(57)【要約】  簡単な構成で、短時間に、ＳＡＲ画像内で、位相変動の小さい安定した点ＣＳを容易に抽出可能で、高精度に大気補正処理を行うことが可能な合成開口処理を伴うセンサを提供する。  合成開口処理を伴うセンサは、アンテナ（アンテナ部１０）の移動範囲内で、アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部３３と、複数の受信データをリサンプルすることで第１及び第２の計測データを生成するリサンプル処理部３２１と、それらにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１および第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部３２２と、その画像間の複素コヒーレンスにより干渉画像を生成する干渉画像生成部（複素コヒーレンス処理部３２３）と、干渉画像に基づいて安定点である干渉点ＣＳ（干渉散乱点）を抽出する抽出部（ＣＳ抽出部３２５）と、を有する。
2015008554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、該反射散乱体の形状、変位等を測定する合成開口処理を伴うセンサであって、
アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部と、
前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部と、
前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部と、
前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像を生成する干渉画像生成部と、
前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点を抽出する抽出部と、を有することを特徴とする
合成開口処理を伴うセンサ。
【請求項２】
アンテナの移動範囲内で、前記アンテナの第１の走査により取得された第１の受信データに基づいて生成された第１の干渉点、及び、前記アンテナの移動範囲内で、前記第１の走査と走査時間の異なる第２の走査により取得された第２の受信データに基づいて生成された第２の干渉点に応じて、前記アンテナと前記反射散乱体との間の大気の屈折率の揺らぎを補正するための大気補正用干渉点を生成する大気補正用干渉点生成部を有することを特徴とする請求項１に記載の合成開口処理を伴うセンサ。
【請求項３】
前記大気補正用干渉点生成部で生成した大気補正用干渉点に基づいて、前記複数の反射波に対応した複数の受信データに応じて生成したＳＡＲ画像に、大気補正処理を施す補正処理部を有することを特徴とする請求項２に記載の合成開口処理を伴うセンサ。
【請求項４】
測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、該反射散乱体の形状、変位等を測定する合成開口処理を伴うセンサの処理方法であって、
前記センサは、アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部を有し、
前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成する第１のステップと、
前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成する第２のステップと、
前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像を生成する第３のステップと、
前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点を抽出する第４のステップと、を有することを特徴とする合成開口処理を伴うセンサの処理方法。
【請求項５】
コンピュータを、
測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、前記アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部、
前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部、
前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部、
前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像を生成する干渉画像生成部、
前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点を抽出する抽出部、として機能させることを特徴とする
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成開口処理を伴うセンサ、そのセンサの処理方法、および、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星、飛行機等の飛翔体に搭載され、地形観測等を行うレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このレーダ装置は、電磁波を送信し、目標物からの反射電磁波を受信し、送信電磁波および受信された反射電磁波との物理的関係に基づいて合成開口処理などにより、目標物のＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar）画像等を生成する。
また、地表に固定された装置により、異なる時間に取得されたＳＡＲ画像から物体の形状や位置、それらの変化などを推定する地上設置型レーダ装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、異なる時間に取得された複数のＳＡＲ画像の位相差から、目標物としての物体の変位を推定する場合、大気状態の変動などの影響により測定精度が低下する場合がある。
このため、大気状態などによる影響を容易に補正することができる合成開口処理を伴うセンサと信号処理手法が望まれている。【０００５】
また、例えば、大気状態の変動などの影響を補正する際に、複数回のスキャン（複数回の走査）により、異なる時間に観測して得られた多数のＳＡＲ画像を準備し、その多数のＳＡＲ画像内で、変動の小さい安定した点（画素）を探し、その安定した点を基に補正を行う装置ならびに処理手法では、長時間に亘る複数の計測データを利用して、多数のＳＡＲ画像を取得することを要し、この多数のＳＡＲ画像を得るために時間が掛かる、またデータの即時性がない、などの問題がある。【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、合成開口処理を伴うセンサならびに信号処理手法（処理方法）であって、簡単な構成で、短時間に、単一のＳＡＲ画像内で、画素値の変動の小さい安定した点（画素）を容易に抽出すること、高精度に大気補正処理を施したＳＡＲ画像を生成すること、そのセンサの処理方法を提供すること、および、プログラムを提供すること、などを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の合成開口処理を伴うセンサは、測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、該反射散乱体の形状、変位等を測定する合成開口処理を伴うセンサであって、アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部と、前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部と、前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部と、前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する干渉画像生成部と、前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ：Coherent Scatterer）を抽出する抽出部と、を有することを特徴とする。【０００８】
本発明のセンサの処理方法は、測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、該反射散乱体の形状、変位等を測定する合成開口処理を伴うセンサの処理方法であって、前記センサは、アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部を有し、前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成する第１のステップと、前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成する第２のステップと、前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する第３のステップと、前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ）を抽出する第４のステップと、を有することを特徴とする。【０００９】
