(57)【要約】【課題】  人間対象の表面の３次元的定量表現を作成するための方法、装置およびコンピュータ可読媒体を提供する。【解決手段】  人間対象の身体的外見を表わすデータを、逆合成開口レーダを用いて集める。目標が或る運動範囲にわたって回転する際に人間対象へソース信号を向け、返り信号を収集する。返り信号を表面データの定量表現へと変換する。この定量表現は、アーカイブに追加されることも、アーカイブと照合されて当該の人間目標がアーカイブで索引付けられているかどうかを判断することもある。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の表面の３次元的定量表現を作成する方法であって、
対象が或る運動範囲にわたって回転する間に、対象にソース信号を向けて前記ソース信号を対象に対し維持するための逆合成開口レーダを用いて対象の表面データを集めるステップと、
対象から発せられた返り信号を収集するステップと、
前記返り信号を、対象の表面データの３次元的定量表現へ変換するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記ソース信号は第１のエネルギー出力レベルを含み、前記第１のエネルギー出力レベルは、対象を害するほど高い第２のエネルギー出力レベルよりも低い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ソース信号は赤外線信号ソースを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ソース信号は、一定波長の第１のソース信号および可変波長の第２のソース信号を有する二重ソース信号を含み、前記表面データを集めるステップは、基準標本と、前記一定波長の第１のソース信号および前記可変波長の第２のソース信号の対象により散乱した反射との干渉により引起こされた、前記返り信号における干渉を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記可変波長の第２のソースはパルス・チャープモードの波長ソースを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記一定波長の第１のソース信号を分割し、前記可変波長の第２のソース信号を分割することにより、送信信号および基準信号を形成するステップを備える、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記一定波長の第１の信号ソースから分割された第１の送信成分と、前記可変波長の第２の信号ソースから分割された第２の送信成分とを対象に向けるステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
さらに、前記一定波長の第１の信号ソースから分割された第１の基準成分と、前記可変波長の第２の信号ソースから分割された第２の基準成分とを収集するステップを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記返り信号は２次元検出器アレイを用いて測定され、前記検出器アレイは、前記信号ソースのスペクトルにある信号に反応する複数の検出要素を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出要素は複数の個々の検出セルを含み、前記検出要素の１つについての出力は、個々の検出セルにより収集された信号の平均を表わす、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記２次元検出器アレイは、対象の配向を測定するための複数の基準サブアレイを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、ビーム拡大器を用いて前記ソース信号を対象に向けるステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ビーム拡大器は、レンズ、鏡およびその組合せからなる群から選択された要素を用いた光学系を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、ビーム収集器を用いて対象からの前記返り信号を収集するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ビーム収集器は、レンズ、鏡およびその組合せからなる群から選択された要素を用いた光学系を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記返り信号を変換するステップは、前記返り信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記返り信号を変換するステップはフーリエ変換を適用するステップを含み、前記定量表現は前記表面データのフーリエ変換である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、前記対象の表面の定量表現を定量表現アーカイブに保存するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブで索引付けられた対象を識別する方法であって、
対象が或る運動範囲にわたって回転する際に、対象にソース信号を向けることにより逆合成開口レーダを用いて対象の表面データを集めるステップと、
返り信号を収集するステップと、
前記返り信号を、表面データの定量表現へ変換するステップと、
前記表面データの定量表現のうち少なくともサブセットを、以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブと比較するステップと、
前記対象が、前記以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブにある少なくとも１のカタログ化された対象と実質的に一致した場合に、報告を行なうステップとを備える、方法。
【請求項２０】
前記ソース信号は第１のエネルギー出力レベルを含み、前記第１の出力レベルは、対象を害するほど高い第２のエネルギー出力レベルよりも低い、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ソース信号は赤外線信号ソースを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記ソース信号は、一定波長の第１のソース信号および可変波長の第２のソース信号を有する二重ソース信号を含み、前記表面データを集めるステップは、基準標本と、前記一定波長の第１のソース信号および前記可変波長の第２のソース信号の人間対象からの反射との干渉により引起こされた、前記返り信号における干渉を測定するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記可変波長の第２のソースはパルス・チャープモードの波長ソースを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、前記一定波長の第１のソース信号を分割し、前記可変波長の第２のソース信号を分割することにより、送信信号および基準信号を形成するステップを備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、前記一定波長の第１の信号ソースから分割された第１の送信成分と、前記可変波長の第２の信号ソースから分割された第２の送信成分とを対象に向けるステップを備え
