(57)【要約】  親機（１０１ａ０）のデータ割当部（１０２ａ０）は、信号データと画像化領域の組を子機（１０１ａ１，１０１ａ２）に割り付ける。子機（１０１ａ１，１０１ａ２）内の親機（１０１ｂ０，１０１ｃ０）は、受信した信号データと画像化領域の組を子機（１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４）に割り付ける。子機（１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４）は、それぞれ独立して画像再生処理を行い、処理結果を親機（１０１ｂ０，１０１ｃ０）に送信する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親子の関係に構成され、２世代以上で各々が並列動作の複数の演算部を備え、
前記複数の演算部は、
下の世代を持つ演算部では、入力情報として又は上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを出力情報として又は上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一世代から信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、
下の世代を持つ演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、
下の世代を持たない演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、
下の世代を持つ演算部では、前記データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、前記データ送受部で受信した画像データ及び前記画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えた並列処理装置。
【請求項２】
前記信号データは、合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号であり、
前記データ割当部は、前記観測信号を合成開口長に従って１階層以上２分割以上で再帰的にサブアパーチャ分割すると共に、前記画像化領域を複数の小領域にサブイメージ分割し、
前記画像再生部は、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像再生アルゴリズムによってＳＡＲ画像を再生することを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項３】
親子の関係における子機側及び親機側のうち少なくともいずれかの演算部で合成処理を行うと共に、子機側の演算部による画像再生中に、前記小領域における別領域のデータを対象とした親機側の演算部による合成処理、親機側と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信を全て非同期に同時実行することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項４】
前記画像再生部は、前記信号データのアップサンプリング処理を、補間処理後のデータを複数の小領域に分割し、各小領域の計算に必要な領域が含まれるように元信号データを複数の領域に分割し、分割された元信号データのそれぞれに対してアップサンプリング処理と補間処理を独立して実施することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項５】
親子の関係における親機側と子機側の演算部が複数の計算機によって構成され、前記複数の計算機間がネットワークで接続され、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が異なる計算機で行われる場合はネットワーク通信で処理され、同一の計算機で行われる場合は共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項６】
計算機内部で、親機側の演算部をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とすると共に、子機側の演算部をバスで接続されるＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＭＩＣ（Ｍａｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｒｅ）とし、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が、バスを跨ぐ際は通信で処理され、バスを跨がない場合は前記計算機内の共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項５記載の並列処理装置。
【請求項７】
親子の関係における特定の親機が持つ子機の個数が、他の親機が持つ子機の個数と異なることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項８】
前記複数の演算部はレーダシステムの演算部であり、かつ、当該レーダシステムは移動体のプラットフォーム上に搭載されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の並列処理装置を用い、
受信データから未処理のデータを選択する受信データ選択ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを画像化する画像再生処理ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データ及び前記画像再生処理ステップで画像化した画像データのうち少なくともいずれか一方のデータを同一世代の演算部との間で交換するデータ交換ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを、前記下の世代の演算部に対して送信する入力データ送信ステップと、
前記入力データ送信ステップで送信した入力データによって、前記下の世代の演算部が処理した画像データを受信する画像データ集約ステップと、
前記画像再生処理ステップまたは前記画像データ集約ステップの画像データを合成する画像合成ステップと、
前記画像合成ステップで処理した画像データを、出力情報として、または上の世代の演算部に対して送信する画像データ送信ステップとを備えた並列処理方法。
【請求項１０】
前記画像再生処理ステップと、前記データ交換ステップと、前記入力データ送信ステップと、前記画像合成ステップとを、各ステップで独立した作業バッファ領域を用いて、各ステップの処理が完了する前に次のステップへ非同期に移行することを特徴とする請求項９記載の並列処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）による観測結果を、Ｆａｓｔ  Ｆａｃｔｏｒｉｚｅｄ  ＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法で画像データに再構築する処理時間の短縮化を図ることのできる並列処理装置及び並列処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＡＲは、衛星や航空機等のアンテナプラットフォームの進行方向に沿って繰り返し観測対象に対して電波を放射し、その反射信号を収集する。この結果、反射信号ｓのサンプリング数をＭ、そして、反射波の数をＮと置くと、観測データとして、Ｎ行Ｍ列の複素行列で表される信号データＳと、Ｎ行３列の実数行列で表される位置情報Ｐが得られる。これらの観測データから、例えば画像中心位置ｃ、画素数Ｈ×Ｗ、そして、分解能で表される画像化情報を画像再生アルゴリズムに与えることで、Ｈ行Ｗ列の複素行列で表される画像データＶを再構築できる。この画像再生アルゴリズムには、近似処理なしで長時間をかけて高精度に再生するＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法や、近似処理によって短時間で低精度に再生するＲａｎｇｅＤｏｐｐｌｅｒ法等、様々な手法が存在するが、特に、Ｆａｓｔ  Ｆａｃｔｏｒｉｚｅｄ  ＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法は、精度と処理速度のバランスが良い手法として知られている。【０００３】
このＦａｓｔ  Ｆａｃｔｏｒｉｚｅｄ  ＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法で画像再生を行う際には、まず、Ｎ点の各位置情報を時系列順に結んで表される合成開口長（フルアパーチャ）を、再帰的に複数のステージにかけてサブアパーチャ分割する。例えば、分割ステージ数Ｋを３、ステージ毎の分割数Ｌ１，…，ＬＫを２に設定すると、位置情報Ｐは、以下の式（１）のようにＮ点を８等分した８つのサブアパーチャ位置情報Ｐ(sub）＝［ｐ１，ｐ２，…，ｐN/8］Tに分割される。
