JPS5822982A - 合成開口レ−ダの画像処理システム - Google Patents
合成開口レ−ダの画像処理システムInfo
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- JPS5822982A JPS5822982A JP56120771A JP12077181A JPS5822982A JP S5822982 A JPS5822982 A JP S5822982A JP 56120771 A JP56120771 A JP 56120771A JP 12077181 A JP12077181 A JP 12077181A JP S5822982 A JPS5822982 A JP S5822982A
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- JP
- Japan
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- processing
- range
- azimuth
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は人工衛星あるいは航空機に搭載される合成開口
レーダー(8ynthetic ApertureRa
dar 以下SARと略記する)による撮影データか
ら人間が理解できる画像に再生するだめのディジタル装
置に係シ、特にSARのデータを高速処理するのに好適
な画像化データ処理装置に関する。
レーダー(8ynthetic ApertureRa
dar 以下SARと略記する)による撮影データか
ら人間が理解できる画像に再生するだめのディジタル装
置に係シ、特にSARのデータを高速処理するのに好適
な画像化データ処理装置に関する。
人工衛1あるいは航空機を用いたシモートセンシングの
分野では、地表を撮影するためのセンサとして雲を透過
するマイクロ波帯でしかも高解像度の画像レータが得ら
れるSAR,が注目されてきている。SAR自身につい
ては、例えば”AI)igit、11 process
or for The productionof 5
easat 5ynthetic Aperture
Radar■magery 、 (by J、l(、
、Benne:it、 1.G、Currm−!ng、
Jul)’ 16−18.1979. I talY
)K記載されているので詳細説明は省略するが、基礎に
なる考え方は、51にC,Wileyによって提晶され
たドツプランヤープニングの概念であると云われている
。ドラグラシフトを測定することによって得られる方位
分解能は航空機のアンテナの実開口径の1/2程度まで
向上するが、このことは合成開口アンテナの考えによっ
ても説明される。すなわち航望磯に搭載されている現実
のアンテナが、航空機磯の進行方向に並べられた長さL
の仮想的な一次元アレーアンテナの一つのエレメントで
あって、次々と仮想的なアレーのエレメントの位置を占
めていくと考えて、それぞれの点での受信エコーの振幅
と位相を記憶しておき、あとで合成処理することによっ
て、実質的にある長さの口径をもつアンテナでそのター
ゲットを捕えたのと等価になる。
分野では、地表を撮影するためのセンサとして雲を透過
するマイクロ波帯でしかも高解像度の画像レータが得ら
れるSAR,が注目されてきている。SAR自身につい
ては、例えば”AI)igit、11 process
or for The productionof 5
easat 5ynthetic Aperture
Radar■magery 、 (by J、l(、
、Benne:it、 1.G、Currm−!ng、
Jul)’ 16−18.1979. I talY
)K記載されているので詳細説明は省略するが、基礎に
なる考え方は、51にC,Wileyによって提晶され
