(57)【要約】【課題】現地でのＧＣＰ測位の手間を省くことができる画像レーダ信号処理装置を得る。【解決手段】アンテナ１、２の位置が格納されたアンテナ位置情報格納部３Ａと、アンテナ１、２で観測して得られた第１、第２の画像が各々格納されたアンテナ１画像格納部３Ｂ、アンテナ２画像格納部３Ｃと、第１、第２の画像に基づき、第１の画像に対する第２の画像のスラントレンジ方向、アジマス方向の全画素のずれ量を求め、スラントレンジ方向のずれ量を距離差に変換し、アンテナ１の各画素の示す観測点の距離、及び前記距離差に基づき、アンテナ２の各画素の示す観測点の距離を算出する距離算出部４と、各アンテナの位置、アンテナ２の各画素の示す観測点の距離、及びアンテナ１の各画素の示す観測点の距離に基づき、三角測量により各画素の標高を求める三角測量部５と、三角測量部５により得た画像全体の標高分布を格納する出力格納部６とを設けた。【選択図】図１
2008216132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像レーダの第１及び第２のアンテナの計測した位置が格納されたアンテナ位置情報格納部と、
前記第１のアンテナで観測して得られた第１の画像が格納された第１のアンテナ画像格納部と、
前記第１のアンテナと異なる位置の前記第２のアンテナで前記第１のアンテナと同じ領域を観測して得られた第２の画像が格納された第２のアンテナ画像格納部と、
前記第１のアンテナ画像格納部に格納された第１の画像、及び前記第２のアンテナ画像格納部に格納された第２の画像に基づき、前記第１の画像に対する前記第２の画像のスラントレンジ方向及びアジマス方向の全画素のずれ量を求め、前記ずれ量のうち、前記スラントレンジ方向のずれ量を距離差に変換し、前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記距離差に基づき、前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離を算出する距離算出部と、
前記アンテナ位置情報格納部に格納された第１及び第２のアンテナの位置、前記距離算出部で算出した前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記第１のアンテナ画像格納部に格納された前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離に基づき、三角測量により各画素の標高を求める三角測量部と、
前記三角測量部により得た画像全体の標高分布を格納する出力格納部と
を備えたことを特徴とする画像レーダ信号処理装置。
【請求項２】
画像レーダの第１及び第２のアンテナの計測した位置が格納されたアンテナ位置情報格納部と、
前記第１のアンテナで観測して得られた第１の画像が格納された第１のアンテナ画像格納部と、
前記第１のアンテナと異なる位置の前記第２のアンテナで前記第１のアンテナと同じ領域を観測して得られた第２の画像が格納された第２のアンテナ画像格納部と、
前記第１のアンテナ画像格納部に格納された第１の画像から処理の基準となる、スラントレンジ及びアジマスの座標を持つ基準画素を一つ選択し、前記基準画素の示す観測点について、前記第１及び第２の画像における位置のずれ量を求め、前記ずれ量を距離差に変換し、前記距離差を前記基準画素の絶対位相差に変換する基準画素処理部と、
前記基準画素のずれ量に基づき前記第２のアンテナ画像格納部に格納された第２の画像をリサンプルし、前記第１のアンテナ画像格納部に格納された第１の画像、及びリサンプルされた第２の画像の位相差を求め、前記位相差を位相の折り返しを展開する位相アンラップ処理を施して相対位相差を求め、前記基準画素の絶対位相差を用いて前記相対位相差を絶対位相差に変換し、前記絶対位相差を観測点と第１及び第２のアンテナの距離差に変換し、前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記距離差に基づき、前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離を算出する距離算出部と、
前記アンテナ位置情報格納部に格納された第１及び第２のアンテナの位置、前記距離算出部で算出した前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記第１のアンテナ画像格納部に格納された前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離に基づき、三角測量により各画素の標高を求める三角測量部と、
前記三角測量部により得た画像全体の標高分布を格納する出力格納部と
を備えたことを特徴とする画像レーダ信号処理装置。
