(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像システムであって、
標的領域に第１の信号を与え、第１の応答信号を受信するように構成される第１の撮像システムと、
前記標的領域に第２の信号を与え、第２の応答信号を受信するように構成される第２の撮像システムであって、前記第１の信号と前記第２の信号とは別々の周波数帯域を有し、前記第２の撮像システムは、前記第１の撮像システムからダウントラック方向に測定された所定の距離だけ離間されている、前記第２の撮像システムと、
前記所定の距離に基づいて遅延時間を計算し、前記遅延時間に基づいて前記第２の応答信号を前記第１の応答信号にマップすることにより前記第１の応答信号を補正し、補正済みの第１の応答信号に基づいて画像を生成するように構成されるプロセッサと
を備える、撮像システム。
【請求項２】
前記画像が第１の画像であり、前記プロセッサが、前記第２の応答信号に基づいて第２の画像を生成し、前記第１の画像及び前記第２の画像に基づいて融合画像を生成するように更に構成される、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記第２の応答信号から得られる直距離ベクトルの直距離値に基づき、前記第１の応答信号の後方散乱係数値を補正することによって前記第１の応答信号を補正するように更に構成される、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記第１の撮像システムの利得、前記直距離ベクトルの直距離値に関連する分解能セルの領域、及び前記直距離ベクトルの直距離値の変動の少なくとも１つについて前記第１の応答信号を補正するように更に構成される、請求項３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記直距離ベクトルが、前記第１の応答信号に寄与する前記第１の撮像システムのフットプリントの散乱中心に対応する、請求項３に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記第１の応答信号にスペクトル変換を適用して前記第１の応答信号のミキサ後のパワースペクトルを求めることに基づき、及び前記第２の応答信号から得られる直距離値に基づいて前記ミキサ後のパワースペクトルを補正することに基づき、前記第１の応答信号を補正するように更に構成される、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記プロセッサが、前記ミキサ後のスペクトル内に前記第２の応答信号の直距離ベクトルの直距離値をマップすることに基づいて、前記直距離ベクトルの直距離値のそれぞれに関連する補正係数を求めることに基づいて、及び前記補正係数に基づいて前記ミキサ後のパワースペクトルを補正することに基づいて、前記ミキサ後のパワースペクトルを補正するように更に構成される、請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記補正済みのミキサ後のパワースペクトルから求められる補正済みの後方散乱係数値に基づいて前記画像を生成するように更に構成される、請求項７に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記第２の撮像システムが、前記第１の撮像システムの複数の開口部要素の幾何学的配置とほぼ同じ幾何学的配置で構成される複数の開口部要素を含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記第１の撮像システム及び前記第２の撮像システムを含む共通のハウジングを更に含む、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１１】
前記第１の撮像システムがレーダシステムであり、前記第２の撮像システムがライダシステムである、請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１２】
撮像方法を実行するために関連するプロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、方法が、
標的領域から反射される後方散乱レーダ信号に対応する、レーダシステムから受け取られるレーダ応答信号を補正するステップであって、前記レーダ応答信号は、前記標的領域から反射される後方散乱ライダ信号に対応する、ライダシステムから受け取られるライダ応答信号に基づいて、遅延時間を計算することにより補正され、前記ライダシステムは、前記レーダシステムからダウントラック方向に測定された所定の距離だけ離間されており、前記遅延時間は、前記所定の距離に基づいて計算される、前記補正するステップと、
