(57)【要約】【課題】クラッタを効果的に抑圧することができる物標探知方法を実現する。【解決手段】まず、１スキャン分の探知データを極座標系で取得し、距離方向と方位方向とを二軸とする二次元座標系で記憶する（Ｓ１０１）。極座標系の二次元座標で記憶された探知データに対して、二次元ウェーブレット変換を複数の解像度で実行する。クラッタの特性に応じて設定された特定の解像度における展開係数分布に基づいて、極座標系からなるマスク画像データの各座標位置のレベルを設定する（Ｓ１０２）。座標位置毎に探知データのレベルからマスク画像データのレベルを減算して、表示画像データを生成する（Ｓ１０３）。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射体からのエコー信号を受信して得られる探知データを用いて、物標の位置を探知する物標探知方法であって、
前記探知データに対してウェーブレット変換を実行し、物標の探知範囲における各位置に対応したウェーブレット展開係数を出力するウェーブレット変換実行工程と、
前記ウェーブレット展開係数の値に基づいて、ターゲットとする物標以外の不要波からの探知データを抑圧する不要波抑圧用データを生成する抑圧データ生成工程と、
前記探知データと前記不要波抑圧用データとを用いて、前記ターゲットとする物標の位置を出力する物標特定工程と、
を有する物標探知方法。
【請求項２】
請求項１に記載の物標探知方法であって、
前記ウェーブレット変換実行工程では、前記ウェーブレット変換を複数解像度で実行し、
前記抑圧データ生成工程では、前記不要波毎に特徴を有する特定解像度の前記ウェーブレット展開係数の値に比例した値で前記不要波抑圧用データの値を決定する、物標探知方法。
【請求項３】
請求項２に記載の物標探知方法であって、
前記物標特定工程では、前記探知データの値から前記不要波抑圧用データの値を減算することで、前記不要波による探知データの値を抑圧する、物標探知方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の物標探知方法であって、
前記ウェーブレット変換実行工程では、前記二次元配列された探知データに対して、二次元ウェーブレット変換を行い、前記ウェーブレット展開係数を出力する、物標探知方法。
【請求項５】
請求項４に記載の物標探知方法であって、
前記ウェーブレット変換実行工程では、前記二次元配列として極座標系を用いている、物標探知方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の物標探知方法であって、
前記抑圧データ生成工程では、特定方向に対するウェーブレット展開係数から前記不要波抑圧用データを生成する、物標探知方法。
【請求項７】
請求項４または請求項５に記載の物標探知方法であって、
前記抑圧データ生成工程では、各方向に対するウェーブレット展開係数を用いて、位置毎にウェーブレット展開係数の代表値を算出し、該代表値を用いて前記不要波抑圧用データを生成する、物標探知方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の物標探知方法であって、
前記抑圧データ生成工程では、対象位置を含む所定範囲内の展開係数の分布に基づいて、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の差が大きくなる強調処理を行う、物標探知方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の物標探知方法であって、
前記抑圧データ生成工程では、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の変化が緩やかになる平滑化処理を行う、物標探知方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の物標探知方法であって、
前記抑圧データ生成工程では、前記強調処理後もしくは該強調処理と前記平滑化処理後に、前記探知データに基づく画像データと同じ画素数に、前記抑圧データに基づくマスク画像データを拡大する、物標探知方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の物標探知方法であって、
前記探知データに基づく画像データと前記抑圧データに基づくマスク画像データを画素位置毎に減算処理することで、表示画像データを生成する表示画像データ生成工程、を有する物標探知方法。
【請求項１２】
反射体からのエコー信号を受信して得られる探知データを用いて、物標の位置を探知するために記憶され、演算処理機によって読み出されて実行される物標探知プログラムであって、
前記探知データに対してウェーブレット変換を実行し、物標の探知範囲における各位置に対応したウェーブレット展開係数を出力するウェーブレット変換実行処理と、
前記ウェーブレット展開係数の値に基づいて、ターゲットとする物標以外の不要波からの探知データを抑圧する不要波抑圧用データを生成する抑圧データ生成処理と、
前記探知データと前記不要波抑圧用データとを用いて、前記ターゲットとする物標の位置を出力する物標特定処理と、
を有する物標探知プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の物標探知プログラムであって、
前記ウェーブレット変換実行処理は、前記ウェーブレット変換を複数解像度で実行し、
前記抑圧データ生成処理は、前記不要波毎に特徴を有する特定解像度の前記ウェーブレット展開係数の値に比例した値で前記不要波抑圧用データの値を決定する、物標探知プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の物標探知プログラムであって、
前記物標特定処理は、前記探知データの値から前記不要波抑圧用データの値を減算することで、前記不要波による探知データの値を抑圧する、物標探知プログラム。
【請求項１５】
請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の物標探知プログラムであって、