たドツプランヤープニングの概念であると云われている
。ドラグラシフトを測定することによって得られる方位
分解能は航空機のアンテナの実開口径の1/2程度まで
向上するが、このことは合成開口アンテナの考えによっ
ても説明される。すなわち航望磯に搭載されている現実
のアンテナが、航空機磯の進行方向に並べられた長さL
の仮想的な一次元アレーアンテナの一つのエレメントで
あって、次々と仮想的なアレーのエレメントの位置を占
めていくと考えて、それぞれの点での受信エコーの振幅
と位相を記憶しておき、あとで合成処理することによっ
て、実質的にある長さの口径をもつアンテナでそのター
ゲットを捕えたのと等価になる。
本発明でいう画像処理の全体システムを第1図に示す。
航空機等に搭載されたSARからのデータを地上局Ls
で受信する。R8はレーダーセンサ、AIlはアンテナ
%FPは飛行経路を、Cは分解七ルを、R&はSARで
採取されるデータの地表上のレンジ方向、AZはそのア
ジマス(3zimuth )方向を、ABはアンテナビ
ームを、Cwは刈り幅をそれぞれ示している。なお地上
局(追跡間)で受信したデータはデータプロセッサDp
によシ処理され、映像フィルムIPを作成するとか、処
理されたデータを記憶する磁気テープMTが作成される
。
で受信する。R8はレーダーセンサ、AIlはアンテナ
%FPは飛行経路を、Cは分解七ルを、R&はSARで
採取されるデータの地表上のレンジ方向、AZはそのア
ジマス(3zimuth )方向を、ABはアンテナビ
ームを、Cwは刈り幅をそれぞれ示している。なお地上
局(追跡間)で受信したデータはデータプロセッサDp
によシ処理され、映像フィルムIPを作成するとか、処
理されたデータを記憶する磁気テープMTが作成される
。
地上局での問題点は航空機等に搭載されたSARからの
1ぎ号を如何に高速に処理して所謂スループットを向上
させるかにある。
1ぎ号を如何に高速に処理して所謂スループットを向上
させるかにある。
はじめにSAR処理の概要について述べる。
SARの受信画1家中には、原画像の1点が点像パター
ンh(x、y)の広がりをもって分布していて、SAR
受信画像はそのままでは人間の理解できる画像ではない
。受信画像中で広がっている情報を受信画挿と点像パタ
ーンの2次元コリレーション処理により1点に圧縮して
はじめて理解できる画像にな−る。この2次元コリレー
ション処理は、レンジ方向のコリレーション処理とアジ
マス(AZIMUTH)方向のコリレーション処理の2
段階に分けて行なえる。すなわち、まずレンジ方向の受
信画像データを1ラインずつ取り出しレンジ方向の点像
データとのコリレーション処理ヲ行なう。この処理でレ
ンジ方向の情報が圧縮される。
ンh(x、y)の広がりをもって分布していて、SAR
受信画像はそのままでは人間の理解できる画像ではない
。受信画像中で広がっている情報を受信画挿と点像パタ
ーンの2次元コリレーション処理により1点に圧縮して
はじめて理解できる画像にな−る。この2次元コリレー
ション処理は、レンジ方向のコリレーション処理とアジ
マス(AZIMUTH)方向のコリレーション処理の2
段階に分けて行なえる。すなわち、まずレンジ方向の受
信画像データを1ラインずつ取り出しレンジ方向の点像
データとのコリレーション処理ヲ行なう。この処理でレ
ンジ方向の情報が圧縮される。
レンジ方向圧縮が完了すると、次にそのデータをアジマ
ス方向に1ラインずつとり出し、アジマス方向点列デー
タとのコリレーション処理を行なう。
ス方向に1ラインずつとり出し、アジマス方向点列デー
タとのコリレーション処理を行なう。
レンジ方間、アジマス方向の圧縮が完了すると、SAR
,受信画1家は、人間の理解できる画像になり、その後
必要に応じて歪補正が行なわれ各分野に利用されること
になる。
,受信画1家は、人間の理解できる画像になり、その後
