(57)【要約】【課題】合成開口レーダ画像から対象船舶の形状を自動的に推定する。【解決手段】地球表面上における対象となる船舶の形状を地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置１であって、合成開口レーダ画像の切出し画像Ｉの各画素の輝度差から対象船舶の画素領域を判定する船舶領域判定部（判定手段）５と、判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する輝度形状推定部（算出手段）６と、予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを参照関数として記憶する参照関数記憶部（記憶手段）７と、参照関数記憶部７に記憶された参照関数及び輝度総和算出部（算出手段）６により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて、対象船舶の断面積を、その対象船舶の形状を表す情報として算出する船舶形状推定部（断面積算出手段）８とを備えている。【選択図】  図１
2004170170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球表面上における対象船舶の形状を前記地球表面上の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置であって、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、
予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段と、
を備えたことを特徴とする船舶形状推定装置。
【請求項２】
予め前記複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、前記判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、
一般船舶の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出された複数のサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と既知の断面積とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を前記関数データとして前記記憶手段に格納する手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の船舶形状推定装置。
【請求項３】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置であって、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、
予め断面積及び全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する全長算出手段と、
を備えたことを特徴とする船舶形状推定装置。
【請求項４】
予め前記複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、前記判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、
船舶の輝度総和と当該船舶の全長との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の全長とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、
決定された係数に基づく関係式を前記関数データとして前記記憶手段に格納する手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の船舶形状推定装置。
【請求項５】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置であって、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、
予め断面積及び全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する全幅算出手段と、
を備えたことを特徴とする船舶形状推定装置。
【請求項６】
予め前記複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、前記判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、
一般船舶の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の全幅とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、
決定された係数に基づく関係式を前記関数データとして前記記憶手段に格納する手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の船舶形状推定装置。
【請求項７】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータが実行可能な船舶形状推定用プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、
当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、
読み出された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段と、
してそれぞれ機能させることを特徴とする船舶形状推定用プログラム。
【請求項８】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータが実行可能な船舶形状推定用プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、
当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、
読み出された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する全長算出手段と、
してそれぞれ機能させることを特徴とする船舶形状推定用プログラム。