る、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、前記一定波長の第１の信号ソースから分割された第１の基準成分と、前記可変波長の第２の信号ソースから分割された第２の基準成分とを収集するステップを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記返り信号は２次元検出器アレイを用いて測定され、前記検出器アレイは、前記信号ソースのスペクトルにある信号に反応する複数の検出要素を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記検出要素は複数の個々の検出セルを含み、前記検出要素の１つについての出力は、個々の検出セルにより収集された信号の平均を表わす、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記２次元検出器アレイは、人間対象の配向を測定するための複数の基準サブアレイを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
さらに、ビーム拡大器を用いて前記ソース信号を対象に向けるステップを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ビーム拡大器は、レンズ、鏡およびその組合せからなる群から選択された要素を用いた光学系を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
さらに、ビーム収集器を用いて人間対象からの前記返り信号を収集するステップを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
前記ビーム収集器は、レンズ、鏡およびその組合せからなる群から選択された要素を用いた光学系を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記返り信号を変換するステップは、前記返り信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３５】
前記返り信号を変換するステップはフーリエ変換を適用するステップを含み、前記定量表現は前記表面データのフーリエ変換である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３６】
さらに、前記対象の表面の定量表現を、前記以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブに追加するステップを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項３７】
対象の表面の定量表現を作成するための装置であって、
対象の表面データを集めるように構成された逆合成レーダスキャン手段を備え、前記逆合成レーダスキャン手段はさらに、対象が或る運動範囲にわたって回転する間に対象にソース信号を向けて返り信号を収集するように構成され、前記装置はさらに、
前記返り信号を表面データの定量表現へ変換するように構成された信号処理手段を備える、装置。
【請求項３８】
前記ソース信号は第１のエネルギー出力レベルを含み、前記第１のエネルギー出力レベルは、人間対象を害するほど高い第２のエネルギー出力レベルよりも低い、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記ソース信号は赤外線信号ソースを含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記ソース信号は、一定波長の第１のソース信号および可変波長の第２のソース信号を有する二重ソース信号を含み、前記表面データは、対象により散乱した、前記一定波長の第１のソース信号と前記可変波長の第２のソース信号との干渉により引起こされた、前記返り信号における干渉を表わすデータを含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記可変波長の第２のソースはチャープモードの波長ソースを含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記逆合成レーダスキャン手段は、前記一定波長の第１のソース信号を分割し前記可変波長の第２のソース信号を分割することにより形成される送信信号および基準信号を含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記一定波長の第１の信号ソースからの第１の送信成分と、前記可変波長の第２の信号ソースからの第２の送信成分とが対象に向けられる、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記一定波長の第１のソース信号から分割された第１の基準成分と、前記第２の一定波長から分割された第２の基準成分とが収集される、請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
前記逆合成開口レーダスキャン手段はさらに、前記返り信号を測定するための２次元検出器アレイを備え、前記検出器アレイは、前記信号ソースのスペクトルにある信号に反応する複数の検出要素を含む、請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記検出要素は複数の個々の検出セルを含み、前記検出要素の１つについての出力は、個々の検出セルにより収集された信号の平均を表わす、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記２次元検出器アレイは、人間対象の配向を測定するための複数の基準サブアレイを含む、請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
さらに、対象に前記ソース信号を向けるように構成されたビーム拡大器を備える、請求項３７に記載の装置。
【請求項４９】
前記ビーム拡大器は、レンズ、鏡およびその組合せからなる群から選択された要素を用いた光学系を含む、請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
さらに、人間対象からの前記返り信号を収集するように構成されたビーム収集器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５１】
前記ビーム収集器は、レンズ、鏡およびその組合せからなる群から選択された要素を用いた光学系を含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記信号プロセッサはさらに、前記返り信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するように構成される、請求項３７に記載の装置。
【請求項５３】
前記信号プロセッサはさらにフーリエ変換を用いて前記返り信号を変換するように構成され、前記定量表現は前記表面データのフーリエ変換である、請求項３７に記載の装置。
【請求項５４】
前記対象の表面の定量表現は定量表現アーカイブに追加される、請求項３７に記載の装置。
【請求項５５】
人間の操作員が持ち運びできるほどポータブルである、請求項３７に記載の装置。
【請求項５６】
対象の３次元的定量表現を生成するためのコンピュータ可読媒体であって、
対象が或る運動範囲にわたって回転する間に集められた対象の逆合成開口レーダ表面データを受取るための第１のコンピュータプログラムコード手段と、
前記対象の逆合成開口レーダ表面データを、対象の３次元的定量表現へ変換するための、第２のコンピュータプログラムコード手段と、
前記対象の定量表現を定量表現アーカイブに保存するための第３のコンピュータプログラムコード手段とを備える、コンピュータ可読媒体。
【請求項５７】
前記第２のコンピュータプログラムコード手段は、フーリエ変換を適用して表面データのフーリエ変換を生成することにより、前記対象の逆合成開口レーダ表面データを、対象の３次元的定量表現へ変換する、請求項５６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５８】
さらに、
前記表面データの定量表現のうち少なくともサブセットを、以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブと比較するための、第４のコンピュータプログラムコード手段と、
