(57)【要約】【課題】  ターゲットに応じて鮮明な画像を再生可能なポラリメトリＳＡＲの画像処理装置を提供する。【解決手段】  ポラリメトリＳＡＲにおいては、送信波をアンテナ５，６及び受信機７，８で受信し、データ処理部９，１０でＳＡＲデータを記録し、分離処理部１１，１２でＨＨデータとＶＨデータとに分離するとともに、ＨＶデータとＶＶデータとに分離する。ポラリメトリＳＡＲで取得したフルポラリメトリデータは記憶装置１３に記憶され、このフルポラリメトリデータを用いて偏波回転処理部１４によって偏波回転処理が行われ、送信波の偏波面の角度Ａ、受信波の偏波面の角度Ｂのデータ（複素データ）を得る。この偏波回転処理で得られたデータに対しては画像再生処理部１５によって画像再生処理が行われ、送信波の偏波面の角度Ａ、受信波の偏波面の角度Ｂのデータ（画像データ）が得られる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波面が水平及び垂直の２種類のマイクロ波を交互に切替えて送信し、それぞれの反射波の水平成分及び垂直成分を受信することでフルポラリメトリデータを取得するポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）に用いる画像処理方法であって、
前記フルポラリメトリデータを得た後にターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記フルポラリメトリデータの複素データを用いて計算することで、角度Ａ（Ａは任意の角度）の偏波面であるマイクロ波を送信しかつ角度Ｂ（Ｂは任意の角度）の偏波面である反射波を受信した際の複素データと等価のデータを得る処理と、そのデータを用いて前記画像を再生する処理とを行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記角度Ａ及び前記角度Ｂを変化させて前記ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生することを特徴とする請求項２記載の画像処理方法。
【請求項４】
偏波面が水平及び垂直の２種類のマイクロ波を交互に切替えて送信し、それぞれの反射波の水平成分及び垂直成分を受信することでフルポラリメトリデータを取得するポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）の画像を処理する画像処理装置であって、
前記フルポラリメトリデータを得た後にターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生する手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記画像を再生する手段は、前記フルポラリメトリデータの複素データを用いて計算することで、角度Ａ（Ａは任意の角度）の偏波面であるマイクロ波を送信しかつ角度Ｂ（Ｂは任意の角度）の偏波面である反射波を受信した際の複素データと等価のデータを得る手段と、そのデータを用いて前記画像を再生する手段とを含むことを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記角度Ａ及び前記角度Ｂを変化させて前記ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生することを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポラリメトリＳＡＲの画像処理方法及び装置に関し、特にポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ：合成開口レーダ）によってフルポラリメトリデータを取得した場合、鮮明度を高めた画像を得ることができるポラリメトリＳＡＲの画像処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星や航空機等の飛翔体を利用したリモートセンシングの分野では、地表の状態を撮像するためのセンサとして、マイクロ波帯を用いたＳＡＲが使用されている。
【０００３】
ＳＡＲを使用した地表状態の判読方法は、ＳＡＲによって得られた受信波の振幅及び位相のデータ（複素データ）から画像データを再生し、地表の状態を判読するものである。
【０００４】
ポラリメトリＳＡＲでは、偏波面がＨ（水平）、Ｖ（垂直）の２種類のマイクロ波を交互に切替えて送信し、それぞれの反射波のＨ成分、Ｖ成分を受信することによって、フルポラリメトリデータ［合計４つの偏波（ＨＨ，ＨＶ，ＶＨ，ＶＶ）に対応するデータ］を取得することができる（例えば、特許文献１，２参照）。フルポラリメトリデータを使用した従来の判読方法は、これら４種類の複素データから画像をそれぞれ再生し、地表の状態を判読している。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２７０５２９号公報
【特許文献２】特開平０５−０８７９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、送信波及び受信波の偏波面の角度と、ターゲットの形状との組合せによっては、ＳＡＲ画像にターゲットが映り難い場合がある。図４を参照すると、金属格子に垂直偏波と水平偏波を当てた場合、垂直偏波では大きな反射波が得られるが、水平偏波では金属格子を通り抜けてしまい、反射波が得られない。また、図５を参照すると、斜めの線状物体に入射した電界に対しては垂直成分と水平成分の反射波が発生するが、一方の成分の反射波しか受信できない場合、受信波の大きさがターゲットの傾きによって大きく変わってしまうことになる。
