(57)【要約】【課題】電波を発射している物体を認識するために、カメラ画像上に、電波発射源を推定した結果を半透明又は電界強度の等高線で表示することにより、電波を発射している物体の認識が可能な電波発射源可視化装置を提供する。【解決手段】基準のアンテナ、及び複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナで受信した電波を基に電波発射源を推定し波源画像を生成し、かつ電波発射源と推定される部分の環境を撮影するカメラと、カメラで撮影された環境画像に映された電波発射源と推定される部分を完全に遮ることなく、波源画像を合成して表示装置に表示し、電波発射源を認識する。【選択図】    図１
2007212241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準のアンテナで受信した電波及び複数のアンテナ素子で順次受信した電波を基に電波発射源を推定し、波源画像を生成する演算処理部と、
前記電波発射源と推定される部分の環境を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された環境画像に映された電波発射源と推定される部分を完全に遮ることなく、前記環境画像と前記波源画像とを合成して表示する表示装置と、を具備してなる電波発射源可視化装置。
【請求項２】
前記環境画像と前記波源画像とを所定の比率で合成することにより、前記波源画像を半透明化して、前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１記載の電波発射源可視化装置。
【請求項３】
前記演算処理部は、複数段階の電界強度毎に設定された複数の等高線で表された波源画像を生成し、前記環境画像と前記等高線で表された波源画像を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１記載の電波発射源可視化装置。
【請求項４】
基準となるアンテナ素子と、二次元的に配置された複数のアンテナ素子とを有するアレーアンテナと、
前記基準のアンテナ素子で受信した電波と、前記複数のアンテナ素子で順次受信した電波を基に電波発射源を推定し、波源画像を生成する演算処理部と、
前記電波発射源と推定される部分の環境を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影した映像を処理して環境画像を生成する映像信号処理部と、
前記環境画像に映された電波発射源と推定される部分を完全に遮ることなく、前記環境画像と前記波源画像とを合成して表示する表示装置と、を具備してなる電波発射源可視化装置。
【請求項５】
前記環境画像と前記波源画像とを所定の比率で合成する合成処理手段を有し、前記波源画像を半透明化して、前記表示装置に表示することを特徴とする請求項４記載の電波発射源可視化装置。
【請求項６】
前記演算処理部は、複数段階の電界強度毎に設定された複数の等高線で表された前記波源画像を生成し、前記環境画像に前記等高線で表された前記波源画像を合成して前記表示装置に表示することを特徴とする請求項４記載の電波発射源可視化装置。
【請求項７】
基準のアンテナで受信した電波信号と、複数のアンテナ素子で順次受信した電波信号を基に演算処理を行い、電波発射源を推定して波源画像を生成し、
前記電波発射源と推定される部分の環境を撮影し、
前記撮影された環境画像に映された電波発射源と推定される部分を完全に遮ることなく、前記環境画像と前記波源画像とを合成し、
前記合成された画像を表示手段に表示して前記電波発射源を認識するようにした電波発射源可視化方法。
【請求項８】
前記環境画像と前記波源画像とを所定の比率で合成し、前記波源画像を半透明化して前記表示手段に表示することを特徴とする請求項７記載の電波発射源可視化方法。
【請求項９】
前記電波発射源を推定して、複数段階の電界強度毎に設定された等高線で表される波源画像を生成し、前記環境画像に前記等高線で表された波源画像を合成して前記表示手段に表示することを特徴とする請求項７記載の電波発射源可視化方法。
【請求項１０】
前記等高線で表された前記波源画像を生成する際に、前記波源画像を表示する領域を、二次元方向に複数の領域に分割し、各分割領域の交点に対応する位置の電界強度値をメモリに記憶し、各交点間で予め設定した電界強度値を有する座標の存在を算出し、算出した座標を結ぶことにより等高線を形成するようにしたことを特徴とする請求項９記載の電波発射源可視化方法。
【請求項１１】