前記対象が、前記以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブにある少なくとも１のカタログ化された対象と実質的に一致した場合に報告を行なうための第５のコンピュータプログラムコード手段とを備える、請求項５６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５９】
対象の３次元的定量表現を生成するためのコンピュータ可読媒体であって、
対象が或る運動範囲にわたって回転する間に対象の表面データを集めるための第１のコンピュータプログラムコード手段を備え、前記第１のコンピュータプログラムコード手段は、
対象が或る運動範囲にわたって回転する際に逆合成開口レーダシステム信号ソースを対象に向けるための第２のコンピュータプログラムコード手段と、
返り信号を収集するための第３のコンピュータプログラムコード手段とを含み、前記コンピュータ可読媒体はさらに、
対象の逆合成開口レーダ表面データを、対象の３次元的定量表現へ変換するための、第４のコンピュータプログラムコード手段と、
対象の定量表現を定量表現アーカイブに保存するための第５のコンピュータプログラムコード手段とを備える、コンピュータ可読媒体。
【請求項６０】
前記第４のコンピュータプログラムコード手段は、フーリエ変換を適用して表面データのフーリエ変換を生成することにより、前記対象の逆合成開口レーダ表面データを、対象の３次元的定量表現へ変換する、請求項５９に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項６１】
さらに、
前記表面データの定量表現のうち少なくともサブセットを、以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブと比較するための、第６のコンピュータプログラムコード手段と、
前記対象が、前記以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブにある少なくとも１のカタログ化された対象と実質的に一致する場合に報告を行なうための第７のコンピュータプログラムコード手段とを備える、請求項５９に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項６２】
以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブで索引付けられた対象を識別するためのコンピュータ可読媒体であって、
対象が或る運動範囲にわたって回転している間に対象の表面データを集めるための第１のコンピュータプログラムコード手段を備え、前記第１のコンピュータプログラムコード手段は、
対象が或る運動範囲にわたって回転する際に逆合成開口レーダシステム信号ソースを
対象に向けるための第２のコンピュータプログラムコード手段と、
返り信号を収集するための第３のコンピュータプログラムコード手段とを含み、前記コンピュータ可読媒体はさらに、
前記対象の逆合成開口レーダ表面データを、対象の３次元的定量表現へ変換するための、第４のコンピュータプログラムコード手段と、
前記対象の定量表現を定量表現アーカイブに保存するための第５のコンピュータプログラムコード手段と、
前記表面データの前記定量表現のうち少なくともサブセットを、以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブと比較するための、第６のコンピュータプログラムコード手段と、
前記対象が、前記以前にカタログ化された複数の対象のアーカイブにある少なくとも１のカタログ化された対象と実質的に一致した場合に報告を行なうための第７のコンピュータプログラムコード手段とを備える、コンピュータ可読媒体。
【請求項６３】
前記第４のコンピュータプログラムコード手段は、フーリエ変換を適用して表面データのフーリエ変換を生成することにより、前記対象の逆合成開口レーダ表面データを、対象の３次元的定量表現へ変換する、請求項６２に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は一般に対象の識別に関し、より特定的には人間対象の識別に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
国境、公の行事および公共輸送などのさまざまな場面における安全確保が以前にも増して重大な関心事となっている。過去数年間、世界中で凶悪事件が多発している。嘆かわしいことであるが、これらの惨劇の多くは、犯罪者またはテロリストであると既にわかっている者達による犯行であり、もし犯人が入国や現場への到着または乗物への搭乗の際に発見されていれば防げた可能性のあるものである。望ましくない人物を識別し、彼らが犯行予定の場所または状況に立ち入ることを拒否できれば、その利益は多大であると考えられる。同様に、安全措置のとられた施設に立入りを求めている人物であって望ましい者を識別し、その他すべての者に立入りを拒否できれば、これもまた安全確保において多大な利益となるであろう。
【０００３】
犯人を検出するには画像または顔の認識が用いられ得るが、これにはいくつかの懸念材料があり、このため現在正確な認識を行なう実用性は制約を受けている。第１に、最も受入れられ正確である認識手段として、既知の人物を人間が認識するものがあるが、これには多くの欠点がある。人間による認識に頼ることに伴う膨大な数の問題として、人員の配置に費用がかさむこと、人員は往々にして疲れてしまったり、または注意を逸らされたり（これは偶然的な不注意のせいであることもあるが、意図的な牽制によることもある）すること、ほとんどの人が記憶できる目標の顔の数はそれほど多くはないこと、そして人間の観察者は簡単な変装で騙され得ることなどが挙げられる。第２に、現在の自動化の技術にも多くの欠点がある。一般的には２次元認識が試みられ、テストされている対象を２次元画像データベースと相互に関連付ける試みが行なわれる。このような技術では、その結果として識別されなかったり誤った反応が生じたりすることが多くある。さらにこのような２次元技術もまた、人間の観察者と同様に簡単な変装で騙されてしまうことがある。
【０００４】
その他に画像化に用いられる技術にも問題がある。２次元以外のデータに基づく画像認識では、２次元以外のデータの参照データベースを用いて捜し求められている対象を検出することになる。このようなデータを集めるには対象の協力が不可欠であるが、そのようなことは実際上あり得ない。さらに現在のところ、このようなデータを密かに収集する手段は手に入れることができない。
【０００５】
したがって、自動化された人間の識別技術であって、信頼性が高く、誤った識別反応を最小限にして犯罪者またはテロリストを検出でき、こうして人々の安全を向上させるような正確かつ実際的な技術が実現されておらず必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の概要
この発明は、人間対象の表面の定量表現を生成する方法およびシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の或る実施例では、関心に向けられた人間対象についてのデータを密かに集めることが可能となる。逆合成開口レーダ（Inverse Synthetic Aperture Radar：ＩＳＡＲ）として知られる技術を用いて、人間対象の３次元マップを表わすデータが収集可能となる。これは２次元マップよりも完全な定量表現である。データを密かに集めることができるように収集装置は携帯式にされ得る。収集装置はまた固定の場所に設備されて、所望の場所で潜在的な人間対象をスキャンすることもある。この発明の或る実施例に従うと、携帯式収集装置を用いて、遠隔の場所にいるテロリスト、犯罪者またはその他関心の向けられる人物などの人間対象を密かにスキャンすることが可能となり、この対象の定量表現はアーカイブに保存され得る。国境およびその他の検問所において、もう１つの収集装置が同様にこの検問所にいる潜在的な人間対象をスキャンしてその定量表現を作成し、この定量表現を上記アーカイブと照合できる。国境または検問所でスキャンされた潜在的な人間対象がアーカイブでカタログ化されていれば、関心の向けられるような人間対象がこの場所に現われたことを要員に報知することができる。
