(57)【要約】【課題】高分解能レーダである逆合成開口レーダにおいて、目標の識別確度を向上させるとともに、オペレータの運用上の操作性と利便性を高める。【解決手段】データベース８に複数の異なる輝度変換テーブルを予め格納し、操作表示部６において、オペレータ操作によりデータベースから輝度変換テーブルを選択する選定信号を生成し、画像処理部５ｄが選択された輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う。【選択図】        図１
2004309260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した反射エコーから得たレーダビデオに対して高分解能化の処理を行ってフリーズ画を生成し、このフリーズ画に対して輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対して参照画像を用いてパラメータ照合およびパターン照合を行い、各画像を表示するレーダ装置において、複数の異なる輝度変換テーブルを格納したデータベースと、各画像を表示し、オペレータ操作により前記データベースから輝度変換テーブルを選択する選定信号を生成する操作表示部と、選択された輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う画像処理部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
受信した反射エコーから得たレーダビデオに対して高分解能化の処理を行ってフリーズ画を生成し、このフリーズ画に対して輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対して参照画像を用いてパラメータ照合およびパターン照合を行い、各画像を表示するレーダ装置において、
各画像を表示し、オペレータ操作により輝度変換テーブルを生成するための変数を生成する操作表示部と、
この操作表示部で生成された変数に基づいて輝度変換テーブルを作成し、作成した輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う画像処理部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
画像処理部で作成された任意の輝度変換テーブルが、操作表示部の指示により格納されるデータベースを備えたことを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高分解能レーダである逆合成開口レーダ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ：以下ＩＳＡＲとする。）に関し、特にマスク処理後の画像において目標識別の向上を図るレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＳＡＲでは、受信機で発生させた送信種信号を高周波信号（ＲＦ信号）にしてアンテナから自由空間へ電波として放射し、目標により反射された反射エコーをアンテナで受信し、パルス圧縮した後Ａ／Ｄ変換してデジタルのレーダビデオを生成し、そのレーダビデオに対してレンジ方向（アンテナからの距離方向）の高分解能化、すなわちＩＳＡＲ処理を図っている（例えば、特許文献１参照）。このＩＳＡＲ処理では、レーダビデオに対し開口面について合成を行い、クロスレンジ方向（レンジ方向に直交する方向）についての高分解能化と、前述のパルス圧縮によるレンジ方向についての高分解能化を行って目標の画像信号を形成する。画像を表示するにあたっては、オペレータ指示のフリーズ画に対して参照画像を用い画素毎に輝度レベルのパターンマッチング（相関処理）を行って表示信号を得るようにしている。
【０００３】
また、この種のレーダ装置に適用される目標を識別する従来の技術として、目標から反射されるレーダエコーをＩＳＡＲ画像生成部で処理して時系列のＩＳＡＲ画像を生成し、このＩＳＡＲ画像を目標抽出部に順に取り込んでＩＳＡＲ画像に含まれる未知の目標のシルエット等の特徴を抽出し、抽出した特徴と辞書作成部に予め登録されている既知の目標の特徴をベクトル空間において照合することにより未知の目標の類識別を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、ＩＳＡＲ画像に対してノイズを伴って様々に歪んで獲得される目標の特徴の解析をベクトル空間において安定に行い、レーダにおける高速な未知の目標の類識別を容易にするとういうものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０１５７０号公報（特に図２５〜図２９）
【特許文献２】