前記予め設定した電界強度値を複数の異なる値に設定することにより、複数段階の等高線を形成するようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電波発射源可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不法電波や不要輻射等の電波の発射源を推定して、その位置を可視化して表示する電波発射源可視化装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、不法電波や不要輻射等の電波発射源を探査して可視化するため、電波発射源可視化装置が使用されている。その一般的な手法は、複数のアンテナ素子を平面上に配列した方探アンテナで電波を受信し、受信した電波を用いて電波到来方向を推定し、可視化処理するシステムである。電波到来方向の推定結果は画面上に表示されるか、または推定値（仰角、方位角）が呈示される。例えば、特許文献１には、ホログラフィの原理に基いて波源画像を可視化するため、フーリエ変換によるスペクトルを得る例が記載されている。
【０００３】
一方、電波発射源の推定結果は、電界強度の分布として表示されるため、この場合では、電波の到来方向が分っても、どの場所から電波が到来しているかを認識することが困難であった。また、カメラで電波発射源の周辺を撮影し、撮影したカメラ画像上に電波到来方向の推定結果を重ねて表示する試みも成されているが、推定結果を電界強度の分布としてカメラ画像上に表示するだけでは電波を発射している物体を認識することは難しい状況にあった。
【特許文献１】特開平９−１３４１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電波発射源可視化装置は、電波到来方向の推定結果を電界強度の分布として表示するだけであるため、どの場所から電波が到来しているかを認識することが困難であった。
【０００５】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、電波を発射している物体を認識するため、カメラ画像上に、電波発射源を推定した結果を半透明又は電界強度の等高線等で表示することにより、電波を発射している物体の認識が可能な電波発射源可視化装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電波発射源可視化装置は、基準のアンテナで受信した電波及び複数のアンテナ素子で順次受信した電波を基に電波発射源を推定し、波源画像を生成する演算処理部と；前記電波発射源と推定される部分の環境を撮影する撮影手段と；前記撮影手段で撮影された環境画像に映された電波発射源と推定される部分を完全に遮ることなく、前記環境画像と前記波源画像とを合成して表示する表示装置と；を具備したものである。
【０００７】
また、本発明の電波発射源可視化方法は、基準のアンテナで受信した電波信号と複数のアンテナ素子で順次受信した電波信号を基に演算処理を行い、電波発射源を推定して波源画像を生成し；前記電波発射源と推定される部分の環境を撮影し；前記撮影された環境画像に映された電波発射源と推定される部分を完全に遮ることなく、前記環境画像と前記波源画像とを合成し；前記合成された画像を表示手段に表示して前記電波発射源を認識するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カメラで撮影した画像に、電波発射源の推定結果を可視化して半透明又は等高線で表示することにより、電波発射源と推定される部分の画像が隠されることがないため、容易に電波を発射している物体を認識することが可能な電波発射源可視化装置及びその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の電波発射源可視化装置の全体構成を示すブロック図である。図1の電波発射源可視化装置１００は、概略的には電波発射源(以下、波源と称す)を推定して可視化し、波源画像を生成する第１の系統と、波源部の環境を撮影するカメラを有し、カメラで撮影した環境画像を処理する第２の系統と、それら第１，第２の系統からの両画像を合成し、環境画像に電波発射源を推定した波源画像を重ねて表示する表示装置とから構成される。
【００１１】
前記第1の系統は、アレーアンテナ１１、アンテナ切り換え部１２、受信部１３，１４、周波数変換器１５、Ａ／Ｄ変換部１６、及び波源を推定し可視化するための演算処理部１７を有し、前記第２の系統は、アレーアンテナ１１に取付けたカメラ２１と、カメラ２１で撮影した映像信号を処理する映像信号処理部２２とを有し、前記演算処理部１７からの出力画像と映像信号処理部２２で処理されたカメラ画像とを合成処理部３０で合成して表示装置４０に表示するようにしている。