【０００８】
より具体的には、この発明の或る実施例では、ＩＳＡＲを用いて人間対象の身体的外見を表わすデータが集められる。人間対象が或る運動範囲にわたって回転する際にレーザソース信号がこの対象に対して向けられ、それで生じた返り信号が収集される。この返り信号は、スペクトル処理（フーリエ）解析の適用を用いてこの対象の３次元的定量表現へと変換される。この定量表現はアーカイブに追加され得るが、またはこれをアーカイブと照合して、この人間対象がアーカイブで索引付けられているかどうかを判断することもある。
【０００９】
この発明のさらなる局面に従うと、ソース信号の出力レベルは人間対象を害さない程度に抑えられ、好適には赤外線（不可視）スペクトルにおけるものとすることができ、これにより作業をより密かに行なうことができる。このシステムでは、１つの一定波長のソース信号と１つの可変波長のソース信号との二重信号ソースを利用する。可変波長ソースの反射からは対象の表面データが入手される一方、一定波長ソースからの反射によって大気の影響およびその他の環境的影響が定量化される。可変波長ソースはチャープソースとも呼ばれ得る。両方のソース信号は送信信号と基準信号とに分割でき、送信信号は人間対象へと向けられ、基準信号はソース近くで収集される。
【００１０】
返り信号の測定は２次元検出器アレイを用いて行なうことができ、これは信号ソースのスペクトルにある信号に反応する複数の検出要素を有する。これら検出要素は複数の個々の検出セルを含むことができ、１つの検出要素からの出力は、そこにある個々の検出セルにより収集された信号の平均を表わし、検出要素はまた人間対象の配向を測定するための複数の基準サブアレイを含み得る。送信信号を人間対象に向けるにはビーム拡大器を用いる一方でその収集にはビーム収集器を用いることができ、その各々は好適にレンズおよび鏡からなる光学系を含み得る。返り信号が収集されると、これはアナログ形式からデジタル形式へ変換されて、フーリエ技術を用いてさらに変換され得る。
【００１１】
この発明のさらなる局面に従うと、この発明に従う装置は人間が持ち運びできるほどポータブルにされ得る。収集されたデータは、アーカイブに追加されて、カタログ化された対象を後で比較できるようにすることも、および／または、アーカイブと比較されて、当該の人間対象がこのアーカイブにカタログ化されているかどうかを判断することもある。
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、この発明の好ましいおよび代替的な実施例について詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
まず概観について述べると、この発明の或る実施例では、ＩＳＡＲを用いて、人間対象の身体的外見を表わすデータを集める。人間対象が或る運動範囲にわたって回転する際にチャープ信号がこの対象へ向けられ、そこからの返り信号が収集される。この返り信号は表面の定量表現へと変換される。定量表現はアーカイブに追加されることも、またはアーカイブと照合されて、この人間目標がアーカイブで索引付けられているかどうかを判断することもある。
【００１４】
より具体的に、この発明の或る実施例では、人間の顔の３次元的輪郭を「画像化指紋（imaging fingerprint）」として用いて、関心の向けられた個人を識別する。関心の向けられた個人の顔の３次元表現から導出された定量データはアーカイブに入れられ得る。それから、国境およびその他の場所で展開される防衛手段として、この場所を通る人物をスキャンし、その似顔の定量表現を生成し、これら表現を上記アーカイブと照合することがあり得る。このように、たとえばテロリストであるとわかっている者またはその疑いのある者についてのデータを集め、アーカイブに入れて後に参照できるようにすることがあり得る。監視システムが国境、空港およびその他の場所に設置されて通行人を調べ、通行人の顔の定量表現を生成させてこれを上記アーカイブと比較できる。一致するものが見つかれば、それはアーカイブでカタログ化された或る個人であるように見える人物がスキャンされたことを示唆しているため、状況に応じてこの人物をさらに監視、尋問または勾留することがあり得る。このようなシステムはまた、犯罪者や容疑者、行方不明の子供、誘拐事件の被害者と思われる者、またはその他捜し求められている個人を識別するのにも用いることができる。この発明の或る実施例の一局面では、データ取得装置は、隠れた場所または遠方から密かにデータを集めることができるのに十分ポータブルにされ得る。したがって、関心の向けられた個人は協力する必要もなければ、データが集められていることに気付いていなくてもよい。
【００１５】
また当然のことながら、このようなシステムは安全措置をとった施設への立入りにおいて、キーパッド、バッジ読取装置および類似の装置に代わる警備装置として用いることもできる。このような実施例では、このシステムは認可された個人のアーカイブを構築するのに用いられ、それから、立入りを求めている個人がアーカイブの中にあるかどうかを調べるのに用いられることになる。
【００１６】
さらに概観について述べると、人間対象についてのデータを収集するようにＩＳＡＲが適合される。当業者であれば理解されるように、古典的な合成開口レーダ（ＳＡＲ）は、レーダプラットフォームが関心の向けられた領域に対して動くことを利用し、こうしてレーダシステムのダウンレンジ運動に沿った効果的な合成開口をもたらす。分解能と開口サイズとの間には直接の関係があるため、合成開口が大きいことで分解能を大幅に向上できる。この発明の或る実施例で用いられる逆ＳＡＲシステムでは、レーダシステムは定位置にある一方、関心の向けられた領域または対象が回転する。差動の動きはＳＡＲシステムと同じ有利な効果をもたらす。その結果として、ＳＡＲシステムと同様の分解能の向上が得られる。対象の頭の意図的またはその他の動き（左右または上下）により、対象と収集装置との間に差動の動きが生じる。対象の回転は正確に測定されるが、制御はされない。密かに画像を獲得するには、回転の制御が必須要件でないことが望ましい。
【００１７】
この発明の或る実施例で用いられる信号ソースは赤外領域におけるものであり、そのエネルギー出力は、スキャンされる人間対象を害するであろうエネルギー出力よりも低い。一定波長ソースと可変波長ソースとを有する二重ソースが用いられる。可変波長ソースとしてはチャープモードのソースを用いることができ、これにより、後でより詳細に説明するように、データを集めることが容易となる。元のソースの標本（基準信号として用いられる）と、人間対象で散乱した信号との干渉を用いて、関心の向けられる表現を生成する。好適な信号ソースは光ビームスプリッタを用いて分割され、基準成分および送信成分と
なる。送信成分はビーム拡大器を用いて対象に向けられる。基準信号および返り信号を光ビーム収集器を用いて収集し、焦平面アレイ上に合焦して信号を測定する。アナログ・デジタル変換技術を用い、焦平面アレイで受信された信号をデジタル量に変換し、これを処理できるようにする。次に、後でより詳細に説明するように、測定された信号を処理して定量表現を作成し、これは上述の識別プロセスで用いられることになる。
【００１８】
より具体的に、データ取得装置１００の例示の一実施例を図１に図示する。データ取得装置１００は第１のレーザソース１０２および第２のレーザソース１０４を用いる。第１のレーザソース１０２はパルス可変波長レーザであり、これは現在好ましい一実施例ではパルス・チャープモードのレーザソースである。第２のレーザソース１０４は一定波長のレーザソースである。両方のレーザソース１０２，１０４は関心の向けられた人間対象に向けられる。レーザソース１０２，１０４の生成する信号の反射成分と基準成分との干渉が焦平面アレイ２００で測定される。焦平面アレイ２００で集められたアナログデータはデジタル情報へ変換され、それから数学的に変換されて指紋データとなるが、これについては後でより詳細に説明する。