特開２００２−６０３４号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているが、次のような問題がある。特許文献１に記載の技術では、目標のＩＳＡＲ画像（フリーズ画）は、操作表示部において、単一の輝度変換テーブルを用いて輝度変換されたフリーズ画を表示し、パラメータ照合およびパターン照合していたため、ＩＳＡＲの本来の目的である目標の画像化による目標識別に対し、識別確度が低くなるという問題があった。また、特許文献２に記載の技術では、既知の目標の特徴は予め辞書作成部に登録されているものを用いており、複数の目標の特徴を用いる場合には、それらを登録するためのデータベースとしてデータ容量の増大が懸念されるという問題がある。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、目標の識別確度を向上させるとともに、オペレータの運用上の操作性と利便性を高めたレーダ装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置は、受信した反射エコーから得たレーダビデオに対して高分解能化の処理を行ってフリーズ画を生成し、このフリーズ画に対して輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対して参照画像を用いてパラメータ照合およびパターン照合を行い、各画像を表示するレーダ装置において、複数の異なる輝度変換テーブルを格納したデータベースと、各画像を表示し、オペレータ操作によりデータベースから輝度変換テーブルを選択する選定信号を生成する操作表示部と、選択された輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う画像処理部とを備えたものである。
【０００８】
この発明に係るレーダ装置は、受信した反射エコーから得たレーダビデオに対して高分解能化の処理を行ってフリーズ画を生成し、このフリーズ画に対して輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対して参照画像を用いてパラメータ照合およびパターン照合を行い、各画像を表示するレーダ装置において、各画像を表示し、オペレータ操作により輝度変換テーブルを作成するための変数を生成する操作表示部と、この操作表示部で生成された変数に基づいて輝度変換テーブルを作成し、作成した輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う画像処理部とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。先ず、このレーダ装置の全体的な動作について説明する。
受信機４で送信種信号を発生し、この送信種信号を送信機１で増幅して高周波信号を生成する。生成された高周波信号はサーキュレータ２を経由してアンテナ３に給電され、自由空間へ電波として放射される。放射された電波信号は、目標（図示せず）により反射し、反射エコーとして戻って来る。反射エコーの一部はアンテナ３により受信され、反射エコー信号としてサーキュレータ２を経由して受信機４に入力される。受信機４において、反射エコー信号は、アンテナ３からの距離方向、すなわちレンジ方向の高分解能化を図るためパルス圧縮がなされた後、Ａ／Ｄ変換されたデジタルのレーダビデオとして出力される。このレーダビデオは、信号処理器５に与えられ、レーダからの距離に対応して区分されたレンジセルに量子化されて一旦格納される。
【００１０】
信号処理器５において、ＩＳＡＲ処理部５ｃは、レーダビデオに対し開口面について合成を行うことにより、クロスレンジ方向（レンジ方向に直交する方向）についての高分解能化、すなわちＩＳＡＲ処理を行う。ＩＳＡＲ処理部５ｃでは、クロスレンジ方向の高分解能化に加え、前述のパルス圧縮によるレンジ方向についての高分解能化を行い、目標の画像信号を形成し、画像処理部５ｄに出力する。画像処理部５ｄは、オペレータ指示のフリーズ画（動画中の停止した任意のＩＳＡＲ画像）に対して、予め格納された参照画像を用いて画素毎に輝度レベルのパターンマッチング（相関処理）を行い、そのパターンマッチング後の画像信号を表示処理部５ｅ与える。表示処理部５ｅは、入力された画像信号を表示信号に変換し、オペレータが操作する操作表示部６へ出力し対応する画像を表示させる。
【００１１】
一方、追尾処理部５ｂは、レーダビデオから目標を検出し、追尾フィルタを用いて追尾演算処理を行い、目標のＡＺ（方位方向）およびＥＬ（仰角方向）の方位を算出しビーム制御部５ａへ出力する。ビーム制御部５ａでは、追尾処理部５ｂで演算したＡＺおよびＥＬの目標方位とアンテナ制御器７からの角度信号とからビーム制御信号を生成し、アンテナ制御器７に与える。アンテナ制御器７はビーム制御信号に応じてアンテナのビーム方位を制御する。
【００１２】
次に目標とレーダの位置関係と、画像の形態について説明する。
目標は、例えば船舶の場合、図９に示すようなレーダとの位置関係が考えられる。合成開口の開始時距離Ｒ０  から合成開口終了時Ｒτ まで、レーダに接近する場合には、レーダのニアレンジが船首、ファーレンジが船尾となり、レーダ受信信号のレンジ情報を横方向に、強度情報（反射強度）を縦方向にとったレンジプロファイル、すなわちフリーズ画に対し各レンジセルの反射強度を表現した画像が図８に示すように生成される。また、レーダ受信信号のレンジ情報を横方向に、ドップラ情報を縦方向にとった図６示すようなＩＳＡＲ画像（フリーズ画）が操作表示部６で表示される。
【００１３】
次に、ＩＳＡＲ処理部の動作について、図１０のフローチャートで説明する。