本発明のプログラムは、コンピュータを、測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、前記アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部、前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部、前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部、前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する干渉画像生成部、前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ）を抽出する抽出部、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成で、短時間に、一回の測定で取得したＳＡＲ画像内で変動の小さい安定した点（画素）を容易に抽出することが可能な合成開口処理を伴うセンサを提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な構成で、高精度に大気補正処理を施したＳＡＲ画像を生成することが可能な合成開口処理を伴うセンサを提供することができる。
また、本発明によれば、上記本発明に係る合成開口処理を伴うセンサの信号処理方法（処理方法）を提供することができる。
また、本発明によれば、コンピュータに、上記本発明に係る合成開口処理を伴うセンサの機能を実現することができるプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの一例を示す全体構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの制御部の一例を示す機能ブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの大気補正用ＣＳ処理部の一例を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの動作の一例を示すフローチャート。
【図５】リサンプリング処理の動作の一例を示す図、（ａ）は所定数ごとのリサンプリング処理の一例を示す図、（ｂ）はランダムなリサンプリング処理の一例を示す図。
【図６】大気によるＳＡＲ画像の位相への影響の一例を説明するための図。
【図７】大気によるＳＡＲ画像の位相への影響の一例を説明するための図、（ａ）は温度の時間変化の一例を示す図、（ｂ）は湿度の時間変化の一例を示す図、（ｃ）は算出した位相の時間変化の一例を示す図。
【図８】ＳＡＲ画像の一例を示す図、（ａ）は大気補正なしのすべての受信データにより生成したＳＡＲ画像の一例を示す図であり、（ｂ）はリサンプリング処理およびＳＡＲ処理により生成されたＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）の一例を示す図、（ｃ）は残りのデータを基にリサンプリング処理およびＳＡＲ処理により生成されたＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）の一例を示す図、（ｄ）はコヒーレンス画像（干渉画像）の一例を示す図。
【図９】本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの効果の一例を示す図、（ａ）は１スキャンでの全ての受信データにより生成したＳＡＲ画像の一例を示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサのリサンプリング処理、ＳＡＲ処理、複素コヒーレント処理によるコヒーレント画像（干渉画像）の一例を示す図、（ｃ）は（ｂ）で得られた複素コヒーレント画像で値閾値以下のピクセルを取り除いた一例を示す図。
【図１０】大気補正処理の一例を説明するための図、（ａ）は本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサにより算出された干渉点ＣＳにおける位相差をプロットして、大気補正処理に関する係数を算出する動作の一例を示す図、（ｂ）は大気補正された干渉点ＣＳにおける位相差の一例を示す図、（ｃ）は比較例による傾きの算出方法の一例を示す図、（ｄ）は比較例による大気補正後の干渉点ＣＳにおける位相差の一例を示す図。
【図１１】本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの効果の一例を説明するための図、（ａ）は大気補正前の位相差画像の一例を示す図、（ｂ）は本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサによる位相差画像の一例を示す図、（ｃ）は第１比較例に係る位相差画像の一例を示す図。
【図１２】三面反射鏡の推定変位の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサの一例を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
＜全体構成図＞
図１は、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の一例を示す全体構成図である。
合成開口処理を伴うセンサ１００は、測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナ（アンテナ部１０）により、電波や音波等を照射し、反射散乱体Ｓで反射した反射波をアンテナ（アンテナ部１０）で受信し、受信データに基づいて、その反射散乱体Ｓの形状、変位等を測定する。
【００１４】
本実施形態では、ＳＡＲ画像（Synthetic Aperture Radar）から物体の範囲、形状、位置などを算出する地表設置型合成開口レーダ装置（ＧＢ−ＳＡＲ）に、本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００を適用した例を説明する。
【００１５】
図１に示したように、合成開口処理を伴うセンサ１００は、アンテナ部１０と、アンテナ駆動制御部１６と、送受信部２０と、制御装置３０と、などを有する。
【００１６】
アンテナ部１０は、測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動可能に構成されている。アンテナ部１０は、電波、音波等を照射し、反射散乱体Ｓで反射した反射波を受信可能に構成されている。
詳細には、アンテナ部１０は、送信アンテナ１１と、受信アンテナ１２と、移動ステージ１３と、ガイドレール部１４と、駆動モータ１５と、などを有する。
【００１７】
送信アンテナ１１は、電波や音波等を反射散乱体Ｓに照射可能に構成されている。
受信アンテナ１２は、反射散乱体Ｓで反射した反射波を受信可能に構成されている。
本実施形態では、送信アンテナ１１および受信アンテナ１２はホーン型に形成されている。
【００１８】
移動ステージ１３（可動部材）は、ガイドレール部１４に沿って移動自在に構成されており、移動ステージ１３には送信アンテナ１１、および、受信アンテナ１２が固定されている。
【００１９】
ガイドレール部１４は、各アンテナを備えた移動ステージ１３の移動経路に沿って配置されている。図１に示した例では、ガイドレール部１４は、長手方向が水平に配置され、ガイドレール上の移動ステージ１３が水平方向に移動自在となるように、
【００２０】
駆動モータ１５は、ガイドレール部１４および／または移動ステージ１３に設けられ、制御装置３０およびアンテナ駆動制御部１６の制御により、移動ステージ１３をガイドレール部１４に沿って移動可能に構成されている。
【００２１】
アンテナ駆動制御部１６は、駆動モータ１５に接続され、制御装置３０の制御により、駆動モータ１５に駆動信号を出力することで、駆動モータ１５を駆動する。アンテナ駆動制御部１６は、制御装置３０の制御により駆動モータ１５を駆動することで、各アンテナ１１，１２を、適宜、連続移動可能に所定位置に移動、または、所定位置に移動させて所定位置で固定させることができる。
また、アンテナ駆動制御部１６は、駆動モータ１５の制御時に、アンテナの位置情報を含む信号を制御装置３０に送信するように構成されていてもよい。