前記ウェーブレット変換実行処理は、前記二次元配列された探知データに対して、二次元ウェーブレット変換を行い、前記ウェーブレット展開係数を出力する、物標探知プログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の物標探知プログラムであって、
前記ウェーブレット変換実行工程は、前記二次元配列として極座標系を用いている、物標探知プログラム。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の物標探知プログラムであって、
前記抑圧データ生成処理は、特定方向に対するウェーブレット展開係数から前記不要波抑圧用データを生成する、物標探知プログラム。
【請求項１８】
請求項１５または請求項１６に記載の物標探知プログラムであって、
前記抑圧データ生成処理は、各方向に対するウェーブレット展開係数を用いて、位置毎にウェーブレット展開係数の代表値を算出し、該代表値を用いて前記不要波抑圧用データを生成する、物標探知プログラム。
【請求項１９】
請求項１２乃至請求項１８のいずれかに記載の物標探知プログラムであって、
前記抑圧データ生成処理は、対象位置を含む所定範囲内の展開係数の分布に基づいて、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の差が大きくなる強調処理を行う、物標探知プログラム。
【請求項２０】
請求項１２乃至請求項１９のいずれかに記載の物標探知プログラムであって、
前記抑圧データ生成処理は、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の変化が緩やかになる平滑化処理を行う、物標探知プログラム。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載の物標探知プログラムであって、
前記抑圧データ生成処理では、前記強調処理後もしくは該強調処理と前記平滑化処理後に、前記探知データに基づく画像データと同じ画素数に、前記抑圧データに基づくマスク画像データを拡大する、物標探知プログラム。
【請求項２２】
請求項１２乃至請求項２１のいずれかに記載の物標探知プログラムであって、
前記探知データに基づく画像データと前記抑圧データに基づくマスク画像データを画素位置毎に減算処理することで、表示画像データを生成する表示画像データ生成処理、を有する物標探知プログラム。
【請求項２３】
反射体からのエコー信号を受信して得られる探知データを用いて、物標の位置を探知する物標探知装置であって、
前記探知データに対してウェーブレット変換を実行し、物標の探知範囲における各位置に対応したウェーブレット展開係数を出力するウェーブレット変換実行部と、
前記ウェーブレット展開係数の値に基づいて、ターゲットとする物標以外の不要波からの探知データを抑圧する不要波抑圧用データを生成する抑圧データ生成部と、
前記探知データと前記不要波抑圧用データとを用いて、前記ターゲットとする物標の位置を出力する物標特定部と、
を備える物標探知装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の物標探知装置であって、
前記ウェーブレット変換実行部は、前記ウェーブレット変換を複数解像度で実行し、
前記抑圧データ生成部は、前記不要波毎に特徴を有する特定解像度の前記ウェーブレット展開係数の値に比例した値で前記不要波抑圧用データの値を決定する、物標探知装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の物標探知装置であって、
前記物標特定部は、前記探知データの値から前記不要波抑圧用データの値を減算することで、前記不要波による探知データの値を抑圧する、物標探知装置。
【請求項２６】
請求項２３乃至請求項２５のいずれかに記載の物標探知装置であって、
前記ウェーブレット変換実行部は、前記二次元配列された探知データに対して、二次元ウェーブレット変換を行い、前記ウェーブレット展開係数を出力する、物標探知装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の物標探知装置であって、
前記ウェーブレット変換実行部は、前記二次元配列として極座標系を用いている、物標探知装置。
【請求項２８】
請求項２６または請求項２７に記載の物標探知装置であって、
前記抑圧データ生成部は、特定方向に対するウェーブレット展開係数から前記不要波抑圧用データを生成する、物標探知装置。
【請求項２９】
請求項２６または請求項２７に記載の物標探知装置であって、
前記抑圧データ生成部では、各方向に対するウェーブレット展開係数を用いて、位置毎にウェーブレット展開係数の代表値を算出し、該代表値を用いて前記不要波抑圧用データを生成する、物標探知装置。
【請求項３０】
請求項２３乃至請求項２９のいずれかに記載の物標探知装置であって、
前記抑圧データ生成部は、対象位置を含む所定範囲内の展開係数の分布に基づいて、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の差が大きくなる強調処理を行う、物標探知装置。
【請求項３１】
請求項２３乃至請求項３０のいずれかに記載の物標探知装置であって、
前記抑圧データ生成部は、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の変化が緩やかになる平滑化処理を行う、物標探知装置。
【請求項３２】
請求項３０または請求項３１に記載の物標探知装置であって、
前記抑圧データ生成部は、前記強調処理後もしくは該強調処理と前記平滑化処理後に、前記探知データに基づく画像データと同じ画素数に、前記抑圧データに基づくマスク画像データを拡大する、物標探知装置。
【請求項３３】
請求項２３乃至請求項３２のいずれかに記載の物標探知装置であって、
前記探知データに基づく画像データと前記抑圧データに基づくマスク画像データを画素位置毎に減算処理することで、表示画像データを生成する表示画像データ生成部、を備える物標探知装置。
【請求項３４】
請求項２３乃至請求項３３のいずれかに記載の物標探知装置の各部を備え、