【請求項９】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータが実行可能な船舶形状推定用プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、
当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、
読み出された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段と、
してそれぞれ機能させることを特徴とする船舶形状推定用プログラム。
【請求項１０】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定方法であって、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定するステップと、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、
予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを記憶するステップと、
前記記憶ステップに記憶された関数データ及び前記算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を前記対象船舶の形状を表す情報として算出するステップと、
を備えたことを特徴とする船舶形状推定方法。
【請求項１１】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定方法であって、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定するステップと、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、
予め全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを記憶するステップと、
前記記憶ステップに記憶された関数データ及び前記算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を前記対象船舶の形状を表す情報として算出するステップと、
を備えたことを特徴とする船舶形状推定方法。
【請求項１２】
地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定方法であって、
前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定するステップと、
前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、
予め全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを記憶するステップと、
前記記憶ステップに記憶された関数データ及び前記算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を前記対象船舶の形状を表す情報として算出するステップと、
を備えたことを特徴とする船舶形状推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工衛星や航空機に搭載されたアンテナから地球表面に照射され、その地球表面から反射された電磁波（反射波）を衛星或いは航空機に搭載されたアンテナで受信し、受信した反射波に対して、画像再生処理という必要な信号処理を施して得られた画像（多数のアンテナの開口面が合成された広範囲画像に匹敵するものであり、以下、この画像を合成開口レーダ画像と定義する）を用いて、地球表面上における対象となる船舶の形状を推定する船舶形状推定方法及び装置、並びに船舶形状推定用プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合成開口レーダは全天候型・広範囲のレーダであり、この合成開口レーダに基づく合成開口レーダ画像は高い分解能を有している。また、合成開口レーダ画像は、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープ等の可搬型の記録媒体に格納された状態で、又は、通信ネットワークを介して利用者に供給されるようになっている。このため、合成開口レーダ画像は、様々な分野への応用が期待されている。
【０００３】
ここで、地球表面上の船舶の形状（面積、全長、全幅）を、その地球表面の合成開口レーダ画像から推定する際、従来では、作業者が、目視及び手作業により、船舶の全長・全幅方向の画素数（ピクセル数）を数え、画像解像度と積算することにより全長・全幅の長さを推定する。そして、作業者は、画素数及び画像解像度の積を、さらに船舶領域のピクセル数と積算することにより、船舶の面積を推定していた。
【０００４】
また、合成開口レーダ画像を用いて、地球表面上における対象となる船舶の形状を推定する船舶形状推定方法として、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差により目標（船舶）候補存在領域を判定し目標候補存在領域中の目標候補構成画素とすることで、画像中の目標候補を限定でき、不要な目標候補に対するラベリング処理、重心算出処理、目標判定処理を行わなくて済むことになるため、全体の演算処理を短縮することができるものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３０５２０号公報（第２１図）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の人手による合成開口レーダ画像を用いた船舶の形状推定方法においては、作業者の目視や手作業により、合成開口レーダ画像から船舶の全長、全幅及び面積を推定しているため、作業者に多大な負担を強いる結果となっていた。
【０００７】
特に、合成開口レーダ画像は、非常に多くの情報量を有している反面、その合成開港レーダ画像に含まれる情報を解析するには多大な労力が必要であり、合成開口レーダ画像から具体的に船舶形状を推定する方法を見出すことが困難であった。
【０００８】
さらに、上述したように、合成開口レーダ画像から船舶の大きさ（面積：対象物を電磁波放射方向から見た際の平面面積に相当する）を推定する場合、レーダ画像の解像度を用いて船舶面積を推定する手法であるため、そのレーダ画像解像度以上の精度で船舶の面積、全長及び全幅を推定することが困難であった。
【０００９】
