JPH09281231A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH09281231A
JPH09281231A JP8092710A JP9271096A JPH09281231A JP H09281231 A JPH09281231 A JP H09281231A JP 8092710 A JP8092710 A JP 8092710A JP 9271096 A JP9271096 A JP 9271096A JP H09281231 A JPH09281231 A JP H09281231A
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JP
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unit
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JP8092710A
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English (en)
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Chiaki Sato
千晶 佐藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データの中で標高の変化のほとんどない
領域について後段の位置合わせを行わないようにするこ
とにより、少ない演算量で、より精度の高い位置合わせ
を行う信号処理装置が必要である。 【解決手段】 通常の信号処理装置にレジストレーショ
ンを行いやすいサイズに画像を分割する画像分割部9、
分割画像についてそれぞれ振幅の分散を演算する分散演
算部10、分散の小さな領域についてはレジストレーシ
ョンを行わないと判定する処理領域判定部11、処理す
べき領域より画像を切り出す第2の画像切り出し部12
を付加することにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の合成開口
レーダ画像を干渉させて標高データを取得する信号処理
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、例えばENholland著R
eport on Interferometric
SAR and its applications
(TR−93/235/1.0)に示された従来のイン
タフェロメトリ処理装置の構成ブロック図である。図6
において1は画像データ、2は第2の画像データ、3は
第1の画像切り出し部、4は第1のレジストレーション
部、5は干渉処理部、6は平面位相除去部、7はマルチ
ルック処理部、8はアンラッピング処理部、9はデータ
変換部である。
【0003】次に動作について説明する。インタフェロ
メトリでは2個のアンテナで受信されるデータの位相差
を検知することにより、標高データを取得する。標高デ
ータZは検出された位相φを利用して数1で表わすこと
ができる。また、このときのジオメトリを図7に示す。
【0004】
【数1】
【0005】数1においてdはセンサ1,2それぞれと
観測点の距離の差、λは波長、αはセンサ2から見たセ
ンサ1と水平軸のなす角、θはセンサ1から見た観測点
の仰角、rはセンサ1と観測点の距離、Bはセンサ1と
センサ2の距離、hはセンサ1の高度である。数1より
わかるようにインタフェロメトリにて標高データを求め
る際には様々なパラメータが影響している。特にセンサ
の位置は一意的に定まらず、精度を向上させるためには
2つの画像間の相関を挙げることが重要であり、いくつ
かの処理が行われている。従来のインタフェロメトリ処
理では、時間的にまたは空間的にわずかにずれた画像デ
ータ1,2について第1の画像切り出し部3にて後段の
処理が可能なサイズに切り出す。そして第1のレジスト
レーション部4では切り出した2つの画像データについ
て位置合わせを行い、干渉処理部5にて位相差を求め、
干渉縞を得る。ここで位相差は数2によって求められ
る。
【0006】
【数2】
【0007】数2においてf3は位相差データ、f1は
画像データ1の複素データ、f2*が画像データ2の複
素共役である。この干渉縞は観測地域における地球平面
の変動による位相差を含んでいるので平面位相除去部6
にてこの平面位相を除去する。そして位相ノイズを低減
するためにマルチルック処理7にて積分処理を行い、ア
ンラッピング処理部8にて位相積算を行う。これは数2
で求められた位相差は0から2πの範囲となっており、
標高データを求めるにはこの位相差を連続的に求める必
要がある。例えばレンジ方向に0,0.5π,π,1.