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【０００４】
信号データＳは、パルス圧縮処理が施される共に、位置情報と同様にして以下の式（２）のようにヒット方向を８等分した８つのサブアパーチャ信号データＳ(sub）＝［ｓ１，ｓ２，…，ｓN/8］Tに分解される。
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【０００５】
次に、画像化情報を基に、画像データＶの計算領域をサブイメージ分割する。例えば、画像の縦横それぞれ２等分するように分割すれば、以下の式（３）で表す通り、四つのサブイメージ画像領域Ｖ(sub)が計算領域として得られる。
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【０００６】
ここで、ｐｏｓは画素位置に対応する反射信号上のサンプリング位置を取得するオペレータであり、ｒｅｆは、Ｍ点で離散化されている信号Ｓｎから、実数で与えられる位置ｐｏｓ［…］に対応するサンプリング値を取得するオペレータである。この実数位置を取得する際には、以下の式（５）で表されるように、各反射信号Ｓｎのサンプリング数を細かく刻みなおすアップサンプリング処理（信号Ｓｎに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、変換後の信号データの中心領域に値０を設定（Ｐａｄｄｉｎｇ）し、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）する）を実施した後に、例えば線形補間やスプライン補間等の補間処理（Ｉｎｔｅｒｐ）として実装される。
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【０００７】
最後に、同一のサブイメージ画像領域に対応するサブイメージ画像データＤ（1,1）を、以下の式（６）で示すように、再帰ステージ毎に合成し、最終的なサブイメージ画像データV(sub)を得る。
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【０００８】
この合成処理では、再帰ステージが進行（Ｋ，Ｋ−１，Ｋ−２，…，１）する度に、異なる画像グリッドのサブイメージ画像をグリッドの刻みが細かくなり高分解能な画像となるように合成を行うため、グリッド位置合わせとグリッド細分化を目的としたリサンプリング処理Ｒｅｓａｍｐｌｅが行われる。このリサンプリング処理は、式（４）と同様にして、サブイメージ画像データの次元(縦・横)毎にアップサンプリングを施す補間処理として実装される。以上のようにして、例えば非特許文献１に開示されているＦａｓｔ  Ｆａｃｔｏｒｉｚｅｄ  ＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法は、サブアパーチャ分割した信号データから高分解能なＳＡＲ画像データを再生する。【０００９】
一般的に、ＳＡＲの画像再生処理には長時間を要し、このＦａｓｔ  Ｆａｃｔｏｒｉｚｅｄ  ＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法についてはＳＡＲ画像再生アルゴリズムの中では演算量が少ない方であるが、それでもなお長時間を要する。このため、例えば非特許文献２に開示されているように、メモリ領域を共有する複数の処理単位で並列処理を行い、画像再生処理時間の削減が行われていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ulander, L. M. H., Hellsten, H., and Stenstrom, G.:Synthetic-Aperture Radar Processing Using Fast Factorized Back-Projection,IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems, Vol. 39. No. 3, pp. 760−776, 2003.
【非特許文献２】Yu, M., Zhang, X., and Liu Z.:Acceleration of fast factorized back projection algorithm for bistatic SAR,in Proc. 2013 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS),pp.2493−2496,2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の並列処理装置は、以上のようにメモリ領域を共有する範囲内で行われる構成となっているため、通信処理を含めるようにして複数のメモリ領域を扱う並列処理に対応することができないという問題があった。
また、単純に通信処理を含めるように親機から子機へデータを送信し、子機が演算した結果を親機側で集約するように並列化を施すと、画像再生時間が短縮されるが、データ通信時間や、親側の合成処理に時間を要するため、画像再生処理全体の時間が並列数に応じて削減されないという問題があった。
さらに、各信号データの全サンプリング点を利用してアップサンプリング処理を行うため、サンプリング数に応じて処理時間が非線形に増大してしまうという問題があった。すなわち、従来の並列処理装置では、並列処理を用いても、大規模な観測データから画像データを短時間で得ることができないという問題があった。【００１２】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることのできる並列処理装置及び並列処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る並列処理装置は、親子の関係に構成され、２世代以上で各々が並列動作の複数の演算部を備え、複数の演算部は、下の世代を持つ演算部では、入力情報として又は上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを出力情報として又は上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一世代から信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、下の世代を持つ演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、下の世代を持たない演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、下の世代を持つ演算部では、データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、データ送受部で受信した画像データ及び画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る並列処理装置は、信号データと画像化領域の組を親機側から子機側へと割り付け、子機間でデータを交換及び変更し、複数の子機が生成した画像データの合成を子機が実施し、子機同士が互いに独立して画像再生処理を行い、この画像再生処理及び画像合成処理とデータ通信を非同期的に処理するようにしたものである。これにより、通信処理を含む並列処理によって画像再生を短時間で完了することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１の並列処理装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の並列処理装置における画像データ領域のサブイメージ分割を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の並列処理装置における観測信号に対するサブアパーチャ分割の例を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１の並列処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来のアップサンプリング処理と補間処理によるデータサイズの変化を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２の並列処理装置における信号データの分割を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による並列処理装置の構成図である。
