(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動するプラットフォームに搭載された合成開口レーダが観測対象範囲を観測して取得したパルスデータから上記観測対象範囲の再生画像を生成する画像再生装置であり、
合成開口レーダが一連の観測により取得した複数のパルスデータをレンジ方向に圧縮して生成された複数のパルス圧縮データを所定の順序で入力するデータ入力部と、
上記データ入力部がパルス圧縮データを入力する度に、上記観測対象範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データを上記パルス圧縮データから抽出する寄与データ抽出部と、
上記寄与データ抽出部が寄与データを抽出する度に、上記プラットフォームの移動情報に基づき生成された参照データと、上記寄与データとを乗算して乗算データを生成する乗算部と、
上記乗算部が乗算データを生成する度に、同一のエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データから生成された乗算データを加算してエリア毎に画像を再生し、再生画像を生成する加算部と
を備えることを特徴とする合成開口レーダ画像再生装置。
【請求項２】
上記合成開口レーダ画像再生装置は、さらに、
再生画像を生成する際に発生するデータを記憶するキャッシュメモリと、
上記観測対象範囲の再生画像を生成する際に発生するデータが上記キャッシュメモリの記憶容量を超える場合には、発生するデータが上記キャッシュメモリの記憶容量以下となるサイズに上記観測対象範囲を分割して複数の分割範囲を設定する分割範囲設定部とを備え、
上記寄与データ抽出部は、上記分割範囲設定部が設定した複数の分割範囲の所定の分割範囲を再生範囲として、上記再生範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データを抽出し、
上記乗算部は、上記寄与データ抽出部が抽出した寄与データを参照データと乗算して乗算データを生成し、
上記加算部は、同一のエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データから上記乗算部が生成した乗算データを加算して上記再生範囲の再生画像を生成するとともに、上記複数の分割範囲の全ての分割範囲の再生画像を生成した場合には、上記複数の分割範囲の各分割範囲の再生画像を統合して再生画像を生成し、
上記寄与データ抽出部は、上記画像再生部が上記複数の分割範囲の全ての分割範囲の再生画像を生成していない場合には、上記複数の分割範囲の中の再生画像が生成されていない所定の分割範囲を再生範囲として、上記再生範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データを抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の合成開口レーダ画像再生装置。
【請求項３】
移動するプラットフォームに搭載された合成開口レーダが観測対象範囲を観測して取得したパルスデータから上記観測対象範囲の再生画像を生成する合成開口レーダ画像再生プログラムであり、
合成開口レーダが一連の観測により取得した複数のパルスデータをレンジ方向に圧縮して生成された複数のパルス圧縮データを所定の順序で入力するデータ入力処理と、
上記データ入力処理でパルス圧縮データを入力する度に、上記観測対象範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データを上記パルス圧縮データから抽出する寄与データ抽出処理と、
上記寄与データ抽出処理で寄与データを抽出する度に、上記プラットフォームの移動情報に基づき生成された参照データと、上記寄与データとを乗算して乗算データを生成する乗算処理と、
上記乗算処理で乗算データを生成する度に、同一のエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データから生成された乗算データを加算してエリア毎に画像を再生し、再生画像を生成する加算処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする合成開口レーダ画像再生プログラム。
【請求項４】
移動するプラットフォームに搭載された合成開口レーダが観測対象範囲を観測して取得したパルスデータから上記観測対象範囲の再生画像を生成する合成開口レーダ画像再生方法であり、
合成開口レーダが一連の観測により取得した複数のパルスデータをレンジ方向に圧縮して生成された複数のパルス圧縮データを所定の順序で入力される度に、処理装置が、上記観測対象範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データを上記パルス圧縮データから抽出する寄与データ抽出ステップと、
上記寄与データ抽出ステップで寄与データを抽出する度に、処理装置が、上記プラットフォームの移動情報に基づき生成された参照データと、上記寄与データとを乗算して乗算データを生成する乗算ステップと、