必要に応じて歪補正が行なわれ各分野に利用されること
になる。
ここで、SAR画像再生処理に際し、コリレーション処
理を、その定義大通りに数値計算すると、データ量がS
ARのように膨大となる場合には効率が悪いため、計算
量及び計算時間を短かくする手段として高速7−リエ変
換(FFT)、複素乗算、逆高速フーリエ変換<IFF
T) を用いる方式%式% 以上がSARのデータ処理の基本であるが、この他に次
の3つのSAR特有のデータ処理が必要である。■レン
ジカーバチャ補正、■マルチルック処理、■コーナータ
ーン処理である。
理を、その定義大通りに数値計算すると、データ量がS
ARのように膨大となる場合には効率が悪いため、計算
量及び計算時間を短かくする手段として高速7−リエ変
換(FFT)、複素乗算、逆高速フーリエ変換<IFF
T) を用いる方式%式% 以上がSARのデータ処理の基本であるが、この他に次
の3つのSAR特有のデータ処理が必要である。■レン
ジカーバチャ補正、■マルチルック処理、■コーナータ
ーン処理である。
レンジカーバチャ補正の目的は、SARセンサとfjt
L塚対象との距離(レンジ)が衛星や航空機の飛行中に
変化することにより処理画隊中に現われるぶれパターン
を除去することである。この目的の為SAR画像化アル
ゴリズム中ではアジマス方向圧縮処理途中の周波数望間
上で、衛星や航空機の軌道で決まる2次曲線上のデータ
を求め(レンジ方向1次元内押処理による。)、新しい
配列データきする必要がある。
L塚対象との距離(レンジ)が衛星や航空機の飛行中に
変化することにより処理画隊中に現われるぶれパターン
を除去することである。この目的の為SAR画像化アル
ゴリズム中ではアジマス方向圧縮処理途中の周波数望間
上で、衛星や航空機の軌道で決まる2次曲線上のデータ
を求め(レンジ方向1次元内押処理による。)、新しい
配列データきする必要がある。
マルチルック処理の目的は、SAR処理のようなコヒー
レント系に特有のスペックルノイズを減らし、滑らかな
tI!II源を侍ることである。この目的の為、S A
RIa +m化アルゴリズム中では、アジマス圧縮の
際、点列の周波数帯域を分割し、分割された帯域でれぞ
れについて圧縮+m +ipを侍、それらの画像の和を
とる。周波数帯域を分割する為の圧縮=+Sの解渾度は
多少落ちる可能性があるが、良い画買を得ることができ
る。
レント系に特有のスペックルノイズを減らし、滑らかな
tI!II源を侍ることである。この目的の為、S A
RIa +m化アルゴリズム中では、アジマス圧縮の
際、点列の周波数帯域を分割し、分割された帯域でれぞ
れについて圧縮+m +ipを侍、それらの画像の和を
とる。周波数帯域を分割する為の圧縮=+Sの解渾度は
多少落ちる可能性があるが、良い画買を得ることができ
る。
コーナーターンの為にV″i、処理装置の待つ記憶装置
にアジマス方向1ラインの画像データを含むレンジ圧縮
済ライン片をレンジ方向圧縮済画像を格納している外部
記憶装置より読み出し、アジマス方向ラインの各画素が
連続アドレスとなるよう並べかえ処理を繰返す。
にアジマス方向1ラインの画像データを含むレンジ圧縮
済ライン片をレンジ方向圧縮済画像を格納している外部
記憶装置より読み出し、アジマス方向ラインの各画素が
連続アドレスとなるよう並べかえ処理を繰返す。
以上が、SAR受信画像データの画像再生アルゴリズム
の概要であるが、次に各処理過程でのSAR受信データ
の形状と対比させたフローチャートを第2図(4)、■
に示す。(イ)はフロー図を色)はその処理フローに対
応する画像処理の概略図を示す。
の概要であるが、次に各処理過程でのSAR受信データ
の形状と対比させたフローチャートを第2図(4)、■
に示す。(イ)はフロー図を色)はその処理フローに対
応する画像処理の概略図を示す。
従来はこれらの一連の画像化処理を汎用のコンピュータ