本実施の形態による並列処理装置は、親子孫の関係に構成された３世代の複数の演算部を備えている。すなわち、並列処理装置として、一つの親機１０１ａ０と二つの子機１０１ａ１、１０１ａ２に分けられ、更に、子機１０１ａ１の中で親機１０１ｂ０と四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４に分けられている。子機１０１ａ２についても同様に、親機１０１ｃ０と四つの子機１０１ｃ１〜１０１ｃ４に分けられている。これら親機１０１ａ０、親機１０１ｂ０，１０１ｃ０、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４が、複数の演算部に相当する。
【００１７】
親機１０１ａ０は、データ割当部１０２ａ０とデータ送受部１０３ａ０と画像合成部１０４ａ０を備え、親機１０１ｂ０，１０１ｃ０は、データ割当部１０２ｂ０，１０２ｃ０とデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０と画像合成部１０４ｂ０，１０４ｃ０を備えている。また、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４は、それぞれデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４と、画像再生部１０２ｂ１〜１０２ｂ４，１０２ｃ１〜１０２ｃ４と、画像合成部１０４ｂ１〜１０４ｂ４，１０４ｃ１〜１０４ｃ４を備えている。
【００１８】
親機１０１ａ０におけるデータ送受部１０３ａ０は、入力情報として信号データと画像化領域を受信する。また、データ送受部１０３ａ０は、下の世代である子機１０１ａ１、１０１ａ２から画像データを受信し、この画像データまたは親機１０１ａ０で処理した画像データを出力情報として送出する。データ割当部１０２ａ０は、データ送受部１０３ａ０で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付ける。画像合成部１０４ａ０は、データ送受部１０３ａ０で受信した画像データを合成する。
親機１０１ｂ０，１０１ｃ０におけるデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０は、上の世代である親機１０１ａ０から信号データと画像化領域を受信すると共に、下の世代である子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４から画像データを受信し、この画像データを上の世代である親機１０１ａ０に送信する。データ割当部１０２ｂ０，１０２ｃ０は、データ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代である子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に対して割り付ける。画像合成部１０４ｂ０，１０４ｃ０は、データ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０で受信した画像データを合成する。
【００１９】
子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４におけるデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４は、上の世代である親機１０１ｂ０，１０１ｃ０から信号データと画像化領域の組を受信する。また、同一世代である子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４から信号データまたは画像化領域のデータ、あるいはこれら信号データと画像化領域の両方のデータの送受信を行う。画像再生部１０２ｂ１〜１０２ｂ４，１０２ｃ１〜１０２ｃ４は、データ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する。画像合成部１０４ｂ１〜１０４ｂ４，１０４ｃ１〜１０４ｃ４は、データ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４で受信した画像データ及び画像再生部１０２ｂ１〜１０２ｂ４，１０２ｃ１〜１０２ｃ４からの画像データのうち少なくともいずれか一方からの画像データを合成する。
【００２０】
なお、実施の形態１では、説明の便宜上、１：２：４の比率で３世代の親子設定をしているが、２世代以上の親子関係であれば任意の世代数に設定しても良い。また、子機の数は１以上の任意の数を設定してもよく、さらに、子機同士が互いに均等な親子構成を採らなくても構わない。
【００２１】
図１において、親機１０１ａ０のデータ送受部１０３ａ０が本並列処理装置の外部から入力データとして観測位置Ｐ、観測信号Ｓ、そして演算結果となる画像データＶの計算に必要な画像領域に関する情報を受信する。これらの入力データは、データ割当部１０２ａ０によって分割され、子機１０１ａ１と子機１０１ａ２に転送される。Ｆａｓｔ  Ｆａｃｔｏｒｉｚｅｄ  ＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎのデータ分割法の説明として、図２に、この画像データ領域のサブイメージ分割を、図３に、観測信号に対するサブアパーチャ分割の例を示す。
【００２２】
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【００２３】
図１におけるデータ割当部１０２ａ０は、以上で示した分割設定を行った後、各子機１０１ａ１，１０１ａ２にサブイメージ画像領域２０２〜２０５と画像化に必要な位置情報を順に送信すると共に、子機１０１ａ１に最終ステージのサブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ａｂｂを、子機１０１ａ２に最終ステージのサブアパーチャ信号データ３０４ｂａａ〜３０４ｂｂｂを順に送信していく。
【００２４】
親機１０１ａ０から送信されたデータは、子機１０１ａ１，１０１ａ２の中の親機１０１ｂ０，１０１ｃ０のデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０で順に受信していく。親機１０１ｂ０，１０１ｃ０が受信したサブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ａｂｂ，３０４ｂａａ〜３０４ｂｂｂと画像化に必要な位置情報とサブイメージ画像領域２０２〜２０５は、サブアパーチャ分割データとサブイメージ分割データの分割の組を単位としてデータ割当部１０２ｂ０，１０２ｃ０から、それぞれ四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４へと送信され、各子機のデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４で受信する。
【００２５】
この割当の方法は、サブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ｂｂｂとサブイメージ画像領域２０２〜２０５の画像が再生されるのであれば、親機１０１ａ０を起点として画像再生を行う子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に対してデータをどのように割り当てても構わない。
例えば、親機１０１ａ０が四つのサブイメージ画像領域２０２〜２０５全てを二つの子機１０１ａ１，１０１ａ２へ割り当て、これらの子機１０１ａ１，１０１ａ２の中で、親機１０１ｂ０，１０１ｃ０が四つのサブイメージ画像領域２０２〜２０５をそれぞれ四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に対して一つずつ割り当て、全サブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ｂｂｂを四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４全てに順に送信するように割り付ける。子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４では、画像再生部１０２ｂ１〜１０２ｂ４，１０２ｃ１〜１０２ｃ４で再生したサブイメージ画像３０５ａａａ〜３０５ａｂｂ，３０５ｂａａ〜３０５ｂｂｂを、画像合成部１０４ｂ１〜１０４ｂ４，１０４ｃ１〜１０４ｃ４でそれぞれ合成し、この合成画像３０７ａ，３０７ｂをデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４から送信して親機１０１ｂ０，１０１ｃ０のデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０で受信し、画像合成部１０４ｂ０，１０４ｃ０で全子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４のサブイメージ画像データ３０８を集約するように構成しても良い。
【００２６】