上記乗算ステップで乗算データを生成する度に、処理装置が、同一のエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データから生成された乗算データを加算してエリア毎に画像を再生し、再生画像を生成する加算ステップと
を備えることを特徴とする合成開口レーダ画像再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、航空機や衛星等に搭載する高分解能レーダに関するものである。特に、地表や海面等を観測し、画像化するための合成開口レーダ（ＳＡＲ  ：  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成開口レーダ装置は、航空機や衛星等の移動プラットフォームに搭載され、移動しつつ側方に電波を送受信して観測を行うレーダである。合成開口レーダ装置は、得られた目標からの受信信号に対し、プラットフォームの移動によって生じるドップラー周波数変化を用いて信号を分解し、二次元の高分解能画像を得る。
このようなレーダの受信信号から二次元の高分解能画像を得る処理を画像再生処理と呼び、その処理方法を画像再生アルゴリズムと呼ぶ。画像再生アルゴリズムとしては、例えば、バックプロジェクションアルゴリズムがある。
【特許文献１】特表平１１−５１２５３１号公報
【非特許文献１】吉田孝著，「改定レーダ技術」，電子情報通信学会，１９９６年１０月，２７５−２８０頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バックプロジェクションアルゴリズムは、画像の１点毎に自機との間の距離を計算し、この距離に相当する信号を抽出して積分することにより、合成開口レーダ画像を得る方法である。しかし、バックプロジェクションアルゴリズムは、画像の１点毎に個別に処理を行う。そのため、画像の各点をまとめて処理を行うことで演算量を削減するバックプロジェクションアルゴリズム以外の画像再生アルゴリズム（例えば、レンジドップラーアルゴリズム、ポーラーフォーマットアルゴリズム等）に比べて、演算に時間がかかるという課題がある。特に、プラットフォーム上で、受信信号を取得すると同時に画像再生処理を行うリアルタイム系の装置においては、演算に時間がかかることが大きな課題である。
本発明は、例えば、バックプロジェクションアルゴリズムの処理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】
【０００４】
本発明に係る画像再生装置は、例えば、移動するプラットフォームに搭載された合成開口レーダが観測対象範囲を観測して取得したパルスデータから上記観測対象範囲の再生画像を生成する画像再生装置であり、
合成開口レーダが一連の観測により取得した複数のパルスデータをレンジ方向に圧縮して生成された複数のパルス圧縮データを所定の順序で入力するデータ入力部と、
上記データ入力部がパルス圧縮データを入力する度に、上記観測対象範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データを上記パルス圧縮データから抽出する寄与データ抽出部と、
上記寄与データ抽出部が寄与データを抽出する度に、上記プラットフォームの移動情報に基づき生成された参照データと、上記寄与データとを乗算して乗算データを生成する乗算部と、
上記乗算部が乗算データを生成する度に、同一のエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データから生成された乗算データを加算してエリア毎に画像を再生し、再生画像を生成する加算部と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る画像再生装置によれば、所定の順序でレンジ圧縮データが入力されると、全てのレンジ圧縮データが入力されるのを待つことなく画像再生処理が開始される。したがって、画像再生処理の処理時間の短縮が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
実施の形態１．
この実施の形態では、従来のバックプロジェクションアルゴリズムの処理手順を改良し、処理時間を短縮したバックプロジェクションアルゴリズムを実行する画像再生装置１について説明する。
【０００７】
図１は、バックプロジェクションアルゴリズムにより画像を再生する一般的な構成の画像再生装置１の機能ブロック図である。画像再生装置１は、移動する移動プラットフォームに搭載された合成開口レーダ装置が観測対象範囲を観測して取得したパルス信号から観測対象範囲の再生画像を生成する。画像再生装置１は、例えば、移動プラットフォームに搭載されていてもよいし、移動プラットフォームとは異なる場所に備えられてもよい。
画像再生装置１は、動揺センサ３、信号送受信部４、パルス圧縮部５、データ入力部６、画像再生処理部７、合成開口レーダ画像記憶部１３を備える。
【０００８】
動揺センサ３は、移動プラットフォームの運動を処理装置により計測して、運動情報として記憶装置に記憶する。移動プラットフォームの運動とは、例えば、移動プラットフォームの緯度・経度・高さの位置、速度、加速度や、ロール、ピッチ、ヨウで表される移動プラットフォームの姿勢等である。動揺センサ３は、計測した運動情報を画像再生処理部７へ処理装置により入力する。