【００１９】
現在好ましい一実施例では、レーザソース１０２，１０４を方向付けて反射信号および基準信号を集めることは、ビームスプリッタ、鏡およびレンズからなる光学系を用いて達成される。可変波長レーザ１０２の出力は第１のビームスプリッタ１１０に向けられ、これは可変波長レーザ１０２の出力を分割して、可変波長レーザ１０２の出力パワーのうち約９０％を画像化成分１１２とし、これは送信されて人間対象を画像化するのに用いられることになる。出力の残りの約１０％は基準成分１１４となり、これは焦平面アレイ２００へ向けられて基準信号として用いられる。
【００２０】
画像化成分１１２は第１のビーム拡大器１２０に供給される。好適には、第１のビーム拡大器１２０は、人間対象をスキャンするために画像化成分１１２を方向付けて広げるように構成された鏡および／またはレンズからなる光学系である。当然のことながら、ビーム拡大器は入力信号を拡大してより広い面積をスキャンできるようにするものであり、その働きは、望遠鏡がより広い面積からの信号を収集してより小さな面積へと合焦するのと反対である。可変波長レーザ１０２の基準成分１１４は鏡１２２，１２４，１２６によって再び焦平面アレイ２００へ向けられ、ここで好適には基準成分１１４を返り信号との比較に用いるが、これについては後で説明する。
【００２１】
一定波長レーザ１０４の出力は第２のビームスプリッタ１４０によって分割されて一定波長画像化成分１４２および一定波長基準成分１４４となる。ここでもやはり、現在好ましい一実施例では、出力の約９０％が一定波長画像化成分１４２に向けられるように一定波長レーザ１０４の出力を分割する。出力のうち残りの約１０％は一定波長基準成分１４４となり、これは鏡１５２により焦平面アレイ２００へ向けられ、パルス・チャープ基準成分１１４と混合される。一定波長画像化成分１４２は第２のビーム拡大器１５０に供給される。好適には、第１のビーム拡大器１２０と同様に第２のビーム拡大器１５０もまた、一定波長画像化成分１４２を対象に向けて広げるように構成された鏡および／またはレンズからなる光学系である。
【００２２】
返された信号は受信望遠鏡１６０で集められる。好適には、ビーム拡大器１２０，１６０と同様に受信望遠鏡１６０もまた、人間対象で散乱して返された信号を収集し集中させるための鏡および／またはレンズからなる光学系を用いる。返り信号を任意のフィルタ１６２に通すことで、レーザソース１０２，１０４が用いる以外の波長にある望ましくない信号を阻止する助けとすることが望ましいであろう。このようなフィルタは、密かに行なっている作業に対して対抗措置が取られた場合にこれを退ける助けとなる。受信望遠鏡１６０により集められ集中された信号は焦平面アレイ２００に与えられ測定される。焦平面
アレイ２００からの出力は処理導管１６５に供給され、集められた信号はこれにより処理可能となる。
【００２３】
処理システム１７０は集められた信号を焦平面アレイ２００から導管１６５経由で受取る。受取られた信号はその性質上アナログであり、好適には計算システムでさらに処理され得るように公知のアナログ・デジタル変換器によりデジタル信号に変換されるが、これについては後でより詳細に説明する。
【００２４】
図２Ａは図１に示す焦平面アレイ２００をより詳細に示す。図２Ａに例示の実施例では、焦平面アレイ２００は光電セルのサブアレイ２１０のアレイである。この発明の或る実施例で用いられる個々の光電セル２２０は、システム１００（図１）で集められたエネルギーのスペクトルに対して適当に反応する。したがって、たとえばソース信号に赤外スペクトルを用いる場合、選択される光電セル２２０は、より長い波長の赤外線信号に反応するのに極めて好適なものである必要がある。
【００２５】
図２Ｂはサブアレイ２１０のうち１つを拡大して示す図である。この例示の実施例における各々のサブアレイ２１０は光電セル２２０からなる４×４アレイである。各々のサブアレイ２１０の出力（図示せず）は、１６個の個々の光電セル２２０の平均である。サブアレイ２１０内の個々の光電セル２２０の平均出力をとることで、スペックル、雑音の引起こすスプリアス信号、およびその他光電システムの個々の光電セル２２０に影響を与える要因を減少させる助けとする。
【００２６】
光電セル２２０について上記のような平均をとるための方法は当該技術で公知である。光電セルの平均をとるための第１の好適な方法を図２Ｃに示す。図２Ｃは、サブアレイ２１０（図２Ａ，２Ｂ）の光電セル２２０が生じさせるような複数の電圧源の測定値の平均をとるための平均値算出回路２５０の概略図である。光電セル２２０の出力は、光電セル２２０に当たる光エネルギーの強度を表わす電圧にいくらかのランダムな雑音が加わったものである。平均をとることによってこのランダムな雑音を減少または除去することができる。
【００２７】
平均値算出回路２５０は、複数の電圧源２６０、この場合Ｖ1〜Ｖ5を受ける。好適には、電圧源２６０は焦平面アレイ２００（図２Ａ）で用いられるような光電セル２２０の出力であり得る。或る数の光電セル２２０、たとえばサブアレイ２１０で用いられる１６個の光電セルを使用できるように回路２６０を拡大できる。より具体的には、平均値算出回路２５０は、各々抵抗Ｒ1を有する複数の第１の抵抗器２７０を通じて、複数の電圧源２６０の各々を共通のノード２７２に結合し、共通ノード２７２は増幅器２７６の第１の入力部２７４と結合される。抵抗Ｒfを有するフィードバック抵抗器２８０が増幅器２７６の出力Ｖout２９０を共通ノード２７２と結合する。この構成では、出力Ｖout２９０の値は次の式（１）で表わすことができる。
【００２８】
【数１】
2004361400.tif 000003
【００２９】
したがってＲfとＲ1との比が平均値算出回路２５０の増幅率を決定する。出力Ｖout２９０を用いて電圧源２６０の合計を増幅させたり、またはＲfおよびＲ1の値を操作して電圧源２６０の平均を出すことができる。
【００３０】
光電セル２２０（図２Ａ，２Ｂ）の出力の平均をとるための第２の好適な方法では、まずアナログ・デジタル変換器を用いて各々の光電セル２２０のアナログ出力をデジタル値へ変換する。次に、ソフトウェアを用いてこのデジタル化された数値について数学的に平均をとることができる。
【００３１】
いずれの方法を用いても、一群のＮ個の光電セルについての平均出力は次の式（２）で表わすことができる。
【００３２】
【数２】
2004361400.tif 000004
【００３３】
この式（２）において、Ａｖｇは、上述の平均値算出方法のいずれかを用いて得られた平均出力を表わし、Ｎは光電セルの数を表わす数であり、Ｓはセルｎに当たる光エネルギーの強度を表わし、Ｇはセルｎの雑音出力である。式（２）を展開すると次の式（３）が得られる。
【００３４】
【数３】
2004361400.tif 000005
【００３５】
光エネルギーＳ（ｎ）の強度は各々の光電セル２２０についてほぼ等しくなるが、それはこれら光電セルが図２Ａ，２Ｂに示すように互いに近く位置しているからである。光電セル２２０についてのＳ（ｎ）の値を合計するとゼロでない合計が得られる。しかし、雑音が均一に分布していると仮定すれば、雑音出力Ｇ（ｎ）を合計すると真の中間値としてゼロが得られるであろう。信号対雑音比は式（４）で表わされる。
【００３６】
【数４】
2004361400.tif 000006
【００３７】
平均は（Ｓ（ｎ））／ｓｕｍ（Ｇ（ｎ））となる。ｓｕｍ（Ｇ（ｎ））はｎの増加に伴いゼロに近づくため、信号対雑音比は上昇すなわち向上する。
【００３８】
信号対雑音比をさらに向上させようとした場合、平均をとるセルの数を増やすことには兼ね合いがある。用いるセルの数（Ｎの値）を増大させれば、各々の光電セル２２０に当たる光エネルギーＳ（ｎ）の強度が等しいという仮定が損なわれてしまうが、それは、用いる光電セル２２０が多くなればなるほど、光電セル２２０のうちいくつかは遠く離れることになるからである。したがって、１６個の光電セル２２０からなる４×４アレイを選択することが、信号対雑音比向上の上での実行可能な妥協となる。
