(57)【要約】【課題】物標の位置を精度よく検出することができる代表位置検出装置、表示装置、レーダ装置、代表位置検出方法及び代表位置検出プログラムを提供する。【解決手段】画像データ生成部２１が物標で反射したエコー信号に基づいて生成した画像データに対して、領域設定部２２は、画像データの各画素の輝度に基づいて、物標を含む検出領域を画像データに設定する。画素選択部２３は、設定した検出領域を構成する画素から、輝度が高い順を複数選択し、代表点検出部２４は、画素選択部２３が選択した画素の位置に基づいて、代表位置を検出する。【選択図】図２
2012141189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信された信号が物標で反射してなるエコー信号を含む入力信号に基づいて、前記物標を代表する代表位置を検出する代表位置検出装置において、
前記入力信号の信号レベルに基づく自装置からの位置を、信号レベルが高い順に、複数選択する選択手段と、
該選択手段が選択した複数の位置に基づいて、前記代表位置を検出する位置検出手段と
を備えることを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の代表位置検出装置であって、
前記入力信号に基づいて、画像データを生成する生成手段
をさらに備え、
前記選択手段は、
前記画像データを構成する画素から、輝度が高い順に画素を複数選択し、
前記位置検出手段は、
前記選択手段が選択した画素の位置に基づいて、前記代表位置を検出する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の代表位置検出装置であって、
前記画像データの各画素の輝度に基づいて、物標を含む領域を画像データに設定する設定手段
をさらに備え、
前記選択手段は、
前記設定手段が設定した領域を構成する画素から、輝度が高い順を複数選択する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の代表位置検出装置であって、
前記選択手段が選択した複数の画素の中心又は重心位置を算出する手段
をさらに備え、
前記位置検出手段は、
前記中心又は重心位置に基づいて、前記代表位置を検出する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の代表位置検出装置であって、
前記選択手段が選択した複数の画素の位置の加重平均位置を算出する手段
をさらに備え、
前記位置検出手段は、
前記加重平均位置に基づいて、前記代表位置を検出する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の代表位置検出装置であって、
前記選択手段は、
２の累乗の数の輝度を選択する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の代表位置検出装置であって、
前記画像データの各画素の輝度を示す階調データを生成する手段
をさらに備えることを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の代表位置検出装置であって、
前記選択手段は、
前記階調データから２の累乗の数の輝度を選択する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項９】
請求項２又は３に記載の代表位置検出装置であって、
前記位置検出手段は、
前記選択手段が選択した画素のなかで、最大値及び最小値の輝度の画素の中央位置を、代表位置として検出する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項１０】
請求項３乃至９の何れか一つに記載の代表位置検出装置であって、
前記設定手段が設定した領域を複数の領域に分割する分割手段
をさらに備え、
前記選択手段は、
前記分割手段により分割された領域毎に、輝度が高い順に画素を選択し、
前記位置検出手段は、
前記分割手段により分割された領域毎に代表位置を検出すると共に、所定距離内の複数の代表位置を一つの代表位置に融合する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の代表位置検出装置であって、
前記位置検出手段は、
所定距離内の複数の代表位置の中から輝度が最も高いものを、融合した代表位置として選択する
ことを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の代表位置検出装置であって、
前記位置検出手段が検出した代表位置を輝度が高い順に所定数選択する手段
をさらに備えることを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の代表位置検出装置であって、
選択された代表位置の中から、輝度が最大値に対して所定レベル以下となる代表位置を除外する手段
をさらに備えることを特徴とする代表位置検出装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一つに記載の代表位置検出装置と、
前記画像データを表示する表示部と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一つに記載の代表位置検出装置と、
信号を送受信するアンテナと、
該アンテナが受信した信号を前記代表位置検出装置へ入力する手段と
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１６】