尚、アンテナ位置を検出する位置検出センサを、移動ステージ１３またはガイドレール部１４に設け、その位置検出センサが、アンテナ位置情報を含む信号を制御装置３０に送信するように構成されていてもよい。
【００２２】
送受信部２０は、制御装置３０の制御により、送信アンテナ１１から高周波の電磁波を放射させる。また、送受信部２０は、受信アンテナ１２で反射散乱体Ｓからの反射波などを受信した場合、その受信した信号に応じた受信データを生成して制御装置３０に出力する。
【００２３】
本実施形態では、送受信部２０としては、ベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）などを採用することができる。このベクトルネットワークアナライザは、アンテナを含む高周波回路の通過電力および反射電力の周波数特性を測定可能であり、アンテナの電力の強度と位相を同時に測定可能に構成されている。
【００２４】
＜制御装置３０＞
制御装置３０は、アンテナ部１０、アンテナ駆動制御部１６、送受信部２０などを統括的に制御する。
制御装置３０は、制御部３１（ＣＰＵ）と、インタフェース３２（Ｉ／Ｆ）と、記憶部３３と、表示部３４と、入力部３５と、計時部３６と、などを有する。制御部３１、インタフェース３２、記憶部３３、表示部３４、入力部３５、および、計時部３６は、通信路３７（バス）によりデータ通信可能に接続されている。
【００２５】
制御部３１は、制御装置３０の各構成要素やアンテナ部１０、アンテナ駆動制御部１６、送受信部２０などを統括的に制御することで、本発明に係る機能を実現する。
【００２６】
インタフェース３２（Ｉ／Ｆ）には、アンテナ駆動制御部１６、送受信部２０などが接続されている。
記憶部３３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、大容量記憶装置などの記憶装置で構成されており、本発明の機能を実現するためのプログラム（ＰＲＧ）、アンテナ部１０で受信した受信データなどを記憶している。記憶部３３は、制御部３１（ＣＰＵ）の作業用領域として用いられる。制御部３１は、記憶部３３に記憶されているデータを必要に応じて読み出す。また、制御部３１は、必要に応じて記憶部３３に所定のデータを書き込む。
また、記憶部３３は、アンテナの移動範囲内で、そのアンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した反射波に対応した複数の受信データを記憶する。
【００２７】
表示部３４は、制御部３１の制御により、本発明に係る画像、例えば、ＳＡＲ画像、干渉画像（コヒーレント画像）、情報などを表示する。
【００２８】
入力部３５は、キーボード、タッチパネル、マウス、などの操作入力装置であり、操作者の操作に応じた信号を制御部３１に出力する。
【００２９】
計時部３６は、時刻を計時する計時回路で構成され、時刻情報などの計時情報を制御部３１に出力する。制御部３１は、時刻情報などの計時情報に基づいて、送受信、モータ駆動などの本発明に係る所定の処理を行う。
【００３０】
＜機能ブロック＞
図２は、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の制御部３１の機能ブロック図である。
【００３１】
制御部３１は、プログラム（ＰＲＧ）を実行することにより、図２に示したように、本発明に係る機能を、コンピュータとしての制御装置３０または合成開口処理を行うセンサ１００に実現する。
詳細には、制御部３１は、ＳＡＲ処理部３１１と、補正用ＣＳ処理部３１２と、補正処理部３１３と、などを有する。
【００３２】
アンテナ部１０で反射散乱体Ｓからの反射波（電波など）を受信した場合、受信信号に応じた受信データが記憶部３３に記憶される。
また、記憶部３３には、受信データ、アンテナ駆動制御部１６から出力されたアンテナ位置情報、時刻情報（計時情報）、などが関連付けられて記憶されている。
【００３３】
ＳＡＲ処理部３１１は、記憶部３３に記憶された受信データにＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar）処理を行い、ＳＡＲ画像を生成する。ＳＡＲ処理は、ＳＡＲ生データ（受信データ）に対して、ＦＦＴ演算、複素乗算、逆ＦＦＴ演算、などの所定のアルゴリズムを用いて、レンジ圧縮処理、アジマス圧縮処理、レンジマイグレーション補正処理などの所定の処理を行うことで、ＳＡＲ画像を生成する。尚、このＳＡＲ処理は、公知技術であるので詳細な説明を省略する。
【００３４】
補正用ＣＳ処理部３１２は、記憶部３３に記憶された受信データに基づいて、ＳＡＲ画像の画素のうち、位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ：Coherent Scatterer）を抽出し、その抽出された干渉点ＣＳに基づいて大気補正用のＣＳを生成して、補正処理部３１３に出力する。
【００３５】
補正処理部３１３は、大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）に基づいて、複数の反射波に対応した複数の受信データに応じて生成したＳＡＲ画像に、大気補正処理を施す。
また、補正処理部３１３は、大気補正処理により補正された画像（３次元画像や２次元画像など）を出力する。制御部３１は、補正された画像を表示部３４に表示させる処理を行う。
【００３６】
＜補正用ＣＳ処理部３１２＞
図３は、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の補正用ＣＳ処理部３１２の機能ブロック図である。
【００３７】
本実施形態では、補正用ＣＳ処理部３１２は、リサンプル処理部３２１と、ＳＡＲ処理部３２２と、複素コヒーレンス処理部３２３（干渉画像生成部）と、閾値決定部３２４と、ＣＳ抽出部３２５と、大気補正用ＣＳ生成部３２６と、などを有する。
【００３８】
尚、補正用ＣＳ処理部３１２は、リサンプル処理部３３１と、ＳＡＲ処理部３３２と、複素コヒーレンス処理部３３３と、閾値決定部３３４と、ＣＳ抽出部３３５と、を有するが、各処理部３３１〜３３５は、上記各処理部３２１〜３２５により兼用してもよく、この場合には省略することができる。
【００３９】
リサンプル処理部３２１は、反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、複数の受信データから前記第１の計測データを除いたデータに基づいて、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成する。
【００４０】
ＳＡＲ処理部３２２は、第１の計測データ、および、第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）及び第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）を生成する。
【００４１】
複素コヒーレンス処理部３２３（干渉画像生成部）は、第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）と第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する。
【００４２】
詳細には、複素コヒーレンス（複素相関）γは、例えば数式（１）に示したように算出される。詳細には、分子は、第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）中の注目画素を含む局所領域の画素値Ｓ1（振幅情報および位相情報を含む）と、第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）中の注目画素を含む局所領域の画素値Ｓ2*の積のアンサンブル平均である。＊は複素共役を示す。
分母は、第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）中の注目画素を含む局所領域の画素値Ｓ1の絶対値の２乗のアンサンブル平均と、第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）中の注目画素を含む局所領域の画素値Ｓ2の絶対値の２乗のアンサンブル平均との積に平方根演算を施した値である。
複素コヒーレンス処理部３２３は、数式（１）に示した複素コヒーレンス演算を、注目画素を含む局所領域の各画素に施すことにより干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する。
注目画素の複素コヒーレンスγは、２つの画像間で、注目画素を含む局所領域の変化が小さいほど、大きく「１」に近い値となり、変化が大きい場合、「０」に近い値となることが知られている。
【００４３】
【数１】
2015008554.tif 000003
【００４４】