前記探知信号として所定周波数の電波を用いるレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナを回転させながら探知信号を送信し、探知信号の反射波から物標を検出する物標探知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、探知信号を送信して、探知信号の反射波を受信し、当該受信信号に基づいて物標探知用の表示画像データを生成するレーダ装置等の物標探知装置が各種考案されている。このような物標探知装置では、クラッタが問題となっている。クラッタとは、目的とする物標からの反射波以外で受信信号のレベルが高くなってしまい、表示画面上に映し出されてしまう現象である。
【０００３】
特許文献１および特許文献２のレーダ装置では、クラッタを抑圧する一手法として、ウェーブレット変換を用いている。これらの従来のレーダ装置では、物標に応じてマザーウェーブレットを設定し、当該マザーウェーブレットを用いてウェーブレット変換を行うことで、物標のエコーを抽出し、物標以外のクラッタを抑圧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６６８４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のレーダ装置では、物標を抽出することを目的としており、物標に応じたマザーウェーブレットを設定しなければならない。したがって、マザーウェーブレットの設定が物標に合致しなければ、効果的に物標を抽出してクラッタを抑圧することができない。
【０００６】
本発明の目的は、クラッタを効果的に抑圧することができる物標探知方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、反射体からのエコー信号を受信して得られる探知データを用いて、物標の位置を探知する物標探知方法に関する。この物標探知方法は、ウェーブレット変換実行工程、抑圧データ生成工程、物標特定工程を有する。ウェーブレット変換実行工程では、探知データに対してウェーブレット変換を実行し、物標の探知範囲における各位置に対応したウェーブレット展開係数を出力する。抑圧データ生成工程では、ウェーブレット展開係数の値に基づいて、ターゲットとする物標以外の不要波からの探知データを抑圧する不要波抑圧用データを生成する。物標特定工程では、探知データと不要波抑圧用データとを用いて、ターゲットとする物標の位置を出力する。
【０００８】
この方法では、レインクラッタ、シークラッタ、干渉波等の各クラッタと物標のエコーとが、それぞれ異なるウェーブレット変換結果を有する点を利用している。この特徴を利用し、本願発明の方法では、探知データに対するウェーブレット変換を実行し、ウェーブレット変換結果から各クラッタを抑圧する不要波抑圧用データを生成する。この不要波抑圧用データを用いて、探知データから不要波部分を抑圧すれば、ターゲットの物標のエコー（探知データ）のみが残る。
【０００９】
また、この発明の物標探知方法のウェーブレット変換実行工程では、ウェーブレット変換を複数解像度で実行する。抑圧データ生成工程では、不要波毎に特徴を有する特定解像度のウェーブレット展開係数の値に比例した値で不要波抑圧用データの値を決定する。
【００１０】
この方法では、より具体的に、上述の各クラッタおよび物標のエコーが、ウェーブレット変換の複数解像度解析を行った場合に、特定の解像度で特徴を有し、それぞれに異なる特徴を有することを利用している。これにより、各クラッタとターゲット物標との識別が可能になる。
【００１１】
また、この発明の物標探知方法の物標特定工程では、探知データの値から不要波抑圧用データの値を減算することで、不要波による探知データの値を抑圧する。
【００１２】
この方法では、具体的な不要波の抑圧方法を示している。
【００１３】
また、この発明の物標探知方法のウェーブレット変換実行工程では、二次元配列された探知データに対して、二次元ウェーブレット変換を行い、ウェーブレット展開係数を出力する。
【００１４】
この方法では、具体的に二次元ウェーブレット変換を行う場合を示している。これは、各クラッタ及び物標のエコーが平面的に解析した場合に方向依存性を有することを利用している。
【００１５】
また、この発明の物標探知方法のウェーブレット変換実行工程では、二次元配列として極座標系を用いている。
【００１６】
この方法では、二次元ウェーブレット変換の具体例として、極座標系を用いる場合を示している。
【００１７】
また、この発明の物標探知方法の抑圧データ生成工程では、特定方向に対するウェーブレット展開係数から不要波抑圧用データを生成する。
【００１８】
この方法では、各クラッタ及び物標のエコーが方向依存性を有する点に着目しており、特定方向のウェーブレット展開係数を用いることで、クラッタの種類やターゲット物標であるかの明確な区別を可能にする。
【００１９】
また、この発明の物標探知方法の抑圧データ生成工程では、各方向に対するウェーブレット展開係数を用いて、位置毎にウェーブレット展開係数の代表値を算出し、該代表値を用いて不要波抑圧用データを生成する。
【００２０】
この方法では、各クラッタ及び物標のエコーの方向依存性に着目した抑圧データの具体的な算出方法の一例を示している。
【００２１】
また、この発明の物標探知方法の抑圧データ生成工程では、対象位置を含む所定範囲内の展開係数の分布に基づいて、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の差が大きくなる強調処理を行う。
【００２２】
この方法では、強調処理を行うことで、抑圧する領域の不要波抑圧用データのレベルをより高く、抑圧しない領域の不要波抑圧用データのレベルをより低くすることが可能になる。これにより、より確実な不要波の抑圧と、ターゲット物標の識別が可能になる。
【００２３】
また、この発明の物標探知方法の抑圧データ生成工程では、高い展開係数の領域と低い展開係数の領域との間での値の変化が緩やかになる平滑化処理を行う。
【００２４】
この方法では、抑圧を行う領域と抑圧を行わない領域との境界での不連続性を緩和することができる。
【００２５】
また、この発明の物標探知方法の抑圧データ生成工程では、強調処理後もしくは該強調処理と平滑化処理後に、探知データに基づく画像データと同じ画素数に、抑圧データに基づくマスク画像データを拡大する。
【００２６】
