７が収集される。収集されたＩＳＡＲ画像７は画像表示部８にて表示され、画像測定部９により、主軸角、ドップラー幅Ｗ及び艦橋の上下向きが測定される。図２は、図１の収集ＩＳＡＲ画像７の主軸角θ、ドップラー幅Ｗの測定例を示した図である。
【００５５】
画像処理部１０は、収集されたＩＳＡＲ画像７の輝度変換、平滑化及び画像拡大を行う。輝度変換は、レーダ画像特有のヒストグラムの偏りを除去するために行われる。平滑化はノイズを除去するために行われる。また、画像拡大は相関演算時にＩＳＡＲ画像の中心とＭＩＮＡＣＥフィルタの中心とを自動的に一致させるために、ゼロ埋めにより画像の周囲を拡大してＩＳＡＲ画像をＭＩＮＡＣＥフィルタよりも大きくする処理である。
【００５６】
ＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部１１は、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部６に格納されたＭＩＮＡＣＥフィルタから、相関演算の対象となるＭＩＮＡＣＥフィルタを検索して抽出する。この検索は、画像測定部９により測定された主軸角、ドップラー幅及び艦橋の上下、並びに、その他のレーダ諸元、観測状態、画素数などの条件により検索される。従って、全ての艦船について、上記条件に一致するＭＩＮＡＣＥフィルタが抽出される。
【００５７】
相関演算部１２は、各艦船について、収集ＩＳＡＲ画像とＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度（照合度）を計算する。すなわち、画像処理部１０で画像処理されたＩＳＡＲ画像と、ＭＩＮＡＣＥフィルタ検索部１１により絞り込まれたＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関演算を行って相関度を求める。
【００５８】
収集ＩＳＡＲ画像とＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度は次式の相関演算から求まる。
【数５】
0003697433.tif 000006
【００５９】
ここで、Ｃは相関度であり、Ｘは収集画像、ＹはＭＩＮＡＣＥフィルタ、ＥＸはＸのエネルギーである。また、＊は畳み込み演算を表し、ＦＦＴを利用することにより高速に計算する。τｘ、τｙは相互相関座標であり、相関度Ｃは相互相関座標の原点における値をとる。
【００６０】
図３は、ＭＩＮＡＣＥフィルタと、収集ＩＳＡＲ画像とを照合する際の様子を示した概念図である。相関演算部１２における相関演算は、拡大された収集画像に対してＭＩＮＡＣＥフィルタを上下左右にシフトさせながら、それぞれの位置について式（５）の演算を行って相関度を求め、その最大値をその収集ＩＳＡＲ画像での相関度とする。
【００６１】
収集されたＩＳＡＲ画像は、画像中心の位置が未知であり、中心の位置をオペレータが推測することも困難である。このため、相対的にシフトさせながら相関演算を行う上記手法を用いることにより、収集ＩＳＡＲ画像の中心を相関演算前に確定する必要がなくなる。このことは目標識別にＭＩＮＡＣＥフィルタを用いることの利点の一つでもある。
【００６２】
この様にして、各艦船ごとにＭＩＮＡＣＥフィルタとの相関度が求められる。これらの相関度を比較することにより、最終的な目標識別が行われる。すなわち、収集されたＩＳＡＲ画像が、いずれの艦船であるのかが識別される。
【００６３】
識別済み画像蓄積部１３は、識別済みのＩＳＡＲ画像を記憶保持する記憶部であり、相関演算部１２により識別が行われた収集ＩＳＡＲ画像が、画像測定部９による測定結果、相関演算部１２による識別結果、レーダ諸元などのパラメータとともに格納される。
【００６４】
本実施の形態によれば、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを予め求めて、収集されたＩＳＡＲ画像をＭＩＮＡＣＥフィルタと照合して目標識別を行っている。このため、ＩＳＡＲ画像による目標識別を行うのに必要な辞書画像の記憶容量と、計算コストを削減することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、ＩＳＡＲ画像上での目標の回転運動成分を目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向からなる３つのパラメータにより表し、当該パラメータに基づいて３Ｄモデルから疑似ＩＳＡＲ画像を生成し、当該パラメータの所定範囲ごとに疑似ＩＳＡＲ画像を合成してＭＩＮＡＣＥフィルタを生成している。すなわち、回転運動成分をもつＩＳＡＲ画像に対し、ＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する際、上記パラメータを用いて分類、区分けされた複数のＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する。このため、ＩＳＡＲ画像による目標識別を高速に行うことができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、収集されたＩＳＡＲ画像から目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向のパラメータを測定し、測定されたパラメータに基づきＭＩＮＡＣＥフィルタを検索し抽出している。このため、回転運動成分を考慮して、収集されたＩＳＡＲ画像に応じたＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて相関演算を行っている。このため、ＩＳＡＲ画像による目標識別を高速に行うことができる。