あるいは、四つのサブイメージ画像領域２０２〜２０５を四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に対して一つずつ割り当て、四つのサブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ａｂｂ，３０４ｂａａ〜３０４ｂｂｂを四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に一つだけ割り当てられるように送信し、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４間、子機１０１ｃ１〜１０１ｃ４間でサブアパーチャ領域データをデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４で交換するようにして全てのサブイメージ画像３０５ａａａ〜３０５ａｂｂ，３０５ｂａａ〜３０５ｂｂｂを再生して画像合成部１０４ｂ１〜１０４ｂ４，１０４ｃ１〜１０４ｃ４で合成するように構成し、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４間、子機１０１ｃ１〜１０１ｃ４間のサブイメージ画像データ３０８の集約を親機１０１ｂ０，１０１ｃ０の画像合成部１０４ｂ０，１０４ｃ０で行うように構成しても良い。
【００２７】
あるいは、四つのサブイメージ画像領域２０２〜２０５を四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に対して全て割り当て、四つのサブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ａｂｂ，３０４ｂａａ〜３０４ｂｂｂを四つの子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に順に割り当てられるように送信し、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４側で四つのサブイメージ画像３０５ａａａ〜３０５ａｂｂ，３０５ｂａａ〜３０５ｂｂｂを作成して、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４間、子機１０１ｃ１〜１０１ｃ４間でサブアパーチャ信号データ３０４ａａａ〜３０４ａｂｂ，３０４ｂａａ〜３０４ｂｂｂを交換して子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４側で合成処理を行う。または親機１０１ｂ０，１０１ｃ０へサブイメージ画像３０５ａａａ〜３０５ａｂｂ，３０５ｂａａ〜３０５ｂｂｂを逐次返送して親機１０１ｂ０，１０１ｃ０の画像合成部１０４ｂ０，１０４ｃ０でサブイメージ画像データ３０８を計算するように構成しても良い。
【００２８】
あるいは、これらの方式を組合せて行う等、任意の数のサブアパーチャ領域とサブイメージ画像領域を任意の数の子機に割り付け、子機側あるいは親機側のいずれか、または両方で合成処理を行うように構成して構わない。
また、子機による画像再生中に、別領域のデータを対象とした、親機による合成処理や、親機と子機間のデータ送受信、子機間のデータ送受信を非同期的に同時実行するように構成しても良い。
【００２９】
以上のように構成される本並列処理装置がプログラムとして構成される場合は、１台以上の計算機を用いる。２台の計算機Ａ，Ｂを用いる場合は、計算機Ａが親機１０１ａ０の役割を担当し、計算機Ａ，Ｂが子機１０１ａ１，１０１ａ２の役割を担当する。また、データ送受を行うスレッド（またはプロセス）が計算機Ａ，Ｂ内部の親機１０１ｂ０，１０１ｃ０となり、各計算機Ａ，Ｂ内部の一つ以上の演算器が子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４の役割を担当する。
【００３０】
計算機内部は、例えば、親機をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、子機をＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）またはＭＩＣ（Ｍａｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｒｅ）のようなプロセッサとして設定し、これらのプロセッサが備える多数の演算器で画像再生を並列に処理するよう構成すればよい。この構成の場合は、データ通信がＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓバスを介したものとなる。
【００３１】
あるいは、親機をＣＰＵ１スレッド、子機をＣＰＵのコア数に対応する数の複数スレッドに設定し、親機と子機が同じ計算機上でメモリ空間が共有される形であってもよい。この場合、データ通信は明示的には行われず、共有メモリ領域に対するデータの入出力として行われる。また、親機と子機が異なる計算機である場合はネットワークを介した通信となる。また、例えば、１個の親機から１０個の孫機を持つ子機と１個の孫器を持つ子機の関係のように、不均等な構成の親子関係を構成して、性能の異なる複数のＧＰＵや計算機を同時に利用するように構成しても良い。
【００３２】
なお、本並列処理装置は、地上設備として設置する以外にも、レーダシステムのハードウェアの一部として構成し、車、航空機、衛星といった移動体に搭載する形で構成しても良い。
【００３３】
図４は、上記並列処理装置を用いた並列処理方法を示すフローチャートである。
親機と子機の役割を与えられた演算部（子機１０１ａ１，１０１ａ２）は、その親機１０１ｂ０，１０１ｃ０におけるデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０が未処理の受信データを選択する（ステップＳＴ１）。受信データがない場合は、処理終了通知の受信有無の確認（ステップＳＴ１０）へ移行する。取得した受信データが、入力データ（サブアパーチャ信号データとサブイメージ画像領域）である場合は、未処理のデータを一つ以上選択し、子機を持たない演算部（子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４）の場合は、画像再生部１０２ｂ１〜１０２ｂ４，１０２ｃ１〜１０２ｃ４による画像再生処理（ステップＳＴ２）によって画像データを計算する。また、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４のデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４は、他の子機との間で入力データ及び画像データの交換を行うか否かを判定し（ステップＳＴ３）、必要ならば交換（ステップＳＴ４）した後に、交換後の入力データ及び画像データを用いてステップＳＴ２の画像再生処理を行う。
【００３４】
ステップＳＴ１において、入力データの選択後に、子機を持つ演算部（親機１０１ｂ０，１０１ｃ０）では、データ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０が、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４に入力データを送信し（ステップＳＴ５）、子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４から画像データの返却を待ち受け、画像データを取得する（ステップＳＴ６）。すなわち、子機の分割画像データを集約する。
画像データの取得が完了したならば、データ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０は、未処理の入力データ有無の確認を行う（ステップＳＴ７）。また、ステップＳＴ３において他の子機との入力データの交換を行わない場合はステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７において、未処理の入力データが存在するならば、ステップＳＴ１のデータ選択処理に戻る。ステップＳＴ７において、未処理の入力データが存在しなければ、画像合成部１０４ｂ０，１０４ｃ０または画像合成部１０４ｂ１〜１０４ｂ４，１０４ｃ１〜１０４ｃ４により再生した画像データの合成処理を実施し（ステップＳＴ８）、合成後のデータを親機１０１ａ０または１０１ｂ０，１０１ｃ０へ送信する（ステップＳＴ９）。
【００３５】
一方、ステップＳＴ１において、親機１０１ｂ０，１０１ｃ０のデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０における未処理の受信データ選択結果、または子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４のデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４における未処理の受信データ選択結果が画像データであった場合は、ステップＳＴ８の画像合成処理に移行する。
