(57)【要約】【課題】  従来の合成開口レーダ画像表示装置は、搭載するプラットフォームの運動を利用してアンテナ開口を合成した画像を表示しており、使用者が画像を所望する対象を含む領域以外も観測するため、処理するデータ量が増え、画像化に時間がかかるという課題があった。【解決手段】  アンテナの運動を使用者の頭部の動きに追従させ、その動きを利用して合成開口することで、使用者が画像を所望する対象を含む領域のみを観測することにより、画像化までの時間を短縮する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能に支持されたアンテナと、
高周波パルス信号を生成し、上記アンテナへ出力するとともに、観測領域から反射され、上記アンテナで受信した高周波パルス信号を増幅する送受信部と、
上記送受信部で増幅した高周波パルス信号について合成開口したレーダ画像を再生する画像再生処理部と、
使用者の頭部の動きを検出する頭部動作検出部と、
上記頭部動作検出部の検出した使用者の頭部の動きに対し、上記アンテナの動きを追従させるように上記アンテナを移動するアンテナ制御部と、
上記画像再生処理部により再生されたレーダ画像を表示する画像表示部と、
を備えた合成開口レーダ画像表示装置。
【請求項２】
上記頭部動作検出部および上記画像表示部は、使用者の頭部に装着された頭部装着具に実装されたことを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば航空機等の飛行体に搭載し、地表を観測した２次元の高分解能画像を表示する合成開口レーダ画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な合成開口レーダ画像表示装置は、人工衛星や航空機等の搭載するプラットフォームが等速直線運動することを仮定してアンテナ開口を合成し、観測した地表領域の２次元の高分解能画像を再生する（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】大内、“リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎“、東京電機大学出版、ｐｐ．１１５〜ｐｐ．２３８、ｐｐ．２２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的な合成開口レーダ装置は、アンテナが人工衛星や航空機等の搭載するプラットフォームに、固定される或いは駆動機構を介して取り付けられる。従来の合成開口レーダ装置は、プラットフォームの移動に伴った直線運動や回転運動等の予め定められた運動を利用して、アンテナ開口を合成している。このため使用者が画像を所望する対象を含む領域以外も広く観測することになり、処理するデータ量が増えて、画像化に時間がかかるという課題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、所望する対象付近の領域に絞って、合成開口レーダ装置の観測した画像を表示することで、画像化までの時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による合成開口レーダ画像表示装置は、移動可能に支持されたアンテナと、高周波パルス信号を生成し、上記アンテナへ出力するとともに、観測領域から反射され、上記アンテナで受信した高周波パルス信号を増幅する送受信部と、上記送受信部で増幅した高周波パルス信号について合成開口したレーダ画像を再生する画像再生処理部と、使用者の頭部の動きを検出する頭部動作検出部と、上記頭部動作検出部の検出した使用者の頭部の動きに対し、上記アンテナの動きを追従させるように上記アンテナを移動するアンテナ制御部と、上記画像再生処理部により再生されたレーダ画像を表示する画像表示部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明による合成開口レーダ画像表示装置は、合成開口レーダ用アンテナの動きを使用者の頭部の動きに追従させ、その動きを利用して合成開口することで、使用者が画像を所望する対象付近の領域のみを観測することにより、画像化までの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る合成開口レーダ画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る合成開口レーダ画像表示装置を用いて観測を行う際の一例を示す観測ジオメトリを示す図である。
【図３】実施の形態１に係る合成開口レーダ画像表示装置を用いた観測結果を使用者へ表示する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明に係る実施の形態１による合成開口レーダ画像表示装置について説明する。