補正済みのレーダ応答信号に基づいて補正済みのレーダ画像を生成するステップと、
前記ライダ応答信号に基づいてライダ画像を生成するステップと、
前記補正済みのレーダ画像を前記ライダ画像と融合して融合画像を生成するステップとを含む、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１３】
前記レーダ応答信号を補正する前記ステップが、前記ライダ応答信号の直距離ベクトルの直距離値に基づいて前記レーダ応答信号の後方散乱係数値を補正するステップを更に含む、請求項１２に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記レーダ応答信号を補正する前記ステップが、
前記レーダ応答信号にスペクトル変換を適用して前記レーダ応答信号のミキサ後のパワースペクトルを求めるステップと、
前記ライダ応答信号から得られる直距離値に基づいて前記ミキサ後のパワースペクトルを補正するステップと
を更に含む、請求項１２に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１５】
前記ミキサ後のパワースペクトルを補正する前記ステップが、
前記ミキサ後のスペクトル内にライダ応答の直距離ベクトルの直距離値をマップするステップと、
前記直距離ベクトルの直距離値のそれぞれに関連する補正係数を求めるステップと、
前記補正係数に基づいて前記ミキサ後のパワースペクトルを補正するステップと
を更に含む、請求項１４に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１６】
前記補正済みのレーダ画像を生成する前記ステップが、
前記補正済みのミキサ後のパワースペクトルから補正済みの後方散乱係数値を求めるステップと、
前記補正済みの後方散乱係数値に基づいて前記補正済みのレーダ画像を生成するステップと
を更に含む、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１７】
撮像装置であって、
ダウントラック方向に測定された所定の距離だけ離間されたレーダ装置及びライダ装置を含むハウジングであって、前記レーダ装置は、標的領域に由来するレーダ応答信号を生成するように構成され、前記ライダ装置は、前記標的領域に由来するライダ応答信号を生成するように構成される、前記ハウジングと、
前記所定の距離に基づいて遅延時間を計算し、前記遅延時間に基づいて前記ライダ応答信号を前記レーダ応答信号にマップすることにより前記レーダ応答信号を補正し、補正済みのレーダ応答信号に基づいて補正済みのレーダ画像を生成するように構成されるプロセッサと
を備える、撮像装置。
【請求項１８】
前記プロセッサが、前記ライダ応答信号に基づいてライダ画像を生成し、前記補正済みのレーダ画像及び前記ライダ画像に基づいて融合画像を生成するように更に構成される、請求項１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記レーダ装置が、第１の幾何学的形状を有する開口部を含み、前記ライダ装置が第２の幾何学的形状に配置される複数のライダ要素を含み、前記第１の幾何学的形状と前記第２の幾何学的形状とがほぼ同じである、請求項１７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に強化された撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
標的領域内で物体検出を行うために等、ミリ波（ＭＭＷ：Millimeter Wave）周波数で
動作する周波数変調持続波（ＦＭＣＷ：Frequency-Modulated Continuous Wave）レーダ
システム等のレーダシステムを利用して、標的領域を撮像することができる。一例として、レーダシステムは標的領域に電磁信号を送ることができる。標的領域内に物体がある場合、伝送された電磁信号の一部をその物体がレーダシステムに跳ね返す可能性がある。構築される画像内で物体を検出するために等、レーダシステムは、反射された信号に基づいて画像を構築することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９６６６７８号明細書
【特許文献２】米国特許第７６１６８１７号明細書