【００３９】
再び図２Ａを参照して、焦平面アレイ２００は異なる目的に用いられるサブアレイ２１０を含む。この例示の実施例に示すサブアレイ２１０の大多数は画像化サブアレイ２３０である。画像化サブアレイ２３０は、対象で散乱させられて焦平面アレイで受信された信号を測定して、上述の画像化「指紋」を作成するのに用いられる。
【００４０】
残りのサブアレイ２１０は、或る角度範囲にわたり対象の回転を測定するための基準サブアレイ２４０として用いられる。上述のように、この発明の一実施例では逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）が採用され、画像化されている対象の或る運動範囲にわたる動きを利用する（これはレーダ画像化ソースおよびセンサの動きを利用する合成開口レーダとは反対である）。基準サブアレイ２４０を処理し、データの数学的解析を実行することで対象の相対的な回転を測定し、こうして画像化指紋を作成する。基準サブアレイ２４０は、対象の回転の動きが引起こす、画像化成分１１２から収集された信号の位相変化を検出するのに用いられる。焦平面アレイ２００上の複数の点で受信された位相変化を監視することで、対象の回転の動きを判定することが可能となる。
【００４１】
データ取得装置１００（図１）を用いて焦平面アレイ２００（図２Ａ）で収集されたデータから、このデータを数学的に処理することで画像化指紋が生成され、これは人間対象のアーカイブを構築したり、さらにはアーカイブとの比較を実行するために用いられることになる。焦平面アレイで収集された信号が表わすパターンは、可変波長画像化成分および一定波長画像化成分の両方に由来する返り信号ならびにそのそれぞれの基準信号から、その結果として生じる干渉のパターンによって生成されるものである。
【００４２】
ＩＳＡＲシステムでは、可変波長ソース１０２（図１）の高周波チャープによりダウンレンジ分解能を向上させる。一般にダウンレンジ分解能は、１０ＧＨｚのオーダにある可変波長ソース１０２の利用可能なチャープ帯域幅によってのみ制限される。ダウンレンジ分解能δｒresは次の式で求められる。
【００４３】
【数５】
2004361400.tif 000007
【００４４】
この式では、ｃは光の速さであり、ＢＷはチャープ信号の帯域幅である。可変波長周波数ソースのチャープにより引起こされる受信信号の変化をアナログ・デジタル変換器が比例的に追跡できない場合、アナログ・デジタル変換器の速さが分解能を制限する可能性がある。対象とダウンレンジ次元での他の物体との所望の区別を決定するダウンレンジ曖昧さδｒambは次の式で規定され、ここでＮはチャープ当たりに採られる標本の数を表わす。
【００４５】
【数６】
2004361400.tif 000008
【００４６】
この式において、δｒres＝ｃ／（２ＢＷ）の代入により、式（７）を以下のように表わすこともできる。
【００４７】
【数７】
2004361400.tif 000009
【００４８】
Ｎの値は、可変波長ソースのチャープレート（これは１秒当たり４×１０6ＧＨｚのオーダにある）と、アナログ・デジタル変換器の換算率とにより決定される。
【００４９】
クロスレンジ分解能δｒresは、照射角度が或る既知の量により変えられる際、散乱した返り信号の位相変動により決定される。クロスレンジ分解能δｒresは次の式で与えられる。
【００５０】
【数８】
2004361400.tif 000010
【００５１】
この応用例で用いられる極めて小さい角度の場合、幾何学的測定の値、角度の正弦を、角度それ自体に等しいものとして近似させることが適当である。この式では、λは信号ソースの波長であり、θmaxは照射された対象の角度回転の最大範囲である。複数の物体が区別不可能になるまでどれだけ遠く隔てられ得るかを決定するクロスレンジ曖昧さδｒambは、式δｒamb＝λ／２Δθにより規定され、ここでΔθは、可変波長ソースの連続するチャープ同士の間における対象とソースとの間のビーム角度の相対的な変化である。δｒambは以下のように表わすこともできる。
【００５２】
【数９】
2004361400.tif 000011
【００５３】
この式では、Ｍは送信され記録されたチャープ波形の合計数である。
【００５４】
上述のように、この発明の或る実施例では、スキャンされている対象の３次元表現を生成し、これは次の式（１２）および（１３）で表わすことができる。
【００５５】
【数１０】
2004361400.tif 000012
【００５６】
式（１２）では、Ｆ（ｋx，ｋy，ｋz）は返り信号のフーリエスペクトル表現を表わす。式（１３）では、ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）は、座標ｘ，ｙ，ｚにより規定される空間位置に対する信号の空間的強度を表わす。ｚ軸に対する目標の回転角度が極めて小さい場合、これらの式から、
【００５７】
【数１１】
2004361400.tif 000013
【００５８】
が得られる。なお、ｚ軸はシステムのダウンレンジ次元を規定する。
【００５９】
このように、スキャンされている人間対象について適当なデータが集まると、フーリエスペクトル表現、または空間位置に対する空間的強度を導出することができ、そのいずれかまたは両方を画像化指紋として用いて人間対象を識別することができる。ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）についての空間的強度算出の代わりに、Ｆ（ｋx，ｋy，ｋz）など測定された複素フーリエ量を使用することもできる。プロフィールのフーリエ分解はパターン認識における便利な手段であり、目標を識別するものとしては空間的強度情報よりも好ましいと考えられる。
【００６０】
以上の議論を見た上でシステム１００（図１）および焦平面アレイ２００（図１および図２Ａ）について検討すれば、この発明の実施例の動作についてさらなる理解に達することができる。情報は焦平面アレイ２００にて画素ごとに得ることができる。固定スキャン角度およびチャープモード可変波長信号画像化成分１１２（図１）により、どのサブアレイ２１０からも１次元の全体表面マップ、すなわち人間対象における対応する点のダウンレンジプロフィールが得られる。上述のように、このデータの範囲分解能はチャープ帯域幅に依存する。人間対象がｚ軸に対して小さな２次元角度範囲にわたって回転する間に、チャープモード可変波長信号画像化成分１１２を反復的にパルス化することで、結果としてダウンレンジおよびクロスレンジ両方の情報を提示する収集信号の位相および周波数の内容が得られる。受信して変換したデータを収集してｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を導出することで
、各々の画素についてのダウンレンジおよびクロスレンジのプロフィールが利用可能となり、次にこれを焦平面アレイ２００にある画素すべてにわたって集約して完全な画像化指紋を形成することができる。
【００６１】
図３は、この発明の或る実施例を用い、画像化データベース内に保存する対象の画像化指紋を収集する、または対象の画像化指紋を獲得してこの対象の画像化指紋が画像化データベースに保存されているかどうかを判断するためのルーチン３００のフローチャートである。好適には、当該分野で画像化指紋を収集する際、この発明の或る実施例は２つのモード、すなわち目標取得モードおよび画像獲得モードで動作させられる。これに従い、ルーチン３００においては、まず判断ブロック３０２にて対象が取得されたかどうかを判断する。現在好ましい一実施例では、目標を取得するには、好適には対象をレーザソースにより低パワー一定波長モードで照らす。システム１００（図１）の操作員は、高パワースポット望遠鏡を用いることで、対象に対して画像化フットプリントの収集に適切に照準が合わせられたときを判断することができる。判断ブロック３０２にて、対象が適切に取得されていないと判断すれば、ルーチン３００は対象が適切に取得されるまで判断ブロック３０２へループする。対象が取得されれば、ルーチン３００が進み、ブロック３０４にて一定波長レーザソース１０４（図１）をトリガしてこれを安定させる。ブロック３０６にて、ルーチン３００は、２次元スキャン空間での基準方向を、たとえばｚ軸に沿って設定する。たとえば、図１との関連で説明した例におけるようにｚ軸がダウンレンジ方向として選択された場合、好適には２つのスキャン次元はｘ軸およびｙ軸となる。