【請求項３】
画像レーダの第１及び第２のアンテナの計測した位置が格納されたアンテナ位置情報格納部と、
前記第１のアンテナで観測して得られた第１の画像が格納された第１のアンテナ画像格納部と、
前記第１のアンテナと異なる位置の前記第２のアンテナで前記第１のアンテナと同じ領域を観測して得られた第２の画像が格納された第２のアンテナ画像格納部と、
前記第１のアンテナ画像格納部に格納された第１の画像、及び前記第２のアンテナ画像格納部に格納された第２の画像に基づき、前記第１の画像に対する前記第２の画像のスラントレンジ方向及びアジマス方向の全画素のずれ量を求め、前記ずれ量のうち、前記スラントレンジ方向のずれ量を距離差に変換し、前記距離差を絶対位相差に変換し、前記絶対位相差から、位相の折り返しのために絶対位相差が失った損失位相量を算出する損失位相量算出部と、
前記全画素のずれ量に基づき前記第２のアンテナ画像格納部に格納された第２の画像をリサンプルし、前記第１のアンテナ画像格納部に格納された第１の画像、及びリサンプルされた第２の画像の位相差を求め、前記位相差及び前記損失位相量の和をとり絶対位相差を得て、前記絶対位相差を観測点と第１及び第２のアンテナの距離差に変換し、前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記距離差に基づき、前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離を算出する距離算出部と、
前記アンテナ位置情報格納部に格納された第１及び第２のアンテナの位置、前記距離算出部で算出した前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記第１のアンテナ画像格納部に格納された前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離に基づき、三角測量により各画素の標高を求める三角測量部と、
前記三角測量部により得た画像全体の標高分布を格納する出力格納部と
を備えたことを特徴とする画像レーダ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置が異なる複数のアンテナで撮像したレーダ画像から地表の標高を得る画像レーダ信号処理装置において、従来必要であった地表上の基準点が不要で、複数のレーダ画像での地表上の観測点の表示位置の違いから、地表の標高を三角測量の原理で計測する画像レーダ信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像レーダ装置は、航空機や衛星などの移動するプラットフォームから地表を観測するレーダであり、観測した領域の画像を作成できる（例えば、非特許文献１参照）。作成した画像の各画素は地表の観測点に相当し、画素値は観測点での電波の反射波に相当する。画像レーダによる標高計測では、プラットフォームに２つのアンテナを搭載、もしくは１つのアンテナで異なる軌道を飛んで２回観測することで、観測領域の画像を２枚作成する。これらの画像で地表の標高計測を行うためには、各アンテナの再生画像の各画素が同一の観測対象を表すことと、観測点と各アンテナ間の距離の差がわかることが必要である。この距離差がわかると、三角測量の原理に基づいて式（２）、（３）、（４）から標高を求めることが出来る。各画素が同一の観測点を表す必要があることについては、アンテナの位置が異なるために２つの再生画像の各画素の示す観測点は一致しないので、これらを合わせるレジストレーション処理を行う。この処理では、アンテナ２の画像の任意の一画素と、アンテナ１のそれに相当する観測領域の画素のずれの大きさを推定し、そのずれの大きさに合わせてアンテナ２の画像の画素の割り振りを変更する。次に、アンテナ１と観測点の距離は、アンテナ１よりパルス波を放射してから地表で反射され、アンテナ１で受信されるまでの時間にｃ／２（ｃは光速）を乗ずることで求められる。アンテナ２と観測点の距離は、アンテナ１とアンテナ２の受信波の位相差を求め、位相差を距離差に変換し，この距離差と求めたアンテナ１と観測点間の距離の和として求める。位相差から距離差への変換は、距離に比例する位相差（絶対位相差）に定数（波長／２π）を掛けることで行う。ただし、アンテナ１とアンテナ２の受信波の位相差は，絶対位相差を周期２πで折り畳んだ値であるので、この位相差から得られる距離差はあいまいさを持ち、波長の整数倍でしかわからない。このあいまいさを解くためには、少なくとも一観測点について距離差の真値が必要である。このため、従来はＧＣＰ（Ｇｒｏｕｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｏｉｎｔ）と呼ばれる地上の基準点を前もって測位し、ＧＣＰとアンテナとの位置関係から距離差の真値を求めていた。そして、この距離差の真値から各観測点の距離差を求め、三角測量により距離差を求めた。