送信された信号が物標で反射してなるエコー信号を含む入力信号に基づいて、前記物標を代表する代表位置を検出する代表位置検出方法において、
前記入力信号の信号レベルに基づく自装置からの位置を、信号レベルが高い順に、複数選択するステップと、
選択した複数の位置に基づいて、前記代表位置を検出するステップと
を備えることを特徴とする代表位置検出方法。
【請求項１７】
送信された信号が物標で反射してなるエコー信号を含む入力信号に基づいて、前記物標を代表する代表位置を検出するコンピュータで実行する代表位置検出プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記入力信号の信号レベルに基づく自装置からの位置を、信号レベルが高い順に、複数選択するステップと、
選択した複数の位置に基づいて、前記代表位置を検出するステップと
を実行させることを特徴とする代表位置検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像データから、物標を代表する代表位置を検出する代表位置検出装置、表示装置、レーダ装置、代表位置検出方法及び代表位置検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の安全な航行を支援するための様々なレーダ装置が提案されている。例えば、特許文献１には、船舶周囲に送信した電波が物標により反射した反射波（エコー信号）から船舶周囲の画像データを形成し、形成した画像データから船舶周囲の物標の位置を正確に検出するレーダ装置が開示されている。この特許文献１に記載のレーダ装置は、画像データから目標とする物標の輪郭と重心位置とを求め、自船位置と重心位置とを結ぶ直線と輪郭との交点を物標で最初に反射する点とすることで、画像データから物標の位置を検出している。これにより、例えば、物標が他船である場合、他船の位置を検出することで、船員（ユーザ）に、その他船の進行方向などを把握させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３３２３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーダ装置が受信する反射波は、目標とする物標以外、例えば船舶の引き波などで反射したノイズを含むことがあるため、検出した物標の位置と、実際の物標の位置とにズレが生じる場合がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、物標の位置を精度よく検出することができる代表位置検出装置、表示装置、レーダ装置、代表位置検出方法及び代表位置検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、送信された信号が物標で反射してなるエコー信号を含む入力信号に基づいて、前記物標を代表する代表位置を検出する代表位置検出装置において、前記入力信号の信号レベルに基づく自装置からの位置を、信号レベルが高い順に、複数選択する選択手段と、該選択手段が選択した複数の位置に基づいて、前記代表位置を検出する位置検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成では、入力信号から算出される自装置からの位置を、信号レベルが高い順に選択して、それらから代表位置を算出している。入力信号には、エコー信号以外にノイズなどの不要な成分も含まれているが、一般的に、物標で反射したエコー信号の信号レベルは、他の信号レベルよりも高い。このため、信号レベルが高いものに着目して、物標を代表する代表点を検出することで、より精度のよい位置を検出することができる。
【０００８】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記入力信号に基づいて、画像データを生成する生成手段をさらに備えている。前記選択手段は、前記画像データを構成する画素から、輝度が高い順に画素を複数選択する。前記位置検出手段は、前記選択手段が選択した画素の位置に基づいて、前記代表位置を検出する。
【０００９】
この構成では、画像データを構成する画素の中で、輝度が高い画素の位置に基づいて、代表位置を検出する。生成される画像データは、ノイズなど不要な成分も含まれているが、一般的に、画像データ内の検出対象となる画像（物標）は、ノイズ等の他の画素より輝度が高いため、輝度の高い画素の位置から代表位置を検出することで、画像データに不要な成分が含まれていても、代表位置の検出が可能となる。これにより、精度のよい物標の位置検出を行える。
【００１０】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記画像データの各画素の輝度に基づいて、物標を含む領域を画像データに設定する設定手段をさらに備えている。前記選択手段は、前記設定手段が設定した領域を構成する画素から、輝度が高い順を複数選択する。
【００１１】
この構成では、画像データ内において、物標が含まれる領域を設定し、その領域内の画素の輝度から、代表位置を検出している。画像データは、エコー信号以外の信号を含む入力信号から生成されているため、画像データには、物標以外に不要な画像データも含まれている。このため、少なくとも物標を含む最小限の領域を設定することで、処理量を少なくすることができる。
【００１２】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記選択手段が選択した複数の画素の中心又は重心位置を算出する手段をさらに備える。前記位置検出手段は、前記中心又は重心位置に基づいて、前記代表位置を検出する。
【００１３】