【００１０】
図１は、実施の形態１に係る合成開口レーダ画像表示装置１００の構成を示す図である。図２は、実施の形態１に係る合成開口レーダ画像表示装置による観測画像の観測ジオメトリを例示する図である。図３は、実施の形態１に係る合成開口レーダ画像表示装置を用いた観測画像を使用者へ表示する例を示す図である。
【００１１】
図１において、実施の形態１による合成開口レーダ画像表示装置は、合成開口レーダ用アンテナ（以下アンテナ）１と、送受信部２と、画像再生処理部３と、飛行情報検出部４と、画像表示部６と、頭部動作検出部１０と、アンテナ制御部１１を備えている。実施の形態１による合成開口レーダ画像表示装置は、アンテナ１が、人工衛星や航空機等の搭載するプラットフォームに、回転可能に支持されている。アンテナ１、送受信部２、画像再生処理部３、飛行情報検出部４は、合成開口レーダ装置を構成する。
【００１２】
アンテナ１は、送受信部２から入力された高周波パルス信号を、観測領域に照射する。また、アンテナ１は、観測領域から反射された前記高周波パルス信号を受信する。送受信部２は、高周波パルス信号を生成し、アンテナ１へ出力すると共に、アンテナ１で受信した観測領域から反射された高周波パルス信号を増幅する。その後、送受信部２は、増幅した高周波パルス信号を画像再生処理部３に出力する。
【００１３】
画像再生処理部３は、送受信部２からの増幅された高周波パルス信号及び飛行情報検出部４からの情報を基に、２次元の高分解能画像であるレーダ画像５を再生し、再生したレーダ画像を画像表示部６に出力する。飛行情報検出部４は、プラットフォームの速度、高度、位置、姿勢情報等を動揺センサにて検出し、画像再生処理部３に出力する。
【００１４】
画像表示部６は、画像表示部６に入力されたレーダ画像５を、使用者２０へ表示する。頭部動作検出部１０は、使用者の頭部の動きを検出する。頭部動作検出部１０は、例えばジャイロや加速度検出器が設けられており、頭部の角速度や基準軸（視線軸）の方向を検出することで使用者２０の頭部の動き情報を検出し、検出した使用者２０の頭部の動き情報をアンテナ制御部１１に出力する。
【００１５】
画像表示部６および頭部動作検出部１０は、頭部装着具２１に実装されている。頭部装着具２１は、ヘルメットやヘッドバンド、帽子等によって構成され、使用者２０の頭部に装着される。頭部装着具２１に実装された画像表示部６は、頭部装着型の画像表示装置（ヘッド・マウント・ディスプレイ）を構成している。頭部装着具２１に実装された頭部動作検出部１０は、例えばジャイロや加速度検出器を有して、使用者２０の頭部の動き情報を検出する。
【００１６】
なお、頭部動作検出部１０は、必ずしも頭部装着具２１に実装する必要はない。頭部動作検出部１０を頭部装着具２１に実装しない場合、頭部動作検出部１０はカメラと画像マーカ（識別画像）から構成する。例えば頭部装着具２１に画像マーカを取りつけて、カメラが画像マーカの動きをモーションキャプチャリングによって検出することにより、使用者２０の頭部の動き情報を検出しても良い。
【００１７】
アンテナ制御部１１は、モータ駆動機構部と、モータ駆動制御部から構成される。アンテナ制御部１１は、頭部動作検出部１０により検出される使用者の頭部の動き情報に基づいて、アンテナ１の動きを使用者の頭部の動きに追従させるように、アンテナ１のモータ駆動制御部から制御信号を出力し、モータ駆動機構部を駆動して、アンテナ１を揺動または回転する。
なお、レーダ画像の再生処理の原理や手法は一般的に知られているため、説明は省略する。
【００１８】
実施の形態１による合成開口レーダ画像表示装置は、以上のように構成されて、次のように動作する。
合成開口レーダ画像表示装置は、図２に示すように、移動するプラットフォーム５０に取付けられたアンテナ１が、観測領域から反射された前記高周波パルス信号を受信し、送受信部２が受信した反射信号を増幅する。画像再生処理部３は、送受信部２にて増幅した反射信号から、観測領域の２次元画像を再生する。
【００１９】
また、図２において、アンテナ制御部１１は、頭部動作検出部１０により検出した使用者２０の頭部の動き情報を基に、使用者の頭部の基準軸７０の方向、および基準軸７０の移動する角速度を検出する。ここで、使用者の頭部の基準軸７０の方向は、使用者が画像を所望する対象６０の付近の領域となって、この使用者が画像を所望する対象付近の領域は画像化領域９０となる。
【００２０】
アンテナ制御部１１は、アンテナ１の電波照射方向（基準軸）が、上記検出した使用者が画像を所望する対象付近の領域（画像化領域９０）を向くように、アンテナ１の動作を制御する。このようにして、アンテナ制御部１１は、使用者が画像を所望する対象付近の領域へのみ高周波パルス信号を照射すると共に、画像再生処理部３はアンテナ開口を合成したレーダ画像５を生成する。