【００１２】
アレーアンテナ１１は、縦横方向に二次元的に配列した複数(例えば縦６個×横６個)のアンテナ素子１１１〜１１ｎ(例えばダイポールアンテナ)を有し、そのいずれか１つを基準のアンテナとしている。あるいは、基準アンテナをアレーアンテナ１１とは別に設けても良い。
【００１３】
基準のアンテナで受信した電波は第１の受信部１３に供給され、他の複数のアンテナ素子で受信した電波は、アンテナ切り換え部１２で順次に切り換え選択され、第２の受信部１４に供給される。第１，第２の受信部１３，１４で受信した電波は、周波数変換器１５で中間周波数（ＩＦ周波数）に変換し、周波数変換後の信号をＡ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変換する。
【００１４】
その後、演算処理部１７で演算処理を行い、波源の推定を行い可視化する。演算処理部１７は、演算部１８と、ＣＰＵ１９、メモリ２０を含み、演算部１８は、アレーアンテナ１１で受信した信号の周波数スペクトルを解析するスペクトル解析部と波源推定部を含み、スペクトル解析部は、各受信部で受信した信号を周波数軸上の信号に変換し、周波数スペクトルを解析することにより、受信信号の周波数を推定する。また、波源推定部は、基準のアンテナと他の複数のアンテナ素子で受信した電波の振幅や位相情報の相関関数を計算し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理することにより、位置を推定して可視化するもので、例えば電波ホログラフィ法が用いられる。
【００１５】
一方、本発明では、アレーアンテナ１１に撮影手段としてビデオカメラ２１を装着し、波源と推定される部分の環境を撮影可能にしている。撮影したカメラ画像（環境画像）は、映像信号処理部２２で画像の取り込みを行い、合成処理部３０に出力する。表示装置４０では、カメラ画像の表示を行うとともに、演算処理部１７で波源を可視化した画像(以下、波源画像と称す)を重ねて表示することにより、電波を発射している場所を認識可能にする。
【００１６】
次に、波源画像とカメラ画像との表示方法について説明する。例えば、電波の到来方向の推定結果を電界強度の分布図としてカメラ画像上に重ねて表示した場合、単純な重ね表示では、カメラ画像の一部が波源画像(分布図)の下に隠れて見えなくなるため、電波を発射している物体（電波発射源）を認識することは難しい。そこで、本発明ではカメラ画像上に、波源画像を半透明または等高線等で重ね表示し、波源画像とカメラ画像の両方を視認できるようにしている。
【００１７】
図２は、本発明の電波発射源可視化装置における動作の概略を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１で動作が開始され、電波を発射していると思われる地点にアレーアンテナ１１を向ける。ステップＳ２ではアレーアンテナ１１で電波を受信する。それと同時に、カメラ２１で電波発射源と思われる部分の環境を撮影する。アレーアンテナ１１で受信した電波は、ステップＳ３で順次、周波数変換部１５によって周波数変換され、ステップＳ４でＡ／Ｄ変換部１６によってデジタル信号に変換される。
【００１８】
さらにステップＳ５では、演算処理部１７によって電波を可視化するための演算処理を行い、波源の推定を行う。その後、ステップＳ６では、波源の推定結果を基に波源画像を生成し、半透明表示、又は等高線表示処理して出力する。
【００１９】
一方、アレーアンテナ１１で電波の受信を開始すると同時に、ステップＳ７では、カメラ２１で波源と思われる部分の環境（測定環境）を撮影する。カメラ２１での環境の撮影後、ステップＳ８では、カメラ画像データを映像信号処理部２２へ転送し、ステップＳ９では映像信号処理部２２でカメラ画像の取り込みを行い、ゆがみ補正処理を行う。ゆがみ補正は、撮影した画像の周辺部が縮む傾向にあるため、それを補正するものである。そしてステップＳ１０において、波源の推定結果によって生成された波源画像と、ゆがみ補正後のカメラ画像を重ね合わせ、ステップＳ１１ではカメラ画像に波源画像を半透明表示、又は等高線表示にて重ね合わせ表示する。これにより、電波を発射している物体の認識が可能となる（ステップＳ１２）。
【００２０】
図３は、電波到来方向の推定結果を半透明表示した例を示し、図４は、等高線表示した例を示している。
【００２１】
図３において、カメラ２１で撮影された環境画像を４１として示し、波源を可視化した画像が波源画像４２として重ね表示されている。波源画像４２は、受信電波の電界強度の強い部分を可視化したもので、半透明処理を行うことにより、波源画像４２の背景部分が完全に隠れることなく表示されるので、電波を発射している物体（電波発射源）４３を認識することが可能となる。この例ではビルの屋上に物体４３があることを示している。