この方法では、強調処理および変化平滑化処理後に画素数を増加させるので、画素数を増加させてから強調処理および変化平滑化処理後を実行するよりも、処理負荷を軽減できる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、レインクラッタ、シークラッタ等の各クラッタを効果的に抑圧した表示画像データを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】表示画像データの生成処理フローを示すフローチャートである。
【図３】マスク画像データの生成処理フローを示すフローチャートである。
【図４】ドベシィのマザーウェーブレットの波形を示す図である。
【図５】レインクラッタに対する多重解像度解析結果を示す図である。
【図６】シークラッタに対する多重解像度解析結果を示す図である。
【図７】干渉に対する多重解像度解析結果を示す図である。
【図８】物標に対する多重解像度解析結果を示す図である。
【図９】レインクラッタ抑圧用のマスク画像データの生成処理を説明するための図である。
【図１０】レインクラッタの抑圧結果を示す図である。
【図１１】シークラッタを含む探知データに対して、多重解像度解析を行った実験結果を示す図である。
【図１２】シークラッタ抑圧用のマスク画像データの生成処理を説明するための図である。
【図１３】シークラッタ抑圧用のマスク画像データの生成処理を説明するための図である。
【図１４】シークラッタの抑圧結果を示す図である。
【図１５】物標の長手方向の違いによる展開係数分布の相違を説明するための図である。
【図１６】シークラッタ抑圧用の展開係数分布の算出処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第１の実施形態に係る物標探知方法、物標探知プログラム、および物標探知装置について、図を参照して説明する。本実施形態では、物標探知装置として、所定周波数の電波を送信し、その反射波で物標探知を行うレーダ装置を例に説明する。
【００３０】
図１は本実施形態に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、レーダ装置１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、極座標系探知データ記憶部１２、マスク画像生成部１３、描画アドレス生成部１４、表示画像形成部１５、表示画像データ記憶部１６を備える。なお、レーダ装置１は、所定周波数で変調されたパルス状の探知信号を生成する探知信号生成部を備えるが、図示を省略している。
【００３１】
レーダ装置１はアンテナ１０に接続している。図示しない探知信号生成部で生成された探知信号は、アンテナ１０へ供給される。アンテナ１０は、水平面上を予め設定した所定回転数で回転しながら、探知信号を外部へ電波として送信（放射）する。この際、アンテナ１０は、所定の指向性をもって探知信号を送信する。
【００３２】
アンテナ１０は、探知信号の反射波を受信して、受信信号をＡＤコンバータ１１へ出力する。また、アンテナ１０は、回転角情報を極座標系探知データ記憶部１２および描画アドレス生成部１４へ順次出力する。
【００３３】
ＡＤＣ１１は、受信信号を所定のサンプリングタイミング間隔で、サンプリングし、探知データを生成する。この際、ＡＤＣ１１は、一回の探知信号の送信に対する受信信号毎、すなわちスイープ毎に探知データを生成する。また、ＡＤＣ１１は、探知データのレベルを所定階調（例えば０〜２５５）に離散化して取得する。ＡＤＣ１１は、スイープ単位で、探知データを極座標系探知データ記憶部１２へ出力する。
【００３４】
極座標系探知データ記憶部１２は、アンテナ１０の一回転分（１スキャン分）で得られる探知データを記憶可能な容量を備える。極座標系探知データ記憶部１２は、ＡＤＣ１１から入力される探知データを順次記憶する。これにより、極座標系探知データ記憶部１２には、アンテナ１０を中心点とした距離方向（Ｒ方向）およびアンテナ１０の回転方向に対応する方位方向（θ方向）の二次元で配列された探知データが記憶される。すなわち、距離方向軸と方位方向軸とを二軸とする二次元座標系で、探知データが記憶される。
【００３５】
マスク画像生成部１３（本発明の「ウェーブレット変換実行部」、「抑圧データ生成部」に相当する。）は、具体的な方法は後述するが、二次元座標系で記憶された探知データに対して二次元ウェーブレット変換を実行する。
【００３６】
マスク画像生成部１３は、該二次元ウェーブレット変換の結果である展開係数に基づいてレベル設定されたマスク画像データを生成する。
【００３７】
表示画像生成部１５（本発明の「物標特定部」に相当する。）は、極座標系探知データ記憶部１２から探知データを読み出し、探知データのレベルからマスク画像データのレベルを減算することで、表示画像データを生成する。表示画像形成部１５は、描画アドレス生成部１４から得られる極座標系を直交座標系に変換する書き込みアドレスに準じて、極座標系で記憶されている表示画像データを、直交座標系からなる表示画像データ記憶部１６へ書き込む。
【００３８】
表示画像データ記憶部１６は、探知領域全体を含む所定範囲の表示画像データを記憶する容量を備える。表示画像データ記憶部１６のアドレスは直交座標系で与えられている。表示画像データ記憶部１６に書き込まれた表示画像データは、表示器１７によって読み出される。
【００３９】
表示器１７は、読み出した表示画像データのレベルに応じた輝度や色で、液晶ディスプレイ等の表示パネルを点灯させる。これにより、オペレータは、探知信号に基づいた物標探知画像を観測することができる。
【００４０】
なお、上述の説明では、各機能ブロックに区分して処理を行う場合を示したが、本実施形態の処理の探知データの取得以降の工程もプログラム化して、記憶媒体に記憶しておき、ＣＰＵ等の演算処理装置で読み出して実行するようにしてもよい。この場合、次に示すような処理フローを実行すればよい。図２は表示画像データの生成処理フローを示すフローチャートである。
【００４１】