でやっていたが、−画素毎にレンジ方向アジマス方向各
々1回ずつのFFT、IFFTを要し、更にコーナータ
ーニング処理という膨大な並べかえ処理が必要なことか
らSARの画像化には非常に長い時間がかかつていた。
でやっていたが、−画素毎にレンジ方向アジマス方向各
々1回ずつのFFT、IFFTを要し、更にコーナータ
ーニング処理という膨大な並べかえ処理が必要なことか
らSARの画像化には非常に長い時間がかかつていた。
ちなみにある衛星の8ARの受信データ1100K四方
を画像化するのに汎用大型計算機で20〜30時間が必
要である。
を画像化するのに汎用大型計算機で20〜30時間が必
要である。
この時間は非常に高速な計算機を用いれば、その短縮は
可能であるが、処理量が従来の画像データに比べ比較に
ならぬ程多くなる為、現状の半導体技術で可能な最高速
の計算機を用いても1時間程度までの短縮が限界と考え
られている。
可能であるが、処理量が従来の画像データに比べ比較に
ならぬ程多くなる為、現状の半導体技術で可能な最高速
の計算機を用いても1時間程度までの短縮が限界と考え
られている。
これは、汎用の計算機を用いて、処理アルゴリズムをプ
ログラム化して処理する方式をとる以上処理を直列にや
らねばならぬ為打破し得ぬ壁であり、実用的に問題ない
処理時間(10分以下ないし実時間)で処理することは
従来の方式では不可能であった。
ログラム化して処理する方式をとる以上処理を直列にや
らねばならぬ為打破し得ぬ壁であり、実用的に問題ない
処理時間(10分以下ないし実時間)で処理することは
従来の方式では不可能であった。
本発明の目的は、SAR処理のアルゴリズムに対応して
、SAR,の画像化処理を高速に行なう専用のSAR,
画像化データ処理装置を提供するにある。
、SAR,の画像化処理を高速に行なう専用のSAR,
画像化データ処理装置を提供するにある。
本発明は、SAR画像化に必要な各処理段階毎にそれぞ
れ対応する処理装置を割り当て、それらを多段にパイプ
ライン化して動作させるとともに、パイプライン化され
たユニットの並列動作も行なわせしめ、さらに、最も時
間を要していたコーナーターニング処理に対しては、二
次元アドレツシ/グ方式の画像メモリを用いてプログラ
ムによる並べかえ処理を不要とすることにより、従来技
術では成し得なかったSAR画像化の高速処理、を可能
とするSAR画像の実時間再生装置を提供することに特
徴がある。
れ対応する処理装置を割り当て、それらを多段にパイプ
ライン化して動作させるとともに、パイプライン化され
たユニットの並列動作も行なわせしめ、さらに、最も時
間を要していたコーナーターニング処理に対しては、二
次元アドレツシ/グ方式の画像メモリを用いてプログラ
ムによる並べかえ処理を不要とすることにより、従来技
術では成し得なかったSAR画像化の高速処理、を可能
とするSAR画像の実時間再生装置を提供することに特
徴がある。
第3図は第2図に対応させて、SAR画像化装置を具体
的に構成した例である。
的に構成した例である。
8AR画像化装置は、全体システムの管理を行なうCP
U500を中心に、SAR受信画像データを記録した磁
気テープ及びその再生装置505、レンジ方向圧縮装置
510.2次元画像メモリ10.10’、アジマス方向
圧縮装置520.8AR画像データ出力用磁気テープ5
25をCPUを通らずに流れるように構成し、更にメイ
ンメモリ530と共通データ用のFFT装置21をデー
タバス540で結合して構成する。
U500を中心に、SAR受信画像データを記録した磁
気テープ及びその再生装置505、レンジ方向圧縮装置
510.2次元画像メモリ10.10’、アジマス方向
圧縮装置520.8AR画像データ出力用磁気テープ5
25をCPUを通らずに流れるように構成し、更にメイ
ンメモリ530と共通データ用のFFT装置21をデー
タバス540で結合して構成する。