この構成では、検出する代表位置の具体例として、選択した画素の位置の中心又は重心位置に基づいて、代表位置を検出する。上述のように、画像データ内の検出対象となる画像（物標）は、ノイズ等の他の画素より輝度が高いため、輝度が高い画素の位置の中心又は重心位置から代表位置を検出することで、精度のよい物標の位置検出が行える。
【００１４】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記選択手段が選択した複数の画素の位置の加重平均位置を算出する手段をさらに備える。前記位置検出手段は、前記加重平均位置に基づいて、前記代表位置を検出する。
【００１５】
この構成では、検出する代表位置の具体例として、選択した画素の位置の加重平均位置に基づいて、代表位置を検出する。
【００１６】
本発明に係る代表位置検出装置において、前記選択手段は、２の累乗の数の輝度を選択する。
【００１７】
この構成では、代表点は複数の画素の平均位置とするため、演算処理が行いやすい数の画素を選択する具体例を示す。
【００１８】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記画像データの各画素の輝度を示す階調データを生成する手段をさらに備える。
【００１９】
この構成では、演算処理を行い易くするための具体例として、階調データを生成している。例えば、選択手段は、生成した階調データを参照することで、輝度の高い画素を選択しやすくなる。
【００２０】
本発明に係る代表位置検出装置において、前記検出手段は、前記選択手段が選択した画素のなかで、最大値及び最小値の輝度の画素の中央位置を、代表位置として検出する。
【００２１】
この構成では、検出する代表位置の具体例として、選択した二つの画素の中央位置を、代表位置とする。
【００２２】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記設定手段が設定した領域を複数の領域に分割する分割手段をさらに備える。前記選択手段は、前記分割手段により分割された領域毎に、輝度が高い順に画素を選択する。前記位置検出手段は、前記分割手段により分割された領域毎に代表位置を検出すると共に、所定距離内の複数の代表位置を一つの代表位置に融合する。
【００２３】
この構成では、画像データに設定した領域を複数に分割し、分割した領域毎に代表位置を検出する。設定した領域には、一つとして認識された複数の物標が含まれることがある。このため、領域を複数に分割し、分割した領域毎に代表位置を検出することで、領域に含まれる物標毎の代表位置を検出できる場合がある。
【００２４】
また、検出した代表位置が所定距離内にある場合には、近接する複数の代表位置を一つの代表位置に融合する。検出した代表位置が近接する場合には、異なる領域であっても、同じ物標の代表位置を検出したとして、所定距離内にある複数の代表位置を一つの代表位置に融合することで、一の物標に対して複数の代位置が検出されることを回避できる。また、設定した領域内に一の物標しか含まれていない場合であっても、分割した領域毎に検出した代表位置は近接する可能性が高い。このため、所定距離内にある複数の代表位置を一つの代表位置に融合することで、一の物標に対して複数の代位置が検出されることを回避できる。
【００２５】
本発明に係る代表位置検出装置において、前記位置検出手段は、所定距離内の複数の代表位置の中から輝度が最も高いものを、融合した代表位置として選択する。
【００２６】
この構成では、代表位置が所定距離内にある場合に、一つの代表位置に融合する具体例を示す。
【００２７】
本発明に係る代表位置検出装置は、前記位置検出手段が検出した代表位置を輝度が高い順に所定数選択する手段をさらに備える。
【００２８】
この構成では、輝度が高い順に代表位置を選択することで、ノイズが代表位置とされた場合に、それを除去することができる。
【００２９】
本発明に係る代表位置検出装置は、選択された代表位置の中から、輝度が最大値に対して所定レベル以下となる代表位置を除外する手段をさらに備える。
【００３０】
この構成では、選択された代表位置の輝度に差がある場合には、ノイズと判定し、その代表位置を除外する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、精度のよい物標の位置検出を行える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】画像処理部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】生成した画像データを表示した画面及び設定した検出領域の一例を示す模式図である。
【図４】検出領域を設定する方法を説明するための模式図である。
【図５】輝度選択部が輝度を降順にソートしたデータテーブルを模式的に示す図である。
【図６】輝度選択部が常に一定数の輝度を選択する場合に生じる不都合を説明するための模式図である。
【図７】実施形態１に係るレーダ装置が検出した代表点を示す図である。
【図８】実施形態１に係るレーダ装置が検出した代表点を示す図である。
【図９】レーダ装置で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る受信処理部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１１】領域設定部が設定した検出領域を分割した状態を示す模式図である。
【図１２】領域代表点の一つがノイズである場合の例を示す模式図である。
【図１３】実施形態２に係るレーダ装置が検出した代表点を示す図である