【特許文献３】米国特許第８１０２４２３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１３６２２４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０２７３２１０号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／００１３６１５号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１０／０２０２６５７号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１０／０２８２８９４号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第１２８８８８８号明細書
【特許文献１０】国際公開第９４／１９７７１号
【特許文献１１】国際公開第２００６／１３７８２９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態は、撮像システムについて記載する。このシステムは、標的領域に第１の信号を与え、第１の応答信号を受信するように構成される第１の撮像システムを含む。このシステムは、標的領域に第２の信号を与え、第２の応答信号を受信するように構成される第２の撮像システムも含む。第１の信号と第２の信号とは、別々の周波数帯域を有することができる。このシステムは、第２の応答信号の少なくとも一部に基づき第１の応答信号を補正し、補正済みの第１の応答信号に基づいて画像を生成するように構成されるプロセッサを更に含む。
【０００５】
別の実施形態は、関連するプロセッサによって撮像方法を実行するために実行可能な命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。この方法は、標的領域から反射される後方散乱レーダ信号に対応する、レーダシステムから受け取られるレーダ応答信号を補正するステップを含む。レーダ応答信号は、標的領域から反射される後方散乱ライダ信号に対応する、ライダシステムから受け取られるライダ応答信号の少なくとも一部に基づいて補正される。この方法は、補正済みのレーダ応答信号に基づいて補正済みのレーダ画像を生成するステップと、ライダ応答信号に基づいてライダ画像を生成するステップとを更に含む。この方法は、補正済みのレーダ画像をライダ画像と融合して融合画像を生成するステップを更に含む。
【０００６】
更なる実施形態は、ライダ／レーダ装置を含む。このライダ／レーダ装置は、所定の距離離間されたレーダ装置及びライダ装置を収容するハウジングを含む。レーダ装置は、標的領域に由来するレーダ応答信号を生成するように構成され、ライダ装置は、標的領域に由来するライダ応答信号を生成するように構成される。このライダ／レーダ装置は、ライダ応答信号の少なくとも一部及び距離に基づきレーダ応答信号を補正し、補正済みのレーダ応答信号に基づいて補正済みのレーダ画像を生成するように構成されるプロセッサも含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】撮像システムの一例を示す。
【図２】撮像システムを含む装置の一例の幾何学的構成の一例の側面図を示す。
【図３】本装置の一例の幾何学的構成の一例の上面図を示す。
【図４】撮像システムによって使用され得るプロセッサの一例を示す。
【図５】レーダシステムの幾何学的配置、及び関連するフットプリントの一例を示す。
【図６】３５ＧＨｚの搬送周波数を用いる周波数変調持続波（ＦＭＣＷ）レーダにより、障害物のない道路から得られる非補正後方散乱係数及び補正済後方散乱係数を示す。
【図７】３５ＧＨｚの搬送周波数を用いるＦＭＣＷレーダにより、障害物のない道路から得られる補正済後方散乱係数の確率密度関数を示す。
【図８】ネットに覆われた標的のレーザ画像を示す。
【図９】霧状油煙層に覆われた標的のレーザ画像を示す。
【図１０】群葉に覆われた並木の中の標的のレーザ画像を示す。
【図１１】強化された撮像方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は一般に、標的領域の冗長画像を撮る第２の撮像システムと共に第１の撮像システムによって走査される標的領域（例えば関心領域）を撮像するための、強化された撮像システムに関する。一例として、第１の撮像システムをライダ撮像システムとすることができ、第２の撮像システムをレーダ撮像システムとすることができる。典型的なレーダシステムは、標的領域がレーダシステムの近くにある場合、及び／又は覆い隠すカバーがない場合、物体を大抵の場合、高精度で撮像できるが、典型的なレーダシステムの撮像能力は、距離が長いこと及び覆い隠すカバーがあることの両方により劣化に見舞われることがある。ライダシステムを追加することで、標的領域の冗長画像を撮ることにより、距離が長い場合及び覆い隠すカバーがある場合の両方においてレーダシステムの撮像能力を高めることができる。より長い距離を撮像することによって引き起こされる歪みは、レーダ応答の後方散乱係数をライダ応答から得られる直距離ベクトルに基づいて補正することによって改善でき、覆い隠すカバーによって引き起こされる歪みは、補正済みのレーダ画像をライダ画像と融合することによって改善することができる。