【０００７】
すなわち、従来の技術では、送信波及び受信波の偏波面の傾きが固定されているため、ターゲットが鮮明に映る送信波及び受信波の偏波面の角度によるＳＡＲ画像を必ずしも得ることができないという問題点がある。これは、送信波及び受信波の偏波面の角度がＳＡＲ装置の送信側及び受信側のアンテナ装置に依存して固定されるからである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、ターゲットに応じて鮮明な画像を再生することができるポラリメトリＳＡＲの画像処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるポラリメトリＳＡＲの画像処理方法は、偏波面が水平及び垂直の２種類のマイクロ波を交互に切替えて送信し、それぞれの反射波の水平成分及び垂直成分を受信することでフルポラリメトリデータを取得するポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）に用いる画像処理方法であって、
前記フルポラリメトリデータを得た後にターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生している。
【００１０】
本発明によるポラリメトリＳＡＲの画像処理装置は、偏波面が水平及び垂直の２種類のマイクロ波を交互に切替えて送信し、それぞれの反射波の水平成分及び垂直成分を受信することでフルポラリメトリデータを取得するポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）の画像を処理する画像処理装置であって、
前記フルポラリメトリデータを得た後にターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生する手段を備えている。
【００１１】
すなわち、本発明のポラリメトリＳＡＲの画像処理方法は、ポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ：合成開口レーダ）によってフルポラリメトリデータを得た後に、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生し、鮮明な画像でターゲットを判読する機能を提供する。
【００１２】
本発明のポラリメトリＳＡＲの画像処理方法では、ポラリメトリＳＡＲによって取得されるフルポラリメトリデータの複素データを用いて計算することによって、センサでは４偏波（ＨＨ，ＨＶ，ＶＨ，ＶＶ）のみを観測しているにもかかわらず、角度Ａの偏波面であるマイクロ波を送信し、かつ角度Ｂの偏波面である反射波を受信した際の複素データと等価のデータを得て、そのデータを用いて画像の再生処理をする。ここで、偏波面の角度Ａ，Ｂは任意の角度である。Ａ，Ｂを変化させることによって、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生して、ターゲットを判読する。
【００１３】
これによって、本発明のポラリメトリＳＡＲの画像処理方法では、送信波及び受信波の偏波面の角度を任意に指定可能であるので、ターゲットを最も鮮明に映す角度を指定することが可能となるため、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で、ターゲットを判読可能となる。図２を参照すると、ＨＶ偏波では認識できないターゲットに対して、送信波及び受信波の偏波面の角度を変えることによって、認識できるようになる。
【００１４】
本発明のポラリメトリＳＡＲの画像処理方法では、送信波及び受信波の偏波面の角度の変化によるターゲットの映り方の変化の仕方がターゲットの形状に依存しており、送信波及び受信波の偏波面の角度の変化によるターゲットの映り方の変化の仕方と、ターゲットの形状との対応が既知であるから、送信波及び受信波の偏波面の角度の変化によるターゲットの映り方の変化によって、ターゲットの形状を推測可能となる。図３には送信波及び受信波の偏波面の角度を一致させ、０度から８０度まで１０度間隔で回転させた場合の画像を示しており、この時、左下のターゲットの映り方が変化していることから、このターゲットは線状物体であると推測される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で、ターゲットを判読できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるポラリメトリＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ：合成開口レーダ）及び画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例によるポラリメトリＳＡＲはフルポラリメトリデータ（複素データ）を取得する装置であり、送信機１と、送信波切替スイッチ２と、サーキュレータ３，４と、アンテナ５，６と、受信機７，８と、データ処理部９，１０と、分離処理部１１，１２とから構成されている。また、本発明の一実施例による画像処理装置は、記憶装置１３と、偏波回転処理部１４と、画像再生処理部１５とから構成されている。