【０００３】
【非特許文献１】H.A.Zebker, R.M.Goldstein ”Topographic Mapping from Interferometric Synthetic Aperture Radar Observations”, Proceedings of ISAP '85, pp.647-650.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の相対位相差から絶対位相差に補正する方法では、ＧＣＰを用いる必要があるため、必ず観測領域を訪れ、ＧＣＰの緯度、経度などを測位する必要がある。しかし、観測領域は立ち入り可能とは限らず、立ち入り可能としても測位には大変な手間が掛かるという問題点があった。また、距離差を求める際に用いていた位相アンラップ処理は、一画素単位で複雑な演算を行うため、多量の計算機のメモリを使用し、計算に長時間を要するという問題点があった。さらに、急峻な地形では、アンラップ処理によって大きい誤差が生じるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ＧＣＰを使用しないため、現地でのＧＣＰ測位の手間を省くことができ、また、従来の方法より計算機のメモリ使用量が少なくて済み、計算時間も短くでき、さらに、急峻な地形の観測でも大きな誤差を生じることがない画像レーダ信号処理装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る画像レーダ信号処理装置は、画像レーダの第１及び第２のアンテナの計測した位置が格納されたアンテナ位置情報格納部と、前記第１のアンテナで観測して得られた第１の画像が格納された第１のアンテナ画像格納部と、前記第１のアンテナと異なる位置の前記第２のアンテナで前記第１のアンテナと同じ領域を観測して得られた第２の画像が格納された第２のアンテナ画像格納部と、前記第１のアンテナ画像格納部に格納された第１の画像、及び前記第２のアンテナ画像格納部に格納された第２の画像に基づき、前記第１の画像に対する前記第２の画像のスラントレンジ方向及びアジマス方向の全画素のずれ量を求め、前記ずれ量のうち、前記スラントレンジ方向のずれ量を距離差に変換し、前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記距離差に基づき、前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離を算出する距離算出部と、前記アンテナ位置情報格納部に格納された第１及び第２のアンテナの位置、前記距離算出部で算出した前記第２のアンテナの各画素の示す観測点の距離、及び前記第１のアンテナ画像格納部に格納された前記第１の画像から得られる第１のアンテナの各画素の示す観測点の距離に基づき、三角測量により各画素の標高を求める三角測量部と、前記三角測量部により得た画像全体の標高分布を格納する出力格納部とを設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る画像レーダ信号処理装置は、ＧＣＰを使用しないため、現地でのＧＣＰ測位の手間を省くことができ、また、従来の方法より計算機のメモリ使用量が少なくて済み、計算時間も短くでき、さらに、急峻な地形の観測でも大きな誤差を生じることがないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００９】
図１において、この実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置は、アンテナ位置情報格納部３Ａと、アンテナ１画像格納部（第１のアンテナ画像格納部）３Ｂと、アンテナ２画像格納部（第２のアンテナ画像格納部）３Ｃと、距離算出部４と、三角測量部５と、出力格納部６とが設けられている。
【００１０】
また、距離算出部４は、全画素ずれ量算出部４１と、ずれ量／距離差変換部４２と、アンテナ２距離算出部４３とが設けられている。
【００１１】
アンテナ位置情報格納部３Ａは、慣性航法装置やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などで計測した観測用のアンテナ１及び２の位置を格納する。アンテナ１画像格納部３Ｂは、画像レーダのアンテナ１で観測し再生した画像を格納する。アンテナ２画像格納部３Ｃは、アンテナ１と異なる位置のアンテナ２を用いてアンテナ１と同じ領域を観測し再生した画像を格納する。
【００１２】