【０００９】
本明細書で使用するとき、「レーダシステム」という用語は一般に、後方散乱信号に基づいて標的領域を撮像するために電磁波（例えば電波、マイクロ波等）を使用する一種の撮像システムを指す。概して、本明細書で使用するとき、「後方散乱信号」とは、標的領域からレーダシステムに跳ね返され、レーダシステムによって（例えばレーダシステムのレーダアンテナによって）受信される電磁波の部分を指す。レーダシステムが標的領域の特徴の距離、高度、方向、速度等を求めることができるように、後方散乱信号を撮像に使用することができる。レーダシステムは、電磁波を伝送し且つ／又は後方散乱信号を受信するためのレーダアンテナ及び／又はレーダ要素を概して用いるので、本明細書では「レーダアンテナ」及び／又は「レーダ装置」という用語を「レーダシステム」と同じ意味で使用する場合がある。本明細書に記載するシステム及び方法は、ライダ応答を用いて劣化した後方散乱信号を補正する。
【００１０】
距離が長いとき及び／又は覆い隠す（例えば群葉、煙、カモフラージュ等による）カバーがあるとき、後方散乱信号が劣化して典型的なレーダシステムの撮像能力が悪化する場合がある。ライダシステム（「レーザレーダシステム」とも呼ぶ）はそのような問題に見舞われない。「ライダ」（用語「光」と「レーダ」との組合せ）及び「レーザレーダ」（用語「レーザ」と「レーダ」との組合せ）という用語はどちらも、（レーダの電磁波よりも概ね短い波長を有する）レーザを使用して標的領域を照らすことによって距離を測定し、反射光を分析して標的要素の直距離を取得し、前述の標的領域の画像を作成する遠隔探知技術を概して指す。
【００１１】
図１は、典型的な撮像システムに比べて標的領域１１内の標的物について優れた撮像能力を実現するために、第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４を使用する撮像システム１０の一例を示す。第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４は、異なる撮像能力を有すること等、関連する異なる周波数帯域を有することができる。一例として、第１の撮像システム１２をライダ撮像システムとすることができ、第２の撮像システム１４をレーダ撮像システムとすることができる。撮像システム１０は、一般的なレーダシステム等の典型的な撮像システムに勝る強化された撮像能力を提供し、特にそのそれぞれの標的領域が典型的な撮像システムからより離れている場合、及び／又はそれぞれの標的領域に覆い隠すカバーがある場合に物体をより正確に検出し識別するために等、より高い分解能及びより明確に視認できる特徴を有する結果画像をもたらすことができる。
【００１２】
第２の撮像システム１４は、標的領域によって第２の撮像システム１４に跳ね返される第１の後方散乱信号（ＲＢＳ）に基づき標的領域１１を撮像するために、電磁波（例えば電波、マイクロ波、ミリ波等）の第１の周波数帯域の第１の伝送信号（ＲＳ）を送る一種の撮像システムとすることができる。一例として、第１の伝送信号ＲＳは伝送レーダ信号とすることができ、第１の後方散乱信号ＲＢＳは後方散乱レーダ信号とすることができる。第１の後方散乱信号ＲＢＳは、概して標的物によって第２の撮像システム１４に跳ね返される第１の伝送信号ＲＳの一部である。一種の第２の撮像システム１４の非限定的な一例は、ミリ波（ＭＭＷ）周波数で動作する周波数変調持続波（ＦＭＣＷ）レーダシステムである。第１の撮像システム１２は、電磁波の（例えばレーザ光等、第２の撮像システム１４の第１の伝送信号ＲＳに使用される電磁波よりも短い波長の）第２の周波数帯域の第２の伝送信号（ＬＳ）を同じ標的領域１１に送り、標的物によって第１の撮像システム１２に跳ね返される後方散乱信号（ＬＢＳ）に基づき、同じ標的領域１１の冗長画像を作成することができる。
【００１３】
第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４に加え、撮像システム１０は、少なくともプロセッサ１６及びメモリ１８も含むことができる。プロセッサ１６には、例えば実時間プロセッサ、信号プロセッサ、シングルボードコンピュータ、又は標的領域１１を撮像するための命令の実行を助けることができる他の任意の種類のプロセッサが含まれ得る。メモリ１８（「メモリ」、「非一時的なコンピュータ可読装置」、及び／又は「非一時的なコンピュータ可読記憶媒体」とも呼ぶ）は、プロセッサ１６によって実行するための命令を記憶可能な任意の非一時的媒体とすることができる。一態様によれば、プロセッサ１６及びメモリ１８を単一の装置（例えば計算装置）内に含めることができる。別の態様では、プロセッサ１６及びメモリ１８が別々の装置であり得る。プロセッサ１６は、例えば第２の撮像システム１４及び第１の撮像システム１２と同じアセンブリ内に収容することができ、第２の撮像システム１４及び第１の撮像システム１２に隣接したボックス内に収容することができ、第２の撮像システム１４及び第１の撮像システム１２から離れたボックス内に収容することができ、又はディスプレイコントローラ、グラフィカルユーザインターフェイス等に関連しても良い。