信号送受信部４は、航空機や衛星等の移動プラットフォームに搭載されたアンテナ２から処理装置により生成した高周波パルス信号を空間に放射する。また、信号送受信部４は、観測対象範囲から反射して戻ってきた反射信号をアンテナ２を介して受信する。さらに、信号送受信部４は、受信した信号を処理装置により増幅して、ＡＤ変換器でサンプリングを行い、デジタル信号に変換する。
パルス圧縮部５は、信号送受信部４がサンプリングして変換したデジタル信号を処理装置により短いパルス幅に圧縮してレンジ方向への高分解能化を実現する。つまり、パルス圧縮部５は、デジタル信号をレンジ方向へ圧縮してパルス圧縮データを処理装置により生成する。
データ入力部６は、パルス圧縮部５が生成したパルス圧縮データを画像再生処理部７へ処理装置により入力する。
【０００９】
画像再生処理部７は、データ入力部６が入力したパルス圧縮データと、動揺センサ３が入力した運動情報とに基づき、観測対象範囲の再生画像を処理装置により生成する。画像再生処理部７は、遅延部８、補間部９（寄与データ抽出部）、参照信号生成部１０、乗算部１１、加算部１２を備える。
遅延部８は、データ入力部６が入力したパルス圧縮データを補間部９へ入力する第１の遅延部と、動揺センサ３が入力した運動情報を補間部９と参照信号生成部１０とへ入力する第２の遅延部とを備える。第１の遅延部と第２の遅延部とは、データ入力部６と動揺センサ３とから入力されたデータを補間部９と参照信号生成部１０とへ入力するタイミングをずらす。これは、合成開口レーダ装置の観測方法と画像再生アルゴリズムの特性に起因して行われる。合成開口レーダ装置は移動しながら所定の間隔で電波を送受信する。つまり、合成開口レーダ装置は所定の時間をかけて徐々に信号を受信する。一方、画像再生アルゴリズムは、所定の量の信号を受信しなければ画像再生処理を開始することができない。そこで、第１の遅延部は、所定の量のパルス圧縮データがデータ入力部６から入力されるまで、補間部９への入力を遅延させる。ここで、合成開口レーダ装置が電波を送受信する時間間隔をパルス繰り返し時間間隔と呼ぶ。つまり、信号送受信部４はパルス繰り返し時間間隔毎に反射信号を受信する。また、パルス圧縮部５は、パルス繰り返し時間間隔毎に信号送受信部４からデジタル信号を受信し、データ入力部６はパルス繰り返し時間間隔毎にパルス圧縮データを第１の遅延部へ入力する。そこで、第１の遅延部は、パルス繰り返し時間間隔の定数倍だけ各パルス圧縮データの入力を遅延させ、処理に必要な所定の量のパルス圧縮データをまとめて、同時に補間部９へ入力する。また、第２の遅延部も第１の遅延部と同様に、処理に必要な所定の量の運動情報をまとめて、同時に補間部９と参照信号生成部１０とへ入力する。
補間部９は、パルス圧縮後の信号に対して、処理装置により補間処理を行い、補間データを生成する。補完処理については後述する。
参照信号生成部１０は、補間部９が補間処理を行った後のデータと乗算される参照データを処理装置により生成する。参照データの生成については後述する。
乗算部１１は、補間部９が生成した補間データと、参照信号生成部１０が生成した参照データとを処理装置により乗算して乗算データを生成する。
加算部１２は、乗算部１１が生成した乗算データを加算して再生画像（合成開口レーダ画像）を処理装置により生成する。
合成開口レーダ画像記憶部１３は、加算部１２が生成した再生画像を記憶装置に記憶する。
【００１０】
次に、合成開口レーダ装置の動作について説明する。
まず、図２に基づき、観測方法について説明する。図２は、合成開口レーダ装置による観測処理の概念図である。
合成開口レーダ装置は、移動プラットフォームに搭載される。移動プラットフォームが所定の時間移動しながら合成開口レーダ装置が側方に高周波パルス信号を送信することにより、観測対象から反射信号を受信信号として得る。
具体的には、まず、ｔ＝０における移動プラットフォームの位置で信号を送受信する。次に、ｔ＝１＊Ｔにおける移動プラットフォームの位置で電波を送受信し、以降、ｔ＝２＊Ｔ、ｔ＝３＊Ｔ、と繰り返す。ここで、Ｔは上述したパルス繰り返し時間間隔である。
【００１１】
図３は、上述したように合成開口レーダ装置が観測対象範囲を観測して得た受信信号の概念図であり、バックプロジェクションアルゴリズムの動作概念図である。
図３（ａ）は、観測対象物と移動体プラットフォームとの位置や、移動体プラットフォームの移動方向等の観測条件を示す図である。
図３（ｂ）は、パルス圧縮後の受信信号の概念図である。図３（ｂ）では、１回の観測毎に得られる信号を図のレンジ方向に格納し、移動しながら繰り返して観測した信号をパルス方向に並べ、二次元の受信信号として表示している。
図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す受信信号から再生された再生画像を示す図である。
【００１２】