全画素ずれ量算出部４１は、アンテナ１画像格納部３Ｂに格納されたアンテナ１の画像と、アンテナ２画像格納部３Ｃに格納されたアンテナ２の画像を入力とし、これらから算出したアンテナ１の画像に対するアンテナ２の画像の全画素のずれを、画像のビーム方向（スラントレンジ方向）及びプラットフォームの移動する方向（アジマス方向）についてそれぞれ算出して出力する。また、ずれ量／距離差変換部４２は、全画素ずれ量算出部４１で算出したずれ量のうち、スラントレンジ方向のずれ量を距離差に変換して出力する。さらに、アンテナ２距離算出部４３は、アンテナ１の画像から得られる各画素の示す観測点の距離と、ずれ量／距離差変換部４２の出力結果である距離差を入力とし、アンテナ２の各画素の距離を算出する。
【００１３】
三角測量部５は、アンテナ位置情報格納部３Ａに格納されたアンテナの位置情報と、アンテナ２距離算出部４３で算出したアンテナ２の各画素の示す観測点の距離と、アンテナ１画像格納部３Ｂに格納されたアンテナ１の画像からわかるアンテナ１の各画素の示す観測点の距離を入力とし、各画素の標高を出力する。また、出力格納部６は、三角測量部５の出力結果である各画素の示す観測点の標高分布図を格納する。
【００１４】
ここでは各画素の標高を算出することを説明しているが、地形の高さの算出結果は標高に限らない。アンテナなどの高さに関する位置情報を標高以外の座標で与えることで、標高以外の分布図を得ることが出来る。例えば、楕円体高、基準平面を任意に設定した場合の局所座標系などがある。
【００１５】
つぎに、この実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【００１６】
まず、ステップ１０１において、全画素ずれ量算出部４１は、アンテナ１の画像の各画素が示す観測点に対する、アンテナ２の画像上での同じ観測点の位置のずれの大きさを算出する。この画素のずれの大きさは、最適化手法などにより算出される。このほかに、アンテナとハードウェア内の記録装置との距離から求める方法や、プラットフォームの移動速度から算出する方法などがある。このステップ１０１の計算の結果、アンテナ１の画像におけるスラントレンジ方向およびアジマス方向を軸とする座標（ｍ，ｎ）の観測点（画素）のずれの大きさが、スラントレンジ方向δｓ（ｍ，ｎ）、アジマス方向δａ（ｍ，ｎ）と求められる。
【００１７】
次に、ステップ１０２では、ずれ量／距離差変換部４２は、観測点と各アンテナの距離の差を求める。図３は、観測点のアジマスの位置がｎのときのプラットフォームと観測点との幾何的関係を示した図である。このステップ１０２では、スラントレンジ方向のずれ量から、アンテナ１と位置（ｍ，ｎ）の観測点（画素）の距離ｒ１（ｍ，ｎ）と、アンテナ２と位置（ｍ，ｎ）の観測点（画素）の距離ｒ２（ｍ，ｎ）の差Δｓ（ｍ，ｎ）＝ｒ２（ｍ，ｎ）−ｒ１（ｍ，ｎ）を式（１）で算出する。
【００１８】
【数１】
2008216132.tif 000003
【００１９】
ここで、ｄｓはスラントレンジ方向の一画素の大きさである。これを全ての画素について行う。
【００２０】
さらに、ステップ１０３では、アンテナ２距離算出部４３は、各画素について、アンテナ１の画像からわかる距離ｒ１（ｍ，ｎ）と、ステップ１０２で求めた距離差Δｓ（ｍ，ｎ）から式（２）により距離ｒ２（ｍ，ｎ）を求める。
【００２１】
【数２】
2008216132.tif 000004
【００２２】
続くステップ１０４では、三角測量部５は、三角測量により観測点の高さを測る。アンテナ１とアンテナ２の位置はプラットフォームに搭載された慣性航法装置やＧＰＳで計測する。ただし、アンテナの位置計測はこれらに限らない。例えば、レーダ高度計による計測、干渉計による計測などが挙げられる。図３に示すように、アンテナ１及び２の位置と、アンテナ１と観測点の距離ｒ１（ｍ，ｎ）、アンテナ２と観測点の距離ｒ２（ｍ，ｎ）が既知であり、アンテナの指向方向が地表を向いていることから、観測点の標高ｈは式（３）で算出できる。
【００２３】
【数３】
2008216132.tif 000005
【００２４】
ただし、Ｈはアンテナ１の高さ、角度βは式（４）で求める。
【００２５】
【数４】
2008216132.tif 000006
【００２６】
そして、ステップ１０５では、ステップ１０４で算出した観測点の標高の分布を出力格納部６へ格納する。
【００２７】
以上のように、画素のずれ量δｓ（ｍ，ｎ）を使うことでＧＣＰを使用しないため、現地でのＧＣＰ測位の手間を省くことができる。また、位相アンラップを行う必要が無いことから、従来の方法より計算機のメモリ使用量が少なくて済み、計算時間が短くて済む。さらに、位相アンラップを行う必要が無いことから、急峻な地形の観測でも大きな誤差を生じることがない。