まず、１スキャン分の探知データを極座標系で取得し、距離方向と方位方向とを二軸とする二次元座標系で記憶する（Ｓ１０１）。極座標系の二次元座標で記憶された探知データに対して、二次元ウェーブレット変換を複数の解像度で実行する。二次元ウェーブレット変換結果である展開係数に基づいて、極座標系からなるマスク画像データの各座標位置のレベルを設定する（Ｓ１０２）。座標位置毎に探知データのレベルからマスク画像データのレベルを減算して、表示画像データを生成する（Ｓ１０３）。極座標系からなる表示画像データを、船首方位もしくは北を基準方位とする直交座標系に変換し、表示する。
【００４２】
次に、マスク画像生成部１３での具体的なマスク画像データ生成処理について説明する。図３はマスク画像データの生成処理フローを示すフローチャートである。
【００４３】
まず、１スキャン分（アンテナ１周分）の極座標系からなる探知データに対して、二次元ウェーブレット変換による多重解像度解析を実行する（Ｓ２０１）。この際、ウェーブレット変換には、図４に示すようなドベシィ（Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ）のマザーウェーブレットを用いる。
【００４４】
なお、本実施形態では、ドベシィのマザーウェーブレットを用いた例を示しているが、既知のＨａａｒ，Ｍｅｙｅｒ，Ｍｏｒｌｅｔ，Ｍｅｘｉｃａｎ  Ｈａｔ等のマザーウェーブレットを用いることもできる。
【００４５】
本実施形態のウェーブレット変換で利用するドベシィのマザーウェーブレットの周期は、送信信号のパルス長に基づいて設定されており、探知データの画像座標系における約１画素分に対応する長さに設定されている。なお、この周期についても、検出したいクラッタの仕様に応じて、適宜設定を変更することができる。
【００４６】
また、ドベシィのマザーウェーブレットの振幅は、予め実験的に得られる各クラッタのエコーレベルに応じて、予め所定値に設定されている。なお、この振幅についても、適宜設定を変更することができる。
【００４７】
このようなドベシィのマザーウェーブレットを用いて二次元ウェーブレット変換を実行する。すなわち、一つの解像度に対して、距離（Ｒ）方向に沿ったウェーブレット変換と、方位（θ）方向に沿ったウェーブレット変換と、対角（Ｄ）方向に沿ったウェーブレット変換とを実行し、展開係数分布を取得する。
【００４８】
この際、一次、二次、三次の順に解像度を低下させながら、複数の解像度で二次元ウェーブレット変換を行う。具体的には、まず、極座標系の探知データ群とマザーウェーブレットとをそのまま用いて、一次の二次元ウェーブレット変換を実行する。次に、探知データを距離方向、方位方向ともに半分に縮小し、マザーウェーブレットをそのままにして、二次の二次元ウェーブレット変換を実行する。この際、探知データの縮小方法としては、例えば、距離方向および方位方向に対して、探知データを一つおきにとばしながら取得する方法を用いる。次に、探知データを距離方向、方位方向ともに、さらに半分に縮小し、マザーウェーブレットをそのままにして、三次の二次元ウェーブレット変換を実行する。以下、順に四次、五次と高次に続くウェーブレット変換を、所定次数まで実行する。これにより、高周波数成分の検出から低周波数成分の検出へ徐々に移行する二次元ウェーブレット変換が実現される。この際、マザーウェーブレットを変化させることなく、探知データの間引きにより解像度を変化させることで、複数の異なる解像度でのウェーブレット変換に対するリソース使用を低減することができる。
【００４９】
このような複数解像度での二次元ウェーブレット変換を行うことで、図５、図６、図７、図８に示すような多重解像度解析結果、すなわち、展開係数分布が得られる。なお、本実施形態では、五次までのウェーブレット変換を実行した場合の多重解像度解析結果を示している。図５、図６、図７、図８において、白色の領域は展開係数のレベルが低く、黒色の領域は展開係数のレベルが高い。
【００５０】
図５、図６、図７、図８に示すように、多重解像度解析結果は、一次の各方向に対する展開係数分布が元の探知データのリソース領域を四分割した三つの領域に書き込まれ、残りの一つの領域に、二次以降の展開係数分布が順次書き込まれる構造となっている。
【００５１】
ここで、図５、図６、図７、図８に示すように、一次の距離Ｒ方向の展開係数分布をＷ（１，Ｒ）とし、一次の方位θ方向の展開係数分布をＷ（１，θ）とし、一次の対角ｄ方向の展開係数分布をＷ（１，ｄ）とする。同様に、ｎ（ｎ＝２、３，４，５）次の距離Ｒ方向、方位θ方向、対角ｄ方向の展開係数分布をそれぞれＷ（ｎ，Ｒ），Ｗ（ｎ，θ），Ｗ（ｎ，ｄ）とする。
【００５２】
図５はレインクラッタに対する多重解像度解析結果を示す図である。図６はシークラッタに対する多重解像度解析結果を示す図である。図７は干渉に対する多重解像度解析結果を示す図である。図８は物標に対する多重解像度解析結果を示す図である。
【００５３】
＜レインクラッタの場合＞
図５に示すように、レインクラッタの場合、低次、特に一次の展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）およびＷ（１，ｄ）のレインクラッタ領域に対応して、高いレベルの展開係数が現れる。一方、高次の展開係数分布には、高いレベルの展開係数が現れない。また、距離Ｒ方向、方位θ方向、対角ｄ方向で、展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）およびＷ（１，ｄ）が略同じであり、方向依存性を有さない。
【００５４】
これは、レインエコーは全ての方向に対してランダム性が高く、且つ、その変化の度合いが高い、すなわち、同レベルとなるエコーの集団であるエコー粒子が小さく、レベル変化の周波数が高いからであると考えられる。
【００５５】
したがって、一次の各展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）およびＷ（１，ｄ）の全てにおいて、所定レベル以上の展開係数が取得された位置は、レインクラッタと判断することができる。
【００５６】
＜シークラッタの場合＞
図６に示すように、シークラッタの場合、低次（二次、三次、四次）、特に三次の展開係数分布Ｗ（３，Ｒ）、Ｗ（３，θ）およびＷ（３，ｄ）のシークラッタ領域に対応して、高いレベルの展開係数が現れる。一方、一次および、五次以上高次の展開係数分布には、高いレベルの展開係数が現れない。また、距離Ｒ方向、方位θ方向、対角ｄ方向で、展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）およびＷ（１，ｄ）が略同じであり、方向依存性を有さない。