閾値決定部３２４は、例えば、干渉画像（コヒーレンス画像）の各画素に基づいて、ＣＳ検出に用いられる閾値を決定する。詳細には、干渉画像中の干渉点ＣＳの個数が所定個数となるように閾値を設定してもよいし、干渉画像の各画素の画素値の分布に基づいて設定してもよい。
【００４５】
ＣＳ抽出部３２５は、干渉画像に基づいて、少なくとも位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を抽出する。詳細には、ＣＳ抽出部３２５は、規定した閾値（例えば、０．９９など）以上の画素値の画素を、干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）として抽出する。
【００４６】
処理部３３１〜３３５それぞれは、上記各処理部３２１〜３２５それぞれと略同じ機能を有するので、説明を省略する。
【００４７】
大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）は、ＣＳ抽出部３２５で生成された複数の第１のＣＳ（第１の走査による第１の受信データに基づいて生成された複数の第１の干渉点ＣＳと、ＣＳ抽出部３３５で生成された第２の干渉点ＣＳ（第１の走査時と異なる時間に走査された、第２の走査による第２の受信データに基づいて生成された複数の第２の干渉点と、に基づいて大気補正用のＣＳを生成する。複数の第１の干渉点ＣＳを第１の干渉点ＣＳ群ともいう。複数の第２の干渉点ＣＳを第２の干渉点ＣＳ群ともいう。
【００４８】
詳細には、大気補正用ＣＳ生成部３２６は、複数の第１の干渉点ＣＳと複数の第２の干渉点ＣＳから、共通の干渉点ＣＳを抽出し、その共通の干渉点ＣＳを大気補正用干渉点ＣＳとする。
【００４９】
そして、図２に示したように、制御部３１の補正処理部３１３は、大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）により生成された大気補正用ＣＳに基づいて、受信データに基づいて生成されたＳＡＲ画像に対いて大気補正処理を行い、補正されたＳＡＲ画像などを出力する。
【００５０】
＜合成開口処理を伴うセンサ１００の動作の一例＞
図４は、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の動作の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、例えば、中心周波数１７．２ＧＨｚで１５０ＭＨｚのバンド幅の電磁波を送信アンテナ１１から反射散乱体Ｓに照射して、反射波を受信アンテナ１２により受信する。送信アンテナ１１および受信アンテナ１２のスキャンスピードは、例えば、４分間で２ｍ程度であり、５ｍｍごとにデータ収集を行う。以下、図４を参照しながら、本発明の一実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の動作の一例を説明する。
【００５１】
ステップＳＴ１０において、制御部３１は、アンテナ部１０による送受信処理を行う。詳細には、制御部３１は、アンテナ部１０、送受信部２０、アンテナ駆動制御部１６を制御することで、測定対象である反射散乱体Ｓに対して相対的に移動する送信アンテナ１１により、電波、音波等を照射する。また、制御部３１は、反射散乱体Ｓで反射した反射波を受信アンテナ１２で受信し、その受信信号に応じた受信データを記憶部３３に記憶させる。
【００５２】
図５は、リサンプリング処理の動作の一例を示す図である。図５（ａ）は所定数ごとのリサンプリング処理の一例を示す図であり、図５（ｂ）はランダムなリサンプリング処理の一例を示す図である。
【００５３】
ステップＳＴ１１において、データのリサンプル処理を行う。詳細には、制御部３１のリサンプル処理部３２１は、反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成する。この際、リサンプル処理部３２１は、第１の計測データ中の受信データの個数と、第２の計測データ中の受信データの個数が、略同じとなるようにリサンプリングを行う。
【００５４】
詳細には、例えば、図５（ａ）に示したように、１スキャン（走査）により、４０１個の測定点（データ取得位置）で計測した場合、奇数番目（１，３，５，・・・，４０１）の測定点（Ｏ印）それぞれで得られた複数の受信データと、偶数番目（２，４，６，・・・，４００）の測定点（Ｘ印）それぞれで得られた複数の受信データとに分割する、リサンプリング処理を行う。
これにより、データ取得位置（測定点）の奇数番目（１，３，５，・・・，４０１）の受信データにより第１の計測データを生成し、データ取得位置（測定点）の偶数番目（２，４，６，・・・，４００）の受信データにより第２の計測データを生成する。
【００５５】
また、図５（ｂ）に示したように、ランダムにリサンプリングを行ってもよい。詳細には、所定数毎リサンプルを行うのではなく、規定範囲内のランダムな数ごとにリサンプルを行う。ランダムにリサンプリングにより第１及び第２の計測データを生成する場合であっても、第１の計測データ中の受信データの個数と、第２の計測データ中の受信データの個数が、略同じとなるようにリサンプリングを行う。
【００５６】
ステップＳＴ１３において、ＳＡＲ処理を行う。詳細には、制御部３１のＳＡＲ処理部３２２は、第１の計測データ、および、第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）及び第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）を生成する。
【００５７】
ステップＳＴ１５において、複素コヒーレンス算出処理を行う。詳細には、制御部３１の干渉画像生成部（複素コヒーレンス処理部３２３）は、第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）と第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する。
【００５８】
ステップＳＴ１７において、閾値を設定する。詳細には、制御部３１の閾値決定部３２４は、例えば、干渉画像（コヒーレンス画像）の各画素に基づいて、ＣＳ検出に用いられる閾値を決定する。
【００５９】
ステップＳＴ１９において、ＣＳ抽出処理を行う。詳細には、制御部３１のＣＳ抽出部３２５は、干渉画像（コヒーレンス画像）に基づいて、少なくとも位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ：Coherent Scatterer）を抽出する。
上述したように、注目画素の複素コヒーレンスγは、２つの画像間で、注目画素を含む局所領域の変化が小さいほど、大きく「１」に近い値となり、変化が大きい場合、「０」に近い値となる。このため、ＣＳ抽出部３２５は、閾値として、０．９９など１に近い値に設定され、それ以上の複素コヒーレンスγを示す画素をＣＳとして抽出する。
尚、閾値として、下限値０．９９７、上限値０．９９９９５などのように、上限値及び下限値を設けてその範囲内の画素をＣＳとして抽出することで、干渉度の低い地点および処理によって発生した異常に高い干渉を示す点を除去することができる。
【００６０】
上述したように、制御部３１は、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１９の処理により、第１のスキャン（第１の走査）により取得された第１の受信データに基づいて第１の干渉点（ＣＳ）を生成する。
同様に、制御部３１は、アンテナ（送信アンテナ１１および受信アンテナ１２）の移動範囲内で、第１の走査と走査時間の異なる第２の走査により取得された第２の受信データに基づいて、ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２９の処理により、第２の干渉点（ＣＳ）を生成する。ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２９の処理は、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１９の処理と略同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
ステップＳＴ３１において、大気補正用のＣＳ生成処理を行う。詳細には、制御部３１の大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）は、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１９の処理により生成された第１の干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）、および、ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２９の処理により生成された第２の干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）とに基づいて、アンテナ（送信アンテナ１１、受信アンテナ１２）と反射散乱体Ｓとの間の大気の屈折率の揺らぎを補正するための大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）を生成する。