【００６２】
ブロック３１０にて、可変波長チャープレーザソース１０２（図１）をトリガする。チャープレーザをオンおよびオフにして、持続期間の短い周波数走査ビーム（パルス）を生成して対象を照射する。ブロック３１２にて、上述のように両方のレーザソースのビームを分割する。ブロック３１２にてビームを分割することにより、ブロック３１４で基準を焦平面アレイに確立する一方で、ブロック３１６にてレーザソースの残りの成分を対象に対して送信することが可能となる。送信信号が散乱されて反射されると、ブロック３１８にて返り信号を焦平面アレイ２００（図２Ａ）で収集し、基準ビームと返り信号との干渉から結果としてパターンが得られる。ブロック３２０にて、この返り信号を上述のように処理する。焦平面アレイ２００のアナログ出力を逓減により選択された周波数で記録し、アナログ・デジタル変換器により変換する。対象の配向は基準サブアレイ２４０（図２Ａ）で測定された相対的位相合わせにより参照される。
【００６３】
判断ブロック３２２にて、２次元スキャン空間が適当にサンプリングされているかどうかを判断する。されていなければ、ルーチン３００はループしてブロック３１０へ戻り、チャープレーザを再びトリガする。一方でサンプリングが適当であれば、ルーチン３００は判断ブロック３３０に進む。これらプロセス全体を通じ、対象の増分的な角度上の動きが、基準サブアレイ２４０（図２Ａ）で検出される相対的位相合わせを測定することで算出され、対応する返り信号とともに保存される。
【００６４】
判断ブロック３３０にて、完全なもう１組のデータセットが望まれるかどうかを判断する。もしそうであれば、ブロック３３２にて、システムは新たな目標基準方向データセットへ移り、ルーチン３００はブロック３０６へループし、ここでｚ軸がリセットされて２次元スキャンがもう一度始まる。もし完全なデータセットがこれ以上望まれていない場合、ルーチン３００はブロック３３４へ進み、一定波長レーザソースの電源をオフにする。次にルーチン３００は判断ブロック３０２へ戻り、別の対象を取得するまで待機する。
【００６５】
この発明の実施例の動作をさらに説明するための限定でない例として、データを１ｋｍの範囲で収集しており、１０ｃｍ開口の受信望遠鏡１６０（図１）を用いて関心の向けられた１人以上の人間対象の画像化指紋を密かに獲得できるようにすると仮定する。動作パ
ラメータは上述の式から導出可能である。焦平面アレイにおける画素の望ましいサンプリングのためには、焦平面アレイ２００の端縁に画素末端で１波長（または３６０°位相変動）をもたらす走査角度が望ましい。１．５μｍレーザを選択するが、それは良好な送信を可能にする大気の窓がこの波長にあるからである。ただし波長は予想される大気および気象の状況を最もよく利用できるように選択され得る。こうして、１ｋｍの範囲で、１．５μｍ波長レーザおよび１０ｃｍ開口受信望遠鏡１６０を用いる場合、上記動作値は以下のように導出され得る。
【００６６】
Δα＝角度分解能＝λ／Ｄ＝１．５×１０-6／０．１＝１．５×１０-5ラジアン
Ｗp＝画素幅＝Ｒ*Δα＝１０5ｃｍ×１．５×１０-5ラジアン＝１．５ｃｍ＝１０4λ
Δβ＝３６０°位相変動についての走査角度＝．５*λ／Ｗp＝５×１０-5ラジアン
人の頭の通常の回転の動き、たとえば頷いたり首を振ったりすることによるものは、１秒当たりおよそ１ラジアンのレートで起こる。逆合成開口レーダはこの回転を利用し、実質的にレーダ分解能を向上させる。対象の頭の回転であって、クロスレンジ分解能における１０倍の改善をもたらす望ましい回転は、１ｋｍの距離で２分の１ミリラジアンのオーダでの回転から結果として得られ、その結果得られるクロスレンジ分解能は
δｘres＝λ／２θmax＝１．５ｍｍまたはθmax＝λ／３ｍｍ＝５×１０-4ラジアン
として表わされる。その結果、焦平面アレイ２００（図１，２Ａ）における画素の末端は、対象が５×１０-4ラジアンだけ回転したときに位相変動の１０の周波数に晒される。チャープ中に記録される波長の合計数５０に達するためにＭ＝５０の値を用いることにより、画素末端で５分の１波長位相偏位につき１標本を採ることが可能となる。対象の頭の回転が１秒当たり１ラジアンよりも遅い場合、より多くの標本を採ることが望ましい。当然のことながら、データ獲得パラメータは同じレートのままであり得るが、より多くの標本を採ることが望ましい。したがって、この追加の標本によってより多くのデータ記憶場所が消費されるが、好適にはデータ獲得システムの動作パラメータは変わらないままである。
【００６７】
１０ＧＨｚのチャープ帯域幅範囲で、チャープ中に２００個の標本を採りＮ＝２００となると仮定すると、その結果生じる分解能および曖昧さは上述の各式から導出され得る。
【００６８】
ダウンレンジ分解能については    δｒres＝ｃ／２*ＢＷ＝１．５ｃｍ
クロスレンジ分解能については    δｘres＝λ／２θmax＝１．５ｍｍ
ダウンレンジ曖昧さについては    δｒamb＝Ｎ*δｒres＝３ｍ
クロスレンジ曖昧さについては    δｘamb＝Ｍ*δｘres＝７．５ｃｍ
ダウンレンジ曖昧さが３ｍであれば、対象の画像化指紋の獲得は、対象への明瞭な照準線が得られ、すなわち障害物が対象の近くに全くないときだけでなく、やはりレーダ信号の画像化成分を散乱させ得る背景の物体から対象が３ｍ以下のところにいるときでも可能である。ダウンレンジ曖昧さの距離よりも遠くにある背景の物体を画像から除去するには、その他の方法たとえば時間ゲート処理またはドップラー処理などを用いる必要がある。このような技術は、一般的に、同じ目的のためにパルスドップラーレーダで用いられる。目標における画素幅は１．５ｃｍに制限され、こうして７．５ｃｍのクロスレンジ曖昧さが対象の画像化に影響を与えないようにする。
【００６９】
ダウンレンジ距離が１ｋｍであれば、やはり可変波長レーザソース１０２のための所望のデューティサイクルが確立される。対象が１ｋｍの距離にいる場合の信号の往復時間は６マイクロ秒である。したがって、チャープモード可変波長レーザは６マイクロ秒の間オンにされ得るが、その後好適には、反射され散乱した信号が返され得る間の６マイクロ秒間オフにされる。したがって、好適には、１秒当たりの利用可能なチャープレートが３．８×１０6ＧＨｚである可変波長レーザを用いて、信号を集めるレーザをオフにするまでに５．２〜６マイクロ秒のシーケンスを通じてのサイクルがもたらされる。
【００７０】
このようなデューティサイクルの可変レーザソースを用いることで、好適には各々のチャープパルスはこの６マイクロ秒の受信時間にわたって２００周波数点でサンプリングされる。その結果、サンプリング周期は３０ナノ秒または約３３ＭＨｚである。好適には、可変波長レーザソース１０２（図１）で生成された１０ＧＨｚ帯域幅ＲＦ信号の結果として得られる信号は少なくとも２つのやり方でサンプリングされる。１列の高速追従保持（fast track-and-hold）タイプの装置を３３ＭＨｚアナログ・デジタル変換器と関連させて使用することができる。これに代えて、ハードウェア装置の速さを落とすために、返り信号を安定の基準チャープと混合することができる。焦平面アレイ２００（図１，２Ａ）における各々のサブアレイ２１０（図２Ａ，２Ｂ）のＲＦパワー出力は次の式から導出することができる。
【００７１】
【数１２】
2004361400.tif 000014
【００７２】
既述の式（１２）では、Δｆ（ｔ）はチャープ周波数と基準周波数との差を表わし、一方でΔφ（ｔ）はチャープ信号位相と基準位相との差を表わす。
【００７３】