図３（ａ）に示すように、観測領域内の任意の点として、点Ａ、Ｂを考える。点Ａ、Ｂからの受信エコーを信号送受信部４が受信した位置（格納位置）は、電波を送受信した時刻における移動プラットフォームの位置と、点Ａ、Ｂとの相対距離ＲＡ、ＲＢによって決まる。このため、点Ａ、Ｂからの受信エコーは、図３（ｂ）に示すように格納される。ただし、図３（ｂ）では、簡単のため、パルス圧縮部５が受信信号をパルス圧縮した後の信号で表している。パルス圧縮前は、点Ａからの受信エコーがレンジ方向に広がっているが、パルス圧縮処理後は、レンジ方向において１点に圧縮されている。データ入力部６は、図３（ｂ）に示すパルス圧縮データを画像再生処理部７へ入力する。そして、画像再生処理部７は、バックプロジェクションアルゴリズムにより再生画像を生成する。
【００１３】
バックプロジェクションアルゴリズムは、まず、受信信号から点Ａの受信エコーを抽出する。点Ａの受信エコーとは、受信信号に含まれる情報のうち、点Ａから反射された情報である。つまり、点Ａの受信エコーは、点Ａの再生画像を生成することに用いられる情報である。ここで、受信信号は、ＡＤ変換器により離散的にサンプリングされているため、サンプル点とＲＡとは重ならないことがある。このため、点Ａからの受信エコーを得るために、各サンプル点から、点Ａの受信エコーを補間する。補間部９は、この受信エコーを補間する処理を実行する。補間処理は、従来から様々な方法が存在するが、ここではどの方法であっても構わない。
ここで、補間部９が補間処理によって抽出した点Ａの受信エコーｓ（ｔ）（点Ａの寄与データ）は、以下の式１で表される。また、参照信号生成部１０が生成する参照データは、以下の式２で表される。
【００１４】
【数１】
0004954032.tif 000002
【００１５】
乗算部１１は、寄与データと、参照データとを乗算する。ここで寄与データと乗算される参照データは、寄与データが抽出された受信信号を受信した際の移動プラットフォームの運動情報から生成された参照データである。
そして、加算部１２は、乗算後の信号をパルス方向に加算することにより、点Ａの再生画像を生成する。これらを所望の画像化領域の点数（画素数）だけ、レンジ方向及びレンジと直交方向のアジマス方向とに繰り返すことにより、二次元の高分解能な再生画像が生成される。
【００１６】
図４に基づき、以上で説明した画像再生処理をまとめる。図４は、画像再生装置１の画像再生処理を示すフローチャートである。
信号送受信処理（Ｓ１０１）では、信号送受信部４が高周波パルス信号をアンテナ２を介して送信し、観測対象範囲からの反射信号を受信して、デジタル信号に変換する。
パルス圧縮処理（Ｓ１０２）では、パルス圧縮部５が（Ｓ１０１）で変換されたデジタル信号をパルス圧縮してパルス圧縮データを生成する。
データ入力処理（Ｓ１０３）では、データ入力部６が（Ｓ１０２）で生成されたパルス圧縮データを画像再生処理部７へ入力する。
運動計測処理（Ｓ１０４）では、（Ｓ１０１）から（Ｓ１０２）までと並列に、動揺センサ３が移動プラットフォームの運動を計測して、運動情報として画像再生処理部７へ入力する。
第１遅延処理（Ｓ１０５）では、第１の遅延部が（Ｓ１０３）で入力されたパルス圧縮データの補間部９への入力を遅延させ、所定の量のデータを同時に補間部９へ入力する。
第２遅延処理（Ｓ１０６）では、第２の遅延部が（Ｓ１０４）で入力された運動情報の補間部９と参照信号生成部１０とへの入力を遅延させ、所定の量のデータを同時に補間部９へ入力する。
補間処理（寄与データ抽出処理）（Ｓ１０７）では、補間部９がパルス圧縮データの補間を行い、補間データを生成する。また、補間部９が例えば式１に基づき再生する点の受信エコー（再生する点の再生に寄与する寄与データ）を抽出する。
参照データ生成処理（Ｓ１０８）では、参照信号生成部１０が例えば式２に基づき参照データを生成する。
乗算処理（Ｓ１０９）では、乗算部１１が（Ｓ１０７）で抽出した受信エコーと、（Ｓ１０８）で生成した参照データとを乗算して乗算データを生成する。
加算処理（Ｓ１１０）では、加算部１２が（Ｓ１０９）で生成した乗算データを加算して（積分して）再生画像を生成する。
再生画像記憶処理（Ｓ１１１）では、合成開口レーダ画像記憶部１３が（Ｓ１１０）で生成した再生画像を記憶する。
【００１７】
図５に基づき、受信信号と再生画像との関係について説明する。図５は、受信信号と再生画像との関係を示す図である。
図５（ａ）は、パルス圧縮後の受信信号を示す図である。図５（ａ）は、縦１列が１つのパルス圧縮データである。つまり、パルス繰り返し時間間隔毎に、図５（ａ）の縦１列の情報が入力されることを示す。
図５（ｂ）は、再生画像を示す図である。図５（ｂ）において、各升は、再生画像の各点（画素）を示す。
図５（ｂ）に示す再生画像における網掛け部分の点から伸びた点線により接続された図５（ａ）に示す円弧状の信号は、図５（ｂ）に示す点の画像を生成するために使用される受信信号の成分を示す。つまり、図５（ａ）に示す受信信号において、網掛け部分は、図５（ｂ）の網掛け部分から伸びた点線により接続された円弧の全てを含むため、再生画像の網掛け部分の全ての升の画像を再生するために用いられる。