また、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差により目標候補存在領域を判定し目標候補存在領域中の目標候補構成画素とする船舶形状推定方法にあっても、合成開口レーダ画像の解像度の影響を受けることなるため、合成開口レーダの解像度以上の精度で船舶の形状を自動的に推定することができなかった。
【００１０】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、人手を用いることなく、かつ合成開口レーダ画像の解像度以上の精度で、合成開口レーダ画像から船舶の形状を自動的に推定できる船舶形状推定方法及び装置、並びに船舶形状推定用プログラムを提供することをその課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
レーダ反射断面積とは、物体が電磁波を散乱させる度合いを示す量である。一般に、平面電磁波がある対象物に当たった際に、その対象物によって電磁エネルギーが散乱される大きさは、反射断面積として表現できる。
【００１２】
レーダ反射断面積の考え方を用いることで、放射された電磁波が対象物によって反射（散乱）された場合、その反射エネルギーから対象物の断面積（ここで、対象物の断面積とは、対象物を電磁波放射方向から見た際の外周縁に囲まれた領域における電磁波放射方向に直交する断面積と定義する）を逆算することができる。これは、レーダ反射エネルギーが対象物の断面積（大きさ）に比例するからである。
【００１３】
ここで、船舶を構成する画素領域（船舶領域）の輝度の和である輝度総和をレーダ反射エネルギーと考えれば、船舶の大きさ（断面積）と輝度総和との間には、比例関係が成り立つ。
【００１４】
そこで、この発明では、上記比例関係式を表す関数データを用いることにより、船舶の切り出し画像（地球表面の合成開口レーダ画像から船舶画素領域と判定された画像）から船舶の大きさ（断面積）を求めている。
【００１５】
すなわち、請求項１に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置であって、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段とを備えている。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、予め前記複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、前記判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、一般船舶の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の断面積とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を前記関数データとして前記記憶手段に格納する手段とをさらに備えている。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置であって、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、予め断面積及び全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する全長算出手段とを備えている。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３の構成に加えて、予め前記複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、前記判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、船舶の輝度総和と当該船舶の全長との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の全長とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を前記関数データとして前記記憶手段に格納する手段とをさらに備えている。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定装置であって、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、予め断面積及び全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する全幅算出手段とを備えている。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５の構成に加えて、予め前記複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、前記判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、一般船舶の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の全幅とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を前記関数データとして前記記憶手段に格納する手段とをさらに備えている。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータが実行可能な船舶形状推定用プログラムであって、前記コンピュータを、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、読み出された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段と、してそれぞれ機能させることとしている。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータが実行可能な船舶形状推定用プログラムであって、前記コンピュータを、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、読み出された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段と、してそれぞれ機能させることとしている。