また、レーザソース１０２，１０４（図１）を選択する際における考慮事項として目に対する安全性がある。システム１００の出力は、目標取得／一定波長モードおよび画像化／チャープレーザモードの両方で考慮される必要がある。目標取得モードでは、レーザの波長が１．４ミクロンを上回ると、露出時間が数分であっても、許容可能な最大束密度は１平方メートル当たり１キロワットである。これは目標取得に適した最小パワーレベルを上回る。画像化モードでは、波長範囲が１．５５ミクロンから１ｍｍでパルス時間が１ミリ秒以下である場合、最大安全露出は１平方メートル当たり３０００ジュールを上回る。１ミリ秒の時間にわたる５０％のデューティサイクルのレーザを用いる場合、１平方メートルの目標における最大パワー密度は６×１０6ワット以下である。その結果、目に対する安全性に関する考慮が実現の障害となることはなく、レーザはクラスワン（１）装置として見なされ得る。なお、レーザ信号の大気中の伝達は、レーザが１．５〜１．７ミクロンおよび２．１〜２．４ミクロンの範囲で動作する場合に良好であると考えられる。レーザの安全性は上記範囲にわたって問題でないので、好適には波長選択は、予想される背景ソースのスペクトル、ならびにレーザおよび検出器の入手可能性および価格の帰結として決定される。
【００７４】
１６０×１６０画素の焦平面アレイ２００（図１，２Ａ）を４０×４０サブアレイ２１０（図２Ａ，２Ｂ）として構成したものを用いると、結果として１６００データチャネルが得られる。これらチャネルを１００×１００角度点について２００周波数点でサンプリングすると、結果として完全な３次元プロフィールにつき３２億の複素数が得られる。このデータについての１つ以上のサブセットを抽出して対象についてのいくつかの特徴に注目することで、システムのデータ記憶および／またはデータ処理についての要件を減じることができる。
【００７５】
図４はこの発明の別の実施例のブロック図である。システム４００は、上述のエネルギー源および光学系を含むレーダデータ取得システム１００（図１）を備える。このレーダデータ取得システム１００には信号変換器４１０が結合される。この実施例での信号変換器４１０は、焦平面アレイ２００（図２Ａ）で測定されたアナログ信号を処理用にデジタ
ル信号に変換するためのアナログ・デジタル変換器である。この信号変換器４１０にはコンピュータシステムなどのデータ処理ユニット４２０が結合され、これはデータに対する数学的計算および変換を行なうようにプログラムされる。データ処理ユニット４２０には、データ処理ユニット４２０のユーザまたは外部システムによる制御を可能にする入出力装置４３０が結合される。データ処理ユニット４２０はさらにデータ記憶装置４４０に結合される。データ記憶装置４４０は、画像化指紋を集めるのに用いられるシステムにより獲得されてアーカイブに追加されることになる画像化指紋を記録できるようにする記憶装置であり得る。
【００７６】
これに代えてデータ記憶装置４４０は、安全措置のとられた場所で獲得された画像化指紋を調べるのに用いられるアーカイブであり得る。たとえば空港において、搭乗しようとしている航空路線乗客の画像化指紋を獲得して、テロリストや犯罪者である疑いのある者、またはその他乗客として望ましくない人物の画像化指紋が入っているアーカイブと比較することができる。搭乗しようとしている乗客の画像化指紋が、アーカイブに保存されている、テロリストや犯罪者である疑いのある者またはその他望ましくない人物の画像化指紋と実質的に一致した場合、警報が警備員に発せられる。その後警備員がさらに調査を行ない、搭乗しようとしている乗客が、画像化指紋の実質的に一致している望ましくない人物であるかどうかを判断することができる。このシステムはまた、搭乗しようとしている乗客の画像化指紋についての一連の最良の一致を検索するようにプログラムされて、この搭乗しようとしている乗客がカタログ化された個人と実質的に一致するかどうかを警備員が判断できるようにすることもある。このような判断には、従来の写真を用いても、または、その他アーカイブ内の実質的に一致する画像化指紋と関連付けられた情報もしくは別のデータベースから入手可能にされる情報を用いることもでき、このようにしてさらにあり得る一致を調べる。
【００７７】
別の例では、システム４００を安全措置のとられた施設に設置することもでき、この施設への立入りを望む人物の画像化指紋を獲得して、この施設への立入りが許可されている安全証明済の人物の画像化指紋が入っているアーカイブと比較することができる。このシステム４００は上述の例のシステム４００と類似の動作を行なうが例外が２つある。第１にアーカイブ構築の際に画像化を密かに行なうことはない。当該の施設に立入るための証明済の個人であれば、従来ＩＤバッジ写真の場合と同様にスキャンの際に所定の姿勢をとるであろうからである。第２に、懸念が生じるのは、立入りを望む個人の画像化指紋がアーカイブ内の画像化指紋と一致した場合ではない。この例においては、当該の個人の画像化指紋がアーカイブ内の画像化指紋と一致しなかった場合に懸念が生じかつ／または警報が発せられる。この例では、懸念が生じるのは当該の個人の画像化指紋に実質的に一致するものが見つからない場合であるが、それは立入りを求めている個人がまだ人物証明済でないかもしれないからである。この最後の例では、最良の実質的に一致するものの一覧を作成するようにシステム４００を構成および／またはプログラムし、最終的な一致は人間の操作員が行なうことがあり得る。
【００７８】
この発明の各実施例は、従来のカメラなど他の画像獲得装置と比較して大幅な向上を見せている。表１は、従来のカメラの動作値とこの発明の一実施例とを比較対照する。仮定取得範囲は上の本文に記載されるように１ｋｍである。
【００７９】
【表１】
2004361400.tif 000015
【００８０】
この発明の好ましい実施例を説明し記載したが、この発明の意味および範囲を逸脱することなくこれらの実施例には多くの変更がなされ得る。したがってこの発明の範囲は、ここに記載した実施例および示した例に限定されず、この発明の範囲は完全に前掲の特許請求の範囲の参照によって決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の一実施例に従うレーダデータ取得システムの光学系を示す図である。
【図２Ａ】図１のレーダデータ取得システムで用いられる焦平面アレイを示すブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ａの焦平面アレイのサブアレイを示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂのサブアレイなど複数の光電セルの読取値の平均をとるための平均値算出回路を示す概略図である。
【図３】図１のレーダデータ取得システムの一実施例で用いられる方法のフローチャートである。
【図４】この発明の一実施例を用いた目標データ解析システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  データ取得システム、１０２  第１のレーザソース、１０４  第２のレーザソース、１１０  第１のビームスプリッタ、１１２  可変波長画像化成分、１１４  可変波長基準成分、１２０  第１のビーム拡大器、１２２，１２４，１２６  鏡、１４０  第２のビームスプリッタ、１４２  一定波長画像化成分、１４４  一定波長基準成分、１５０
第２のビーム拡大器、１５２  鏡、１６０  受信望遠鏡、１６２  フィルタ、１６５  処理導管、１７０  処理システム、２００  焦平面アレイ、２１０  サブアレイ、２２０
光電セル、２３０  画像化サブアレイ、２４０  基準サブアレイ、２５０  平均値算出回路、２６０  電圧源、２７０  第１の抵抗器、２７２  共通ノード、２７４  第１の入力部、２７６  増幅器、２８０  フィードバック抵抗器、２９０  出力、３００  画像化指紋収集ルーチン、４００  目標データ解析システム。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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