これまでのバックプロジェクションアルゴリズムでは、再生画像のある点を再生するのに必要な全ての成分が入力されて、その点を再生する画像再生処理を開始していた。つまり、円弧ａの情報が全て入力されてから、再生画像の点ａを再生する画像再生処理を開始していた。すなわち、図５（ａ）の左端の縦１列の受信信号から網掛け部分の縦１列の受信信号までが入力されてから、点ａを再生する画像再生処理を開始していた。そのため、図１に示す画像再生装置１の遅延部８は、図５（ａ）のある円弧状の信号が全て揃うまで補間部９と参照信号生成部１０とへの情報の入力を遅延させていた。つまり、遅延部８は、各円弧状の信号が含まれるパルス圧縮データを上述した所定の量のパルス圧縮データとして、補間部９と参照信号生成部１０とへ入力していた。
図６は、図５と同様に、受信信号と再生画像の関係を示す図である。図６では、網掛けの受信信号に含まれる情報が寄与する再生画像の全ての点を示す。
【００１８】
しかし、受信信号が入力されると、つまり、図５（ａ）の縦１列の信号が入力されると、再生画像の点毎に、その受信信号からその点の再生に寄与する寄与データを抽出することが可能である。すなわち、補間部９は、各円弧状の信号が含まれるパルス圧縮データが入力されることを待つことなく補完処理を行い、寄与データを抽出することが可能である。これは、移動プラットフォームと再生画像の各点との間の距離を運動情報から得られるためである。つまり、移動プラットフォームと再生画像の各点との間の距離から、受信信号に含まれる情報のどの情報が再生画像のある点の再生に寄与するかを判断できるためである。すなわち、図５（ａ）の網掛けの升の受信信号が入力されると、直ちに、その受信信号から再生画像の網掛けの部分の再生に寄与する寄与データを、再生画像の点毎に計算可能である。これを利用して処理の順序を改良することができる。
【００１９】
図７は、処理の順序を改良した画像再生装置１の機能ブロック図である。
図７に示す画像再生装置１は、図１に示す画像再生装置１と同様の機能を備える。しかし、図７に示す画像再生装置１の画像再生処理部７は、図１に示す画像再生装置１の画像再生処理部７とは処理順序が異なる。
図７に示す画像再生装置１は、データ入力部６が画像再生処理部７へ入力したパルス圧縮データを遅延部８が遅延させることなく、補間部９へ入力する。また、動揺センサ３が入力した運動情報を遅延部８が遅延させることなく、補間部９と参照信号生成部１０とへ入力する。つまり、データ入力部６がパルス圧縮データを入力し、動揺センサ３が運動情報を入力する度に、補間部９は補完処理を行うとともに、再生画像に含まれる点（エリアの一例）の再生に寄与する寄与データを点毎に抽出する。また、動揺センサ３が運動情報を入力する度に、参照信号生成部１０は参照データを生成する。そして、補間部９が寄与データを抽出し、参照信号生成部１０が参照データを生成する度に、乗算部１１は寄与データと参照データとを乗算して乗算データを生成する。乗算部１１が乗算データを生成すると、遅延部８は再生画像の各点の再生に必要な乗算データが揃うまで加算部１２への入力を遅延させる。そして、遅延部８は、再生に必要な乗算データが揃った点の乗算データから加算部１２へ入力する。乗算データが入力されると、加算部１２は加算を行い、その点の再生画像を生成する。そして、全ての点の再生画像が生成されると、加算部１２は各再生画像を統合して観測対象範囲全体の再生画像を生成する。
【００２０】
ここで、加算部１２は加算処理を行うだけであるため、遅延部８で遅延させた信号が全て揃うことを待つ必要はない。つまり、乗算部１１が乗算データを入力する度に、加算部１２が加算処理を行うことが可能である。すなわち、図７に示す画像再生装置１の画像再生処理部７は、遅延部８を備える必要はない。したがって、図７に示す画像再生装置１は、パルス圧縮データが入力された場合には、何ら処理を遅延させることなく再生画像を生成することが可能である。
【００２１】
図８に基づき、以上で説明した画像再生処理をまとめる。図８は、処理順序を改良した画像再生装置１の画像再生処理を示すフローチャートである。
（Ｓ２０１）から（Ｓ２０４）までは、図４に示す（Ｓ１０１）から（Ｓ１０４）までと同様である。
補間処理（Ｓ２０５）では、（Ｓ２０３）と（Ｓ２０４）とでパルス圧縮データと運動情報とが入力される度に、補間部９が入力されたパルス圧縮データの補間を行い補間データを生成するとともに、再生画像の各点の再生に寄与する受信エコー（寄与データ）を点毎に抽出する。
参照データ生成処理（Ｓ２０６）では、（Ｓ２０４）で運動情報が入力される度に、参照信号生成部１０が例えば式２に基づき参照データを生成する。
乗算処理（Ｓ２０７）では、（Ｓ２０５）で受信エコーが抽出され、（Ｓ２０６）で参照データが生成される度に、乗算部１１が受信エコーと参照データとを乗算して乗算データを生成する。
遅延処理（Ｓ２０８）では、遅延部８が（Ｓ２０７）で生成された乗算データの加算部１２への入力を遅延させ、各点の再生に寄与する受信エコーを同時に加算部１２へ入力する。
加算処理（Ｓ２０９）では、加算部１２が同一の点の再生画像の生成に寄与する受信エコーから生成された乗算データを加算して点毎に画像を再生する。そして、全ての点の再生をすることにより、再生画像を生成する。
（Ｓ２１０）は、図４の（Ｓ１１１）と同様である。