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータが実行可能な船舶形状推定用プログラムであって、前記コンピュータを、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、読み出された関数データ及び前記算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を前記対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段と、してそれぞれ機能させることとしている。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定方法であって、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定するステップと、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを記憶するステップと、前記記憶ステップに記憶された関数データ及び前記算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を前記対象船舶の形状を表す情報として算出するステップとを備えている。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定方法であって、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定するステップと、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、予め全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを記憶するステップと、前記記憶ステップに記憶された関数データ及び前記算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を前記対象船舶の形状を表す情報として算出するステップとを備えている。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、地球表面上における対象となる船舶の形状を前記地球表面の合成開口レーダ画像から推定する船舶形状推定方法であって、前記合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から前記対象船舶の画素領域を判定するステップと、前記判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、予め全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを記憶するステップと、前記記憶ステップに記憶された関数データ及び前記算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を前記対象船舶の形状を表す情報として算出するステップとを備えている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明に係る船舶形状推定方法及び装置、並びに船舶形状推定用プログラムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、この発明の実施の形態に係る船舶形状推定装置１の全体構成を示す概略ブロック図である。
【００２９】
図１に示すように、船舶形状推定装置１は、ディスプレイ等の表示装置２と、合成開口レーダ画像から抽出された（切り出された）、形状推定対象となる船舶（対象船舶）部分を含む対象船舶切出し画像が可搬型記録媒体や通信ネットワーク等を介して提供された際に、その対象船舶切出し画像（２次元の平面画像）Ｉを船舶形状装置１内に入力する機能、及び後述する推定処理により推定された対象船舶の断面積、全長及び全幅を表示装置２に表示させる機能をそれぞれ有する入出力装置３とを備えている。
【００３０】
また、船舶形状推定装置１は、入出力装置３により入力された船舶切出し画像Ｉから対象船舶の領域（画素領域）を判定する判定手段としての船舶領域判定部５と、この船舶領域判定部５により判定された対象船舶の画素領域の各画素の輝度の総和を算出する算出手段としての輝度総和算出部６とを備えている。
【００３１】
さらに、船舶形状推定装置１は、後述する複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶（対象船舶や複数のサンプル船舶を含む全ての船舶を総称する意味として用いている）の画素領域の輝度総和と、その一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを参照関数として記憶する記憶手段としての参照関数記憶部（データベース）７と、輝度総和算出部６により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和、及び参照関数記憶部７に記憶された関数データ（参照関数）に基づいて、対象船舶の断面積、全長及び全幅を船舶形状を表す情報として推定する断面積算出手段としての船舶形状推定部８とを備えている。
【００３２】
この船舶形状推定装置１における船舶領域判定部５、輝度総和算出部６及び船舶形状推定部８は、メモリを含む少なくとも１台のコンピュータ１０の機能として具体的に構成される。
【００３３】
例えば、船舶形状推定装置１の各機能（判定手段５、算出手段６及び断面積算出手段８）は、コンピュータ１０のメモリ（記録媒体、磁気記録媒体、半導体記録媒体等を含む）に記録されたプログラムに基づくコンピュータ１０の処理により実現される。なお、船舶領域判定部５、輝度総和算出部６及び船舶形状推定部８を、それぞれハードワイヤードロジック回路で構成することも可能である。
【００３４】
次に、この発明の実施の形態に係る船舶形状推定装置１の全体動作について説明する。
【００３５】
図２は、ある船舶Ａ、船舶Ｂの断面積、全長、全幅と船舶領域の輝度総和との関係を示す具体例（船舶Ａ、船舶Ｂ）の図表である。図３は、図１に示す船舶形状推定装置の参照関数における未知係数の導出処理の一例を示す概略フローチャートであり、図４は、図１に示す船舶形状推定装置の船舶領域判定部の処理の一例を示す概略フローチャートである。
【００３６】
上述したように、船舶を構成する画素領域の輝度の和である輝度総和をレーダ反射エネルギーと考えれば、船舶の断面積と輝度総和とは比例する。
【００３７】
このため、一般船舶の輝度総和と断面積との比例関係式を表す関数データを用いることにより、対象船舶の画素領域の輝度総和から、その対象船舶の断面積を推定することが可能である。