詳細には、大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）は、複数の第１の干渉点ＣＳと、複数の第２の干渉点ＣＳとが得られた場合、共通の干渉点ＣＳを、大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）とする。
【００６２】
そして、図２に示したように、制御部３１の補正処理部３１３は、補正用ＣＳ処理部３１２により生成された大気補正用ＣＳに基づいて、受信データやＳＡＲ画像に対して大気補正処理を行う。こうすることで、制御部３１は、大気による屈折率の揺らぎなどを考慮して大気補正を施したＳＡＲ画像を容易に生成することができる。補正処理部３１３の詳細な動作は後述する。
【００６３】
＜大気による影響＞
次に、大気による屈折率の揺らぎ（変化）による電磁波の位相への影響に関して説明する。
図６は、大気によるＳＡＲ画像の位相への影響の一例を説明するための図である。
【００６４】
合成開口処理を伴うセンサ１００は、例えば、大気を介して、周波数１７．２ＧＨｚ程度の電磁波を送信アンテナ１１から観測対象体である反射散乱体Ｓに照射し、反射散乱体Ｓにより後方散乱された電波を受信アンテナ１２で受信し、その受信信号に基づいて、ＳＡＲ画像を生成する。
【００６５】
図６に示したように、電磁波がｒ方向に進む場合、位置ｒと位置ｒ＋ｄｒとの間の位相差ｄψは、電磁波の周波数ｆc〔Ｈｚ〕、電磁波の速度ｃ〔ｍ／ｓｅｃ〕、大気の屈折率ｎ（ｒ，ｔ）、波数ｋを用いて、数式（２）により示される。
【００６６】
【数２】
2015008554.tif 000004
【００６７】
例えば、大気中の位置によらず、気圧が均一であり、温度、湿度が均一であるとした場合、空気中を伝搬している電磁波の位相は、数式（３）に示すことができる。すなわち、数式（４）に示したように、位相差Δψは、距離ｒに関して比例する関係がある。つまり、位相差のずれは、且つ、時間ｔ1と時間ｔ2の間の屈折率の変化α（数式５）と、アンテナと反射散乱との間の距離（詳細には往復距離ｒ）により規定される。この場合、ＳＡＲ画像内で屈折率が均一であるとする。
【００６８】
【数３】
2015008554.tif 000005
【００６９】
【数４】
2015008554.tif 000006
【００７０】
【数５】
2015008554.tif 000007
【００７１】
図７は、大気によるＳＡＲ画像の位相への影響の一例を説明するための図である。詳細には、図７（ａ）は温度の時間変化の一例を示す図であり、図７（ｂ）は湿度の時間変化の一例を示す図、図７（ｃ）は算出した位相の時間変化の一例を示す図である。図７（ａ）の縦軸に温度を示し、図７（ｂ）の縦軸に湿度を示し、図７（ｃ）に位相のずれの推定値を示し、図７（ａ）〜図７（ｃ）の横軸に時間を示す。
【００７２】
屈折率ｎ2は、例えば、気圧Ｐ、水蒸気分圧ｅ、温度Ｔを用いて、数式６に示すことができる。ここで、気圧Ｐは、海面気圧１０１３ｈＰａを仮定して推定し、水蒸気分圧ｅは、温度、相対湿度から推定した。
【００７３】
【数６】
2015008554.tif 000008
【００７４】
屈折率ｎ1は、温度−０．２℃、湿度８１．５７％、高度３５５ｍでの値（固定値）とした。
図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、所定期間、例えば、約１１日間の温度および湿度が変化した場合、距離４５０ｍにおける位相のずれの推定値Δψは、図７（ｃ）に示したように、大きく変動することが推定される。
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、上述したように大気の屈折率の変化による位相差のずれを補正することで、高精度に反射散乱体Ｓの位置測定、変位測定などを行うことができる。
【００７５】
図８は、ＳＡＲ画像の一例を示す図である。詳細には図８（ａ）は大気補正なしのすべての受信データにより生成したＳＡＲ画像の一例を示す図であり、図８（ｂ）はリサンプリング処理およびＳＡＲ処理により生成されたＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）の一例を示す図であり、図８（ｃ）は残りのデータを基にリサンプリング処理およびＳＡＲ処理により生成されたＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）の一例を示す図であり、図８（ｄ）はコヒーレンス画像（干渉画像）の一例を示す図である。図８において、縦軸にスラントレンジ〔ｍ〕を示し、横軸にアジマスレンジ〔ｍ〕を示す。
【００７６】
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示したように、リサンプリング処理およびＳＡＲ処理により、サブ画像Ｓａ１、サブ画像Ｓａ２を生成し、そのサブ画像Ｓａ１、サブ画像Ｓａ２の複素コヒーレンスを算出することにより、図８（ｄ）に示したような、コヒーレンス画像（干渉画像）を生成することができる。
本願発明者は、センサ１００のレーダ照射範囲内に三面反射鏡を設置した（固定）。図８（ｄ）において矢印で示す画素は、その三面反射鏡の設置位置に対応している。このため、画像内で干渉散乱点ＣＳを容易に得ることができることが分かる。
【００７７】
図９は、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の効果の一例を示す図である。詳細には、図９（ａ）は１スキャンでの全ての受信データにより生成したＳＡＲ画像の一例を示す図、図９（ｂ）は本発明の一実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００のリサンプリング処理、ＳＡＲ処理、複素コヒーレント処理によるコヒーレント画像（干渉画像）の一例を示す図、図９（ｃ）は（ｂ）の複素コヒーレンと画像の値が閾値以下のピクセルを取り除いた一例を示す図である。図９において、縦軸にスラントレンジ〔ｍ〕を示し、横軸にアジマスレンジ〔ｍ〕を示す。
【００７８】
図９（ａ）に示したように、１スキャンでの全ての受信データにより生成したＳＡＲ画像と比較して、図９（ｂ）に示したように、本発明の一実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００によるリサンプリング処理、ＳＡＲ処理、および、複素コヒーレント処理により得られるコヒーレント画像（干渉画像）では、リサンプルにより虚像が発生する場合がある。詳細には、例えば、リサンプリングによるサンプリング間隔が、計測用電磁波の波長で規定される長さよりも小さい場合に、虚像が発生することがある。
この場合、制御部３１は、全データＳＡＲ画像の各画素それぞれに関し、振幅が下位１％の画素を記憶部３３に記憶する。そして、制御部３１は、コヒーレント画像（干渉画像）中の画素であって、記憶部３３に記憶された上記画素に対応する位置の画素の画素値を０とすることで、コヒーレント画像（干渉画像）の虚像を抑制する。
このように、簡単な処理により、リサンプリング処理により虚像が生じた場合であっても、上記処理を行うことで、コヒーレント画像（干渉画像）の虚像を容易に抑制することができる。
そして、制御部３１のＣＳ抽出部３２５は、規定した閾値（例えば、０．９９など）以上の画素値の画素を、干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）として抽出する。
また、制御部３１は、第１の走査による第１の受信データに基づいて生成された複数の第１の干渉点ＣＳと、第２の走査による第２の受信データに基づいて生成された複数の第２の干渉点ＣＳとに基づいて、共通の干渉点ＣＳを抽出し、その抽出した干渉点ＣＳを大気補正用干渉点ＣＳとする。
【００７９】
図１０は、大気補正処理の一例を説明するための図である。詳細には、図１０（ａ）は本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００により算出された大気補正用干渉点ＣＳにおける位相差をプロットして、大気補正処理に関する係数を算出する動作の一例を示す図、図１０（ｂ）は大気補正処理された干渉点ＣＳにおける位相差の一例を示す図、図１０（ｃ）は比較例による傾きの算出方法の一例を示す図、図１０（ｄ）は比較例による大気補正後の干渉点ＣＳにおける位相差の一例を示す図である。図１０において、縦軸に位相差を示し、横軸に送信アンテナから反射散乱体を経由して受信アンテナまでの距離を示す。
【００８０】