【図１４】実施形態２に係るレーダ装置で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る代表位置検出装置、表示装置、レーダ装置、代表位置検出方法及び代表位置検出プログラムの好適な実施の形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態では、本発明に係る代表位置検出装置を備え、船舶に搭載されたレーダ装置を例に挙げて説明するが、本発明は、船舶のレーダ装置以外に、空港などにおける監視装置にも適用することも可能である。
【００３４】
（実施形態１）
本実施形態に係るレーダ装置は、自身が搭載された船舶（以下、自船という）の周囲を探知領域として、方位を順次変えながら波長の短い電波を周囲方向に対して放射し、探知領域にある物標、例えば、陸地、海上の他船又は鳥などに反射した反射波を受信する。レーダ装置は、受信した反射波から、探知領域に対する画像を生成すると共に、生成した画像から物標の代表点（代表位置）を検出する。代表点とは、物標を代表する位置である。例えば、物標が船舶である場合、代表点は船舶の中心部やエンジン部等となる。船舶の代表点を検出し、代表点の時間的な変位を検出することで、船舶の追尾（進行方向や進行速度等の算出）を行うことができる。
【００３５】
図１は、実施形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置１は、送信部１０、サーキュレータ１１、アンテナ１２、増幅器１３、Ａ／Ｄ変換部１４、受信処理部１５、記憶部１６及び表示部１７などを備える。記憶部１６は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などであり、レーダ装置１を動作させるのに必要なプログラム１６Ａ及び各種データなどを格納する。
【００３６】
送信部１０は、所定のタイミングでパルス信号を出力するように制御されており、基準周波数信号を用いて、設定されたタイミングでパルス信号をサーキュレータ１１へ出力する。
【００３７】
サーキュレータ１１は、送信部１０から出力されたパルス信号をアンテナ１２へ伝送する。アンテナ１２は、自船に配備されており、水平面上を所定の回転速度で回転しながら、サーキュレータ１１を介して入力されたパルス信号を所定の指向性で外部へ放射する。また、アンテナ１２は、自身が放射したパルス信号が探知領域内の物標に反射してなるエコー信号を受信し、サーキュレータ１１へ出力する。サーキュレータ１１は、アンテナ１２から出力されたエコー信号を増幅部１３へ伝送する。
【００３８】
増幅部１３は、サーキュレータ１１を介してアンテナ１２から入力されたエコー信号を増幅する。増幅部１３は、増幅したエコー信号をＡ／Ｄ変換部１４へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１４は、増幅部１３が増幅したエコー信号を、所定のサンプリングタイムでアナログ−デジタル変換して、所定ビット数からなる受信データを形成し、受信処理部１５へ出力する。
【００３９】
受信処理部１５は、例えばマイクロコンピュータを有しており、記憶部１６に格納されるプログラム１６Ａを実行することで、入力された受信データ（入力信号）に基づいて、探知領域に対する画像データを生成する。この受信処理部１５は、受信データ記憶部１５１、及び画像処理部１５２などを備える。なお、記憶部１６は、受信処理部１５が備えていてもよい。
【００４０】
受信データ記憶部１５１は、所謂スイープメモリを備える。受信データ記憶部１５１は、Ａ／Ｄ変換部１４によりデジタル変換された１スイープ分の受信データを実時間で記憶し、次に得られる受信データが再び書き込まれるまでに、この１スイープ分の受信データを記憶する。より具体的には、受信データ記憶部１５１は、順次入力される受信データを近距離側から遠距離側へ並ぶように、すなわち自船を基準として距離方向に並ぶように、順次１スイープ分だけ記憶する。この際、受信データ記憶部１５１は、方位方向に並ぶ複数スイープの受信データを記憶できるように、複数のスイープメモリを備えている。
【００４１】
画像処理部１５２は、受信データ記憶部１５１から受信データを随時読み出して、ＸＹ座標に変換した画像データを生成し、画像データを表示部１７へ出力する。また、画像処理部１５２は、生成した画像データから、検出対象の物標の代表点を検出する。例えば、物標が船舶である場合、船舶の代表点を検出し、代表点の時間的な変位を検出することで、船舶の追尾（進行方向や進行速度等の算出）を行うことができる。従って、画像処理部１５２は、物標の代表点を精度よく検出する必要がある。画像処理部１５２は、検出した物標の代表点を、船舶の追尾等を行う処理部へ出力のみ行うようにしてもよいし、代表点を表示する画像データを生成し、表示部１７へ出力するようにしてもよい。画像処理部１５２に関しては、後に詳述する。
【００４２】
表示部１７は、画像処理部１５２から出力された画像データを、探知領域内の物標探知結果として表示する。なお、表示部１７は、レーダ装置１とは別途に設けられていてもよく、画像処理部１５２は、生成した画像データを、例えば船舶に既存の表示装置に出力するようにしてもよい。
【００４３】
次に、画像処理部１５２について詳述する。
【００４４】
図２は、画像処理部１５２の構成を模式的に示すブロック図である。画像処理部１５２は、画像データ生成部２１、領域設定部（設定手段）２２、画素選択部（選択手段）２３及び代表点検出部（位置検出手段）２４を備える。
【００４５】