【００３８】
また、一般船舶の断面積とその全長・全幅とは相関関係があるため、一般船舶の輝度総和とその全長・全幅との関係式を表す関数データを用いることにより、対象船舶の全長・全幅を推定することも可能である。
【００３９】
すなわち、一般船舶の輝度総和と断面積との間には、下の数式（１）
断面積＝Ａ×輝度総和・・・・・・・・・・・・・・（１）
に示す関係が成り立つ。ここで、Ａは係数である。船舶の断面積が０、すなわち、対象船舶がなければ輝度総和も０となる。よって、一般船舶の輝度総和と断面積との関係式は、数式（１）に示すように、原点を通る一次関数となる。
【００４０】
したがって、数式（１）に示す係数Ａを決定することにより、一般船舶の輝度総和と断面積との関係を表す数式（１）を求めることができる。したがって、対象船舶の輝度総和と数式（１）とから、対象船舶の断面積を推定することが可能になる。
【００４１】
以下、係数Ａの導出処理について詳細に説明する。
【００４２】
すなわち、船舶形状推定装置１の船舶領域判定部５は、入出力装置３により入力された、面積が既知の複数のサンプル船舶Ｖｋ（ｋ＝１、２、・・・）の船舶切出し画像Ｉｋ（ｋ＝１、２、・・・）から、サンプル船舶Ｖｋそれぞれの船舶領域（画素領域）を判定する（図３のステップＳ１）。
【００４３】
このステップＳ１の画素領域判定処理を図４を用いて説明する。
【００４４】
すなわち、船舶領域判定部５は、始めに、切出された船舶切出し画像Ｉｋ中の最大輝度値を示す画素を探索する処理に対応するサブルーチン（最大輝度位置探索部）を実行する（図４のステップＳ１０）。
【００４５】
図５は、最大輝度位置探索部（ステップＳ１０）のサブルーチン処理を示す図である。
【００４６】
すなわち、図５に示すように、船舶領域判定部５は、船舶切出し画像Ｉｋにおける走査開始位置として、例えば切出し画像Ｉｋ中の左上の画素（１行１列目の画素）を走査開始位置に決定し、その走査開始位置の座標を（ｘ＝０，ｙ＝０）に設定する（ステップＳ１０Ａ）。なお、ｘは各行の座標、ｙは各列の座標を夫々示しており、例えば、２行３列目の画素の座標は、（ｘ＝１，ｙ＝２となる）。
【００４７】
次いで、船舶領域判定部５は、現在の座標の画素（ｘ＝０，ｙ＝０）の画素値Ａ（ｘ，ｙ）を最大輝度値ｍａｘｋに設定し（ステップＳ１０Ｂ）、この画素値Ａ（ｘ，ｙ）が最大輝度値ｍａｘｋ以上であるか否か判断する（ステップＳ１０Ｃ）。
【００４８】
走査開始位置座標（ｘ＝０，ｙ＝０）の画素においては、ステップＳ１０Ｃの判断は「はい」となり、船舶領域判定部５は、画素（ｘ＝０，ｙ＝０）の画素値Ａ（ｘ，ｙ）を最大輝度値ｍａｘｋに設定し、ｘを最大輝度値ｘ座標、ｙを最大輝度値ｙ座標にそれぞれ設定し（ステップＳ１０Ｄ）、ｘを１インクリメントして（ステップＳ１０Ｅ）、ステップＳ１０Ｃに戻る。
【００４９】
以下、１行目の全てのｘ座標において、ステップＳ１０Ｃ〜１０Ｅの処理を繰り返し実行する。
【００５０】
このとき、１行目の画素において、設定された最大輝度値ｍａｘｋを超える画素値Ａ（ｘ，ｙ）が存在した場合には（ステップＳ１０Ｃ→「はい」）、その画素値Ａ（ｘ，ｙ）を最大輝度値として更新し、その（ｘ，ｙ）座標を最大輝度値ｘ座標及びｙ座標（ｍａｘｋｘ，ｍａｘｋｙ）を更新する（ステップＳ１０Ｄ）。
【００５１】
一方、１行目の画素において、設定された最大輝度値ｍａｘｋを超える画素値Ａ（ｘ，ｙ）が存在しない場合には（ステップＳ１０Ｃ→「いいえ」）、１行目のｘ方向の座標値が最大（ｍａｘｘ）を超えるまで（ステップＳ１０Ｆ→「いいえ」）、ｘ座標のインクリメント処理が実行される（ステップＳ１０Ｅ）。
【００５２】
そして、１行目のｘ方向の座標値が最大（ｍａｘｘ）を超えた場合には（ステップＳ１０Ｆ→「はい」）、ｙ方向の座標値が最大（ｍａｘｙ）を超えるまで（ステップＳ１０Ｇ→「いいえ」）、ｙ座標のインクリメント処理が行われ（ステップＳ１０Ｈ）、以下、最終行の最終列の画素（右下の画素）まで、上記処理が繰り返し実行される。
【００５３】
そして、全ての画素に対する上記処理が終了した際に、最大輝度値ｍａｘｋに対応する画素（ｍａｘｋｘ，ｍａｘｋｙ）が最大輝度値の画素座標となる。
【００５４】
このようにして、最大輝度位置（最大輝度値の画素座標）が探索されると、船舶領域判定部５は、最大輝度位置｛画素（ｍａｘｋｘ，ｍａｘｋｙ）｝をペイント処理部始点（ｘ＝ｍａｘｋｘ，ｙ＝ｍａｘｋｙ）とし（ステップＳ１１）、予め設定された、船舶領域（画素領域）と海面領域（画素領域）とを区別できる閾値（画素値）に基づいて、船舶領域判定用ペイント処理に対応するサブルーチン（ペイント処理部）を実行する（ステップＳ１２）。
【００５５】
図６は、ペイント処理部（ステップＳ１２）のサブルーチン処理を示す図である。
【００５６】
このペイント処理部のサブルーチン処理（ペイント処理）は、再帰的処理であり、この図６に示すフローチャートを処理の雛型として、次々に同様の処理を呼び出すことにより、実行される。
【００５７】
すなわち、図６に示すように、船舶領域判定部５は、まず、最大輝度を有する始点｛画素（ｍａｘｋｘ，ｍａｘｋｙ）｝は明らかに船舶領域であるため、この始点（ｘ，ｙ）を、船舶領域判定済みを表すＭ（ｘ，ｙ）＝１に設定し（ステップＳ１２Ａ）、その右（＋ｘ方向）に隣接する画素（右画素）について、その輝度Ａ（ｘ＋１，ｙ）が上記閾値ＳＴＤ以上であり（ステップＳ１２Ｂ→「はい」）、船舶領域と判定されていなければ（Ｍ（ｘ＋１，ｙ）＝０、ステップＳ１２Ｃ→「いいえ」）、その右画素（ｘ＋１，ｙ）を始点として、ペイント処理（ラベリング）、すなわち、右画素（ｘ＋１，ｙ）をＭ（ｘ，ｙ）＝１に設定し（ステップＳ１２Ｄ）、ステップＳ１２Ｂに戻る。
【００５８】
一方、右画素の輝度Ａ（ｘ＋１，ｙ）が上記閾値ＳＴＤよりも小さいか（ステップＳ１２Ｂ→「いいえ」）、或いは既に船舶領域と判定されていれば（Ｍ（ｘ＋１、ｙ）＝１、ステップＳ１２Ｃ→「はい」）、船舶領域判定部５は、始点画素の上方向（＋ｙ方向）に隣接する画素（上画素）について、その輝度Ａ（ｘ，ｙ＋１）が上記閾値ＳＴＤ以上であり（ステップＳ１２Ｅ→「はい」）、船舶領域と判定されていなければ（Ｍ（ｘ，ｙ＋１）＝０、ステップＳ１２Ｆ→「いいえ」）、その上画素（ｘ，ｙ＋１）を始点として、ペイント処理（ラベリング）、すなわち、上画素（ｘ，ｙ＋１）をＭ（ｘ，ｙ）＝１に設定し、ステップＳ１２Ｅに戻る。
【００５９】