【００５７】
これは、海面反射エコーは、レインエコーほどではないが、全ての方向に対してランダム性が高く、且つ、特定周波数での変化の度合いが高い、すなわち、同レベルとなるエコーの集団であるエコー粒子がレインクラッタよりも大きいが固定物標よりも小さく所定の大きさからなり、レベル変化の周波数が特定の周波数に集中するからであると考えられる。
【００５８】
したがって、低次特に三次の各展開係数分布Ｗ（３，Ｒ）、Ｗ（３，θ）およびＷ（３，ｄ）の全てにおいて、所定レベル以上の展開係数が取得された位置は、シークラッタと判断することができる。なお、マザーウェーブレットを異なる大きさにした場合には、三次に限らず、二次や四次程度の場合もあり、展開係数を取得する次数は、マザーウェーブレットの大きさに応じて、適宜設定すればよい。
【００５９】
＜干渉＞
図７に示すように、干渉の場合、低次、特に一次の展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）およびＷ（１，ｄ）の干渉領域に対応して、高いレベルの展開係数が現れる。一方、高次の展開係数分布には、高いレベルの展開係数が現れない。また、方位θ方向の展開係数分布Ｗ（１，θ）のみに高いレベルの展開係数が現れ、距離Ｒ方向の展開係数Ｗ（１，Ｒ）、および対角ｄ方向の展開係数Ｗ（１，ｄ）には、高いレベルの展開係数が現れない。すなわち、干渉特有の方位依存性を有する。また、この際、高いレベルの展開係数は、距離Ｒ方向に列ぶ。
【００６０】
これは、干渉は、他のレーダ装置の送信信号を受信して生じる現象であるため、特定の方位θのみで、受信信号が高レベルとなる。このため、方位θ方向に沿った干渉発生位置のみで、距離Ｒ方向に沿って、高い展開係数が得られるものと考えられる。
【００６１】
したがって、低次特に一次の方位θ方向の展開係数分布Ｗ（１，θ）において、距離Ｒ方向に列ぶ所定レベル以上の展開係数が取得された位置は、干渉と判断することができる。
【００６２】
＜船舶、陸地等の物標＞
図８に示すように、船舶、陸地等の物標の場合、低次の展開係数分布に、高いレベルの展開係数が現れない。一方、物標の大きさに応じて、約三次以上高次（特に五次）の展開係数分布には、高いレベルの展開係数が現れる。また、物標の各方向に沿った大きさに応じて、距離Ｒ方向、方位θ方向、対角ｄ方向で、展開係数分布が異なる。
【００６３】
これは、物標反射エコーは、物標の大きさによるものの、所定レベル以上のエコーの集団からなるエコー粒子がシークラッタよりも大きいからであると考えられる。
【００６４】
したがって、高次の各展開係数分布、例えば五次の各展開係数分布Ｗ（５，Ｒ）、Ｗ（５，θ）およびＷ（５，ｄ）のいずれかにおいて、所定レベル以上の展開係数が取得された位置は、物標と判断することができる。なお、マザーウェーブレットを異なる大きさにした場合には、五次に限らず、三次、四次や六次程度の場合もあり、展開係数を取得する次数は、マザーウェーブレットの大きさに応じて、適宜設定すればよい。
【００６５】
以上のように、レインクラッタ、シークラッタ等の各クラッタおよび干渉と、物標とでは、展開係数分布の特徴が異なる。したがって、各クラッタおよび干渉の特徴が現れる展開係数分布から、これら各クラッタおよび干渉の発生位置および発生領域を検出することが可能となる。この特性を利用し、本願発明では、次に示す処理を実行して、マスク画像データを生成する。
【００６６】
なお、以下では、説明をわかりやすくするために、特定のクラッタ（レインクラッタもしくはシークラッタ）のみを抑圧するマスク画像データを生成する例を示す。
【００６７】
まず、レインクラッタ抑圧用のマスク画像データの生成処理について説明する。図９はレインクラッタ抑圧用のマスク画像データの生成処理を説明するための図である。図９において、白色の領域は展開係数のレベルが高く、黒色の領域は展開係数のレベルが低い。
【００６８】
上述の二次元ウェーブレット変換の多重解像度解析の実行後（図４：Ｓ２０１）、上述の各クラッタおよび干渉の特徴に準じて、所定の展開係数分布を取得する（図４：Ｓ２０２）。具体的に、レインクラッタを抑圧する仕様であれば、上述の特性に基づいて、一次の展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）、Ｗ（１，ｄ）のいずれかを取得する。図９の例であれば、方位θ方向の一次展開係数分布Ｗ（１，θ）を取得する。なお、三種類の展開係数分布Ｗ（１，Ｒ）、Ｗ（１，θ）、Ｗ（１，ｄ）の各座標位置に対して最大値抽出を行い、各座標位置にそれぞれの最大値を与えた展開係数分布を用いてもよい。
【００６９】
次に、展開係数分布Ｗ（１，θ）の各展開係数に対してレベル強調処理を実行する（図４：Ｓ２０３）。レベル強調処理とは、レベルの高い領域や高いレベルの展開係数の分布密度が高い領域では、各展開係数をより高いレベルに調整し、レベルの低い領域や比較的高いレベルの展開係数の分布密度が低い領域では、各展開係数をより低いレベルに調整する処理である。これにより、レインクラッタ領域の展開係数のレベルが向上し、レインクラッタのレベルが強調される。この結果、図９のレベル強調後画像に示すような、レインクラッタのレベルが強調された画像が得られる。
【００７０】
次に、レベル強調後の画像に対して、レベル変化の平滑化処理を実行する（図４：Ｓ２０４）。平滑化処理としては、所定の半径（距離方向および方位方向への長さ）のガウスぼかし処理や、レベルの線形補間処理等を用いる。これにより、展開係数が高くレベル強調された画素（座標位置）と、これに隣接する展開係数のレベルが低い画素（座標位置）との間でのレベル差が緩和される。この結果、図９のレベル変化平滑化後画像に示すような、レインクラッタの領域をぼやかした画像が得られる。
【００７１】
次に、レベル変化平滑化後画像に対して、レベルカーブ調整処理を実行する（図４：Ｓ２０５）。この処理は、予めレインクラッタの特徴に準じて、展開係数のレベルが高い画素が集中して存在する領域を、展開係数のレベルが高い画素が離散して存在する領域よりも、際立つようにレベル調整する処理のことである。このような処理により、レインクラッタによるレベルの高い画素が集中して存在する領域ではレベルが相対的に高く、レインクラッタによるレベルの高い画素が集中して存在する領域ではレベルが相対的に低くなる。この結果、図９のレベルカーブ調整後画像に示すような、レインクラッタが集中して存在する領域でレベルが高く、レインクラッタが離散して存在する領域でレベルが低い画像が得られる。