【００２８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置について図４から図７までを参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
上記の実施の形態１は、各画素のずれ量を直接距離に変換し、三角測量を行った。この実施の形態２では、ずれ量から絶対位相差を求め、アンラップで得られた相対位相差を絶対位相差に変換する際ＧＣＰの代わりに用いる。
【００３０】
図４において、この実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置は、アンテナ位置情報格納部３Ａと、アンテナ１画像格納部（第１のアンテナ画像格納部）３Ｂと、アンテナ２画像格納部（第２のアンテナ画像格納部）３Ｃと、基準画素処理部７と、距離算出部８と、三角測量部５と、出力格納部６とが設けられている。
【００３１】
基準画素処理部７は、基準画素選択部７１と、基準画素ずれ量算出部７２と、基準画素ずれ量／距離差変換部７３と、基準画素距離差／絶対位相差変換部７４とが設けられている。
【００３２】
距離算出部８は、基準画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部８１と、位相差分布算出部８２と、位相アンラップ処理部８３と、相対位相差／絶対位相差変換部８４と、絶対位相差／距離差変換部８５と、アンテナ２距離算出部８６とが設けられている。
【００３３】
基準画素選択部７１は、アンテナ１画像格納部３Ｂに格納されたアンテナ１の画像から処理の基準となる基準画素を一つ選択し、その画素のスラントレンジ及びアジマスの座標（ｍ，ｎ）を基準画素ずれ量算出部７２に伝える。また、基準画素ずれ量算出部７２は、基準画素の示す観測点について、アンテナ１の画像とアンテナ２の画像における位置のずれを算出する。また、基準画素ずれ量／距離差変換部７３は、基準画素ずれ量算出部７２で算出したずれ量を距離の差に変換する。さらに、基準画素距離差／絶対位相差変換部７４は、基準画素ずれ量／距離差変換部７３の出力である距離差を基準画素の絶対位相差に変換する。
【００３４】
基準画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部８１は、基準画素ずれ量算出部７２で算出した基準画素のずれ量を基に、アンテナ２画像格納部３Ｃに格納されたアンテナ２の画像をリサンプルして出力する。また、位相差分布算出部８２は、アンテナ１画像格納部３Ｂに格納されたアンテナ１の画像と、基準画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部８１の出力であるアンテナ２の画像の位相差の分布を算出し、位相差分布図を作成する。また、位相アンラップ処理部８３は、位相差分布算出部８２で作成した位相差分布図に位相アンラップ処理を施し、相対位相差分布図を作成する。また、相対位相差／絶対位相差変換部８４は、位相アンラップ処理部８３で求めた相対位相差分布図を、基準画素距離差／絶対位相差変換部７４の出力である基準画素の絶対位相を用いて絶対位相差分布図に変換する。また、絶対位相差／距離差変換部８５は、絶対位相差分布図を観測点と各アンテナの距離差に変換する。さらに、アンテナ２距離算出部８６は、アンテナ２距離算出部４３と同様に、アンテナ１の画像から得られる各画素の示す観測点の距離と、絶対位相差／距離差変換部８５の出力結果の距離差を入力とし、アンテナ２の各画素の距離を算出する。
【００３５】
つぎに、この実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の動作について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ステップ２０１において、基準画素選択部７１は、アンテナ１の画像の中から以降の処理で基準とする観測点の画素を選択する。以降ではこの画素を基準画素、その画素が示す観測点を基準観測点と呼ぶ。
【００３７】
次に、ステップ２０２において、基準画素ずれ量算出部７２は、基準観測点に対する、アンテナ２の画像上での同じ観測点の位置のずれの大きさを算出する。この基準画素のずれの大きさは最適化手法などにより算出される。その結果、基準画素のずれの大きさが、スラントレンジ方向δｓ、アジマス方向δａと求められる。
【００３８】
次に、ステップ２０３では、基準画素ずれ量／距離差変換部７３は、基準画素のスラントレンジ方向のずれ量から、アンテナ１と基準観測点（画素）の距離ｒ１と、アンテナ２と基準観測点（画素）の距離ｒ２の差Δｓ＝ｒ２−ｒ１を式（５）で算出する。
【００３９】
【数５】