【００３６】
ステップＳＴ９の後、親機１０１ｂ０，１０１ｃ０のデータ送受部１０３ｂ０，１０３ｃ０及び子機１０１ｂ１〜１０１ｂ４，１０１ｃ１〜１０１ｃ４のデータ送受部１０３ｂ１〜１０３ｂ４，１０３ｃ１〜１０３ｃ４は終了通知を確認し（ステップＳＴ１０）、終了通知がなければ、再度、ステップＳＴ１のデータ選択処理に戻り、終了通知があれば処理を終了する。
【００３７】
図４のフローチャートでは、説明の便宜上、画像再生処理とデータ交換処理とデータ送信処理と画像合成処理とを逐次的に行う手順を示したが、それぞれに独立した作業バッファ領域を用いて、各ブロックの処理が完了する前に次のブロックへ移行するように構成しても良い。例えば、子機に入力データＡを送信（ステップＳＴ５）、子機から別の入力データＢから生成された画像データを受信（ステップＳＴ６）、別の入力データＣに対する画像合成処理（ステップＳＴ８）を、同時に処理しても良い。あるいは、データを受信して未処理のデータＡを選択（ステップＳＴ１）している間に、別のデータＢに対する画像再生処理（ステップＳＴ２）と、別のデータＣに関するデータ交換（ステップＳＴ４）、別のデータＤに対する画像合成処理（ステップＳＴ８）、別のデータＥの親機への送信（ステップＳＴ９）を、同時に処理しても良い。
【００３８】
以上説明したように、実施の形態１の並列処理装置によれば、親子の関係に構成され、２世代以上で各々が並列動作の複数の演算部を備え、複数の演算部は、下の世代を持つ演算部では、入力情報として又は上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、画像データ又は自身で処理した画像データを出力情報として又は上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一世代から信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、下の世代を持つ演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、下の世代を持たない演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、下の世代を持つ演算部では、データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、データ送受部で受信した画像データ及び画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えたので、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることができる。
【００３９】
また、実施の形態１の並列処理装置によれば、信号データは、合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号であり、データ割当部は、観測信号を合成開口長に従って１階層以上２分割以上で再帰的にサブアパーチャ分割すると共に、前記画像化領域を複数の小領域にサブイメージ分割し、画像再生部は、ＳＡＲ画像再生アルゴリズムによってＳＡＲ画像を再生するようにしたので、合成開口レーダによる観測結果を画像データに再構築する処理時間の短縮化を図ることができる。
【００４０】
また、実施の形態１の並列処理装置によれば、親子の関係における子機側及び親機側のうち少なくともいずれかの演算部で合成処理を行うと共に、子機側の演算部による画像再生中に、小領域における別領域のデータを対象とした親機側の演算部による合成処理、親機側と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信を全て非同期的に同時実行するようにしたので、合成開口レーダによる観測結果を画像データに再構築する処理時間の短縮化を図ることができる。
【００４１】
また、実施の形態１の並列処理装置によれば、親子の関係における親機側と子機側の演算部が複数の計算機によって構成され、複数の計算機間がネットワークで接続され、親機側の演算部と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信が異なる計算機で行われる場合はネットワーク通信で処理され、同一の計算機で行われる場合は共有メモリ上でデータを共有する形で処理されるようにしたので、親機側と子機側の演算部が複数の計算機によって構成される場合でも、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることができる。
【００４２】
また、実施の形態１の並列処理装置によれば、計算機内部で、親機側の演算部をＣＰＵとすると共に、子機側の演算部をバスで接続されるＧＰＵ又はＭＩＣとし、親機側の演算部と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信が、バスを跨ぐ際は通信で処理され、バスを跨がない場合は計算機内の共有メモリ上でデータを共有する形で処理されるようにしたので、計算機内部で演算部を構成する場合も、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることができる。
【００４３】
また、実施の形態１の並列処理装置によれば、親子の関係における特定の親機が持つ子機の個数が、他の親機が持つ子機の個数と異なるようにしたので、子機の個数にかかわらず並列処理装置を構成することができる。
【００４４】
また、実施の形態１の並列処理装置によれば、複数の演算部はレーダシステムの演算部であり、かつ、レーダシステムは移動体のプラットフォーム上に搭載されるようにしたので、移動体のレーダシステムとして、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることができる。
【００４５】
また、実施の形態１の並列処理方法によれば、実施の形態１に記載の並列処理装置を用い、受信データから未処理のデータを選択する受信データ選択ステップと、記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを画像化する画像再生処理ステップと、受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データ及び画像再生処理ステップで画像化した画像データのうち少なくともいずれか一方のデータを同一世代の演算部との間で交換するデータ交換ステップと、受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを、下の世代の演算部に対して送信する入力データ送信ステップと、入力データ送信ステップで送信した入力データによって、下の世代の演算部が処理した画像データを受信する画像データ集約ステップと、画像再生処理ステップまたは画像データ集約ステップの画像データを合成する画像合成ステップと、画像合成ステップで処理した画像データを、出力情報として、または上の世代の演算部に対して送信する画像データ送信ステップとを備えたので、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることのできる並列処理装置を実現することができる。
【００４６】
また、実施の形態１の並列処理方法によれば、画像再生処理ステップと、データ交換ステップと、入力データ送信ステップと、画像合成ステップとを、各ステップで独立した作業バッファ領域を用いて、各ステップの処理が完了する前に次のステップへ非同期に移行するようにしたので、さらに信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図ることができる。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態１における画像再生処理で、必要となるデータのアップサンプリング処理を、データを小領域の集合に分割して、小領域に実施するように構成しても良い。
【００４８】
図５は、従来のアップサンプリング処理と補間処理によるデータサイズの変化を示す。この図５では、Ｎ点の信号データ４０１を、サンプリング数をＲ倍に細かく刻んだＲＮ点の信号データ４０５へアップサンプリングし、これを補間元データとしてＴ点の信号データを取得している。
図５に示す処理では、まず、フーリエ変換によって全信号要素の値が変化した信号データ４０２を得る。このフーリエ変換後の信号データ４０２を均等に２分割し、分割された信号データ４０３ａ，４０３ｂを得る。この分割された信号データの間に値０を埋めるようにしてＲＮ点の信号データ４０４を作成する。この信号データ４０４に対して逆フーリエ変換を施すことで、アップサンプリング後の信号データ４０５を取得する。このアップサンプリング後のデータを参照するようにして、補間後のデータ４０６を１点毎に計算する。このため、計算量は長さＮに対して非線形な時間を要する。