なお、上述したように、加算部１２は加算処理を行うだけであるため、遅延処理（Ｓ２０８）を行わなくても構わない。つまり、（Ｓ２０７）で乗算データが生成される度に、加算処理（Ｓ２０９）で加算部１２が乗算データを加算するとしても構わない。
【００２２】
図１に示す画像再生装置１の構成では、補間部９と参照信号生成部１０とは、遅延部８からの入力データを処理に必要な分だけ蓄積してから、以降の処理を行う必要があった。つまり、図１に示す画像再生装置１の構成では、所定の時間、入力データ待ちの状態が発生していた。
これに対して、図７に示す画像再生装置１の構成では、入力データを蓄積せず、データが入力される度に処理を進めることが可能である。そのため、再生画像を生成するまでの時間を短縮することができる。
【００２３】
図９は、図７に示す画像再生装置１による処理時間を短縮する効果を示す概念図である。
図１に示す画像再生装置１は、パルス圧縮データや運動情報のデータ取得処理（Ｓ１０１−Ｓ１０６）にｔ１時間を要する。そして、ｔ１時間経過後、蓄積したデータに基づき、再生画像を生成する処理（Ｓ１０７−Ｓ１１０）を行い、ｔ２時間を要する。したがって、図１に示す画像再生装置１がデータの入力から再生画像の生成までに、ｔ１＋ｔ２時間を要する。
図７に示す画像再生装置１は、図１に示す画像再生装置１と同様に、パルス圧縮データや運動情報のデータ取得処理（Ｓ２０１−Ｓ２０４）にｔ１時間を要する。しかし、パルス圧縮データや運動情報の入力処理（Ｓ２０１−Ｓ２０４）とほぼ平行して、再生画像を生成する処理（Ｓ２０５−Ｓ２０９）を行うことができる。したがって、パルス圧縮データや運動情報の入力処理（Ｓ２０１−Ｓ２０４）と、再生画像を生成する処理（Ｓ２０５−Ｓ２０９）とを平行して行うことができる時間ｔ３だけ処理時間を短縮することができる。
【００２４】
また、図１に示す画像再生装置１は、入力されたデータを蓄積する必要があるため、大容量の記憶装置が必要であった。しかし、図７に示す画像再生装置１は、入力されたデータを随時処理するため、データを蓄積する必要がない。したがって、大容量の記憶装置を必要としない。
【００２５】
以上のように、この実施の形態に係る画像再生装置１によれば、画像再生処理の時間を短縮することができる。この実施の形態に係る画像再生装置１によれば、メモリ等の記憶装置の容量を削減することができる。
【００２６】
実施の形態２．
この実施の形態では、実施の形態１に係る画像再生装置１よりも、さらに処理時間を短縮したバックプロジェクションアルゴリズムを実行する画像再生装置１について説明する。
この実施の形態に係る画像再生装置１は、一度に再生する点の数を制限することにより、キャッシュメモリ以外のメモリ（記憶装置）を使用せず再生画像を生成する。キャッシュメモリ以外のメモリを使用しないため、画像再生処理の処理時間を短縮できる。
【００２７】
図１０は、この実施の形態に係る画像再生装置１の機能を示す機能ブロック図である。
図１０に示す画像再生装置１は、図７に示す画像再生装置１が備える機能に加え、さらに、分割範囲設定部１４（キャッシュメモリ割当部）を備える。
分割範囲設定部１４は、補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１に対し、キャッシュメモリを処理装置により割り当てる。ここで、画像再生装置１は、一般的なコンピュータと同様に、メモリよりも処理速度の速いキャッシュメモリを備える。キャッシュメモリは、再生画像を生成する過程において発生するデータを記憶する記憶装置である。
【００２８】
実施の形態１に係る画像再生装置１は、使用するメモリを少なくできる。しかし、この実施の形態に係る画像再生装置１の分割範囲設定部１４は、補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１が再生画像を生成するために使用するキャッシュメモリの容量を計算し、画像再生装置１が備えるキャッシュメモリの記憶容量以下で補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１が再生画像を生成可能となるように、一度に処理する点数（エリア）を決定する。つまり、観測対象範囲の再生画像を生成する際に発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量を超える場合には、発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量以下となるサイズに観測対象範囲を分割して複数の分割範囲を処理装置により設定する。そして、補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１にキャッシュメモリを割り当て、再生画像を生成する過程でキャッシュメモリ以外のメモリを使用しないように制限する。つまり、補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１は、メモリとしてキャッシュメモリだけを使用して再生画像の生成を行う。
キャッシュメモリのみで計算することにより、演算をより高速化でき、再生画像を生成するまでにかかる処理時間を短縮することができる。
【００２９】