【００７２】
次に、レベルカーブ調整後画像に対して、元の探知データのデータ領域と同じ画像データになるように、拡大処理を実行する（図４：Ｓ２０６）。具体的に、上述の説明のように展開係数分布Ｗ（１，θ）を用いた場合であれば、レベルカーブ調整後画像を４倍に拡大する。これにより、図９に示すようなマスク画像データを生成することができる。
【００７３】
このようにして生成したマスク画像データを探知データから減算する。すなわち、各座標位置（画素位置）の探知データのレベルから、対応する座標位置（画素位置）のマスク画像データのレベルを減算する。これにより、極座標系の表示画像データが得られる。
【００７４】
図１０はレインクラッタの抑圧結果を示す図である。図１０において、白色の領域は展開係数のレベルが高く、黒色の領域は展開係数のレベルが低い。図１０（Ａ）は探知データによる画像とレインクラッタ抑圧処理後の画像とを極座標系で示した図であり、図１０（Ｂ）は探知データによる画像とレインクラッタ抑圧処理後の画像とを直交座標系で示した図である。
【００７５】
図１０に示すように、本実施形態のマスク画像データの生成方法を用いてレインクラッタ抑圧処理を実行することで、船舶や陸地等の物標のエコーを抑圧することなく、レインクラッタのみを効果的に抑圧することができる。これにより、降雨時であっても、船舶や陸地等の物標を、明確に画像表示することができる。
【００７６】
なお、上述の説明では、レインクラッタを抑圧するマスク画像データの生成処理を示したが、シークラッタに対しても同様のマスク画像データを生成することができることは、次に示す実験結果画像群から明確である。
【００７７】
図１１は、シークラッタを含む探知データに対して、多重解像度解析を行った実験結果を示す図である。図１１において、白色の領域は展開係数のレベルが高く、黒色の領域は展開係数のレベルが低い。図１１に示すように、本実施形態に示すマザーウェーブレットの設定を行うことで、シークラッタは二次の展開係数分布から現れ始め、特に三次の展開係数分布において高いレベルで現れる。したがって、本実施形態では三次の展開係数分布を用いて、シークラッタ用のマスク画像データを生成する。特に、以下では、シークラッタおよび物標に対する展開係数レベルが低い、対角ｄ方向の展開係数分布Ｗ（３，ｄ）を用いて、シークラッタ用のマスク画像データを生成する例を示す。
【００７８】
図１２、図１３はシークラッタ抑圧用のマスク画像データの生成処理を説明するための図である。図１２は船舶が存在する海況でシークラッタが生じている場合を示し、図１３は陸地が存在する海況でシークラッタが生じている場合を示す。図１２、図１３において、白色の領域は展開係数のレベルが高く、黒色の領域は展開係数のレベルが低い。
【００７９】
まず、上述の二次元ウェーブレット変換の多重解像度解析の実行後、シークラッタの特性に基づいて、図１２、図１３に示すように、対角ｄ方向の三次の展開係数分布Ｗ（３，ｄ）を取得する。
【００８０】
次に、展開係数分布Ｗ（３，ｄ）の各展開係数に対して、レベル変化の平滑化処理を実行する。これにより、展開係数が高くレベル強調された画素（座標位置）と、これに隣接する展開係数のレベルが低い画素（座標位置）との間でのレベル差が緩和される。この結果、図１２、図１３のレベル変化平滑化後画像に示すような、シークラッタの領域をぼやかした画像が得られる。なお、シークラッタの場合、レインクラッタと比較して、エコーレベルが高いので、上述のレインクラッタのマスク画像データの生成処理のように、強調処理を行っていないが、必要に応じて強調処理を行ってもよい。
【００８１】
次に、レベル変化平滑化後画像に対して、レベル強調処理を実行する。この結果、図１２、図１３のレベル強調後画像に示すような、シークラッタ領域を全体的に強調した画像が得られる。なお、シークラッタの場合にも、上述のレインクラッタのマスク画像データの生成処理のように、シークラッタのレベル遷移の特徴に準じて、レベルカーブ調整を行うこともできる。
【００８２】
次に、レベル強調後画像に対して、元の探知データのデータ領域と同じ画像データになるように、拡大処理を実行する。具体的に、上述の説明のように展開係数分布Ｗ（３，ｄ）を用いた場合であれば、レベルカーブ調整後画像を４３倍（＝６４倍）に拡大する。これにより、図１２、図１３に示すようなシークラッタ領域のみが高いレベルに強調されたマスク画像データを生成することができる。
【００８３】
このようにして生成したマスク画像データを探知データから減算する。すなわち、各座標位置（画素位置）の探知データのレベルから、対応する座標位置（画素位置）のマスク画像データのレベルを減算する。これにより、極座標系の表示画像データが得られる。
【００８４】
図１４はシークラッタの抑圧結果を示す図である。図１４において、白色の領域は展開係数のレベルが高く、黒色の領域は展開係数のレベルが低い。図１４（Ａ）は、図１２に示すような船舶が存在する海況での探知データによる画像とシークラッタ抑圧処理後の画像とを極座標系で示した図であり、図１４（Ｂ）は、図１３に示すような陸地が存在する海況での探知データによる画像とレインクラッタ抑圧処理後の画像とを極座標系で示した図である。
【００８５】
図１４に示すように、本実施形態のマスク画像データの生成方法を用いてシークラッタ抑圧処理を実行することで、船舶や陸地等の物標のエコーを抑圧することなく、シークラッタのみを効果的に抑圧することができる。これにより、海面反射が強い海況であっても、船舶や陸地等の物標を明確に画像表示することができる。
【００８６】
なお、干渉についても、図１１に示すように、方位θ方向の一次の展開係数分布Ｗ（１，θ）を用いれば、詳細を図示しないが、干渉の発生位置でレベルが高いマスク画像データの生成できる。そして、このマスク画像データを用いることで、干渉を抑圧した画像を得ることができる。
【００８７】