そして、上画素の輝度Ａ（ｘ，ｙ＋１）が上記閾値ＳＴＤよりも小さいか（ステップＳ１２Ｅ→「いいえ」）、或いは既に船舶領域と判定されていれば（Ｍ（ｘ，ｙ＋１）＝１、ステップＳ１２Ｆ→「はい」）、船舶領域判定部５は、始点画素の左方向（−ｘ方向）に隣接する画素（左画素）について、その輝度Ａ（ｘ−１，ｙ）が上記閾値ＳＴＤ以上であり（ステップＳ１２Ｈ→「はい」）、船舶領域と判定されていなければ（Ｍ（ｘ−１，ｙ）＝０、ステップＳ１２Ｉ→「いいえ」）、その左画素（ｘ−１，ｙ）を始点として、ペイント処理（ラベリング）、すなわち、左画素（ｘ−１，ｙ）をＭ（ｘ，ｙ）＝１に設定し、ステップＳ１２Ｈに戻る。
【００６０】
さらに、左画素の輝度Ａ（ｘ−１，ｙ）が上記閾値ＳＴＤよりも小さいか（ステップＳ１２Ｈ→「いいえ」）、或いは既に船舶領域と判定されていれば（Ｍ（ｘ−１，ｙ）＝１、ステップＳ１２Ｉ→「はい」）、船舶領域判定部５は、始点画素の下方向（−ｙ方向）に隣接する画素（下画素）について、その輝度Ａ（ｘ，ｙ−１）が上記閾値ＳＴＤ以上であり（ステップＳ１２Ｋ→「はい」）、船舶領域と判定されていなければ（Ｍ（ｘ，ｙ−１）＝０、ステップＳ１２Ｌ→「いいえ」）、その下画素（ｘ，ｙ−１）を始点として、ペイント処理（ラベリング）、すなわち、下画素（ｘ，ｙ−１）をＭ（ｘ，ｙ）＝１に設定し、ステップＳ１２Ｋに戻る。
【００６１】
上述した処理を繰り返し行った結果、最大輝度を有する始点（ｘ，ｙ）から始めたペイント処理において、周囲の全ての画素の輝度が閾値ＳＴＤより小さくなったとき、船舶領域判定部５は、その時点でＭ（ｘ，ｙ）＝１に設定された画素領域を船舶領域と判定する（ステップＳ１の終了）。
【００６２】
このようにして、サンプル船舶Ｖｋそれぞれの領域（画素領域）が判定されると、船舶形状推定装置１の輝度総和算出部６は、サンプル船舶Ｖｋそれぞれの船舶領域の輝度総和をサンプル船舶毎に算出する（ステップＳ２）。
【００６３】
このステップＳ２の輝度総和算出処理を図７を用いて説明する。
【００６４】
図７は、図３に示すステップＳ２の輝度総和算出処理の一例を示す概略フローチャートである。
【００６５】
すなわち、輝度総和算出部６は、始めに、輝度総和を表す変数ｓｋを初期化し（ステップＳ２Ａ）、船舶切出し画像Ｉｋにおける走査開始位置として、例えば切出し画像Ｉｋ中の左上の画素を走査開始位置に決定し、その走査開始位置の座標を（ｘ＝０，ｙ＝０）に設定する（ステップＳ２Ｂ）。
【００６６】
次いで、輝度総和算出部６は、現在の座標の画素（ｘ＝０，ｙ＝０）が船舶領域Ｍ（ｘ，ｙ）＝１として設定されているか否か判断する（ステップＳ２Ｃ）。
【００６７】
このステップＳ２Ｃの判断の結果「はい」（船舶領域）の場合には、輝度総和算出部６は、輝度総和変数ｓｋに対して、このｓｋに上記画素（ｘ＝０，ｙ＝０）の画素値Ａ（ｘ，ｙ）を加えた値（ｓｋ＋Ａ（ｘ，ｙ））を代入し（ステップＳ２Ｄ）、ステップＳ２Ｅの処理へ移行する。
【００６８】
一方、ステップＳ２Ｃの判断の結果「いいえ」（船舶領域でない）の場合、或いはステップＳ２Ｅの処理の終了後、輝度総和算出部６は、１行目のｘ方向の座標値が最大（ｍａｘｘ）を超えるまで（ステップＳ２Ｅ→「いいえ」）、ｘ座標のインクリメント処理（ステップＳ２Ｆ）、及びステップＳ２Ｃ〜２Ｅの処理を繰り返し実行する。
【００６９】
そして、１行目のｘ方向の座標値が最大（ｍａｘｘ）を超えた場合には（ステップＳ２Ｅ→「いいえ」）、算出手段６は、ｙ方向の座標値が最大（ｍａｘｙ）を超えるまで（ステップＳ２Ｇ→「いいえ」）、ｙ座標のインクリメント処理（ステップＳ２Ｈ）、及びステップＳ２Ｃ〜２Ｇの処理を繰り返し実行する。
【００７０】
以下、最終行の最終列の画素（右下の画素）まで、上記処理が繰り返し実行される。
【００７１】
そして、全ての画素に対する上記処理が終了したときの輝度総和ｓｋの値が、サンプル船舶Ｖｋそれぞれの船舶領域における輝度総和の値となる。
【００７２】
このようにして、サンプル船舶Ｖｋそれぞれの船舶領域における輝度総和が求まると、船舶形状推定装置１の船舶形状算出部８は、そのサンプル船舶Ｖｋそれぞれの輝度総和及びサンプル船舶Ｖｋそれぞれの既知の断面積を、それぞれ上記数式（１）に代入し、すべてのサンプルの誤差の二乗和が最も小さくなるように最小二乗法を用いて、一般船舶の輝度総和と断面積との関係式データにおける未知の係数Ａを求める（ステップＳ３）。
【００７３】
次いで、船舶形状推定装置１の船舶形状算出部８は、求められた係数Ａを含む輝度総和と断面積との関数データを参照関数として参照関数記憶部７に記憶する（ステップＳ４）。
【００７４】
このようにして、一般船舶の輝度総和と断面積との間の関係を表す数式（１）で示される関数データを、予め参照関数記憶部７に用意しておくことができる。
【００７５】
同様に、一般船舶の断面積は近似的に全長と全幅との積に比例すると仮定すると、断面積と全長、全幅との間には、下の数式（２）
面積≒Ｂ全長×全幅・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
に示す関係が成り立つ。ここで、ＢＫは係数である。また、船体工学により、全長、全幅の間には、下の数式（３）及び数式（４）に示す関係式が知られている。
【００７６】
全長＝Ｃ×全幅＋Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
全幅＝Ｅ×全長＋Ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ここで、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは定数である。
【００７７】
数式（２）及び数式（４）により、
断面積＝Ｂ×Ｅ×全長２＋Ｂ×Ｆ×全長・・・・・・・・（５）
が成り立つ。
【００７８】
数式（１）及び数式（５）により、
Ｂ×Ｅ×全長２＋Ｂ×Ｆ×全長＝Ａ×輝度総和・・・・・（６）
となり、この数式（６）を全長について解くと、
【００７９】
【数７】
2004170170.tif 000003
となる。
【００８０】
この全長に対しても、上述したステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理を行うことにより、未知の係数Ｂ×Ｅ及びＢ×Ｆを求めることができ、求められた係数Ｂ×Ｅ及びＢ×Ｆを含む輝度総和と全長との関数データを参照関数として参照関数記憶部７に用意しておくことができる。
【００８１】
輝度総和と一般船舶の全幅に対しても、数式（１）〜（３）により、
【００８２】
【数８】
2004170170.tif 000004
となる。
【００８３】