【００４９】
図６は、実施の形態２におけるアップサンプリング処理の演算量を削減するための信号データの分割を示す説明図である。まず、補間後のデータ４０６の領域を、四つの小領域５０２ａ〜５０２ｄへ分割する。一方、各小領域５０２ａ〜５０２ｄが補間処理で必要な領域が分割後の領域に含まれるように、参照先の信号データ４０１を四つの小領域５０１ａ〜５０１ｄに分割する。この際、小領域５０１ａ〜５０１ｄは、互いにオーバラップする領域を持つ。なお、ここでは、説明の便宜上、分割数を四つに設定して、均等サイズに分割するものとして扱うが、分割数は二つ以上の任意の数で構わない。また、分割サイズやオーバラップ領域サイズＢが不均等でも構わない。これにより、図５に示したアップサンプリング処理を用いた補間処理は、補間元データの小領域５０１ａ〜５０１ｄのそれぞれから小領域５０２ａ〜５０２ｄのそれぞれを計算するように、４回に分けて処理される。これにより、点数の増加に伴って非線形に処理時間を増大するアップサンプリング処理のデータ点数が削減されるため、処理時間の削減効果が得られる。
【００５０】
以上説明したように、実施の形態２の並列処理装置によれば、画像再生部は、信号データのアップサンプリング処理を、補間処理後のデータを複数の小領域に分割し、各小領域の計算に必要な領域が含まれるように元信号データを複数の領域に分割し、分割された元信号データのそれぞれに対してアップサンプリング処理と補間処理を独立して実施するようにしたので、アップサンプリング処理のデータ点数を削減でき、ＳＡＲ画像データの再生処理時間をさらに削減することができる。
【００５１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、この発明に係る並列処理装置は、信号データと画像化領域に基づいて画像データを形成する処理の時間短縮を図るための構成に関するものであり、信号データが、合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号であるレーダシステムに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００５３】
１０１ａ０，１０１ｂ０，１０１ｃ０  親機、１０１ａ１，１０１ａ２，１０１ｂ１，１０１ｂ２，１０１ｂ３，１０１ｂ４，１０１ｃ１，１０１ｃ２，１０１ｃ３，１０１ｃ４  子機、１０２ａ０，１０２ｂ０，１０２ｃ０  データ割当部、１０２ｂ１，１０２ｂ２，１０２ｂ３，１０２ｂ４，１０２ｃ１，１０２ｃ２，１０２ｃ３，１０２ｃ４  画像再生部、１０３ａ０，１０３ｂ０，１０３ｃ０，１０３ｂ１，１０３ｂ２，１０３ｂ３，１０３ｂ４，１０３ｃ１，１０３ｃ２，１０３ｃ３，１０３ｃ４  データ送受部、１０４ａ０，１０４ｂ０，１０４ｃ０，１０４ｂ１，１０４ｂ２，１０４ｂ３，１０４ｂ４，１０４ｃ１，１０４ｃ２，１０４ｃ３，１０４ｃ４  画像合成部。
【図１】
2017199401.tif 000011
【図２】
2017199401.tif 000012
【図３】
2017199401.tif 000013
【図４】
2017199401.tif 000014
【図５】
2017199401.tif 000015
【図６】
2017199401.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月14日(2016.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明に係る並列処理装置は、親子の関係に構成され、３世代以上で並列動作の複数の演算部と、複数の演算部に対し、親子関係ごとに親子間かつ子子間をデータ通信可能に接続する通信網とを備え、複数の演算部は、下の世代を持つ演算部では、上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一親子関係に属する親又は同一世代の子との間で信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、下の世代を持つ演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、下の世代を持たない演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、下の世代を持つ演算部では、データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、データ送受部で受信した画像データ及び画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る並列処理装置は、３世代以上で信号データと画像化領域の組を親機側から子機側へと割り付け、子機間でデータを交換及び変更し、複数の子機が生成した画像データの合成を子機が実施し、子機同士が互いに独立して画像再生処理を行い、この画像再生処理及び画像合成処理とデータ通信を非同期的に処理するようにしたものである。これにより、通信処理を含む並列処理によって画像再生を短時間で完了することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親子の関係に構成され、３世代以上で並列動作の複数の演算部と、
前記複数の演算部に対し、親子関係ごとに親子間かつ子子間をデータ通信可能に接続する通信網とを備え、
前記複数の演算部は、
下の世代を持つ演算部では、上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一親子関係に属する親又は同一世代の子との間で信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、
下の世代を持つ演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、
下の世代を持たない演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、
下の世代を持つ演算部では、前記データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、前記データ送受部で受信した画像データ及び前記画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えた並列処理装置。
【請求項２】
前記信号データは、合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号であり、
前記データ割当部は、前記観測信号を合成開口長に従って３階層以上かつ階層毎に２分割以上で再帰的にサブアパーチャ分割すると共に、前記画像化領域を複数の小領域にサブイメージ分割し、
前記画像再生部は、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像再生アルゴリズムによってＳＡＲ画像を再生することを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項３】
親子の関係における子機側及び親機側のうち少なくともいずれかの演算部で合成処理を行うと共に、子機側の演算部による画像再生中に、前記小領域における別領域のデータを対象とした親機側の演算部による合成処理、親機側と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信を全て非同期に同時実行することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項４】
前記画像再生部は、前記信号データのアップサンプリング処理を、補間処理後のデータを複数の小領域に分割し、各小領域の計算に必要な領域が含まれるように元信号データを複数の領域に、隣り合う当該領域どうしがオーバーラップするように分割し、分割された元信号データのそれぞれに対してアップサンプリング処理と補間処理を独立して実施することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項５】
親子の関係における親機側と子機側の演算部が複数の計算機によって構成され、前記複数の計算機間がネットワークで接続され、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が異なる計算機で行われる場合はネットワーク通信で処理され、同一の計算機で行われる場合は共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項６】