次に第3図の各装置の動作を第2図との対比に於いて説
明する。
明する。
(1)まずCPU500の制御により磁気テープ505
(入力記憶媒体としてここでは磁気テープと考える。)
を動作させてSAR受信画像データを再生する。SAR
受信画像データの中には、実際に画像化する為のホログ
ラム型画像データと衛星や航空機の軌道、姿勢データが
入っており、前者はレンジ方向圧縮装置に、後者はCP
Uを介してメインメモリ530に読み込む。
(入力記憶媒体としてここでは磁気テープと考える。)
を動作させてSAR受信画像データを再生する。SAR
受信画像データの中には、実際に画像化する為のホログ
ラム型画像データと衛星や航空機の軌道、姿勢データが
入っており、前者はレンジ方向圧縮装置に、後者はCP
Uを介してメインメモリ530に読み込む。
(2) レンジ方向圧縮装置510は画像化を行なう
為のデータとして第2図中のLXMのデータを順次入力
する。並列処理制御部511は、レンジ方向圧縮の際並
列動作を行なう場合処理単位毎に分配し、並置された圧
縮装置それぞれの動作が並列に進む為の制御を行なう。
為のデータとして第2図中のLXMのデータを順次入力
する。並列処理制御部511は、レンジ方向圧縮の際並
列動作を行なう場合処理単位毎に分配し、並置された圧
縮装置それぞれの動作が並列に進む為の制御を行なう。
(3)並列動作制御で分配されたホログラム型画像デー
タはまず前処理装置512により整数から実数に変換さ
れる。(第2図、ブロックB)(4)次にレンジ方向の
圧縮の為、実数化されたホログラム型画像データをFF
T装置513によりフーリエ変換を行ない周波数領域の
データとする。(第2図ブロックC) (5)一方CPUによりあらかじめ求められたりフアレ
ンス関数もFFT装置21によりフーリエ変換を行ない
周波数領域のデータとする。(第2図ブロックP、Q)
このデータはリファレンス関数メモリ514に格納され
る。
タはまず前処理装置512により整数から実数に変換さ
れる。(第2図、ブロックB)(4)次にレンジ方向の
圧縮の為、実数化されたホログラム型画像データをFF
T装置513によりフーリエ変換を行ない周波数領域の
データとする。(第2図ブロックC) (5)一方CPUによりあらかじめ求められたりフアレ
ンス関数もFFT装置21によりフーリエ変換を行ない
周波数領域のデータとする。(第2図ブロックP、Q)
このデータはリファレンス関数メモリ514に格納され
る。
(6)前記ステップ(4)、 (5)で求められた双方
のデータは複素乗算装置515により乗算される。
のデータは複素乗算装置515により乗算される。
(第2図ブロックD)
(力 次にI F’FT装置516により逆フーリエ変
換を行ないレンジ方向の圧縮を完了する(第2図ブロッ
クE) (8)圧縮済の画像中には、周波数領域でのただみ込み
積分に伴なう、余剰データが内在しておシ、それを切り
落す為の端数処理を後処理装置517で行ない、その結
果をレンジ方向圧縮済データとして2次元画像メモリに
格納する。(第2図ブロックF、G) (9)並列処理制御518は、前記(2)で分配したデ
ータに対し、並列にレンジ方向圧縮されたデータを再び
集め、磁気テープから再生された順に、基づいて整列さ
せる機能を有する。
換を行ないレンジ方向の圧縮を完了する(第2図ブロッ
クE) (8)圧縮済の画像中には、周波数領域でのただみ込み
積分に伴なう、余剰データが内在しておシ、それを切り
落す為の端数処理を後処理装置517で行ない、その結
果をレンジ方向圧縮済データとして2次元画像メモリに
格納する。(第2図ブロックF、G) (9)並列処理制御518は、前記(2)で分配したデ
ータに対し、並列にレンジ方向圧縮されたデータを再び
集め、磁気テープから再生された順に、基づいて整列さ
せる機能を有する。
00)2次元画像メモリ制御部519はレンジ方向圧縮