【００１７】
ポラリメトリＳＡＲにおいては、１台の送信機１からの２つの送信波を送信波切替スイッチ２によってパルス繰り返し周波数毎に切替えて、２台のアンテナ５，６から交互に送信する（Ｈ偏波送信、Ｖ偏波送信）。
【００１８】
また、ポラリメトリＳＡＲにおいては、その送信波を２つずつのアンテナ５，６及び受信機７，８で受信し、２つのデータ処理部９，１０でＳＡＲデータを記録し、２つの分離処理部１１，１２でそれぞれＨＨデータとＶＨデータとに分離するとともに、ＨＶデータとＶＶデータとに分離する。送信波及び受信波はサーキュレータ３，４によって振り分けられる。
【００１９】
ポラリメトリＳＡＲが上記の処理によって取得したフルポラリメトリデータは記憶装置１３に記憶され、このフルポラリメトリデータを用いて偏波回転処理部１４によって偏波回転処理を行う。
【００２０】
この偏波回転処理では、
送信波の偏波面の角度Ａ、受信波の偏波面の角度Ｂの複素データ
＝ＳHHｃｏｓＡｃｏｓＢ＋ＳVVｓｉｎＡｓｉｎＢ
−ＳVHｃｏｓＡｓｉｎＢ−ＳHVｓｉｎＡｃｏｓＢ
という式によって、送信波の偏波面の角度Ａ、受信波の偏波面の角度Ｂのデータ（複素データ）を得る。ここで、ＳHH，ＳVV，ＳVH，ＳHVはそれぞれＨＨ，ＶＶ，ＨＶ，ＶＨに対応する受信データ（複素数）である。
【００２１】
上記の偏波回転処理で得られたデータに対しては画像再生処理部１５によって画像再生処理が行われ、送信波の偏波面の角度Ａ、受信波の偏波面の角度Ｂのデータ（画像データ）が得られる。
【００２２】
すなわち、本実施例によるポラリメトリＳＡＲの画像処理方法では、ポラリメトリＳＡＲによってフルポラリメトリデータを得た後に、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生し、鮮明な画像でターゲットを判読するようにしている。
【００２３】
本実施例では、ポラリメトリＳＡＲによって取得されるフルポラリメトリデータの複素データを用いて計算することによって、センサでは４偏波（ＨＨ，ＨＶ，ＶＨ，ＶＶ）のみを観測しているにもかかわらず、角度Ａの偏波面であるマイクロ波を送信し、かつ角度Ｂの偏波面である反射波を受信した際の複素データと等価のデータを得る。
【００２４】
本実施例では、そのデータを用いて画像の再生処理を行う。ここで、偏波面の角度Ａ，Ｂは任意の角度である。本実施例では、偏波面の角度Ａ，Ｂを変化させることによって、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度で画像を再生し、ターゲットを判読する。
【００２５】
このように、本実施例では、送信波及び受信波の偏波面の角度を任意に指定することができるので、ターゲットを最も鮮明に映す角度を指定することが可能となり、ターゲットを最も鮮明に映す送信波及び受信波の偏波面の角度でターゲットを判読することができる。
【００２６】
図２を参照すると、ＨＶ偏波ではターゲットを認識できないのに対して、送信波及び受信波の偏波面の角度を変えることによって、ターゲット（建物状の物体）を認識することができるようになる。
【００２７】
また、本実施例では、送信波及び受信波の偏波面の角度の変化によるターゲットの映り方の変化の仕方が、ターゲットの形状に依存しており、送信波及び受信波の偏波面の角度の変化によるターゲットの映り方の変化の仕方と、ターゲットの形状との対応が既知であるので、送信波及び受信波の偏波面の角度の変化によるターゲットの映り方の変化によって、ターゲットの形状を推測することができる。
【００２８】
図３には送信波及び受信波の偏波面の角度を一致させ、０度から８０度まで（０ｄｅｇ〜８０ｄｅｇ）、１０度間隔で回転させた画像を示している。この時、左下のターゲットの映り方が変化していることから、このターゲットは線状物体であると推測される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例によるポラリメトリＳＡＲ及び画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるターゲットを最も鮮明に映す偏波面の角度を指定した効果を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による偏波面の回転に伴いターゲットの映り方が変化することを示す図である。
【図４】送信波の偏波面の傾きによる反射波の違いを説明するための図である。
【図５】線状ターゲットの傾きによって、反射波の成分が複数存在することを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  送信機
２  送信波切替スイッチ
３，４  サーキュレータ
５，６  アンテナ
７，８  受信機
９，１０  データ処理部
１１，１２  分離処理部
１３  記憶装置
１４  偏波回転処理部
１５  画像再生処理部
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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