【００２１】
このとき、アンテナ制御部１１は、頭部動作検出部１０が検出した使用者２０の頭部の動きを平滑化してアンテナの動きを等速直線運動とする平滑化処理を行うことで、使用者の頭部の動きの非均一さやプラットフォームの動揺を吸収し、画像再生処理部３にて不鮮明な画像が生成されることを防ぐ。
【００２２】
また、アンテナ制御部１１は、外部から入力される指示情報に基づいて、繰り返し動作が指定された場合、使用者２０の頭部の動きが止まった後も、アンテナ１に同じ動きを反復し、動きを推測することで、画像を所望する対象を含む領域の観測を継続させることができる。
【００２３】
画像再生処理部３で再生された観測領域の画像は、頭部に装着した画像表示部６を通じて使用者２０へ表示する。図３において、実施の形態１による合成開口レーダ装置の画像再生処理部３で再生される画像は、使用者が画像を所望する対象付近の再生画像２００となる。使用者が画像を所望する対象付近の再生画像２００は、画像表示部の表示領域２１０が、使用者が画像を所望する対象６０付近の領域のみを含むように調整される。このため、画像再生処理の処理データ量が少なく抑えられ、画像化までの時間が短縮される。
【００２４】
また、画像表示部６は、例えば通常はシースルー状態で使用者には外界が見えており、必要に応じて合成開口レーダ装置で観測した画像を表示領域の一部に重畳して表示する。
【００２５】
なお、画像表示部６は、必ずしも合成開口レーダ装置の再生画像表示のみに限定する必要はない。他のセンサによる画像、例えば可視カメラや赤外線カメラの画像も表示し、必要に応じて重畳する。
【００２６】
実施の形態１による合成開口レーダ画像表示装置は、頭部装着具２１により検出した使用者の頭部の動きを利用して、画像表示部６に画像を所望する対象付近の領域の画像を表示する。これによって、画像表示部６を用いた画像の検出、および追尾処理の処理負荷が低く抑えられ、画像化の時間が短縮される。
【００２７】
また、実施の形態１の合成開口レーダ画像表示装置によれば、アンテナ１の動きを使用者の頭部２０の動きに追従させ、その動きを利用して合成開口することで、移動体をプラットフォームとした合成開口レーダ装置の使用者が、画像を所望する対象付近の領域のみを観測することにより、処理するデータ量が少なく、画像化までの時間を短縮することができる。
【００２８】
また、実施の形態１の合成開口レーダ画像表示装置は、航空測量や悪視程時における航空機パイロットの視界支援等に広く利用できる。
【００２９】
また、使用者の頭部２０の動きが止まった後も、アンテナ１を同じ動作で反復させる、或いは推定することで、画像を所望する対象を含む領域の観測を継続することができる。
【００３０】
また、使用者の頭部２０の動きの情報を平滑化することにより、アンテナ１の動揺による画像の揺れを吸収することで、不鮮明な画像の生成を防ぐことができる。
【００３１】
以上説明した通り、実施の形態１による合成開口レーダ画像表示装置は、移動可能に支持されたアンテナ１と、高周波パルス信号を生成し、上記アンテナ１へ出力するとともに、観測領域から反射され、上記アンテナ１で受信した高周波パルス信号を増幅する送受信部２と、上記送受信部２で増幅した高周波パルス信号についてアンテナ１の動きに追従して合成開口したレーダ画像を再生する画像再生処理部３と、使用者の頭部の動きを検出する頭部動作検出部１０と、上記頭部動作検出部１０の検出した使用者の頭部２０の動きに対し、上記アンテナ１の動きを追従させるように上記アンテナ１を移動するアンテナ制御部１１と、上記画像再生処理部３により再生されたレーダ画像５を表示する画像表示部６を備えたことを特徴とする。また、上記頭部動作検出部１０および上記画像表示部６は、使用者の頭部２０に装着された頭部装着具２１に実装されたことを特徴とする。
【００３２】
これによって、アンテナ１の動きを使用者の頭部２０の動きに追従し、その動きを利用して合成開口することで、使用者が画像を所望する対象付近の領域のみを観測することにより、画像化までの時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  アンテナ、２  送受信部、３  画像再生処理部、４  飛行情報検出部、５  レーダ画像、６  画像表示部、１０  頭部動作検出部、１１  アンテナ制御部、２０  使用者、２１  頭部装着具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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