【００６７】
実施の形態２．
実施の形態１では、３Ｄモデルに基づいて生成された疑似ＩＳＡＲ画像のみからＭＩＮＡＣＥフィルタを合成する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、３Ｄモデルによる疑似ＩＳＡＲ画像とともに、レーダ装置により収集されたＩＳＡＲ画像を用いて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを合成する場合について説明する。
【００６８】
図４は、本発明の実施の形態２による目標識別装置の要部の一構成例を示した図であり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて、艦船を識別する艦船識別装置が示されている。図中の１４は収集画像検索部、５ＡはＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部である。なお、図１に示されたブロックに相当するブロックについては、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００６９】
収集画像検索部１４は、識別済み収集画像蓄積部１３に格納された識別済みの収集ＩＳＡＲ画像から、ＭＩＮＡＣＥフィルタの生成に用いられるＩＳＡＲ画像を検索して抽出する。この検索は、指定された範囲のアスペクト、主軸角、ドップラー幅により行われる。
【００７０】
同じパラメータについて、同時に疑似ＩＳＡＲ画像検索部４及び収集画像検索部１４が検索を行い、抽出されたＩＳＡＲ画像をＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部５Ａが合成してＭＩＮＡＣＥフィルタを生成する。このとき、同じパラメータで擬似ＩＳＡＲ画像と収集ＩＳＡＲ画像がある場合、収集ＩＳＡＲ画像が優先され、擬似ＩＳＡＲ画像はＭＩＮＡＣＥフィルタの合成に用いられない。
【００７１】
ＭＩＮＡＣＥフィルタに収集ＩＳＡＲ画像を加えることにより、３Ｄモデルに基づく疑似ＩＳＡＲ画像生成では模擬することが難しいレーダ画像の結像の程度や局所的な構造物の影響などのＩＳＡＲ画像の質感をそのままＭＩＮＡＣＥフィルタに含めることができ、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させることができる。
【００７２】
本実施の形態によれば、３Ｄモデルから生成された疑似ＩＳＡＲ画像と、収集されたＩＳＡＲ画像とを合成して、ＭＩＮＡＣＥフィルタを生成している。このため、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させ、識別精度を向上させることができる。
【００７３】
特に、同じパラメータについて、疑似ＩＳＡＲ画像及び収集ＩＳＡＲ画像がある場合に、疑似ＩＳＡＲ画像よりも収集ＩＳＡＲ画像を優先して合成することにより、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させることができる。
【００７４】
また、ＩＳＡＲ画像の収集及び識別を繰り返し行うことによって、収集ＩＳＡＲ画像が増大するため、より精度の高いＭＩＮＡＣＥフィルタを合成することができる。つまり、ＭＩＮＡＣＥフィルタの学習機能を実現することができる。
【００７５】
実施の形態３．
実施の形態２では、３Ｄモデルによる疑似ＩＳＡＲ画像とともに、レーダ装置により収集されたＩＳＡＲ画像を用いて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを合成する場合の例について説明したが、本実施の形態では、レーダ装置により収集されたＩＳＡＲ画像のみに基づいて、ＭＩＮＡＣＥフィルタを合成する場合について説明する。
【００７６】
図５は、本発明の実施の形態３による目標識別装置の要部の一構成例を示した図であり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて、艦船を識別する艦船識別装置が示されている。図中の５ＢはＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部である。なお、図４に示されたブロックに相当するブロックについては、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７７】
この目標識別装置は、図４の目標識別装置（実施の形態２）と比較すれば、３Ｄモデル蓄積部１、疑似ＩＳＡＲ画像生成部２、疑似ＩＳＡＲ画像蓄積部３及び疑似ＩＳＡＲ画像検索部４を備えず、ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部５Ａに代えて、ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部５Ｂを備える点で異なる。
【００７８】
ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部５Ｂは、識別済み収集画像蓄積部１３から、収集画像検索部１４が抽出した収集ＩＳＡＲ画像を合成してＭＩＮＡＣＥフィルタを生成し、ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部６に格納する。識別済み収集画像蓄積部１３に多数のＩＳＡＲ画像が蓄積されている場合には、ＭＩＮＡＣＥフィルタの原画像を全て収集されたＩＳＡＲ画像とすることができる。
【００７９】
本実施の形態によれば、理想的なＭＩＮＡＣＥフィルタを合成することができ、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を大幅に向上させることができる。