さらに、方位θ方向の一次の展開係数分布Ｗ（１，θ）を用いることで、上述のレインクラッタ抑圧用のマスク画像データも生成できるので、干渉とレインクラッタの双方を同時に抑圧するマスク画像データを生成することもできる。
【００８８】
また、上述の説明では、レインクラッタ抑圧用のマスク画像データと、シークラッタ抑圧用のマスク画像データとを個別に生成し、探知データから減算処理することで、それぞれにレインクラッタとシークラッタを抑圧する例を示した。しかしながら、レインクラッタ抑圧用のマスク画像データとシークラッタ抑圧用のマスク画像データとを生成し、合成した後に、探知データから減算処理してもよい。これにより、探知データからレインクラッタとシークラッタを同時に抑圧して、表示画像データを生成することができる。
【００８９】
また、上述の実験結果に示すように、シークラッタによる展開係数の高い次数と、物標による展開係数が高い次元とは、類似することがある。例えば、図１１の場合であれば、シークラッタと物標は、二次から五次にともに現れる。しかしながら、シークラッタは、一次の距離Ｒ方向の展開分布でも現れ、二次の全ての展開係数分布で現れる。一方、物標は、一次の距離Ｒ方向の展開分布および二次の対角ｄ方向の展開係数分布では現れず、シークラッタが識別しにくい高次でも現れる。
【００９０】
このように、シークラッタは、物標に対して、より低次から高いレベルの展開係数が現れるので、シークラッタと物標の展開係数を識別することは可能である。例えば、予めシークラッタのマスク画像データ用に取得する次数の展開係数分布を定めておき、その低次および高次の展開係数分布との間で、最小値選択処理や平均値処理を実行する。これにより、シークラッタの展開係数レベルが、物標の展開係数レベルよりも、相対的に高くなり、物標が存在しても、シークラッタのみがより強調されるマスク画像データを生成することができる。
【００９１】
また、シークラッタと物標とが同じ次数の展開係数分布に同時に現れる場合がある。しかしながら、図１５に示すように、物標の長手方向に応じて、物標の展開係数レベルの現れ方が、距離Ｒ方向、方位θ方向、対角ｄ方向毎に異なる。図１５は、物標の長手方向の違いによる展開係数分布の相違を説明するための図である。図１５において、白色の領域は展開係数のレベルが低く、黒色の領域は展開係数のレベルが高い。図は、海面反射が無い状況でのエコー画像（各枠内の正面視の左上の図）と、ｍ次の各方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，Ｒ），Ｗ（ｍ，θ），Ｗ（ｍ，ｄ）を示す図である。
【００９２】
図１５に示すように、物標が方位θ方向に長ければ、短手方向に沿った距離Ｒ方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，Ｒ）で物標に対して高い展開係数が得られる。しかし、他の方位θ方向および対角ｄ方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，θ），Ｗ（ｍ，ｄ）では、物標に対して低い展開係数となる。
【００９３】
また、物標が距離Ｒ方向に長ければ、短手方向に沿った方位θ方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，θ）で物標に対して高い展開係数が得られる。しかし、他の距離Ｒ方向および対角ｄ方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，Ｒ），Ｗ（ｍ，ｄ）では、物標に対して低い展開係数となる。
【００９４】
また、物標が対角ｄ方向と直交する方向に長ければ、短手方向に沿った対角ｄ方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，ｄ）で物標に対して高い展開係数が得られる。しかし、他の距離Ｒ方向および方位θ方向の展開係数分布Ｗ（ｍ，Ｒ），Ｗ（ｍ，θ）では、物標に対して低い展開係数となる。
【００９５】
なお、物標が対角ｄ方向に長ければ、全ての展開係数分布Ｗ（ｍ，Ｒ），Ｗ（ｍ，θ），Ｗ（ｍ，ｄ）で、物標に対して低い展開係数となる。
【００９６】
このような特性を利用し、図１６に示すように、各展開係数分布Ｗ（ｍ，Ｒ），Ｗ（ｍ，θ），Ｗ（ｍ，ｄ）の最小値を代表値として、シークラッタ抑圧用の展開係数分布を算出する。図１６は、シークラッタ抑圧用の展開係数分布の算出処理を説明するための図である。図１６において、白色の領域は展開係数のレベルが低く、黒色の領域は展開係数のレベルが高い。
【００９７】
図１６に示すように、最小値算出処理を行うことで、各方向で展開係数分布が殆ど変化しないシークラッタの展開係数は殆ど変化しない。一方で、物標に対する展開係数は、いずれかの方向で低いので、抑圧される。これにより、物標が存在しても、シークラッタの領域のみでレベルの高いマスク画像データを生成することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１−レーダ装置、１０−アンテナ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、１２−極座標系探知データ記憶部、１３−マスク画像生成部、１４−描画アドレス生成部、１５−表示画像生成部、１６−表示画像データ記憶部、１７−表示器
【図１】
2012132687.tif 000003
【図２】
2012132687.tif 000004
【図３】
2012132687.tif 000005
【図４】
2012132687.tif 000006
【図５】
2012132687.tif 000007
【図６】
2012132687.tif 000008
【図７】
2012132687.tif 000009
【図８】
2012132687.tif 000010
【図１０】
2012132687.tif 000011
【図１４】
2012132687.tif 000012
【図１５】
2012132687.tif 000013
【図１６】
2012132687.tif 000014
【図９】
2012132687.tif 000015
【図１１】
2012132687.tif 000016
【図１２】
2012132687.tif 000017
【図１３】
2012132687.tif 000018