画像データ生成部２１は、受信データ記憶部１５１から受信データを随時読み出して、Ｒθ座標系をＸＹ座標系に変換した画像データを生成する。画像データ生成部２１が生成した画像データは、表示部１７へ出力される。
【００４６】
領域設定部２２は、画像データ生成部２１が生成した画像データから、輝度が所定レベル以上の纏まった画像を一つの物標として検出し、検出した物標を囲う矩形状の検出領域を設定する。検出領域は、囲った物標の代表点を検出するための領域である。後に詳述するが、この検出領域におけるピーク値の輝度を有する画素の位置（近傍を含む）が、検出対象の物標の代表点とされる。
【００４７】
図３は、生成した画像データを表示した画面及び設定した検出領域の一例を示す模式図である。図３は、物標を船舶とした場合であって、ＸＹ座標系で表した画面を示す。なお、図３では、検出領域１００が表示された状態を示しているが、検出領域１００は画面に表示されなくてもよい。
【００４８】
アンテナ１２が受信するエコー信号は、物標で反射したエコー信号以外に、例えば、船舶の引き波などで反射した不要なエコー信号を含んでいる。このため、画像データ生成部２１が生成する画像データは、図３に示すように、検出対象の船舶の画像９０以外に、引き波の画像９１，９２を含む。
【００４９】
領域設定部２２は、画像データ生成部２１が生成した画像データ内の物標を検出し、検出した物標を囲う検出領域１００を設定する。検出領域に基づいて物標の代表点が検出されるため、領域設定部２２は、検出対象の物標である船舶の画像９０のみを囲うように検出領域を設定することが好ましい。しかしながら、船舶の画像９０及び引き波の画像９１，９２の画像の境界が判断できない場合、領域設定部２２は、画像９０，９１，９２を一つの物標として認識することがある。この場合、領域設定部２２は、図３に示すように、画像９０，９１，９２を囲う検出領域１００を設定する。
【００５０】
検出領域１００は、船舶の画像９０のみを囲った検出領域より大きくなる。このため、単に検出領域１００の中央部分を物標の代表点とする方法の場合、検出領域１００から算出する船舶の代表点は、船舶の画像９０のみを囲った検出領域から検出する代表点とズレが生じる。そこで、物標以外で反射したエコーは、物標で反射したエコーよりも信号レベルが小さいことを利用して、画像処理部１５２は、画素選択部２３等の後段の処理により、領域設定部２２が設定した検出領域１００におけるピーク値の輝度を有する画素の位置近辺を、物標の代表点とする。これにより、領域設定部２２が物標以外の画像９１，９２を含む検出領域１００を設定した場合であっても、検出領域１００の大きさに関係なく、検出対象の物標の代表点を精度よく検出することが可能となる。
【００５１】
なお、検出領域１００が囲う画像は、船舶及び引き波の画像９０，９１，９２としたが、これに限定されない。例えば、物標の画像及びレーダ偽像であってもよい。物標の画像は、アンテナ１２から送信されるパルス信号のメインローブに係るエコー信号から生成される画像である。レーダ偽像は、実際には探知領域に存在しない物標の画像である。レーダ偽像が生成される原因は、例えば、パルス信号のサイドローブが原因となる。または、エコー信号を増幅部１３で増幅する際に、エコー信号の信号レベルが急騰して増幅部１３に誤作動が生じた場合、エコー信号の波形の立ち下りが、物標が存在しない部分まで尾を引いた状態となる。この尾を引いた立ち下がる部分の信号（偽像信号）が、偽像の原因となる。また、検出領域１００が囲う画像は、物標の画像、及び、特殊な反射態様となる信号、例えばビーコン信号から生成される画像の場合もある。
【００５２】
ここで、領域設定部２２による検出領域１００の設定方法について説明する。図４は、検出領域１００を設定する方法を説明するための模式図である。図４（ａ）は、物標９５をＲθ座標系で示した図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）をＸＹ座標系に変換した図である。
【００５３】
領域設定部２２は、図４（ａ）に示すように、物標９５を囲む矩形状の領域１００Ａの各頂点ＬＴ（Ｒｓ，θｓ）、ＬＢ（Ｒｓ，θｅ）、ＲＴ（Ｒｅ，θｓ）、ＲＢ（Ｒｅ，θｅ）それぞれを算出する。次に、領域設定部２２は、図４（ｂ）に示すように、領域１００Ａの各頂点ＬＴ、ＬＢ、ＲＴ、ＲＢそれぞれを、ＸＹ座標系に変換する。変換後の各頂点は、ＬＴ（ＬＴｘ，ＬＴｙ）、ＬＢ（ＬＢｘ，ＬＢｙ）、ＲＴ（ＲＴｘ，ＲＴｙ）、ＲＢ（ＲＢｘ，ＲＢｙ）とする。ＬＴｘ，ＬＴｙ，ＬＢｘ，ＬＢｙ，ＲＴｘ，ＲＴｙ，ＲＢｘ，ＲＢｙそれぞれは、以下の式（１）〜式（８）により算出される。
【００５４】
【数１】
2012141189.tif 000003
【００５５】
領域設定部２２は、ＸＹ座標系に変換した各頂点ＬＴ、ＬＢ、ＲＴ、ＲＢから、検出領域１００の各頂点Ａ（Ｘｓ，Ｙｓ），Ｂ（Ｘｅ，Ｙｓ），Ｃ（Ｘｓ，Ｙｅ），Ｄ（Ｘｅ，Ｙｅ）を算出する。領域設定部２２は、以下の式（９）〜式（１２）により、Ｘｓ，Ｘｅ，Ｙｓ，Ｙｅを算出する。これにより、領域設定部２２は、図３に示す、ＸＹ座標系における検出領域１００を設定することができる。
【００５６】
【数２】
2012141189.tif 000004
【００５７】
図２に戻り、画素選択部２３は、領域設定部２２が設定した検出領域１００を構成する各画素の輝度を取得して降順にソートした後、複数の画素を選択する。図５は、画素選択部２３が輝度を降順にソートしたデータテーブルを模式的に示す図である。図５に示すデータテーブルは、各画素の輝度及び位置（ＸＹ座標）が対応付けられており、輝度が高い順にソートされた階調データである。画素選択部２３は、図５に示すデータテーブルに基づいて、最高輝度から所定階調（例えば、上位４階調）の画素を選択する。この画素選択部２３が選択した画素の位置の中心位置が、物標の代表点となる。なお、物標の代表点は、選択した画素の位置の重心位置であってもよいし、各画素の輝度レベルに応じて、各位置の座標に重み付けをして平均した位置であってもよい。