計算機内部で、親機側の演算部をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とすると共に、子機側の演算部をバスで接続されるＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＭＩＣ（Ｍａｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｒｅ）とし、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が、バスを跨ぐ際は通信で処理され、バスを跨がない場合は前記計算機内の共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項５記載の並列処理装置。
【請求項７】
親子の関係における特定の親機が持つ子機の個数が、他の親機が持つ子機の個数と異なることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項８】
前記複数の演算部はレーダシステムの演算部であり、かつ、当該レーダシステムは移動体のプラットフォーム上に搭載されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の並列処理装置を用い、
受信データから未処理のデータを選択する受信データ選択ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを画像化する画像再生処理ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データ及び前記画像再生処理ステップで画像化した画像データのうち少なくともいずれか一方のデータを同一世代の演算部との間で交換するデータ交換ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを、前記下の世代の演算部に対して送信する入力データ送信ステップと、
前記入力データ送信ステップで送信した入力データによって、前記下の世代の演算部が処理した画像データを受信する画像データ集約ステップと、
前記画像再生処理ステップまたは前記画像データ集約ステップの画像データを合成する画像合成ステップと、
前記画像合成ステップで処理した画像データを、出力情報として、または上の世代の演算部に対して送信する画像データ送信ステップとを備えた並列処理方法。
【請求項１０】
前記画像再生処理ステップと、前記データ交換ステップと、前記入力データ送信ステップと、前記画像合成ステップとを、各ステップで独立した作業バッファ領域を用いて、各ステップの処理が完了する前に次のステップへ非同期に移行することを特徴とする請求項９記載の並列処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月19日(2017.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明に係る並列処理装置は、合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号である信号データを再帰的に分割して画像を構築する処理を行い、３世代以上の親子関係に構成されて並列動作する複数の演算部と、複数の演算部に対し、親子関係ごとに親子間かつ子子間をデータ通信可能に接続する通信網とを備え、複数の演算部は、下の世代を持つ演算部では、上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一親子関係に属する親又は同一親子関係に属する同一世代のみの子との間で信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、下の世代を持つ演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、下の世代を持たない演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、下の世代を持つ演算部では、データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、データ送受部で受信した画像データ及び画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号である信号データを再帰的に分割して画像を構築する処理を行い、３世代以上の親子関係に構成されて並列動作する複数の演算部と、
前記複数の演算部に対し、親子関係ごとに親子間かつ子子間をデータ通信可能に接続する通信網とを備え、
前記複数の演算部は、
下の世代を持つ演算部では、上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一親子関係に属する親又は同一親子関係に属する同一世代のみの子との間で信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、
下の世代を持つ演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、
下の世代を持たない演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、
下の世代を持つ演算部では、前記データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、前記データ送受部で受信した画像データ及び前記画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えた並列処理装置。
【請求項２】
前記データ割当部は、前記観測信号を合成開口長に従って３階層以上かつ階層毎に２分割以上で再帰的にサブアパーチャ分割すると共に、前記画像化領域を複数の小領域にサブイメージ分割し、
前記画像再生部は、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像再生アルゴリズムによってＳＡＲ画像を再生することを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項３】
親子の関係における子機側及び親機側のうち少なくともいずれかの演算部で合成処理を行うと共に、子機側の演算部による画像再生中に、前記小領域における別領域のデータを対象とした親機側の演算部による合成処理、親機側と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信を全て非同期に同時実行することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項４】
前記画像再生部は、前記信号データのアップサンプリング処理を、補間処理後のデータを複数の小領域に分割し、各小領域の計算に必要な領域が含まれるように元信号データを複数の領域に、隣り合う当該領域どうしがオーバーラップするように分割し、分割された元信号データのそれぞれに対してアップサンプリング処理と補間処理を独立して実施することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項５】
親子の関係における親機側と子機側の演算部が複数の計算機によって構成され、前記複数の計算機間がネットワークで接続され、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が異なる計算機で行われる場合はネットワーク通信で処理され、同一の計算機で行われる場合は共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項６】
計算機内部で、親機側の演算部をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とすると共に、子機側の演算部をバスで接続されるＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＭＩＣ（Ｍａｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｒｅ）とし、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が、バスを跨ぐ際は通信で処理され、バスを跨がない場合は前記計算機内の共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項５記載の並列処理装置。
【請求項７】
親子の関係における特定の親機が持つ子機の個数が、他の親機が持つ子機の個数と異なることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項８】
前記複数の演算部はレーダシステムの演算部であり、かつ、当該レーダシステムは移動体のプラットフォーム上に搭載されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の並列処理装置を用い、