【００１４】
プロセッサ１６が第２の撮像システム１４から第２の応答信号（ＲＲ）を受信し、第１の撮像システム１２から第１の応答信号（ＬＲ）を受信できるように、プロセッサ１６及び／又はメモリ１８は、第２の撮像システム１４及び第１の撮像システム１２との通信を容易にする位置に配置することができる。第２の応答信号ＲＲは、第１の後方散乱信号ＲＢＳの少なくとも一部を含むことができ、第１の応答信号ＬＲは、後方散乱信号ＬＢＳの少なくとも一部を含むことができる。プロセッサ１６は、メモリ１８内に記憶された命令を実行し、第１の応答信号ＬＲの一部（例えば対応する強度値及び方向値を有する直距離ベクトル）に応じて第２の応答信号ＲＲ（例えば第２の応答信号ＲＲの後方散乱係数）を補正して、補正済みの第２の応答信号を形成することができる。プロセッサ１６は、補正済みの第２の応答信号に基づいて補正済みの画像１７を作成することができる。補正済みの画像１７は、補正されていない第２の応答信号ＲＲによって作成される画像よりも明確に標的物を示すことができる。
【００１５】
一例では、第２の応答信号ＲＲを補正するためにプロセッサ１６が使用する第１の応答信号ＬＲの一部が、第１の応答信号ＬＲの直距離ベクトルを含む。直距離ベクトルは、（第２の応答信号ＲＲに寄与する、第２の撮像システム１４によって照らされる標的領域１１の動径方向、及び第２の撮像システム１４の標的領域１１の方位角方向に対応する）フットプリントの散乱中心に概ね対応する。直距離ベクトルを実現するために、第２の撮像システム１４によって使用される第１の伝送信号ＲＳの電磁波よりも短い波長のレーザ光を含むＬＳを使い、第２の撮像システム１４と同じ標的領域１１を走査するように第１の撮像システム１２を構成することができる。一例によれば、大気減衰を克服するために、第１の撮像システム１２が使用するレーザ光は約１．３μｍ〜約１．３５μｍの波長を有することができる。但し、第１の撮像システム１２は、第２の撮像システム１４によって使用される電磁波の波長よりも短い如何なる波長のレーザ光も利用できることが理解される。
【００１６】
第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４の両方が同じ標的領域１１を撮像することを確実にするために、第１の撮像システム１２は、第２の撮像システム１４の幾何学的構成（例えばアンテナ、レーダアンテナの開口部等の幾何学的構成）と同じか又は同様の幾何学的構成（例えば大きさ及び／又は形状）で構成され得る。一例では、第１の撮像システム１２が、第２の撮像システム１４の１つ又は複数の要素（例えばレーダアンテナやレーダアンテナの開口部）の幾何学的構成と同じ幾何学的構成で配置される複数の要素（例えばライダ要素アレイ、複数の走査鏡、又は複数の要素の異なる構成）を含むことができる。つまり、反射レーザビームの少なくとも一部をプロセッサ１６によってアンテナのフットプリント内にマップできるように、第１の撮像システム１２内の要素の位相中心を決めておくことができる。
【００１７】
第１の撮像システム１２と第２の撮像システム１４とは、第２の撮像システム１４の軸心及び第１の撮像システム１２の軸心から測って所定の距離（ｄ）離すことができる。この所定の距離（ｄ）は、プロセッサ１６が第１の応答信号ＬＲを第２の応答信号ＲＲ内にマップするための遅延時間（τ）に関係する。例えば、標的領域１１を撮像するために撮像システム１０が動いている場合、遅延時間（τ）を求めるために所定の距離を使用することができる。撮像システム１０が動いている場合、距離（ｄ）は、標的領域１１に対する空間内の撮像システム１０の移動方向に沿ったダウントラック方向に測定することができる。第１の撮像システム１２が第２の撮像システム１４と同じ幾何学的構成を有する場合、遅延時間（τ）は、
【００１８】
【数１】
0006054435.tif 000002
【００１９】
で表わすことができ、但しｖは、撮像システム１０がダウントラック方向に沿って移動する速度に対応する。等式１に従って遅延時間を求めるために、所定の距離（ｄ）を決めることができる。
【００２０】