制御部３１の補正処理部３１３は、大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）により生成された大気補正用干渉点ＣＳに基づいて、大気の屈折率の変化に応じた値αを決定する。
詳細には、補正処理部３１３は、大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）により生成された大気補正用干渉点ＣＳにおける位相差を図１０（ａ）に示したようにプロットし、そのプロットされた大気補正用干渉点ＣＳの位相差とレーダからの距離に基づいて、最小二乗法などにより回帰直線を決定し、その回帰直線の傾き、および、数式４により規定される直線の傾きに基づいて、大気の屈折率の変化に応じた係数（傾きα〔ｄｅｇ／ｍ〕）を決定する。
そして、補正処理部３１３は、この大気の屈折率の変化に応じた値（傾きα）に基づいて、数式４により規定される直線の傾きが０となるように、画像の各画素の値を補正する処理を行う。具体的には、補正処理部３１３は、距離ｒが大きくなるほど、大きい補正値にて各画素の画素値を補正する。
【００８１】
例えば、図１０（ｂ）に示したように、大気補正処理後の大気補正用干渉点ＣＳにおける位相差は、距離に依存しないように回帰直線の傾きが略０となる。
【００８２】
第１の比較例として、複数の走査（スキャン）により得られた複数のＳＡＲ画像間において、ＳＡＲ画像の各ピクセルにおける振幅の標準偏差と平均値の比を計算することで、安定な点ＣＳを検知する装置（第１比較例に係る装置）によれば、図１０（ｃ）に示したように、安定な点ＣＳにおける位相差をプロットすることで、回帰直線の傾きαを得ることができ、この傾きαに基づいて、同様な大気補正処理を行うことができる（図１０（ｄ）参照）。第１比較例に係る装置の場合、複数のＳＡＲ画像が必要であり、振幅情報のみを考慮している。また、第１比較例に係る装置では、上記傾きαを得るために、例えば、約１０回以上などの複数の走査（スキャン）を行うことを要する。
【００８３】
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、１回目のスキャンで複数の第１の干渉点ＣＳを抽出し、２回目のスキャンで複数の第２の干渉点ＣＳを抽出し、これにより複数の大気補正用干渉点ＣＳを生成し、この複数の大気補正用干渉点ＣＳに基づいて、短時間に、上述した大気の屈折率の変化に応じた傾きαを算出することができ、その傾きαに基づいて、短時間に、ＳＡＲ画像に大気補正処理を行うことができる。
また、図１０（ａ）、図１０（ｃ）に示したように、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００により算出した傾きαは、比較例に係る装置により算出された傾きと略同じである。このため、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、短時間に、高精度に、大気補正処理を行うことが可能である。
【００８４】
図１１は、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の効果の一例を説明するための図である。詳細には、図１１（ａ）は大気補正前の位相差画像の一例を示す図、図１１（ｂ）は本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００による位相差画像の一例を示す図、図１１（ｃ）は第１比較例に係る位相差画像の一例を示す図である。図１１において、縦軸にスラントレンジ〔ｍ〕を示し、横軸にアジマスレンジ〔ｍ〕を示す。
【００８５】
図１１（ａ）に示した大気補正前の位相差画像と比較して、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００による位相差画像は、図１１（ｂ）に示したように、大気状態の変化による影響を良好に補正していることが分かる。
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００によれば、図１１（ｃ）に示した第１比較例に係る位相差画像と略同様な位相差画像を、簡単な処理により、短時間で得ることができる。
【００８６】
図１２は、三面反射鏡の推定変位の一例を示す図である。
本願発明者は、本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の効果を確認するために、レーダ照射領域内に三面反射鏡を設置して、送信アンテナから三面反射鏡を経由して受信アンテナまでの距離をずらしながら、上述した電磁波による計測を行った。図１２において、横軸に三面反射鏡の実際の変位を示し、縦軸に推定変位を示す。
図１２において、四角印は大気補正なしの場合の推定変位を示し、直線は対角線を示し、斜め四角印は、第１比較例に係る装置により大気補正した場合の推定変位を示し（dispersion index）、Ｏ印は本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００により大気補正した場合の推定変位を示す。
【００８７】
図１２に示したように、本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００により大気補正した場合の推定変位は、比較例に係る装置による推定変位と略同程度の精度で、短時間に変位を推定することが可能であることが分かる。
【００８８】
＜サブルック法＞
本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００では、サブルック法により干渉点ＣＳを検知している。
サブルック法によるＣＳの検知は、１枚のＳＡＲ画像を所定の分割処理で分割して複数のサブ画像を生成し、その複数のサブ画像に基づいて、１枚のＳＡＲ画像内で、位相情報などが安定した点ＣＳを抽出する。この場合、振幅と、位相に基づいて、複素コヒーレンスの演算を行う。また、サブルックＣＳでは、複素コヒーレンスの演算を行う場合、空間平均を計算する。
【００８９】
＜第２比較例＞
次に、第２比較例に係る装置を説明する。
第２比較例に係る装置は、サブルック法により干渉点ＣＳ求めるが、詳細な処理が、本発明に係るセンサ１００と異なる。
具体的には、第２比較例に係る装置は、一枚のＳＡＲ画像をフーリエ変換し、そのフーリエ変換により得られたスペクトルを、所定の方法で２つに分割して、第１のスペクトル及び第２のスペクトルを生成し、その第１のスペクトルを基に第１のＳＡＲ画像（第１のサブ画像）を再構成する処理を行い、第２のスペクトルを基に第２のＳＡＲ画像（第２のサブ画像）を再構成する処理を行う。そして、その２つのサブ画像間で複素コヒーレンスを計算し、画像内で、位相情報などが安定した干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を検知する。
上記第２比較例に係る装置において、スペクトルの分割方法としては、例えば、アジマスサブルックと、レンジスペクトルで分割するレンジサブルックなどを挙げることができる。アジマスサブルックではターゲットの方位入射角依存性を有し、レンジサブルック法では周波数依存性を有する。
しかしながら、第２比較例に係る装置では、上述したように、スペクトルを２つに分割した後、それぞれを再構成して第１のサブ画像および第２のサブ画像を生成するので、空間分解能が劣化してしまうという問題点がある。
また、地表設置型合成開口レーダ装置（ＧＢ−ＳＡＲ）では、衛星ＳＡＲと比較して、レーダの観測対象範囲に対する見込角が大きい。詳細には、例えば、一般的な衛星ＳＡＲの見込角が０．１４−２度であり、ＧＢ−ＳＡＲの見込角は、数１０度程度である。
衛星ＳＡＲの場合、波数領域において見かけ上長方形状にスペクトルが生じ、ＧＢ−ＳＡＲの場合、波数領域において円弧状にスペクトルが生じる。
このため、ＧＢ−ＳＡＲの場合、波数領域において円弧状のスペクトルに対してスペクトル分割処理を施すことを要し、衛星ＳＡＲの場合と比較して煩雑な処理となる。
【００９０】
＜本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の効果＞
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、上述したように、アンテナ部１０を所定間隔毎に移動させて、電波を目標体である反射散乱体Ｓに照射し、反射散乱体Ｓからの反射波を受信し、各データ取得位置での受信データを、データ取得位置に対して所定数毎にリサンプルし、ＳＡＲ処理を施すことにより、例えば２つのサブ画像（複素ＳＡＲ画像を取得し、２つのサブ画像間で複素コヒーレンスを算出して干渉画像を生成し、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を抽出する。
上記リサンプリング処理により生成された２つのデータは、互いに非常に近い時間に得られたデータであり、周波数依存性や入射角依存性が小さいので、ＳＡＲ画像内で、時間的により定常的な散乱体（干渉散乱点：ＣＳ）を容易に検知することができる。