【００２２】
また、図４の例では、カメラ２１で撮影された環境画像４１に、波源画像４２が重ね表示されているが、受信電波の電界強度の強さを等高線で表示しているため、波源画像４２の背景部分が完全に隠れることなく表示されるので、電波を発射している物体４３を視認することが可能となる。
【００２３】
このように、本発明では、カメラ２１で撮影された環境画像４１に映された電波発射源と推定される部分４３を完全に遮ることなく、環境画像４１と波源画像４２を重ねて表示することができる。
【００２４】
図５は、従来の波源推定結果の表示例を参考に示したものである。この場合は、画面上の黒い部分４４が電界強度の強い部分であり、この部分が電波の到来方向であると推定できるが、電波を発射している物体を認識することは難しい。
【００２５】
図６は、波源画像４２を半透明表示する場合の処理を示すものである。演算処理部１７によって生成された波源画像と映像処理部２２によって処理されたカメラ画像は、合成処理部３０によって合成処理されるが、その合成比率は、例えば図６のように設定される。
【００２６】
表示装置４０の画面上でのカメラ画像４１の色の配合はＲＧＢの３種類とし、２５６段階（０〜２５５）の階調表示とする。この場合、カメラ画像４１のＲ，Ｇ，Ｂのレベルを１００，１００，１００とし、波源画像４２を赤色で表示するものとし、波源画像４２のＲ，Ｇ，Ｂのレベルをそれぞれ２５５、０、０としている。そして、カメラ画像４１と波源画像４２をＲＧＢごとに特定の割合（例えば７：３）で混合して表示すると、合成画像のＲ，Ｇ，Ｂのレベルは、それぞれ１４６，７０，７０となり、２つの画像が重ね表示される。これにより、波源画像４２が半透明の画像として表示され、図３で示したように電波を発射している物体４３が透けて見えるようになる。
【００２７】
次に、等高線表示を行う場合の処理について図７〜図１１を参照して説明する。
【００２８】
例えば、図７のように波源の電界強度のピーク値をレベル１００とし、等高線の本数を５本で表示する場合を想定すると、電界強度９０％、８０％，７０％，６０％，５０％のレベルにそれぞれスレッショルドレベルを設定し、各スレッショルドレベルにある電界強度のポイントを等高線で結ぶと、電界強度の強い部分を５段階の等高線で表示することができる。尚、図７において、Ａｚは方位角(Azimuth)を示し、Ｅｌは仰角（Elevation）を示している。
【００２９】
即ち、先ず、図８で示すように、電波発射源の推定結果を表示する部分を、二次元方向に複数の細かい領域に分けるようにメッシュＭを設定する。各メッシュの交点、つまり分割領域の四隅部分における電界強度値はメモリ２０にそれぞれ記憶されるため、各分割領域の四隅の座標に相当するメモリアドレスに記憶されているデータを読み出すことにより、分割領域の４辺内の電界強度値を求めることができる。
【００３０】
次に、等高線の本数、及び各等高線として示す電界強度のスレッシュレベルを設定する。図９はある電界強度に着目し、各分割領域の４辺に求める電界強度があるか否かを計算する例を示している。分割領域の四隅に推定結果の数値ｇ（ｘ）がある。ｘは表示画面の座標（ｘ，ｙ）を示す。例えば、ｇ（Ａ）＝８、ｇ（Ｂ）＝１３、ｇ（Ｃ）＝１１、ｇ（Ｄ）＝１５とし、分割領域中にｇ（ｘ）＝１０の等高線を引く場合を考える。先ずｇ（Ａ）＝８、ｇ（Ｂ）＝１３なので、ＡＢ間には、ｇ（ｘ）＝１０なる点が存在する。この点の座標を直線近似で求め、座標ｐとする。また、ｇ（Ａ）＝８、ｇ（Ｃ）＝１１なのでＡＣ間にはｇ（ｘ）＝１０なる点が存在する。この点の座標を直線近似で求め、座標点ｓとする。ＢＤ，ＣＤ間は、ｇ（ｘ）＝１０なる点は存在しない。したがって座標点ｐ，ｓを結んで線を描けばｇ（ｘ）＝１０の等高線を生成することができる。
【００３１】
以下同様にして他の分割領域を順次指定しｇ（ｘ）＝１０の点を結ぶ線を描くことにより、図１０で示すように各分割領域に等高線の画像を表示することができる。図１０は、分割領域の集合図の一部分を示すが、図８の全ての領域について同様の処理を行うことにより、求める電界強度の等高線を描くことができる。こうして１本の等高線の作成が終了すると、次の電界強度、例えばｇ（ｘ）＝１１を設定し、上記のアルゴリズムで等高線を描くことにより、図４で示したように複数の等高線図が生成される。
【００３２】
上記、等高線の描画処理はＣＰＵ１９の制御のもとに、メモリ２０からのデータの読み出しが行われ、演算部１８によって演算処理されて、等高線にて示される波源像４２が作成される。