図２の側面図２０及び図３の上面図３０の中で示す一例によって例示するように、撮像システム１０は、単一のハウジング内に収容される第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４と共に、単一の装置内に含めることができる。一実施形態例では、図２及び図３に示すように単一の装置によって具体化される撮像システム１０は、軽量コンパクトシステムであり得る（例えば軽量コンパクトシステムは戦闘撮像任務の要件を満たすことができる）。但し、第１の撮像システム１２、第２の撮像システム１４、プロセッサ１６、及びメモリ１８は単一の装置内に具体化しなくても良い。プロセッサ１６の遅延時間を求めることができるように、撮像システム１０内で、第１の撮像システム１２と第２の撮像システム１４とを選択された所定の距離（ｄ）離すことができる。図３の上面図３０に示すように、距離（ｄ）は、撮像システム１０の移動方向に沿ったダウントラック方向に測定することができる。一例として、撮像システム１０が動くときに軸心のそれぞれがダウントラック方向に沿って同一線上で移動するように、所定の距離（ｄ）は、第２の撮像システム１４の軸心及び第１の撮像システム１２の軸心から測ることができる。第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４は、ハウジング内で幾つかの異なる構成にあり得ることが理解される。第１の撮像システム１２が第２の撮像システム１４よりも先に標的領域１１を撮像するように構成される図２及び図３に示す構成は、限定的であることを意図しない。一例として、第２の撮像システム１４が第１の撮像システム１２よりも先に標的領域１１を撮像できるように、第１の撮像システム１２及び第２の撮像システム１４の位置を変えても良い。
【００２１】
図４は、撮像システム１０によって使用され得るプロセッサの一例を示す。図４の例では、第１の撮像システム１２が、ライダ応答信号ＬＲを提供するライダシステムに相当し、第２の撮像システム１４が、レーダ応答信号ＲＲを提供するレーダシステムに相当する。
【００２２】
プロセッサは、第１の撮像システム１２からライダ応答信号ＬＲを、第２の撮像システム１４からはレーダ応答信号ＲＲを受信することができる（ライダ応答信号ＬＲ及びレーダ応答信号ＲＲはどちらも同じ標的領域に対応することができる）。ライダ応答信号ＬＲ及びレーダ応答信号ＲＲは、ライダ応答信号ＬＲに基づいてレーダ応答信号ＲＲを補正するスペクトルコレクタ４２に伝送される。スペクトルコレクタ４２は、補正されたＲＲに基づいて補正済みの画像１７を生成する。プロセッサ１６は、補正済みの画像１７を生成するのと並行し、ライダ応答信号ＬＲに基づいてライダ画像４８も生成する。画像フューザ４４が、補正済みの画像１７をライダ画像４８と融合することによって融合画像４６を作成する。補正済みの画像１７も融合画像４６も、典型的なレーダ応答信号に基づいて作成される画像よりも、標的領域内の標的物について改善された（例えばよりはっきりとした）撮像能力を示す。
【００２３】
一例では、プロセッサ１６のスペクトルコレクタ４２が、レーダ応答信号ＲＲのミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））の後方散乱係数値
【００２４】
【数２】
0006054435.tif 000003
【００２５】
を、ライダ応答信号ＬＲの直距離ベクトルの直距離（（ｒｉ））に基づいて補正されたミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））を用いて補正することができる。スペクトルコレクタ４２は、レーダ応答信号ＲＲにスペクトル変換（例えば高速フーリエ変換、ウェーブレット変換等）を適用することにより、レーダ応答信号ＲＲのミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））を求めることができる。ミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））は、レーダ応答信号ＲＲの劣化源（例えば第２の撮像システム１４の利得、様々な直距離に関連する分解能セルの領域、及びアンテナのフットプリントにわたる直距離の変動）を含み、
【００２６】
【数３】
0006054435.tif 000004
【００２７】
で表わすことができ、但しＱは、第２の撮像システム１４とプロセッサ１６との間の伝送によるレーダ応答信号ＲＲに対する集中損失及び／又は利得を表し、
【００２８】
【数４】
0006054435.tif 000005
【００２９】
はミキサ後のパワースペクトルに寄与するアンテナ利得を表し、ΔＡｉは分解能セルの領域を表し、Ψｉ（ｆ）は直距離ｒｉ及びミキサ後のパワースペクトルが計算される時間窓の関数である。関数Ψｉ（ｆ）は、
Ψｉ（ｆ）＝２π（ｆｉ−ｆ）Ｔ０                等式３