【００９１】
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、上述したように、一スキャン（一走査）で、各データ取得位置で得られた複数の受信データを所定数毎にリサンプリングを行い、２つのサブ画像（ＳＡＲ画像）を生成しているので、例えばフーリエ変換後のスペクトルを２つに分解する方法と比較して、空間分解能が高い状態で維持される。
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、フーリエ変換などの煩雑な処理を行うことなく、簡単な処理により、短時間に、高精度に干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を容易に得ることができる。
【００９２】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、測定対象である反射散乱体Ｓに対して相対的に移動するアンテナ（アンテナ部１０）により、電波、音波等を照射し、反射散乱体Ｓで反射した反射波をアンテナ（アンテナ部１０）で受信して、その反射散乱体Ｓの形状、変位等を測定する。詳細には、合成開口処理を伴うセンサ１００は、アンテナ（アンテナ部１０）の移動範囲内で、そのアンテナ（アンテナ部１０）の移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部３３と、反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、複数の受信データから第１の計測データを除いたデータに基づいて、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部３２１と、第１の計測データ、および、第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部３２２と、第１の複素ＳＡＲ画像と第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する干渉画像生成部（複素コヒーレンス処理部３２３）と、干渉画像に基づいて、少なくとも位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ：Coherent Scatterer）を抽出するＣＳ抽出部３２５と、を有する。
このように、上記本発明の実施形態では、アンテナ（アンテナ部１０）による１スキャン（１走査）で取得した、反射波に対応した複数の受信データに対して上記リサンプリング処理およびＳＡＲ処理を施すことにより、２つのサブ画像Ｓａ１，Ｓａ２を生成し、そのサブ画像Ｓａ１，Ｓａ２間の複素コヒーレンスを算出することで干渉画像（コヒーレンス画像）を生成し、その干渉画像中の画素のうち、少なくとも位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ：Coherent Scatterer）をＣＳ抽出部３２５により抽出することで、簡単な構成で、短時間に、干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を容易に抽出することが可能な、合成開口処理を伴うセンサ１００を提供することができる。
【００９３】
例えば、比較例として、複数回のスキャン（走査）により得られた複数のＳＡＲ画像（振幅情報を含み、位相情報を含まないＳＡＲ画像）に基づいて画素値の安定点を検出する装置（第１比較例）では、位相情報を考慮することなく、複数のＳＡＲ画像中の振幅情報により安定点を取得している。
本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００では、上述したように、アンテナ（アンテナ部１０）による１スキャン（１走査）で取得した、反射波に対応した複数の受信データに対して上記リサンプリング処理およびＳＡＲ処理を施すことにより、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ１）及び第２の複素ＳＡＲ画像（サブ画像Ｓａ２）を生成しており、リサンプリング処理による各画像の情報量は、複数の受信データで得られるＳＡＲ画像の情報量と比較して略１／２であるが、振幅情報と位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像の複素コヒーレント処理を施すことにより得られた干渉画像に基づいて、干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を抽出するので、つまり、振幅情報と位相情報を考慮して高精度に干渉点ＣＳを抽出することができる。
【００９４】
また、上述したように、リサンプリング処理により得られた第１の計測データおよび第２の計測データは、非常に近い時間に得られたデータであり、このデータは周波数依存性や入射角依存性がないので、ＳＡＲ画像内で、時間的に定常的な散乱体としての挙動を示す干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を容易に検知することができる合成開口処理を伴うセンサ１００を提供することができる。
【００９５】
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、上述したように、１スキャン（１走査）で、各データ取得位置で得られた複数の受信データを所定数毎にリサンプリングを行い、２つのサブ画像（ＳＡＲ画像）を生成しているので、例えばフーリエ変換後のスペクトルを２つに分解する装置（第２比較例）と比較して、空間分解能が高い状態で維持され、高精度に干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を容易に生成することができる。
【００９６】
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、上述したように、フーリエ変換などの煩雑な処理を行うことなく、簡単な処理により、短時間に、高精度に干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を容易に生成することができる。
【００９７】
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、アンテナ（アンテナ部１０）の移動範囲内で、アンテナ（アンテナ部１０）の第１の走査により取得された第１の受信データに基づいて生成された第１の干渉点ＣＳ（複数の第１の干渉点を含む第１の干渉点群）、及び、アンテナ（アンテナ部１０）の移動範囲内で、第１の走査と走査時間の異なる第２の走査により取得された第２の受信データに基づいて生成された第２の干渉点ＣＳ（複数の第２の干渉点を含む第２の干渉点群）に応じて、アンテナ（アンテナ部１０）と反射散乱体Ｓとの間の大気の屈折率の揺らぎを補正するための大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）を生成する大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）を有する。
このように、上記第１の走査により得られた干渉点ＣＳと、第２の走査により得られた干渉点ＣＳに基づいて、大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）を容易に生成することができる。
また、処理部３２１，３２２，３２３，３２４，３２５と、処理部３３１，３３２，３３３，３３４，３３５とを兼用することで、簡単な構成で、本発明に係る機能を容易に実現することができる。
【００９８】
また、大気補正用ＣＳ生成部３２６（大気補正用干渉点生成部）で生成した大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）に基づいて、複数の反射波に対応した複数の受信データに応じて生成したＳＡＲ画像に、大気補正処理を施す補正処理部３１３を有する。
【００９９】
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００は、抽出部３２５が、干渉画像中の画素のうち、規定された閾値に基づいて干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を抽出する。この閾値は、例えば、閾値決定部が、干渉画像中の干渉点の個数が所定個数となるように設定してもよいし、干渉画像の各画素の画素値の分布に基づいて設定してもよい。こうすることで、上記閾値に基づいて干渉点（干渉散乱点：ＣＳ）を簡単に抽出することができる。
【０１００】