図１１に基づき、以上で説明した画像再生処理をまとめる。図１１は、キャッシュメモリ以外のメモリを使用しない画像再生装置１の画像再生処理を示すフローチャートである。
（Ｓ３０１）から（Ｓ３０４）までは、図４に示す（Ｓ２０１）から（Ｓ２０４）までと同様である。
（Ｓ３０５）では、分割範囲設定部１４が観測対象範囲の再生画像を生成する際に発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量を超えるか否かを判断する。発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量を超える場合には、分割範囲設定部１４は、発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量以下となるサイズに観測対象範囲を分割して複数の分割範囲を設定する。発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量を超える場合には、観測対象範囲を分割せず処理を進める。この場合、観測対象範囲全体を分割範囲として以下の処理を実行する。
以下、分割範囲設定部１４が設定した分割範囲１つずつ順番に対して以下の（Ｓ３０６）から（Ｓ３１１）までの処理を行う。ここで、（Ｓ３０６）から（Ｓ３１１）までは、（Ｓ２０５）から（Ｓ２１０）までと同様である。つまり、補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１、加算部１２は、分割範囲設定部１４が設定した１つの分割範囲の再生画像を生成して、合成開口レーダ画像記憶部１３が再生画像を記憶する。
つまり、補間部９は、入力されたパルス圧縮データの補間を行い、補間データを生成するとともに、分割範囲設定部１４が設定した複数の分割範囲の所定の分割範囲を再生範囲として、再生範囲に含まれる所定のエリア毎に、そのエリアの再生画像の生成に寄与する受信エコーを抽出する。乗算部１１は、補間部９が抽出した受信エコーを参照データと乗算して乗算データを生成する。加算部１２は、同一のエリアの再生画像の生成に寄与する寄与データから乗算部１１が生成した乗算データを加算して上記再生範囲の再生画像を生成する。
【００３０】
（Ｓ３１２）では、分割範囲設定部１４が全ての分割範囲の再生画像を生成したか否かを判定する。全ての分割範囲の再生画像を生成した場合（Ｓ３１２でＹｅｓ）、（Ｓ３１３）へ進む。一方、全ての分割範囲の再生画像を生成していない場合（Ｓ３１２でＮｏ）、（Ｓ３０６）と（Ｓ３０７）とへ戻り、次の分割範囲の再生画像を生成する。
（Ｓ３１３）では、加算部１２が各分割範囲の再生画像を統合して、観測対象範囲全体の再生画像を生成する。
（Ｓ３１４）では、合成開口レーダ画像記憶部１３が観測対象範囲全体の再生画像を記憶する。
【００３１】
なお、加算部１２は、単なる加算処理を行うのみであり、例えば加算回路であるため、メモリを使用することはない。そのため、分割範囲設定部１４は、加算部１２を考慮せずに分割範囲を定めていた。しかし、加算部１２がメモリを使用するのであれば、分割範囲設定部１４は、加算部１２によるキャッシュメモリの使用量も考慮して、再生画像を生成する際に発生するデータがキャッシュメモリの記憶容量以下となるサイズの分割範囲を設定する。そして、分割範囲設定部１４は、補間部９、参照信号生成部１０、乗算部１１だけでなく、加算部１２にもキャッシュメモリを割り当てる。
また、上記説明では、キャッシュメモリと、メモリとを備えていることを前提として説明したが、上記キャッシュメモリとは、速度の速い記憶装置の意味であり、メモリとは、キャッシュメモリよりも処理速度の遅い記憶装置の意味である。つまり、例えば、上記キャッシュメモリをハードディスクドライブとして、メモリを磁気テープ装置として読み替えても構わない。
【００３２】
また、上記説明では、分割範囲設定部１４が定める分割範囲は、観測対象範囲から選択された所定の数の点である。つまり、観測対象範囲に含まれる点のうち、離れた位置の点を１つの分割対象範囲としても構わない。
また、上記説明では、観測対象範囲の再生画像を生成するとした。しかし、観測対象範囲全体の再生画像を再生するのではなく、観測対象範囲の一部の再生対象範囲の再生画像を再生するとしても構わない。つまり、合成開口レーダ装置が観測を行うのが観測対象範囲であり、画像再生装置１が再生画像を生成するのが再生対象範囲である。
【００３３】
次に、上記実施の形態におけるのハードウェア構成について説明する。
図１２は、画像再生装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。
図１２に示すように、画像再生装置１は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、ＬＣＤ９０１（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、タッチパネル９０２、通信ボード９１５、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。また、ＣＰＵ９１１には、キャッシュメモリが内蔵されている。