で表わすことができ、２Ｔ０はスペクトルが計算される時間窓を表し、ｆは後方散乱信号のスペクトル周波数を表し、ｆｉは散乱中心ｉの直距離ｒｉを表す周波数である。直距離ｒｉは、レーダ応答信号ＲＲの散乱中心ごとに直距離を表し、
【００３０】
【数５】
0006054435.tif 000006
【００３１】
で表わすことができ、但し、図５に示すようにθは天頂観測角度であり、Ｈはアンテナの高さである。この距離に関連するミキサ後のスペクトルに寄与するアンテナ利得
【００３２】
【数６】
0006054435.tif 000007
【００３３】
は、
【００３４】
【数７】
0006054435.tif 000008
【００３５】
で表わすことができ、但しφ１及びφ２は方位角に相当する。
スペクトルコレクタ４２は、ミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））をライダ応答信号ＬＲの直距離ベクトルの直距離から得られた補正係数を用いて補正し、補正済みのミキサ後スペクトルから、第２の撮像システム１４のレーダフットプリントの散乱中心に対応する補正済みの後方散乱係数値
【００３６】
【数８】
0006054435.tif 000009
【００３７】
を求めることができる。補正済みの後方散乱係数値
【００３８】
【数９】
0006054435.tif 000010
【００３９】
に基づき、スペクトルコレクタ４２は補正済みの画像１７を形成することができる。スペクトルコレクタ４２は、ミキサ後のスペクトル（Ｐ（ｆ））を補正係数
【００４０】
【数１０】
0006054435.tif 000011
【００４１】
と掛けることによってミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））が補正され、補正済みのミキサ後スペクトルから補正済みの後方散乱係数値
【００４２】
【数１１】
0006054435.tif 000012
【００４３】
を得ることができ、補正係数は
【００４４】
【数１２】
0006054435.tif 000013
【００４５】
で表わすことができ、等式６の直距離ベクトルの直距離（ｒｉ）は、スペクトルコレクタ４２がライダ応答信号ＬＲから抽出する直距離ベクトルの直距離である。
従って、スペクトルコレクタ４２は、ライダ応答信号ＬＲの直距離ベクトルの直距離（ｒｉ）をレーダ応答信号ＲＲのミキサ後のスペクトル（Ｐ（ｆ））にマップし、直距離ベクトルの直距離（ｒｉ）のそれぞれに関連する補正係数
【００４６】
【数１３】
0006054435.tif 000014
【００４７】
を求め、その補正係数
【００４８】
【数１４】
0006054435.tif 000015
【００４９】
に基づいてミキサ後のパワースペクトル（Ｐ（ｆ））を補正することができる。従って、スペクトルコレクタ４２は、ライダ応答信号ＬＲの直距離ベクトルの直距離（ｒｉ）に対応する補正済みの後方散乱係数値
【００５０】
【数１５】
0006054435.tif 000016
【００５１】
に基づいて補正済みの画像１７を生成することができる。補正済みの画像１７は、画像内の標的物を識別するために使用することができる。例えば、標的物の種類を識別するために補正済みの画像１７を使用し、それにより誤警報率を下げることができる。
【００５２】
図６は、３５ＧＨｚの搬送周波数で動作する周波数変調持続波（ＦＭＣＷ）レーダシステムのミキサ後のパワースペクトルからスペクトルコレクタ４２によって抽出され得る後方散乱係数の、障害物のない道路にわたる距離に対するグラフ６０の一例を示す。図６には２種類の後方散乱値、即ち非補正値６２及び補正値６４が示されている。非補正値６２のピークは、アンテナボアサイトに対応することができ、約１３７ｍの直距離において生じていると示されている。補正値６４のより高いピークは、アンテナボアサイトではなく道路の端に約１３１ｍ及び約１４５ｍにおいて対応し得る一方で、補正値６４のより低いピークは道路の表面に対応し得る。図７は、公開文献内のそれぞれの測定された同等物と同様に、補正済みの後方散乱係数６４の統計的挙動を指数関数的な確率密度関数によって表わせることを一例として示すグラフ７０である。
【００５３】
再び図４を参照し、プロセッサ１６は、補正済みの画像１７をライダ応答信号ＬＲに基づいて形成されたライダ画像４８と融合して融合画像４６を形成することができる、画像フューザ４４も含むことができる。第１の撮像システム１２は、より長い波長を有する第２の撮像システム１４では透過できない覆い隠すカバーの間隙を透過できる短い波長を使用するので、融合画像４６は覆い隠すカバーを透過することができる。従って、融合画像４６は、典型的なレーダシステムのレーダ応答信号から構築されるレーダ画像では実現できない透過能力を示し得る。