2008216132.tif 000007
【００４０】
ここで、ｄｓはスラントレンジ方向の一画素の幅である。
【００４１】
続く、ステップ２０４では、基準画素距離差／絶対位相差変換部７４は、この距離差Δｓから絶対位相の差を求める。ここで絶対位相とは、アンテナと観測点との距離に比例する値であり、アンテナと位置（ｍ，ｎ）にある観測点の距離がｒ（ｍ，ｎ）のときの絶対位相φ（ｍ，ｎ）は式（６）となる。
【００４２】
【数６】
2008216132.tif 000008
【００４３】
これから、基準観測点をアンテナ１で観測した場合の絶対位相φ１とアンテナ２で観測した場合の絶対位相φ２の差φｐは式（７）で求められる。
【００４４】
【数７】
2008216132.tif 000009
【００４５】
次に、ステップ２０５では、基準画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部８１は、ステップ２０２で算出した基準画素のずれ量δｓ、δａを基にアンテナ２の画像をリサンプルする。これは、図６に示すように、アンテナ２の画像全体において、アンテナ２の画像の各画素の中心に対してスラントレンジが−δｓ、アジマスが−δａずれた位置の点の値を、アンテナ２の画像の画素値を補間して求め、その値を新たに画素値とする。この操作により、アンテナ１の画像の各画素の示す観測点と、アンテナ２の画像の各画素の示す観測点を一致させる。
【００４６】
次に、ステップ２０６では、位相差分布算出部８２は、アンテナ１の画像とリサンプルしたアンテナ２の画像の、同一の観測点を示す画素の位相の差を求めることで位相差分布を算出する。
【００４７】
次に、ステップ２０７は、位相アンラップ処理部８３は、位相差分布を位相アンラップ処理して相対位相差を得る。ステップ２０６で求めた位相差は、図７に示すように、各観測点の絶対位相の差を周期２πで折り返した値である。この折り返しを展開する処理をアンラップ処理と言う。アンラップ処理の方法は、位相差の折り返しが起こった部分の傾きが滑らかにつながるように位相差をつなげ合わせる方法などがある。ただし、位相アンラップ法はこれに限らず、最適化手法を用いる方法やブランチカット法など、複数ある。位相差分布をアンラップ処理した結果は、図７に示すように、絶対位相差の分布全体に一定値のオフセット位相を加えた分布となる。この分布を相対位相差分布と呼ぶ。
【００４８】
次に、ステップ２０８では、相対位相差／絶対位相差変換部８４は、ステップ２０４で得た基準画素の絶対位相差を用いることで、相対位相差の分布の位相オフセットを補正し、絶対位相差の分布を得る。相対位相差の分布φΔｒ（ｍ，ｎ）を、基準画素の絶対位相差をφｐとすると、絶対位相差の分布φΔｒ（ｍ，ｎ）は式（８）で求められる。
【００４９】
【数８】
2008216132.tif 000010
【００５０】
次に、ステップ２０９では、絶対位相差／距離差変換部８５は、絶対位相差の分布から、アンテナ１と位置（ｍ，ｎ）の観測点（画素）の距離ｒ１（ｍ，ｎ）と、アンテナ２と位置（ｍ，ｎ）の観測点（画素）の距離ｒ２（ｍ，ｎ）の差Δｓ（ｍ，ｎ）＝ｒ２（ｍ，ｎ）−ｒ１（ｍ，ｎ）を、式（６）に示した絶対位相と距離の関係を基に、式（９）で算出する。
【００５１】
【数９】
2008216132.tif 000011
【００５２】
さらに、上記の実施の形態１のステップ１０３〜１０５と同じステップ２１０〜２１２を経て、算出した観測点の標高の分布を出力格納部６へ格納し、終了する。
【００５３】
以上のように、基準画素のずれ量δｐを使うことでＧＣＰを使用しないため、現地でのＧＣＰ測位の手間を省くことができる。
【００５４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置について図８から図１１までを参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【００５５】
上記の実施の形態２は、アンテナ１の画像とアンテナ２の画像の位相差分布を位相アンラップ処理部８３と相対位相差／絶対位相差変換部８４に出力して絶対位相差分布を求めた。この実施の形態３では、アンラップ処理と相対位相差／絶対位相差変換の代わりに、損失位相量補正部１３で絶対位相差分布を求める。
【００５６】
図８において、この実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置は、アンテナ位置情報格納部３Ａと、アンテナ１画像格納部（第１のアンテナ画像格納部）３Ｂと、アンテナ２画像格納部（第２のアンテナ画像格納部）３Ｃと、損失位相量算出部９と、距離算出部１０と、三角測量部５と、出力格納部６とが設けられている。
【００５７】