【００３４】
ＲＯＭ９１３、磁気ディスク装置９２０は、不揮発性メモリの一例である。ＲＡＭ９１４、キャッシュメモリは、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３とＲＡＭ９１４とは、記憶装置の一例である。通信ボード９１５とタッチパネル９０２とは、入力装置の一例である。また、通信ボード９１５は、出力装置の一例である。さらに、通信ボード９１５は、通信装置の一例である。また、さらに、ＬＣＤ９０１は、表示装置の一例である。
【００３５】
磁気ディスク装置９２０又はＲＯＭ９１３などには、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００３６】
上記プログラム群９２３には、上記の説明において「動揺センサ３」、「信号送受信部４」、「パルス圧縮部５」、「データ入力部６」、「画像再生処理部７」、「遅延部８」、「補間部９」、「参照信号生成部１０」、「乗算部１１」、「加算部１２」、「合成開口レーダ画像記憶部１３」、「分割範囲設定部１４」等として説明した機能を実行するプログラムやその他のプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、上記の説明において、「受信信号」、「パルス圧縮データ」、「補間データ」、「寄与データ」、「参照データ」、「乗算データ」、「再生画像」等として説明した情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「ファイル」や「データベース」の各項目として記憶される。「ファイル」や「データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵ９１１の動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵ９１１の動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
また、上記の説明におけるフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、その他光ディスク等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００３７】
また、上記の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。また、「〜装置」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。さらに、「〜処理」として説明するものは「〜ステップ」であっても構わない。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ＲＯＭ９１３等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、上記で述べた「〜部」としてコンピュータ等を機能させるものである。あるいは、上記で述べた「〜部」の手順や方法をコンピュータ等に実行させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】バックプロジェクションアルゴリズムにより画像を再生する一般的な構成の画像再生装置１の機能ブロック図。
【図２】合成開口レーダ装置による観測処理の概念図。
【図３】バックプロジェクションアルゴリズムの動作概念図。
【図４】画像再生装置１の画像再生処理を示すフローチャート。
【図５】受信信号と再生画像の関係を示す図。
【図６】受信信号と再生画像の関係を示す図。
【図７】処理の順序を改良した画像再生装置１の機能ブロック図。
【図８】処理順序を改良した画像再生装置１の画像再生処理を示すフローチャート。
【図９】処理時間を短縮する効果を示す概念図。
【図１０】実施の形態２に係る画像再生装置１の機能を示す機能ブロック図。
【図１１】キャッシュメモリ以外のメモリを使用しない画像再生装置１の画像再生処理を示すフローチャート。
【図１２】画像再生装置１のハードウェア構成の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１  画像再生装置、２  アンテナ、３  動揺センサ、４  信号送受信部、５  パルス圧縮部、６  データ入力部、７  画像再生処理部、８  遅延部、９  補間部、１０  参照信号生成部、１１  乗算部、１２  加算部、１３  合成開口レーダ画像記憶部、１４  分割範囲設定部、９０１  ＬＣＤ、９０２  タッチパネル、９１１  ＣＰＵ、９１２  バス、９１３  ＲＯＭ、９１４  ＲＡＭ、９１５  通信ボード、９２０  磁気ディスク装置、９２１  オペレーティングシステム、９２２  ウィンドウシステム、９２３  プログラム群、９２４  ファイル群。
【図１】
0004954032.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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