【００８０】
なお、観測状態が劣悪でアスペクト角の精度が劣悪な場合、実施の形態１において識別が完了した画像からアスペクト角が算出できるため、その値を用いてＩＳＡＲ画像から目標を構成する各特徴物の長さが測定可能となり、正確な長さ測定による高精度な目標識別を行うことができる。
【００８１】
また、アスペクト角が精度よく測定できるプラットフォームにおいては、主軸角は指定せずにドップラー幅のみをパラメータとして数枚の疑似ＩＳＡＲ画像を生成し、ＭＩＮＡＣＥフィルタに合成することもできる。結果としてＭＩＮＡＣＥフィルタに合成される疑似ＩＳＡＲ画像の数を大きく削減することができるため、より高精度なＭＩＮＡＣＥフィルタを合成することができる。
【００８２】
また、艦船だけでなく、複雑な地形を移動するトラックや戦車などの車両のＩＳＡＲ画像の識別にも適応できる。
【００８３】
また、実施の形態２及び３において、収集画像と疑似ＩＳＡＲ画像の誤差について述べたが、この誤差を収集画像と同じパラメータで作成した疑似ＩＳＡＲ画像と比較し、逆フィルタなどの画像処理フィルタを用いてフィードバックすることにより、疑似ＩＳＡＲ画像生成部の精度を収集装置の精度に合わせこむことができる。この結果、他目標の場合にも高精度な疑似ＩＳＡＲ画像を生成することができ、実施の形態１及び２におけるＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させることができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、識別目標の回転運動による姿勢変化をパラメータとして、識別目標の３Ｄモデルから疑似ＩＳＡＲ画像を生成し、ＭＩＮＡＣＥフィルタを合成している。このため、ＭＩＮＡＣＥフィルタを用いて、ＩＳＡＲ画像による目標識別を高速に行うことができる。また、高精度に行うことができる。
【００８５】
また、本発明によれば、疑似ＩＳＡＲ画像生成部が、目標の主軸角、ドップラー幅及びドップラー方向をパラメータとして、疑似ＩＳＡＲ画像を生成している。このため、目標の様々な回転運動を考慮し、ＩＳＡＲ画像に好適なＭＩＮＡＣＥフィルタを生成することができる。
【００８６】
また、本発明によれば、パラメータの所定範囲ごとにＭＩＮＡＣＥフィルタを生成している。このため、１つのＭＩＮＡＣＥフィルタに合成されるＩＳＡＲ画像数を減少させ、ＭＩＮＡＣＥフィルタの精度を向上させることができる。
【００８７】
また、本発明によれば、収集ＩＳＡＲ画像のパラメータを測定し、測定されたパラメータに基づいてＭＩＮＡＣＥフィルタを絞り込み、相関演算を行っているため、ＭＩＮＡＣＥフィルタを用いた目標識別を高速に行うことができる。
【００８８】
また、本発明によれば、疑似ＩＳＡＲ画像及び収集ＩＳＡＲ画像からＭＩＮＡＣＥフィルタを合成し、レーダ装置において収集されたＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求めている。このため、ＩＳＡＲ画像による目標識別を高精度に行うことができる。
【００８９】
また、本発明によれば、収集ＩＳＡＲ画像からＭＩＮＡＣＥフィルタを合成し、レーダ装置において収集されたＩＳＡＲ画像のＭＩＮＡＣＥフィルタに対する相関度を求めている。このため、ＩＳＡＲ画像による目標識別を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による目標識別装置の要部の一構成例を示した図であり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いた艦船識別装置が示されている。
【図２】  図１の収集ＩＳＡＲ画像７の主軸角θ、ドップラー幅Ｗの測定例を示した図である。
【図３】  ＭＩＮＡＣＥフィルタと、収集ＩＳＡＲ画像とを照合する際の様子を示した概念図である。
【図４】  本発明の実施の形態２による目標識別装置の要部の一構成例を示した図であり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いた艦船識別装置が示されている。
【図５】  本発明の実施の形態３による目標識別装置の要部の一構成例を示した図であり、ＩＳＡＲ画像用のＭＩＮＡＣＥフィルタを用いた艦船識別装置が示されている。
【図６】  従来の目標識別装置の要部の一構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１  ３Ｄモデル蓄積部、２  疑似ＩＳＡＲ画像生成部、
３  擬似ＩＳＡＲ画像蓄積部、４  擬似ＩＳＡＲ画像検索部、
５，５Ａ，５Ｂ  ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部、
６  ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部、７  収集画像、８  画像表示部、
９  画像測定部、１０  画像処理部、１１  ＭＩＮＡＣＥフィルタ蓄積部、
１２  相関演算部、１３  識別済み収集画像蓄積部、１４  収集画像検索部、
１５  疑似ＳＡＲ画像生成部、１６  疑似ＳＡＲ画像、
１７  ＳＡＲ用ＭＩＮＡＣＥフィルタ合成部、
１８  ＳＡＲ用ＭＩＮＡＣＥフィルタ、１９  収集ＳＡＲ画像、
２０  ＳＡＲ用相関演算部
【図１】
0003697433.tif 000007
【図２】
0003697433.tif 000008
【図３】
0003697433.tif 000009
【図４】
0003697433.tif 000010
【図５】
0003697433.tif 000011
【図６】
0003697433.tif 000012