【００３３】
図１１は、以上述べた等高線の作成処理の動作を説明するフローチャートである。先ず、ステップＳ２１で動作が開始され、ステップＳ２２では、波源の推定結果を表示する画面を複数のマトリクス状のメッシュによって複数の領域に区分する。次にステップＳ２３では、等高線の本数と、各等高線が示す電界強度を設定し、ステップＳ２４にて最初の電界強度を指定する。
【００３４】
次のステップＳ２５ではメッシュで分割された最初の領域（例えば最も左上の領域）を指定し、ステップＳ２６において、図９で説明した手順により等高線を描画する。ステップＳ２７は全ての領域について等高線の描画処理が終了したか否かを判別するもので、全ての領域についての処理が終了しない場合は、ステップＳ２８で次の領域を指定する。
【００３５】
ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２８のループにより全ての領域について最初の電界強度での等高線の描画処理を終了すると次のステップＳ２９では、設定した全ての電解強度での等高線の描画処理が終了したか否かが判別され、設定した全ての電界強度での等高線の描画処理が終了していない場合は、ステップＳ３０において次の電界強度を設定して、以下、ステップＳ２５〜Ｓ２９及びＳ３０のループにより、設定した全ての電界強度での等高線の描画処理が終了するとステップＳ３１にて等高線表示を完成する。
【００３６】
このように、本発明では、電波発射源の推定結果を可視化して半透明で波源画像を表示することにより、その背景にあるカメラ画像を透視して観たり、又は等高線で波源画像を表示することにより、背景のカメラ画像を殆ど遮ることなく観察することができ、電波発射源を容易に認識することが可能な電波発射源可視化装置及びその方法を提供することができる。
【００３７】
尚、以上の説明に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した半透明処理では、カメラ画像と波源画像との合成比率を７：３とし、カメラ画像を濃く表示する例を述べたが、５：５にして両者均等の濃度で表示したり、３：７のように波源画像を濃く表示することも可能である。また、等高線の間隔や本数も、波源からの電界強度に応じて任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電波発射源可視化装置の一実施形態を示す全体構成図。
【図２】同実施形態における電波発射源可視化装置の動作の概略を説明するフローチャート。
【図３】同実施形態における波源の推定結果を可視化して半透明処理して表示した一例を説明する説明図。
【図４】同実施形態における波源の推定結果を可視化して等高線で表示した例を説明する説明図。
【図５】従来の電波発射源可視化装置での波源の推定結果を可視化表示した例を説明する説明図。
【図６】本発明における、波源の推定結果を可視化した画像とカメラ画像との合成処理を説明する説明図。
【図７】本発明における、波源の推定結果を可視化して等高線表示する際の動作を説明する説明図。
【図８】本発明における、波源の推定結果を可視化して等高線表示する際の画面の細分化領域を説明する説明図。
【図９】等高線表示する際の細分化した１つの領域における等高線の作成処理を説明する説明図。
【図１０】等高線の作成結果を説明する説明図。
【図１１】等高線による波源画像の作成処理動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１００…電波発射源可視化装置
１１…アレーアンテナ
１２…アンテナ切り換え回路
１３，１４…受信部
１５…周波数変換部
１６…Ａ／Ｄ変換部
１７…演算処理部
１８…演算部
１９…ＣＰＵ
２０…メモリ
２１…カメラ
２２…映像信号処理部
３０…合成処理部
４０…表示装置
４１…カメラ画像
４２…波源画像
４３…電波発射源
【図１】
2007212241.tif 000003
【図２】
2007212241.tif 000004
【図３】
2007212241.tif 000005
【図４】
2007212241.tif 000006
【図５】
2007212241.tif 000007
【図６】
2007212241.tif 000008
【図７】
2007212241.tif 000009
【図８】
2007212241.tif 000010
【図９】
2007212241.tif 000011
【図１０】
2007212241.tif 000012
【図１１】
2007212241.tif 000013