ＩＳＡＲ処理部５ｃでは、レーダビデオに対し、時間軸上でデータの距離と振幅情報により目標を追尾し、パルスヒット毎のレンジセル単位の移動量を距離補償量として算出する（ステップＳＴ１）。その距離補償量を用いて、目標の移動による距離のずれに対してレンジセル単位でレーダビデオを距離補償する（ステップＳＴ２）。その結果、目標はあたかも静止しているかのように扱える。次に、周波数軸上で時間と周波数情報によりオートフォーカスし、追尾速度から目標のドップラ周波数を積分して位相量を位相補償量として算出する（ステップＳＴ３）。その位相補償量により、目標の移動によるドップラシフトを複素演算により求めてレーダビデオデータを補償する（ステップＳＴ４）。その補償後のレーダビデオデータに対しＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）を行い、目標の動揺（ロール、ピッチ、ヨーの周波数）成分を弁別する（ステップＳＴ５）。そして、信号の振幅を検出し、画像信号を生成して出力する。また、一合成開口分の同一レンジ方向の振幅値を積分したレンジプロファイルの画像信号を生成する（ステップＳＴ６）。
【００１４】
次に、画像処理部５ｄを中心とした動作について説明する。
画像処理部５ｄでは、ＩＳＡＲ動画の表示信号を生成し、オペレータのフリーズ操作と指示に従って図６のフリーズ画を生成し、図７の参照画像を呼び出す。ここで、データベース８には、複数の異なる輝度変換テーブルが格納されている。これらの輝度変換テーブルの種類としては、例えば図２に示すように三角波変換ａ、線形変換（任意）ｂ、区分線形変換ｃ、ＬＯＧ変換ｄ、平坦化ｅ等がある。オペレータが操作することにより、操作表示部６からは輝度変換テーブルを選択するための選定信号が生成され、データベース８に与えられる。画像処理部５ｄは、選定信号により選択された輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度を変換する。次に、輝度変換されたフリーズ画に対し、参照画像を用いて目標の幅、高さ等の数値データによるパラメータ照合および画像の画素単位でパターン照合を行う。このように、オペレータの操作により任意の輝度変換テーブルを選定するようにしたことにより、ＩＳＡＲ画像の特徴を明確にできると共に、目標の識別確度を向上させることが可能となる。
【００１５】
次に、表示処理部５ｅでは、最初、画像処理部５ｄで未処理または仮変換処理された画像信号が、操作表示部６の解像度、表示輝度ダイナミックレンジ、操作情報等に合致した表示信号へ変換され出力される。操作表示部６では、とりあえず入力された画像信号が表示され、次にオペレータ操作により、適用すべき輝度変換テーブルの選定信号が選択される。この状態で、例えば図３に示すように、左に変換前のフリーズ画が、右にＬＯＧ変換後のフリーズ画が表示され、その変換方法は最適なものと判断されたとする。このときの選定信号はＬＯＧ変換テーブルを決定し、パラメータ照合およびパターン照合に用いるＬＯＧ変換後のフリーズ画が決定される。結果として、操作表示部６では、図４に示すように、左にＬＯＧ変換後のフリーズ画を、右に参照画像を表示する。
【００１６】
以上のように、この実施の形態１によれば、データベース８に複数の異なる輝度変換テーブルを予め格納し、操作表示部６において、オペレータ操作によりデータベースから輝度変換テーブルを選択する選定信号を生成し、画像処理部５ｄが選択された輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行うようにしたので、最適な輝度変換テーブルを適用してＩＳＡＲ画像の特徴を明確にできると共に、目標の識別確度を向上させる効果が得られる。
【００１７】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図で、図において、図１と同一および相当する部分には同一符合を付し、原則としてその説明は省略する。
画像処理部５ｄは、ＩＳＡＲ動画の表示信号を生成し、オペレータのフリーズ操作・指示に基づいて図６に示すフリーズ画および図７に示す参照画像の表示信号を生成する。ここで、操作表示部６では、オペレータの操作により輝度変換テーブル用変数が生成され、画像処理部５ｄに与えられる。画像処理部５ｄにおいて、この輝度変換テーブル用変数に基づいて、輝度変換テーブルが新規に作成される。この場合の変数は、ある数式の係数を決める数値データで、係数を変化させることにより様々な輝度変換テーブルの作成を行うことができる。次に、作成された輝度変換テーブルを用いてフリーズ画の輝度が変換され、輝度変換されたフリーズ画を作成し表示する。その後、輝度変換されたフリーズ画と参照画像に対してパラメータ照合およびパターン照合の処理が行われる。このように、オペレータの操作により新規に輝度変換テーブルを作成することにより、複数の輝度変換テーブルによるデータベース８の容量増大を防ぐと共に、オペレータの運用上の操作性および利便性を高めることができる。
【００１８】
表示処理部５ｅでは、画像信号を操作表示部６の解像度、表示輝度ダイナミックレンジ、操作情報等に合致した表示信号へ変換し操作表示部６へ出力する。操作表示部６は、例えば図３に示すように、左に変換前のフリーズ画を、右に変換後のフリーズ画が表示する。上記のように、オペレータ操作により操作表示部６で輝度変換テーブル用変数が与えられ、その変数に基づいて輝度変換テーブルが作成されると、輝度変換テーブルを用いてフリーズ画の輝度が変換され、パラメータ照合およびパターン照合に用いる変換後のフリーズ画が決定する。操作表示部６には、例えば図４に示すように、左に変換後のフリーズ画が、右に参照画像が表示される。また、新規に作成された輝度変換テーブルは、データベース８に登録されて、今後の参照画像の輝度変換時にも用いられる。さらに、オペレータが識別をする上で最適でないと判断した輝度変換テーブルについてはデータベース８から削除される。このことによって、最も必要な輝度変換テーブルだけをデータベース８に格納するので、その容量増大を防ぐことができる。