【００５４】
図８〜図１０は、ライダ撮像システムの透過能力を示す三次元画像を図示する。図８〜図１０のそれぞれは、約１．０６μｍの波長で動作し、標的を走査するために２つの回転鏡、つまり水平走査用の１つの鏡と垂直走査用のもう１つの鏡とを使用する、マイクロレーザライダシステムによって取得された画像を示す。これらの三次元画像は、カモフラージュネットの下にいる標的の画像（図８）、霧状油煙層の下にいる標的の画像（図９）、及び群葉を有する並木の中にいる標的の画像（図１０）である。これらの３つのレーザ画像８４、９４、１００４は、ＭＭＷ  ＦＭＣＷレーダの周波数では透過できないネット、煙、並木を含む様々なカバーを透過するライダ信号の能力を証明する。従って、レーダ画像をＭＭＷ  ＦＭＣＷレーダ画像と融合することで、レーダ画像だけでは得ることができない透過能力がもたらされる。
【００５５】
図８の画像８２は、カモフラージュネットの下にいる標的を示すが、図８の画像８４では標的を明確に視認でき、このことはカモフラージュネット内の間隙を透過するライダシステムの能力を証明する。標的が霧状油煙層によって覆い隠されている図９では、煙があることに起因する標的画像内の劣化はなく、このことは煙を透過するライダ能力を証明する。図１０に示す群葉の並木の場合、群葉がレーザ画像の質を低下させるが、図１０の画像は群葉内の間隙を透過するライダ能力を示す。
【００５６】
図４のプロセッサ１６は、撮像能力を更に高めるための更なる画像処理に貢献可能な１つ又は複数の構成要素を任意選択的に含むことができる。例えばプロセッサ１６は、融合画像４６又は補正済みの画像１７に基づいて、標的領域１１内にある物体を検出する（及び任意選択的に物体を識別する）ことができる物体検出器を含むことができる。
【００５７】
上記で説明した前述の構造的及び機能的特徴に鑑みて、本発明の様々な態様による方法１１００が図１１に関してより良く理解される。説明を単純にするために、図１１の方法１１００は逐次的に実行するものとして図示し説明するが、本発明は示されている順序によって限定されず、一部の態様は本発明に従って異なる順序で、及び／又は本明細書で図示し説明する以外の態様と同時に行われ得ることが理解され、認識される。更に、本発明の態様による方法を実施するために、示した特徴の全てが必要とされ得るわけではない。これらの方法のそれぞれの一部又は全てを、非一時的なコンピュータ可読媒体（例えばメモリ１８）上の機械可読命令として実装できることが理解される。
【００５８】
図１１は、（例えば第２の撮像システム１４及び第１の撮像システム１２による）撮像方法１１００の一例を示す。要素１１０２で、レーダシステム（例えば第２の撮像システム１４）から受信される、標的領域（例えば標的領域１１）から反射される後方散乱レーダ信号（例えば後方散乱レーダ信号ＲＢＳ）に対応するレーダ応答信号（例えばレーダ応答信号ＲＲ）を、ライダシステム（例えば第１の撮像システム１２）から受信される、標的領域から反射される後方散乱ライダ信号（例えば後方散乱ライダ信号ＬＢＳ）に対応するライダ応答信号（例えばライダ応答信号ＬＲ）の少なくとも一部に基づいて補正する。要素１１０４で、補正済みのレーダ応答信号に基づき、補正済みのレーダ画像（例えば補正済みの画像１７）を（例えばスペクトルコレクタ４２によって）生成する。要素１１０６で、ライダ応答信号（例えばライダ応答信号ＬＲ）に基づき、ライダ画像（例えばライダ画像４８）を生成する。要素１１０８で、補正済みのレーダ画像（例えば補正済みの画像１７）をライダ画像（例えばライダ画像４８）と（例えば画像フューザ４４によって）融合して融合画像（例えば融合画像４６）を生成する。
【００５９】
上記の説明は本発明の例である。当然ながら、本発明を説明するために構成要素又は手法の考えられるあらゆる組合せを記載するのは不可能だが、本発明の更に多くの組合せ及び交換が可能であることを当業者なら理解されよう。従って本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本明細書に記載の範囲に含まれるかかる全ての改変形態、修正形態、及び変形体を包含することを意図する。
【図１】
0006054435.tif 000017
【図２】
0006054435.tif 000018
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006054435.tif 000023
【図８】
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【図９】
0006054435.tif 000025
【図１０】
0006054435.tif 000026
【図１１】
0006054435.tif 000027