7π,0.1π・・・と変化していれば、1.7πの次
は2.1πとなる。最後にデータ変換部9にて位相差デ
ータを標高データに変換する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の信号処
理装置は、以上のように構成されているので、切り出し
画像データに海域のような標高の変化がほとんどない部
分を含む場合、2つの画像の位置合わせが困難であると
いう問題点があった。
【0009】また、2つの画像の位置合わせを行うとき
に画像全体について位置合わせを調べていたため、大幅
な処理時間がかかるという問題点があった。
【0010】また、2つの画像の位置合わせを行うとき
にレンジ、アジマス、レンジ伸縮率についてそれぞれ位
置合わせを調べていたため、大幅な処理時間がかかると
いう問題点があった。
【0011】また、2つの画像の位置合わせを行うとき
に相関値により位置合わせを決定していたため、相関値
が悪い2つの画像の位置合わせが困難であるという問題
点があった。
【0012】さらに、目標信号対ノイズ比(以下S/N
比と示す)が悪い画像では位相雑音が多いため、位相差
データがぼやけるという問題点があった。
【0013】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、インタフェロメトリ処理におい
て、精度の高い標高データの取得、そして演算量の減
少、さらには一連の処理を自動的に行う信号処理装置を
得ることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】第1の発明による信号処
理装置は、通常の第1のレジストレーション部、干渉処
理部、平面位相除去部、マルチルック処理部、アンラッ
ピング部、データ変換部に画像分割する画像分割部と、
分割した画像データについてそれぞれ分散を求める分散
演算部と、分散値により後段の処理を行うか否か判定す
る処理領域判定部と、処理すべき領域の中から画像を切
り出す第2の画像切り出し部とを設けたものである。
【0015】また、第2の発明による信号処理装置は、
通常の第1の画像切り出し部、干渉処理部、平面位相除
去部、マルチルック処理部、アンラッピング処理部、デ
ータ変換部に、切り出した画像データの中の数カ所につ
いて2つの画像の位置合わせを行う第2のレジストレー
ション部とを設けたものである。
【0016】また、第3の発明による信号処理装置は、
通常の第1の画像切り出し部、干渉処理部に、2つの画
像の位置合わせを行う粗レジストレーション部と、相関
係数を選択する係数選択部と相関値を計算する第1の相
関値演算部、相関値について比較を行う相関値比較部と
相関値から位置合わせを決定するオフセット値決定部と
で構成されるレジストレーション部を設けたものであ
る。
【0017】また、第4の発明による信号処理装置は、
通常の第1の画像切り出し部、干渉処理部に、2つの画
像の位置合わせを行う粗レジストレーション部と、2つ
の画像データの相関値を算出する第2の相関値演算部と
相関値の値から相関値の最大値を検出する相関値最大値
検出部、相関値の最大値から位置合わせを決定するオフ
セット値決定部とで構成されるレジストレーション部を
設けたものである。
【0018】また、第5の発明による信号処理装置は、
通常の第1の画像切り出し部、第1のレジストレーショ
ン部、干渉処理部、平面位相除去部、マルチルック処理
部、アンラッピング処理部データ変換部にノイズを除去
するフィルタ処理部とを設けたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す構
成ブロック図であり、図において図6の従来例と同一構
成の第1の画像データ1、第2の画像データ2、第1の
レジストレーション部4、干渉処理部5、平面位相除去
部6、マルチルック処理部7、アンラッピング処理部
8、データ変換部9については既に説明してあるのでこ
こでは説明を省略する。10は画像分割部、11は分散
演算部、12は処理領域判定部、13は第2の画像切り
出し部である。
【0020】次に動作について説明する。まず、画像分
割部10では第1の画像データ1について後段の処理が
行いやすいサイズ(例えばレンジ方向1024点、アジ
マス方向1024点)に画像をm個に分割する。そして
分散演算部11にてそれぞれの分割画像データの振幅分
散値を数3により求める。
【0021】
【数3】
【0022】数3においてVL は分割画像L (L =1,
2,3,・・・m)の振幅分散値、ML は画像複素デー
タの振幅値、|fi,j |はレンジ座標i、アジマス座標
jの画像複素データの振幅値である。一般に海面などの
標高の変化の小さな部分では、振幅分散は小さい。そこ
で処理領域判定部12にて後段のレジストレーションを
行う領域を数4により判定する。
【0023】
【数4】
【0024】数4においてkはスレッショルドである。
そしてスレッショルドkを越す領域のみ後段の処理を行
うと判定する。そして処理が可能な領域から画像切り出
し部13にて画像を切り出す。また、第2の画像データ
についても同様に切り出す。これらの切り出した2つの
画像データについて第1のレジストレーション部4にて
位置合わせを行う。後段の干渉処理部5、平面位相除去
部6、マルチルック処理部7、アンラッピング処理部
8、データ変換部9については従来装置と同一のもので
ある。