受信データから未処理のデータを選択する受信データ選択ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを画像化する画像再生処理ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データ及び前記画像再生処理ステップで画像化した画像データのうち少なくともいずれか一方のデータを同一世代の演算部との間で交換するデータ交換ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを、前記下の世代の演算部に対して送信する入力データ送信ステップと、
前記入力データ送信ステップで送信した入力データによって、前記下の世代の演算部が処理した画像データを受信する画像データ集約ステップと、
前記画像再生処理ステップまたは前記画像データ集約ステップの画像データを合成する画像合成ステップと、
前記画像合成ステップで処理した画像データを、出力情報として、または上の世代の演算部に対して送信する画像データ送信ステップとを備えた並列処理方法。
【請求項１０】
前記画像再生処理ステップと、前記データ交換ステップと、前記入力データ送信ステップと、前記画像合成ステップとを、各ステップで独立した作業バッファ領域を用いて、各ステップの処理が完了する前に次のステップへ非同期に移行することを特徴とする請求項９記載の並列処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月10日(2017.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明に係る並列処理装置は、合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号である信号データを再帰的に分割して画像を構築する処理を行い、３世代以上の親子関係に構成されて並列動作する複数の演算部とを備え、複数の演算部は、下の世代を持つ演算部では、上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一親子関係に属する親又は同一親子関係に属する同一世代のみの子との間で信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、下の世代を持つ演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、下の世代を持たない演算部に設けられ、データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、下の世代を持つ演算部では、データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、データ送受部で受信した画像データ及び画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成開口レーダによって観測された位置情報を含む観測信号である信号データを再帰的に分割して画像を構築する処理を行い、３世代以上の親子関係に構成されて並列動作する複数の演算部を備え、
前記複数の演算部は、
下の世代を持つ演算部では、上の世代から信号データと画像化領域を、下の世代から画像データを受信し、当該画像データ又は自身で処理した画像データを上の世代に送信し、下の世代を持たない演算部では上の世代から信号データと画像化領域の組を受信し、同一親子関係に属する親又は同一親子関係に属する同一世代のみの子との間で信号データ又は画像化領域あるいは両者の送受信を行うデータ送受部と、
下の世代を持つ演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データと画像化領域の分割を行い、分割した信号データと画像化領域の組を下の世代に対して割り付けるデータ割当部と、
下の世代を持たない演算部に設けられ、前記データ送受部で受信した信号データから画像化領域に対応する画像データを作成する画像再生部と、
下の世代を持つ演算部では、前記データ送受部で受信した画像データを合成し、下の世代を持たない演算部では、前記データ送受部で受信した画像データ及び前記画像再生部からの画像データの少なくともいずれか一方からの画像データを合成する画像合成部とを備えた並列処理装置。
【請求項２】
前記データ割当部は、前記観測信号を合成開口長に従って３階層以上かつ階層毎に２分割以上で再帰的にサブアパーチャ分割すると共に、前記画像化領域を複数の小領域にサブイメージ分割し、
前記画像再生部は、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像再生アルゴリズムによってＳＡＲ画像を再生することを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項３】
親子の関係における子機側及び親機側のうち少なくともいずれかの演算部で合成処理を行うと共に、子機側の演算部による画像再生中に、前記小領域における別領域のデータを対象とした親機側の演算部による合成処理、親機側と子機側の演算部間のデータ送受信及び子機側の演算部間のデータ送受信を全て非同期に同時実行することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項４】
前記画像再生部は、前記信号データのアップサンプリング処理を、補間処理後のデータを複数の小領域に分割し、各小領域の計算に必要な領域が含まれるように元信号データを複数の領域に、隣り合う当該領域どうしがオーバーラップするように分割し、分割された元信号データのそれぞれに対してアップサンプリング処理と補間処理を独立して実施することを特徴とする請求項２記載の並列処理装置。
【請求項５】
親子の関係における親機側と子機側の演算部が複数の計算機によって構成され、前記複数の計算機間がネットワークで接続され、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が異なる計算機で行われる場合はネットワーク通信で処理され、同一の計算機で行われる場合は共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項６】
計算機内部で、親機側の演算部をＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とすると共に、子機側の演算部をバスで接続されるＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＭＩＣ（Ｍａｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｒｅ）とし、前記親機側の演算部と前記子機側の演算部間のデータ送受信及び前記子機側の演算部間のデータ送受信が、バスを跨ぐ際は通信で処理され、バスを跨がない場合は前記計算機内の共有メモリ上でデータを共有する形で処理されることを特徴とする請求項５記載の並列処理装置。
【請求項７】
親子の関係における特定の親機が持つ子機の個数が、他の親機が持つ子機の個数と異なることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項８】
前記複数の演算部はレーダシステムの演算部であり、かつ、当該レーダシステムは移動体のプラットフォーム上に搭載されることを特徴とする請求項１記載の並列処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の並列処理装置を用い、
受信データから未処理のデータを選択する受信データ選択ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを画像化する画像再生処理ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データ及び前記画像再生処理ステップで画像化した画像データのうち少なくともいずれか一方のデータを同一世代の演算部との間で交換するデータ交換ステップと、
前記受信データ選択ステップで選択した未処理の入力データを、前記下の世代の演算部に対して送信する入力データ送信ステップと、
前記入力データ送信ステップで送信した入力データによって、前記下の世代の演算部が処理した画像データを受信する画像データ集約ステップと、
前記画像再生処理ステップまたは前記画像データ集約ステップの画像データを合成する画像合成ステップと、
前記画像合成ステップで処理した画像データを、出力情報として、または上の世代の演算部に対して送信する画像データ送信ステップとを備えた並列処理方法。
【請求項１０】
前記画像再生処理ステップと、前記データ交換ステップと、前記入力データ送信ステップと、前記画像合成ステップとを、各ステップで独立した作業バッファ領域を用いて、各ステップの処理が完了する前に次のステップへ非同期に移行することを特徴とする請求項９記載の並列処理方法。
【国際調査報告】
2017199401.tif 000017
2017199401.tif 000018
2017199401.tif 000019
2017199401.tif 000020