【００５８】
画素選択部２３は、常に一定数の画素を選択するようにせず、例えば、最高輝度から４階調分の輝度に相当する数の画素を選択することが好ましい。図６は、画素選択部２３が常に一定数の画素を選択する場合に生じる不都合を説明するための模式図である。エコー信号から生成する物標の画像データは、エコー信号によって構成する画素数が異なる。図６では、横軸を座標位置（Ｘ又はＹ座標位置）、縦軸を画素の輝度としたグラフを示している。また、図６（ａ）に示す斜線部分と、図６（ｂ）に示す斜線部分とは、同数の画素を示している。従って、画素選択部２３が常に一定数の画素を選択するようにした場合、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す斜線部分の画素が選択される。
【００５９】
画素選択部２３が常に一定数の画素を選択するようにした場合、図６（ａ）において、画素選択部２３は、略すべてがピーク値の画素を選択する。画素選択部２３が選択した画素の平均位置が、物標の代表点となるため、図６（ａ）の場合、輝度が略ピーク値となる位置が、物標の代表点とされる。一方、図６（ｂ）において、画素選択部２３は、ピーク値から離れた位置の輝度も多数選択する。従って、画素選択部２３が選択した輝度に対応する複数の画素の平均位置を物標の代表点として算出された場合、輝度がピーク値から離れた位置が、物標の代表点とされる。
【００６０】
このため、画素選択部２３は、上位一定階調数（例えば４階調分）の輝度を有する数の画素を選択する。これにより、物標の大きさや形状に影響されず、的確に物標のピーク値に近い位置を、物標の代表点とすることができる。
【００６１】
また、画素選択部２３は、選択する輝度の数を、２の累乗とすることが好ましい。代表点は、複数の画素の座標の平均値であり、２進数演算では、選択する画素数によって除算した結果に余りが発生すると、非常に負荷の大きい処理となる。そこで、画素選択部２３が２の累乗数の画素を選択することで、平均を算出する際の処理の負荷を軽減することができる。
【００６２】
代表点検出部２４は、画素選択部２３が選択した輝度の画素位置の平均（中央）位置を算出し、算出した位置を物標の代表点として検出する。これにより、物標の代表点は、ピーク値及びピーク値に近い輝度を有する画素の位置（近傍を含む）とすることができる。なお、代表点検出部２４は、検出した代表点が画面表示されるように、画像データ生成部２１へ出力してもよいし、船舶の追尾等を行う処理部へ出力のみ行うようにしてもよい。
【００６３】
図７及び図８は、本実施形態に係るレーダ装置１が検出した代表点を示す図である。図７は、物標が船舶で、引き波が不要エコーとして表れている画面を示し、単に検出領域１００の略中央位置を代表点とした場合を、対比するために示している。代表点２００は、検出領域１００の略中央位置を代表点とする方法により算出された代表点である。代表点２０１は、ピーク値の輝度を有する画素の位置付近を代表点とする本実施形態での方法により算出された代表点である。代表点２００は、不要エコー（引き波）も物標として検出されているのに対し、代表点２０１は、不要エコー（引き波）の画像は輝度が小さいことを利用して、検出領域１００内の輝度の大きさによって検出されているため、代表点をより精度よく検出することができる。
【００６４】
図８は、レーダ偽像が表れている画面を示し、図８（ａ）は、増幅部１３０に誤作動が生じた場合、図８（ｂ）は、パルス信号のサイドローブが原因として表れるレーダ偽像の場合に表れるレーダ偽像の原因の場合を示す。何れの場合であっても、代表点２００は、レーダ偽像が物標の画像であるとして検出されているのに対し、代表点２０１は、レーダ偽像の画像は輝度が小さいことを利用して、検出領域１００内の輝度の大きさによって検出されているため、代表点をより精度よく検出することができる。
【００６５】
次に、レーダ装置１で実行される動作について説明する。図９は、レーダ装置1で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００６６】
レーダ装置１は、アンテナ１２からパルス信号を送信し、パルス信号が物標で反射したエコー信号を受信する（Ｓ１）。次に、画像処理部１５２の画像データ生成部２１は、エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ２）。領域設定部２２は、画像データ生成部２１が生成した画像データから物標を検出し、検出した物標を囲う検出領域１００を設定する（Ｓ３）。
【００６７】
次に、画素選択部２３は、検出領域１００を構成する各画素の輝度を降順にソートし、複数の輝度を選択する（Ｓ４）。このとき、画素選択部２３は、上位一定階調数の輝度を有する数であって、２の累乗の数の輝度を選択する。例えば、上位４階調分の画素を選択した結果、１７個の画素を選択した場合、画素選択部２３、２の累乗である１６個の画素を選択するようにしてもよい。
【００６８】