【0025】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2を示す構成ブロック図であり、図において第1の画
像切り出し部3、干渉処理部5、平面位相除去部6、マ
ルチルック処理部7、アンラッピング処理部8、データ
変換部9は従来装置と同一のものである。14は第2の
レジストレーション部である。
【0026】次に動作について説明する。第2のレジス
トレーション部14では、切り出した画像データの数カ
所を使用してレジストレーションを行う。第1のレジス
トレーション部4では、通常、粗レジストレーション及
び精レジストレーションを行うがこの演算量を比較する
と次のようになる。例えば粗レジストレーションではS
/N比(信号対ノズルの比率)によりピクセル単位での
レジストレーションを行い、レンジ方向、アジマス方向
のずれ量であるオフセット値を求め、精レジストレーシ
ョンでは相関値によりサブピクセル単位(0.1ピクセ
ル)で、レンジ方向、アジマス方向のずれ量及びレンジ
伸縮率であるオフセット値を求めるとする。演算量の比
は数5のように表される。
【0027】
【数5】
【0028】数5でPは演算量の比、M,Nは切り出し
画像データのサイズでそれぞれレンジ、アジマスのサイ
ズ、M’,N’はレジストレーション用画像データのサ
イズでそれぞれレンジ、アジマスのサイズ、nはレジス
トレーション用画像データの個数である。例えばM=1
024,N=1024,M’=8,N’=8,n=5で
あればP≒1/3276であり、演算量がかなり減少で
きると言える。さらに切り出し画像データがL倍になっ
てもレジストレーション用画像データの個数nを増やす
だけなので演算量はL倍より小さくなる。
【0029】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3を示す構成ブロック図であり、図において第1の画
像切り出し部3、干渉処理部5は従来装置と同一のもの
である。15は粗レジストレーション部、16は係数選
択部、17は第1の相関値演算部、18は相関値比較
部、19はオフセット値決定部である。
【0030】次に動作について説明する。粗レジストレ
ーション部15では、おおまかな(例えば、ピクセル単
位)でのレジストレーションを行い、レンジ方向、アジ
マス方向のずれ量であるオフセット値を求める。係数選
択部16ではレンジ、アジマス、レンジ伸縮の3つのオ
フセット値を1つの関数におく。例えば関数として数6
を選び、これを満たす係数を選択する。
【0031】
【数6】
【0032】数6においてO(j)は、アジマスjでの
オフセット値、Or ,OAzはそれぞれレンジ方向、アジ
マス方向オフセット値、a〜dは係数である。そして第
1の相関値演算部17にて相関値を演算し、相関値比較
部18にて相関値を比較する。相関値が小さい場合は、
係数選択部16に戻り、新たな係数を選択する。そして
相関値が極大となったところで、第2のオフセット値決
定部19にてオフセット値を決定する。係数選択部16
では、これによりレンジ、アジマス、レンジ伸縮の3点
についてまとめて検討することができる。
【0033】実施の形態4.図4はこの発明の実施の形
態4を示す構成ブロック図であり、図においては第1の
画像切り出し部3、干渉処理部5は従来装置と同一のも
のである。15,19〜21はレジストレーション部4
の詳細を示しており、15はピクセル単位でレジストレ
ーションを行う粗レジストレーション部、20は相関値
を演算する第2の相関値演算部、21は相関値最大検出
部、19はオフセット値決定部である。
【0034】次に動作について説明する。粗レジストレ
ーション部15は実施例3にて説明したのでここでは省
略する。まず、粗レジストレーション部15にて大まか
なオフセット値が求められた後、第2の相関値演算部2
0にて相関値が演算される。相関値εは数7に従って計
算する。
【0035】
【数7】
【0036】数7においてf1i,j はレンジi、アジマ
スjの第1の画像データ1、f2i, j はレンジi、アジ
マスjの第2の画像データ2を表し、それぞれの画像デ
ータのレンジ、アジマス方向のデータの変化量の相関を
求めている。そして、相関値最大検出部21において相
関値εの最大値を求める。これは、同じ位置にあればデ
ータの変化量が同じであり、このときの相関値は最大に
なることを意味している。オフセット値決定部19にて
相関値εが最大となる位置をオフセット値と決定する。
【0037】実施の形態5.図5はこの発明の実施の形
態5を示す構成ブロック図であり、図において第1の画
像切り出し部3、第1のレジストレーション部4、干渉
処理部5、平面位相除去部6、マルチルック処理部7、
アンラッピング処理部8、データ変換部9は従来装置と
同一のものである。22はフィルタ処理部である。
【0038】次に動作について説明する。フィルタ処理
部22ではアンラッピング処理部8の出力データについ
て相関値があるスレッショルドより低い箇所について周
辺サブピクセルの位相データの平均値と置き換える。こ
れにより、位相ノイズを低減できる。また、このフィル
タ処理部22はアンラッピング処理部8の後段ではな
く、マルチルック処理部7の後段にも再構成可能とす
る。これはマルチルック処理部7はノイズ低減のために
行っているものであるが、これだけではまだ位相ノイズ
が大きいことがあり、位相ノイズが大きいとアンラッピ
ング処理がうまくできないことがあるので、この場合、