そして、この全幅に対しても、上述したステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理を行うことにより、未知の係数Ｂ×Ｃ及びＢ×Ｄを求めることができ、求められた係数Ｂ×Ｃ及びＢ×Ｄを含む輝度総和と全幅との関数データを参照関数として参照関数記憶部７に用意しておくことができる。
【００８４】
続いて、参照関数記憶部７に用意された参照関数（関数データ：数式（１）、数式（７）及び数式（８））に基づく対象船舶の形状（断面積、全長、全幅）推定処理について説明する。
【００８５】
船舶形状推定装置１の船舶領域判定部５は、ステップＳ１｛Ｓ１０（Ｓ１０Ａ〜Ｓ１０Ｈ）、ステップＳ１１、ステップＳ１２（Ｓ１２Ａ〜Ｓ１２Ｌ）｝と同様の処理を実行して、入出力装置３により入力された対象船舶の船舶切出し画像Ｉから、その船舶領域（画素領域）を判定する（図８のステップＳ２０）。
【００８６】
次いで、船舶形状推定装置１の輝度総和算出部６は、ステップＳ２（Ｓ２Ａ〜Ｓ２Ｇ）と同様の処理を実行して、対象船舶の船舶領域（画素領域）の輝度総和ｓｋを算出する（ステップＳ２１）。
【００８７】
そして、船舶形状推定装置１の船舶形状推定部８は、算出された対象船舶の船舶領域（画素領域）の輝度総和ｓｋ及び参照関数記憶部７に記憶された参照関数（関数データ：数式（１）、数式（７）及び数式（８））に基づいて、対象船舶の断面積、全長及び全幅をそれぞれ推定する（ステップＳ２２）。
【００８８】
すなわち、ステップＳ２２の処理として、船舶形状推定装置１の船舶形状推定部８は、参照関数記憶部７を参照して関数データの数式（１）を読出し、読み出した数式（１）に、算出された輝度総和ｓｋを代入して、対象船舶の断面積ｓを求める（ステップＳ２２Ａ）。
【００８９】
続いて、船舶形状推定装置１の船舶形状推定部８は、参照関数記憶部７を参照して関数データの数式（７）を読出し、読み出した数式（７）に、算出された輝度総和ｓｋを代入して、対象船舶の全長ｌを求める（ステップＳ２２Ｂ）。
【００９０】
そして、船舶形状推定装置１の船舶形状推定部８は、参照関数記憶部７を参照して関数データの数式（８）を読出し、読み出した数式（８）に、算出された輝度総和ｓｋを代入して、対象船舶の全幅ｗを求める（ステップＳ２２Ｃ）。
【００９１】
この結果、対象船舶の形状を表す、断面積ｓ、全長ｌ及び全幅ｗを自動的に推定することができる。
【００９２】
以上述べたように、この発明の実施の形態によれば、予め実際のサンプル船舶に基づいて高精度で得られた、一般船舶の輝度総和と断面積・全長・全幅との関係を表す関数データ（参照関数）を用意しているため、その関数データを用いて、対象船舶の断面積、全長及び全幅を、それぞれ自動的かつ高精度で求めることができる。
【００９３】
この結果、人手を用いることなく、合成開口レーダ画像の解像度に影響を受けることなく、その合成開口レーダ画像から対象船舶の断面積、全長及び全幅を求めることが可能になる。
【００９４】
なお、この発明の実施の形態では、対象船舶の断面積、全長及び全幅を全て求めたが、何れか１つの情報であってもよい。
【００９５】
また、この発明の実施の形態では、対象船舶の形状を表す情報を、上記対象船舶の断面積、全長及び全幅としたが、この発明はこれに限定されるものではなく、断面積、全長及び全幅と線形関係にある船舶パラメータ（トン数、深さ等）であれば、上記断面積、全長及び全幅に基づいて推定することができるため、その船舶パラメータ（トン数、深さ等）を対象船舶の形状を表す情報として推定することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上に述べたように、請求項１に記載の発明によれば、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、予め断面積が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された関数データ及び算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積を対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段とを備えているので、予め複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積（全長、全幅）との関係式を表す関数データを記憶しているため、その関数データ及び対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積（全長、全幅）を算出することができる。
【００９７】
この結果、人手を用いることなく、かつ合成開口レーダ画像の解像度に影響を受けることなく、その合成開口レーダ画像から、対象船舶の断面積（全長、全幅）を、その対象船舶の形状を表す情報として推定することが可能になる。
【００９８】
請求項２に記載の発明によれば、予め複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、一般船舶の輝度総和と当該一般船舶の断面積との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の断面積とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を関数データとして記憶手段に格納する手段とを備えているので、請求項１の効果に加えて、対象船舶の断面積の推定精度を向上させることが可能になる。
【００９９】
請求項３に記載の発明によれば、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、予め断面積及び全長が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全長との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された関数データ及び算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全長を対象船舶の形状を表す情報として算出する全長算出手段とを備えているので、合成開口レーダ画像中の未知の船舶に対しても、全長の推定が可能となる。
【０１００】