次に、代表点検出部２４は、画素選択部２３が選択した輝度の画素位置の平均位置を算出し、その算出した平均位置を物標の代表点とする（Ｓ５）。代表点検出部２４が検出した代表点は、表示部１７に表示するようにしてもよいし、表示しなくてもよい。表示する場合、画像データ生成部２１が生成した画像データ（図３参照）に重畳して表示するようにしてもよいし、座標位置の数値（例えば、緯度及び経度）を表示してもよい。これにより、本処理は終了する。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態では、エコー信号から生成した画像データに基づいて、物標を検出し、検出領域１００を設定する。そして、検出領域１００におけるピーク値の輝度を有する画素に近い位置を、物標の代表点として検出する。これにより、単に検出領域１００の中央部を代表点としていた場合との対比において、精度のよい物標の代表点検出を行うことができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、レーダ装置１は、輝度の高い順に画素を複数選択し、選択した画素の平均位置を代表点としているが、輝度の高い順に選択した画素の中で、最大値及び最小値の輝度の画素を選択し、その二つの画素の中央位置を代表点としてもよい。この場合、平均位置を算出する場合との対比において、処理量を少なくすることができる。
【００７１】
（実施形態２）
以下に、本発明に係る実施形態２について説明する。実施形態１は、検出領域１００に一つの物標が含まれているものとして説明したが、本実施形態では、検出領域１００に複数の物標（本実施形態では二つとする）が含まれている場合について説明する。検出対象の物標が近接している場合、画像データを生成したとき、近接した物標の画像が一つの画像として認識され、検出領域１００が設定されることがある。そこで、本実施形態では、検出領域１００に複数の物標が含まれている場合であっても、各物標の代表点を検出することができるレーダ装置１について説明する。
【００７２】
以下に説明する実施形態は、生成した画像データに対して検出領域１００を設定する点で実施形態１と同じであるが、検出領域１００をさらに複数の領域へ分割し、領域毎に代表点を検出する点で実施形態１と相違する。以下、実施形態１との相違点について説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
本実施形態に係るレーダ装置１は、受信処理部１５の構成が実施形態１と相違する。図１０は、本実施形態に係る受信処理部１５の構成を模式的に示すブロック図である。受信処理部１５は、画像データ生成部２１、領域設定部２２、画素選択部２３、領域分割部２５、領域代表点検出部２６及び代表点選定部２７を備えている。画像データ生成部２１及び領域設定部２２は、実施形態１と同様である。
【００７４】
領域分割部２５は、領域設定部２２が設定した検出領域１００を複数（例えば４つ）に分割する。図１１は、領域設定部２２が設定した検出領域１００を分割した状態を示す模式図である。領域分割部２５は、矩形状の検出領域１００を上下左右に二分して、同形状、かつ、同サイズの領域１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄを生成する。
【００７５】
画素選択部２３は、領域分割部２５が分割した各領域１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄに対して、実施形態１と同様の処理を行う。
【００７６】
領域代表点検出部２６は、実施形態１に係る代表点検出部２４と同様の処理を、領域１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄそれぞれに対して行う。これにより、領域１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄそれぞれで、領域代表点３０１，３０２，３０３，３０４が検出されることとなる。
【００７７】
代表点選定部２７は、領域代表点検出部２６が算出した領域代表点３０１，３０２，３０３，３０４から、領域代表点の選定を行う。代表点選定部２７は、近接する領域代表点３０１，３０２，３０３，３０４を検出する。近接する場合とは、領域代表点が所定範囲内に存在する場合、例えば、領域代表点間の距離が閾値（例えば検出領域１００のＸＹ方向の幅の１／４の距離）以下となる場合である。この場合、検出領域１００が非常に小さい場合に閾値が一定以下にならないよう最低閾値（例えば、８pixel）を設定してもよい。図１１では、領域代表点３０１，３０４が近接しているものとする。領域代表点３０１，３０４が近接している場合、代表点選定部２７は、領域１００Ａ，１００Ｄで検出された領域代表点３０１，３０４が、同じ物標に対する領域代表点であると判定する。そして、代表点選定部２７は、近接する領域代表点３０１，３０４を一つに融合する。例えば、代表点選定部２７は、領域代表点３０１，３０４の中で、輝度の高い方を選択し、他方を削除する。これにより、同じ物標に対して一つの領域代表点のみが選定される。なお、代表点選定部２７は、領域代表点３０１，３０４の平均位置を算出するようにしてもよい。
【００７８】
なお、領域代表点３０１，３０２，３０３，３０４が全て近接している場合、代表点選定部２７は、一つの領域代表点を選定することとなる。この場合、検出領域１００には、一つの物標のみが含まれていることとなる。従って、本実施形態では、検出領域１００に含まれる物標が一つであっても、実施形態１と同様に、物標の代表点を検出することができる。
【００７９】
また、領域設定部２２が設定する検出領域１００には最大二つの物標が含まれる可能性を想定し、代表点選定部２７は、検出領域１００内に三つ以上の領域代表点があるかを判定する。三つ以上の領域代表点がある場合、代表点選定部２７は、輝度が高い順に二つの領域代表点を選択する。これにより、検出領域１００に含まれる二つの物標に対して、代表点を検出することができる。なお、検出領域１００には、二つの物標が含まれている場合について説明したが、二つに限定されない。この場合、代表点選定部２７が選択する領域代表点の数は、検出領域１００に含まれる物標の数によって適宜変更される。