損失位相量算出部９は、全画素ずれ量算出部９１と、ずれ量／距離差変換部９２と、距離差／絶対位相差変換部９３と、損失位相量分布算出部９４とが設けられている。
【００５８】
距離算出部１０は、全画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部１１と、位相差分布算出部１２と、損失位相量補正部１３と、絶対位相差／距離差変換部１４と、アンテナ２距離算出部１５とが設けられている。
【００５９】
全画素ずれ量算出部９１は、全画素ずれ量算出部４１と同様に、アンテナ１画像格納部３Ｂに格納されたアンテナ１の画像と、アンテナ２画像格納部３Ｃに格納されたアンテナ２の画像を入力とし、これらから算出したアンテナ１の画像に対するアンテナ２の画像の全画素のずれを、画像のビーム方向（スラントレンジ方向）及びプラットフォームの移動する方向（アジマス方向）についてそれぞれ算出し出力する。また、ずれ量／距離差変換部９２は、ずれ量／距離差変換部４２と同様に、全画素ずれ量算出部９１で算出したずれ量のうち、スラントレンジ方向のずれ量を距離差に変換し、出力する。また、距離差／絶対位相差変換部９３は、ずれ量／距離差変換部９２の出力である、アンテナ１と観測点の距離とアンテナ２と観測点の距離の差の分布を絶対位相差に変換する。また、損失位相量分布算出部９４は、絶対位相差の分布から、位相の折り返しのために絶対位相差が失った位相量（損失位相量）を算出する。
【００６０】
全画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部１１は、全画素ずれ量算出部９１で算出した全ての画素のずれ量と、アンテナ２画像格納部３Ｃに格納されたアンテナ２の画像を入力とし、アンテナ２の画像をリサンプルして出力する。また、位相差分布算出部１２は、位相差分布算出部８２と同様に、アンテナ１画像格納部３Ｂに格納されたアンテナ１の画像と、全画素を用いたアンテナ２画像リサンプル部１１の出力であるアンテナ２の画像の位相差の分布を算出し、位相差分布図を作成する。また、損失位相量補正部１３は、位相差分布算出部１２で算出した位相差分布と、損失位相量分布算出部９４で算出した位相量を入力とし、絶対位相差を出力する。また、絶対位相差／距離差変換部１４は、絶対位相差／距離差変換部８５と同様に、絶対位相差分布図からアンテナ２の各画素の距離を算出する。さらに、アンテナ２距離算出部１５は、アンテナ２距離算出部４３と同様に、アンテナ１の画像から得られる各画素の示す観測点の距離と、絶対位相差／距離差変換部１４の出力結果の距離差を入力とし、アンテナ２の各画素の距離を算出する。
【００６１】
つぎに、この実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の動作について図面を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、ステップ３０１において、全画素ずれ量算出部９１は、アンテナ１の画像の各画素が示す観測点に対する、アンテナ２の画像上での同じ観測点の位置のずれの大きさを算出する。この画素のずれの大きさは、最適化手法などにより算出される。このほかに、アンテナとハードウェア内の記録装置との距離から求める方法や、プラットフォームの移動速度から算出する方法などがある。ステップ３０１の計算の結果、アンテナ１の画像におけるスラントレンジ方向およびアジマス方向を軸とする座標（ｍ，ｎ）の観測点（画素）のずれの大きさが、スラントレンジ方向δｓ（ｍ，ｎ）、アジマス方向δａ（ｍ，ｎ）と求められる。
【００６３】
次に、ステップ３０２では、ずれ量／距離差変換部９２は、観測点と各アンテナの距離の差を求める。このステップ３０２では、スラントレンジ方向のずれ量から、アンテナ１と位置（ｍ，ｎ）の観測点（画素）の距離ｒ１（ｍ，ｎ）と、アンテナ２と位置（ｍ，ｎ）の観測点（画素）の距離ｒ２（ｍ，ｎ）の差Δｓ（ｍ，ｎ）＝ｒ２（ｍ，ｎ）−ｒ１（ｍ，ｎ）を式（１）で算出する。
【００６４】
次に、ステップ３０３では、距離差／絶対位相差変換部９３は、ステップ３０２で得た各画素の距離差をΔｓ（ｍ，ｎ）とすると、式（９）とは逆に、式（１０）により距離差から絶対位相差分布φΔｐ（ｍ，ｎ）を求める。
【００６５】
【数１０】
2008216132.tif 000012
【００６６】
次に、ステップ３０４では、損失位相量分布算出部９４は、ステップ３０３で求めた絶対位相差分布φΔｐ（ｍ，ｎ）から損失位相量分布を算出する。ここで述べる損失位相量分布とは、図１０に示すように、絶対位相差分布と、それを周期２πで折り返した値の差であり、位相の折り返しにより絶対位相差から失われた位相量である。この損失位相量分布φＬ（ｍ，ｎ）は、絶対位相分布φΔｐ（ｍ，ｎ）から式（１１）で求められる。