【００１９】
以上のように、この実施の形態２によれば、操作表示部６においてオペレータ操作により輝度変換テーブルを作成するための変数を生成し、画像処理部５ｄが、操作表示部６で生成された変数に基づいて輝度変換テーブルを作成し、作成した輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行うようにしており、また、画像処理部５ｄで作成された任意の輝度変換テーブルを、操作表示部６の指示によりデータベースに格納するようにしている。したがって、目標に応じてオペレータの操作により適切な輝度変換テーブルを作成して適用することにより、ＩＳＡＲ画像の特徴を明確にできると共に、目標の識別確度を向上させる効果が得られる。また、使用した最適な輝度変換テーブルについては再使用のため必要に応じてデータベースに登録、削除できるので、データベースを用いても、その容量増大を防ぐと共に、オペレータの運用上の操作性および利便性を高めることができる効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、受信した反射エコーから得たレーダビデオに対して高分解能化の処理を行ってフリーズ画を生成し、このフリーズ画に対して輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対して参照画像を用いてパラメータ照合およびパターン照合を行い、各画像を表示するレーダ装置において、複数の異なる輝度変換テーブルを格納したデータベースと、各画像を表示し、オペレータ操作によりデータベースから輝度変換テーブルを選択する選定信号を生成する操作表示部と、選択された輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う画像処理部とを備えるように構成したので、目標に応じたＩＳＡＲ画像の特徴が明確になるとともに、目標の識別確度を向上させる効果がある。
【００２１】
この発明によれば、受信した反射エコーから得たレーダビデオに対して高分解能化の処理を行ってフリーズ画を生成し、このフリーズ画に対して輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対して参照画像を用いてパラメータ照合およびパターン照合を行い、各画像を表示するレーダ装置において、各画像を表示し、オペレータ操作により輝度変換テーブルを作成するための変数を生成する操作表示部と、この操作表示部で生成された変数に基づいて輝度変換テーブルを作成し、作成した輝度変換テーブルに従ってフリーズ画の輝度変換を行い、輝度変換されたフリーズ画に対するパラメータ照合およびパターン照合を行う画像処理部とを備えるように構成したので、目標に応じてオペレータの操作により適切な輝度変換テーブルを作成して適用することにより、ＩＳＡＲ画像の特徴を明確にできると共に、目標の識別確度を向上させる効果がある。また、輝度変換テーブルを作成するために特に容量の大きいデータベースを必要とすることもなく、オペレータの運用上の操作性および利便性を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ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に係る輝度変換テーブルの種類を例示する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係る輝度変換前後のフリーズ画の表示例を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るフリーズ画と参照画像の表示例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るＩＳＡＲ画像を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係る参照画像を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るレンジプロファイルを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係る目標とレーダの位置関係を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るＩＳＡＲ処理の一般的手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  送信機、２  サーキュレータ、３  アンテナ、４  受信機、５  信号処理器、５ａ  ビーム制御部、５ｂ  追尾処理部、５ｃ  ＩＳＡＲ処理部、５ｄ  画像処理部、５ｅ  表示処理部、６  操作表示部、７  アンテナ制御器、８  データベース。
【図１】
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【図２】
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【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】
2004309260.tif 000009
【図８】
2004309260.tif 000010
【図９】
2004309260.tif 000011
【図１０】
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