フィルタ処理部22をマルチルック処理部7の後段にて
行う。
【0039】
【発明の効果】第1の発明によればレジストレーション
を行う前に処理領域の判定を行うので、標高の変化の小
さい部分ではレジストレーションを行わないため、曖昧
なレジストレーションを避けることができる。
【0040】また、第2の発明によれば切り出し画像デ
ータの数カ所にてのみレジストレーションを行うため、
レジストレーションの演算量を低減することができる。
【0041】また、第3の発明によれば第1のレジスト
レーション部にてオフセット値を1つの関数としている
ので演算量が大幅に減少することができる。
【0042】また、第4の発明によれば第2の相関値を
演算するため、位相ノイズの比較的大きな画像に対し、
精度の高いレジストレーションが可能である。
【0043】また、第5の発明によればフィルタ処理部
を付加することにより、位相ノイズを低減し、精度の高
い標高データを得ることができ、また、アンラッピング
処理が正しく行えるノイズレベルまで押さえることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による信号処理装置の実施の形態1
を示す図である。
【図2】 この発明による信号処理装置の実施の形態2
を示す図である。
【図3】 この発明による信号処理装置の実施の形態3
を示す図である。
【図4】 この発明による信号処理装置の実施の形態4
を示す図である。
【図5】 この発明による信号処理装置の実施の形態5
を示す図である。
【図6】 従来の信号処理装置の図である。
【図7】 インタフェロメトリのジオメトリを示す図で
ある。
【符号の説明】
1 第1の画像データ、2 第2の画像データ、3 第
1の画像切り出し部、4 第1のレジストレーション
部、5 干渉処理部、6 平面位相除去部、7マルチル
ック処理部、8 アンラッピング処理部、9 データ変
換部、10 画像分割部、11 分散演算部、12 処
理領域判定部、13 第2の画像切り出し部、14 第
2のレジストレーション部、15 粗レジストレーショ
ン部、16 係数選択部、17 第1の相関値演算部、
18 相関値比較部、19 オフセット値決定部、20
第2の相関値演算部、21 相関値最大検出部、22
フィルタ処理部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 近接した2つの軌道で得られた2組のう
    ちの1つの画像データから画像を分割する画像分割部、
    この画像分割部の出力データである分割されたそれぞれ
    の画像データについて分散を演算する分散演算部、この
    分散演算部の出力データについて画像処理を行う領域を
    判定する処理領域判定部、この処理領域判定部の出力と
    画像データから画像を切り出す画像切り出し部、2つの
    画像切り出し部の出力データより位置合わせを行う第1
    のレジストレーション部、この第1のレジストレーショ
    ン部の出力であるオフセット値に合わせて2つの画像デ
    ータから位相差を求める干渉処理部、この干渉処理部の
    出力である位相差から平面位相を除去する平面位相除去
    部、この平面位相除去部の出力データを用いてマルチル
    ック処理を行うマルチルック処理部、このマルチルック
    処理部の出力データを積算処理するアンラッピング処理
    部、このアンラッピング処理部の出力データである位相
    差データを標高データに変換するデータ変換部から構成
    されることを特徴とする信号処理装置。
  2. 【請求項2】 近接した2つの軌道で得られた2組の画
    像データについてそれぞれ画像を切り出す画像切り出し
    部、この画像切り出し部の出力データより位置合わせを
    行う第1のレジストレーション部を付加したことを特徴
    とする請求項1記載の信号処理装置。
  3. 【請求項3】 2つの画像データの位置合わせを行う際
    にピクセル単位でレジストレーションを行う粗レジスト
    レーション部、この粗レジストレーション部の出力デー
    タからレンジ方向オフセット値、アジマス方向オフセッ
    ト値、レンジ収縮率を1つの関数として表し係数を選択
    する係数選択部、この係数選択部の出力である係数を使
    用してレジストレーションを行い、相関値を演算する第
    1の相関値演算部、この第1の相関値演算部の出力であ
    る相関値の最小を求める相関値比較部、この相関値比較
    部の出力データより位置合わせを行うオフセット値を決
    定するオフセット値決定部を付加したことを特徴とする
    請求項1記載の信号処理装置。
  4. 【請求項4】 粗レジストレーション部の出力データと
    2組の画像切り出し部の出力データにより相関値を演算
    する第2の相関値演算部、この第2の相関値演算部の出
    力である相関値が最大を求める相関値最大値検出部、こ
    の相関値最大値検出部の出力データよりオフセット値を
    求めるオフセット値決定部を付加したことを特徴とする
    請求項1記載の信号処理装置。
  5. 【請求項5】 アンラッピング処理部の出力データの雑
    音を除去するフィルタ処理部を付加したことを特徴とし
    た請求項1記載の信号処理装置。
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