請求項４に記載の発明によれば、予め複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、船舶の輝度総和と当該船舶の全長との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の全長とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を関数データとして記憶手段に格納する手段とを備えているので、請求項３の効果に加えて、全長の推定精度を向上させることが可能となる。
【０１０１】
請求項５に記載の発明によれば、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、予め断面積及び全幅が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係式を表す関数データを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された関数データ及び算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の全幅を対象船舶の形状を表す情報として算出する全長算出手段とを備えているので、合成開口レーダ画像中の未知の船舶に対しても、全長の推定が可能となる。
【０１０２】
請求項６に記載の発明によれば、予め複数のサンプル船舶それぞれの合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から当該サンプル船舶それぞれの画素領域を判定する手段と、判定されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和を算出する手段と、一般船舶の輝度総和と当該一般船舶の全幅との関係を係数を用いて表す関係式に対して、算出されたサンプル船舶それぞれの画素領域の輝度総和と当該複数のサンプル船舶それぞれの既知の全幅とをそれぞれ代入し、最小二乗法により前記係数を決定する手段と、決定された係数に基づく関係式を関数データとして記憶手段に格納する手段とを備えているので、全幅の推定精度を向上させることが可能となる。
【０１０３】
請求項７乃至９に記載の発明によれば、地球表面の合成開口レーダ画像から推定するためのコンピュータを、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から対象船舶の画素領域を判定する判定手段と、判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出する算出手段と、当該コンピュータがアクセス可能な記憶媒体に記憶された、予め断面積（全長、全幅）が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積（全長、全幅）との関係式を表す関数データを当該記憶媒体から読み出す手段と、読み出された関数データ及び算出手段により算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積（全長、全幅）を対象船舶の形状を表す情報として算出する断面積算出手段としてそれぞれ機能させるプログラムであるので、予め複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積（全長、全幅）との関係式を表す関数データを記憶しているため、その関数データ及び対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積（全長、全幅）を算出し、船舶形状を推定することができる。
【０１０４】
請求項１０乃至１２に記載の発明によれば、合成開口レーダ画像の各画素の輝度差から対象船舶の画素領域を判定するステップと、判定された対象船舶の画素領域の輝度総和を算出するステップと、予め断面積（全長、全幅）が既知の複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積（全長、全幅）との関係式を表す関数データを記憶するステップと、記憶ステップに記憶された関数データ及び算出ステップにより算出された対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積（全長、全幅）を対象船舶の形状を表す情報として算出するステップとを備えているので、予め複数のサンプルとなる船舶それぞれの合成開口レーダ画像から得られた、一般船舶の画素領域の輝度総和と当該一般船舶の断面積（全長、全幅）との関係式を表す関数データを記憶しているため、その関数データ及び対象船舶の画素領域の輝度総和に基づいて当該対象船舶の断面積（全長、全幅）を算出し、船舶形状を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係わる船舶形状推定装置の全体構成を示す概略ブロック図である。
【図２】ある船舶の断面積、全長、全幅と船舶領域の輝度総和との関係を示す具体例（船舶Ａ、船舶Ｂ）の図表である。
【図３】図１に示す船舶形状推定装置の参照関数における未知係数の導出処理の一例を示す概略フローチャートである。
【図４】図１に示す船舶形状推定装置の船舶領域判定部の処理の一例を示す概略フローチャートである。
【図５】図４に示す最大輝度位置探索部のサブルーチン処理を示す図である。
【図６】図４に示すペイント処理部のサブルーチン処理を示す図である。
【図７】図３に示すステップＳ２の輝度総和算出処理の一例を示す概略フローチャートである。
【図８】図１に示す船舶形状推定装置の対象船舶の形状推定処理の一例を示す概略フローチャートである。
【図９】図８に示すステップＳ２２の船舶形状推定処理の一例を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
１  船舶形状推定装置
２  表示装置
３  入出力装置
５  船舶領域推定部（判定手段）
６  輝度総和算出部（算出手段）
７  参照関数記憶部（記憶手段）
８  船舶形状推定部（断面積算出手段）
１０  コンピュータ
【図１】
2004170170.tif 000005
【図２】
2004170170.tif 000006
【図３】
2004170170.tif 000007
【図４】
2004170170.tif 000008
【図５】
2004170170.tif 000009
【図６】
2004170170.tif 000010
【図７】
2004170170.tif 000011
【図８】
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【図９】
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