また、本発明の実施形態に係る合成開口処理を伴うセンサ１００の処理方法は、反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから前記第１の計測データを除いたデータに基づいて、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成する第１のステップ（ＳＴ１１）と、第１の計測データ、および、第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成する第２のステップ（ＳＴ１３）と、第１の複素ＳＡＲ画像と第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する第３のステップと（ＳＴ１５）と、干渉画像に基づいて、少なくとも位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ）を抽出する第４のステップ（ＳＴ１９）と、を有するので、短時間に、ＳＡＲ画像内で、変動の小さい安定した点（画素）を容易に抽出することができる。
【０１０１】
また、本発明の実施形態に係るプログラム（ＰＲＧ）は、上述したように、コンピュータ（制御装置３０）を、上記記憶部３３、リサンプル処理部３２１、ＳＡＲ処理部３２２、干渉画像生成部（複素コヒーレンス処理部３２３）、抽出部（ＣＳ抽出部３２５）、として機能させる。このプログラム（ＰＲＧ）をコンピュータで実行することにより、本発明に係る機能をコンピュータに容易に実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に読み出し可能に記録されていてもよいし、通信ネットワークなどの通信路を介してコンピュータ間で送受信可能となるように構成されていてもよい。
【０１０２】
＜変形例＞
尚、本発明は、この形態に限られるものではなく、種々の例えば、人工衛星、飛行機等の飛翔体に搭載されて、電波により地形観測等を行うレーダ装置に、本発明に係る合成開口処理を伴うセンサを適用してもよい。
また、水中を伝わる音波を利用し、水中の目標物である反射散乱体Ｓに音波を放射して、反射散乱体Ｓで反射した反射波をアンテナ（アンテナ部１０）で受信し、その受信データに基づいて、その反射散乱体Ｓの形状、変位等を測定してもよい。
また、地面などの固体や液体中を伝わる波を利用したセンサに、本発明に係る合成開口処理を伴うセンサ１００を適用してもよい。
【０１０３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態の一部または全部は、以下の付記のように記載される。
［付記１］
測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、該反射散乱体の形状、変位等を測定する合成開口処理を伴うセンサであって、
アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部と、
前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部と、
前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部と、
前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する干渉画像生成部と、
前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ：Coherent Scatterer）を抽出する抽出部と、を有することを特徴とする
合成開口処理を伴うセンサ。
［付記２］
アンテナの移動範囲内で、前記アンテナの第１の走査により取得された第１の受信データに基づいて生成された第１の干渉点（ＣＳ）、及び、前記アンテナの移動範囲内で、前記第１の走査と走査時間の異なる第２の走査により取得された第２の受信データに基づいて生成された第２の干渉点（ＣＳ）に応じて、前記アンテナと前記反射散乱体との間の大気の屈折率の揺らぎを補正するための大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）を生成する大気補正用干渉点生成部を有することを特徴とする付記１に記載の合成開口処理を伴うセンサ。
［付記３］
前記大気補正用干渉点生成部で生成した大気補正用干渉点（大気補正用ＣＳ）に基づいて、前記複数の反射波に対応した複数の受信データに応じて生成したＳＡＲ画像に、大気補正処理を施す補正処理部を有することを特徴とする付記２に記載の合成開口処理を伴うセンサ。
［付記４］
前記抽出部は、前記干渉画像中の画素のうち、規定された閾値に基づいて前記干渉点を抽出することを特徴とする付記１から付記３のいずれかに記載の合成開口処理を伴うセンサ。
［付記５］
測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、該反射散乱体の形状、変位等を測定する合成開口処理を伴うセンサの処理方法であって、
前記センサは、アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部を有し、
前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成する第１のステップと、
前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成する第２のステップと、
前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する第３のステップと、
前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ）を抽出する第４のステップと、を有することを特徴とする合成開口処理を伴うセンサの処理方法。
［付記６］
コンピュータを、
測定対象である反射散乱体に対して相対的に移動するアンテナにより、電波、音波等を照射し、前記反射散乱体で反射した反射波をアンテナで受信して、前記アンテナの移動範囲内で、該アンテナの移動方向に沿って複数のデータ取得位置それぞれで順次取得した前記反射波に対応した複数の受信データを記憶する記憶部、
前記反射波に対応した複数の受信データから、所定数ごとに又はランダムにリサンプル処理を施すことにより第１の計測データを生成し、且つ、前記複数の受信データから、直接、又は、所定数ごとに若しくはランダムにリサンプル処理を施すことにより、第２の計測データを生成するリサンプル処理部、
前記第１の計測データ、および、前記第２の計測データそれぞれにＳＡＲ処理を施して、振幅情報及び位相情報を含む第１の複素ＳＡＲ画像及び第２の複素ＳＡＲ画像を生成するＳＡＲ処理部、
前記第１の複素ＳＡＲ画像と前記第２の複素ＳＡＲ画像との複素コヒーレンスを演算により算出して干渉画像（コヒーレンス画像）を生成する干渉画像生成部、
前記干渉画像に基づいて、少なくとも前記位相情報の変動が小さい安定した画素である干渉点（ＣＳ）を抽出する抽出部、として機能させることを特徴とする
プログラム。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  アンテナ部
１１  送信アンテナ
１２  受信アンテナ
１３  移動ステージ
１４  ガイドレール部
１５  駆動モータ
１６  アンテナ駆動制御部
２０  送受信部
３０  制御装置
３１  制御部（ＣＰＵ）
３２  インタフェース（Ｉ／Ｆ）
３３  記憶部
３４  表示部
３５  入力部
３６  計時部
３７  通信路
１００  センサ（合成開口処理を伴うセンサ）
３１１  ＳＡＲ処理部
３１２  補正用ＣＳ処理部
３１３  補正処理部
３２１  リサンプル処理部
３２２  ＳＡＲ処理部
３２３  複素コヒーレンス処理部（干渉画像生成部）
３２４  閾値決定部
３２５  ＣＳ抽出部
３２６  大気補正用ＣＳ生成部（大気補正用干渉点生成部）
３３１  リサンプル処理部
３３２  ＳＡＲ処理部
３３３  複素コヒーレンス処理部
３３４  閾値決定部
３３５  ＣＳ抽出部
【図１】
2015008554.tif 000009
【図２】
2015008554.tif 000010
【図３】
2015008554.tif 000011
【図４】
2015008554.tif 000012
【図５】
2015008554.tif 000013
【図６】
2015008554.tif 000014
【図７】
2015008554.tif 000015
【図８】
2015008554.tif 000016
【図９】
2015008554.tif 000017
【図１０】
2015008554.tif 000018
【図１１】
2015008554.tif 000019
【図１２】
2015008554.tif 000020
【国際調査報告】
2015008554.tif 000021
2015008554.tif 000022