【００６７】
【数１１】
2008216132.tif 000013
【００６８】
ただし、Ｗ［φΔｐ（ｍ，ｎ）］は、φΔｐ（ｍ，ｎ）を周期２πで折り返した値である。
【００６９】
次に、ステップ３０５では、アンテナ２画像リサンプル部１１は、ステップ３０１で求めた画素毎のずれ量を用いてリサンプルする。これは、図１１に示すように、例えば、アンテナ２の画像の座標（ｍ，ｎ）に位置する画素の中心に対して、スラントレンジが−δｓ（ｍ，ｎ）、アジマスが−δａ（ｍ，ｎ）ずれた位置の点の値を、アンテナ２の画像の画素値を補間して求め、その値を新たに画素値とする。これを各画素毎に行い、各画素の画素値を更新する。この操作により、アンテナ１の画像の各画素の示す観測点と、アンテナ２の画像の各画素の示す観測点を一致させる。
【００７０】
次に、ステップ３０６では、位相差分布算出部１２は、アンテナ１の画像とリサンプルしたアンテナ２の画像の、同一の観測点を示す画素の位相の差を求めることで位相差分布を算出する。
【００７１】
次に、ステップ３０７では、損失位相量補正部１３は、ステップ３０４で算出した損失位相量分布とステップ３０６で算出した位相差分布の和をとり、絶対位相差分布を得る。ここで得られる絶対位相差φΔｐ（ｍ，ｎ）は、ステップ３０６で得られた、アンテナ１の画像とアンテナ２の画像の位相差分布をψ（ｍ，ｎ）とすると、式（１２）で与えられる。
【００７２】
【数１２】
2008216132.tif 000014
【００７３】
この絶対位相差分布φΔｐ′（ｍ，ｎ）を用いて、さらに上記の実施の形態１のステップ１０３〜１０５と同じステップ３０９〜３１１を経て、算出した観測点の標高の分布を出力格納部６へ格納し、終了する。
【００７４】
以上のように画素のずれ量δｓ（ｍ，ｎ）を使うことでＧＣＰを使用しないため、現地でのＧＣＰ測位の手間を省くことができる。また、位相アンラップを行う必要が無いことから、従来の方法より計算機のメモリ使用量が少なくて済み、計算時間が短くて済む。さらに、位相アンラップを行う必要が無いことから、急峻な地形の観測でも大きな誤差を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る画像レーダ信号処理装置においてプラットフォームと観測点との幾何的関係を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の動作を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る画像レーダ信号処理装置の動作を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の動作を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る画像レーダ信号処理装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
３Ａ  アンテナ位置情報格納部、３Ｂ  アンテナ１画像格納部、３Ｃ  アンテナ２画像格納部、４  距離算出部、５  三角測量部、６  出力格納部、７  基準画素処理部、８  距離算出部、９  損失位相量算出部、１０  距離算出部、１１  アンテナ２画像リサンプル部、１２  位相差分布算出部、１３  損失位相量補正部、１４  絶対位相差／距離差変換部、１５  アンテナ２距離算出部、４１  全画素ずれ量算出部、４２  ずれ量／距離差変換部、４３  アンテナ２距離算出部、７１  基準画素選択部、７２  基準画素ずれ量算出部、７３  基準画素ずれ量／距離差変換部、７４  基準画素距離差／絶対位相差変換部、８１  アンテナ２画像リサンプル部、８２  位相差分布算出部、８３  位相アンラップ処理部、８４  相対位相差／絶対位相差変換部、８５  絶対位相差／距離差変換部、８６  距離算出部、９１  全画素ずれ量算出部、９２  ずれ量／距離差変換部、９３  距離差／絶対位相差変換部、９４  損失位相量分布算出部。
【図１】
2008216132.tif 000015
【図２】
2008216132.tif 000016
【図３】
2008216132.tif 000017
【図４】
2008216132.tif 000018
【図５】
2008216132.tif 000019
【図６】
2008216132.tif 000020
【図７】
2008216132.tif 000021
【図８】
2008216132.tif 000022
【図９】
2008216132.tif 000023
【図１０】
2008216132.tif 000024
【図１１】
2008216132.tif 000025