【００８０】
さらに、代表点選定部２７は、代表点選定部２７により輝度が高い順に選択された二つの領域代表点の輝度を対比し、一方がノイズであるか否かを判定する。図１２は、領域代表点の一つがノイズである場合の例を示す模式図である。検出領域１００を分割した際、何れかの領域がすべてノイズ領域になってしまう場合がある。図１２では、領域１００Ｄがノイズ領域となり、代表点選定部２７により輝度が高い順に領域１００Ｂの領域代表点３０２と、領域１００Ｄの領域代表点３０４とが選択された場合を示す。
【００８１】
代表点選定部２７は、ノイズの輝度は小さいことを利用して、領域代表点３０２，３０４の輝度比（大きい輝度／小さい輝度）を算出する。そして、代表点選定部２７は、算出結果、例えば、大きい輝度が小さい輝度より２．５倍以上となる場合、小さい輝度の領域代表点（図１２では、領域代表点３０４）がノイズ領域中にあると判断して除外する。なお、閾値は、レーダ画像の性質によって適宜変更される。
【００８２】
図１３は、本実施形態に係るレーダ装置１が検出した代表点を示す図である。図１３は、検出領域１００が二つの物標を含んでおり、図１３（ａ）は単に検出領域１００の中央部を物標の代表点とする方法で検出した代表点を示し、図１３（ｂ）は本実施形態に係るレーダ装置が検出した代表点を示す。図１３（ａ）は、検出領域１００の中央部を物標の代表点として検出しているため、二つの物標に対して、一つの代表点しか検出されていない。これに対し、図１３（ｂ）は、二つの物標それぞれに対して代表点が検出されており、代表点をより精度よく検出することができる。
【００８３】
次に、レーダ装置１で実行される動作について説明する。図１４は、本実施形態に係るレーダ装置1で実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【００８４】
レーダ装置１は、アンテナ１２からパルス信号を送信し、パルス信号が反射してなるエコー信号を受信する（Ｓ１１）。次に、画像処理部１５２の画像データ生成部２１は、エコー信号に基づいて画像データを生成する（Ｓ１２）。領域設定部２２は、画像データ生成部２１が生成した画像データに、物標を囲う検出領域１００を設定する（Ｓ１３）。
【００８５】
次に、領域分割部２５は、領域設定部２２が設定した検出領域１００を分割する（Ｓ１４）。画素選択部２３は、領域分割部２５が分割した各領域１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄを構成する各画素の輝度を降順にソートし、複数の輝度を選択する（Ｓ１５）。次に、領域分割部２５は、画素選択部２３が選択した輝度の画素位置の平均位置を算出し、その算出した平均位置を物標の領域代表点とする（Ｓ１６）。
【００８６】
代表点選定部２７は、近接する領域代表点があるか否かを判定する（Ｓ１７）。近接する領域代表点がある場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、代表点選定部２７は、最高の輝度を有する領域代表点を選択する（Ｓ１８）。近接する領域代表点がない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１９の処理が実行される。
【００８７】
代表点選定部２７は、検出領域１００内に三以上の領域代表点があるか否かを判定する（Ｓ１９）。検出領域１００内に三以上の領域代表点がない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、Ｓ２１の処理が実行される。検出領域１００内に三以上の領域代表点がある場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、代表点選定部２７は、輝度が高い順に上位二つの領域代表点を選択する（Ｓ２０）。続いて、代表点選定部２７は、選択した二つの領域代表点のうち、一方がノイズであるか否かの判定を行う（Ｓ２１）。具体的には、代表点選定部２７は、領域代表点の輝度比を算出し、算出結果が閾値以上である場合、小さい輝度の領域代表点がノイズであると判定して除外する。そして、本処理は終了する。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態では、検出領域１００に複数の物標が含まれている場合であっても、各物標に対して代表点を検出することができる。
【００８９】
なお、レーダ装置１の具体的構成などは、適宜設計変更可能であり、上述の実施形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、上述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９０】
1−レーダ装置、１０−送信部、１２−アンテナ、１３−受信処理部、１４−記憶部、１５−表示部、２１−画像データ生成部、２２−領域設定部、２３−輝度取得部、２４−輝度選択部、２５−代表点検出部、２６−領域分割部（分割手段）、２７−領域代表点検出部、２８−代表点選定部（位置検出手段）、１００−検出領域、１３３−画像処理部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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