装置とCPUとアジマス方向圧縮装置とに結合され2次
元画像メモリの多重アクセス、交代バッファ管理、2次
元アドレッシング制御を行なう。
装置とCPUとアジマス方向圧縮装置とに結合され2次
元画像メモリの多重アクセス、交代バッファ管理、2次
元アドレッシング制御を行なう。
αυ アジマス方向圧縮装置でのアジマス方向圧縮を行
なう前に、レンジ方向圧縮済画像に対し、コーナーター
ニングと呼ばれるデータ転置を行なう必要があるがこれ
は、2次元アドレッシング機能により高速に行なうこと
ができる。第4図はその内容を説明するものである。
なう前に、レンジ方向圧縮済画像に対し、コーナーター
ニングと呼ばれるデータ転置を行なう必要があるがこれ
は、2次元アドレッシング機能により高速に行なうこと
ができる。第4図はその内容を説明するものである。
画像データabCdは格納時は、aからdの方向に走査
して1ラインずつ順に格納し、bからCまで格納する。
して1ラインずつ順に格納し、bからCまで格納する。
各画素に2次元アドレス(I、J)を持たせると格納時
の処理は次のように表現できる。((1)式) 次に読み出すときは、2次元画像メモリ1゜の中で3−
+ ))の方向に走査して1ラインずつ順に読み出しd
→Cまで続ける。この処理は2次元アドレス(I、J)
を用いて表現するととなり、格納する時は画像データa
bcdであったが、読み出した後は画像データabcd
となシ、容易に転置された2次元データとすることがで
きる。(第2図ブロックT) 02)1つの2次元画像メモリが一杯になると、そのデ
ータについてアジマス圧縮を行なう。
の処理は次のように表現できる。((1)式) 次に読み出すときは、2次元画像メモリ1゜の中で3−
+ ))の方向に走査して1ラインずつ順に読み出しd
→Cまで続ける。この処理は2次元アドレス(I、J)
を用いて表現するととなり、格納する時は画像データa
bcdであったが、読み出した後は画像データabcd
となシ、容易に転置された2次元データとすることがで
きる。(第2図ブロックT) 02)1つの2次元画像メモリが一杯になると、そのデ
ータについてアジマス圧縮を行なう。
この時、2次元画像メモリの交代バッファ機能を用いて
、レンジ方向圧縮装置は、次のデータのレンジ圧縮を続
けること73:出来る。
、レンジ方向圧縮装置は、次のデータのレンジ圧縮を続
けること73:出来る。
レンジ圧縮が完了するまでに、cPUは、磁気テープよ
り読み出した軌道、姿勢データを用いて、アジマス圧縮
の際必要なドツプラシフト係数を計算し、更に、リファ
レンス関数の7−リエ変換も、FFT装置21を用いて
行ない、アジマス圧縮を行なう前に、各々ドツプラシフ
ト係数メモリ、リファレンス関数メモリに格納するもの
とする(第2図ブロックS、T、[J’)03)アジマ
ス圧縮装置は、レンジ方向圧縮済のデータを2次元画像
メモリより順次読み出す。並列処理制御部521は、ア
ジマス方向圧縮の際並列動作を行なう場合、処理単位毎
に分配し並置された圧縮装置それぞれの動作が並列に進
む為の制御を行なう。
り読み出した軌道、姿勢データを用いて、アジマス圧縮
の際必要なドツプラシフト係数を計算し、更に、リファ
レンス関数の7−リエ変換も、FFT装置21を用いて
行ない、アジマス圧縮を行なう前に、各々ドツプラシフ
ト係数メモリ、リファレンス関数メモリに格納するもの
とする(第2図ブロックS、T、[J’)03)アジマ
ス圧縮装置は、レンジ方向圧縮済のデータを2次元画像
メモリより順次読み出す。並列処理制御部521は、ア
ジマス方向圧縮の際並列動作を行なう場合、処理単位毎
に分配し並置された圧縮装置それぞれの動作が並列に進
む為の制御を行なう。
04)並列動作制御部で分配されたレンジ圧縮済データ
は、前処理装置522で必要な前処理を行なう。
は、前処理装置522で必要な前処理を行なう。
Q5) 次Kvンジヵーバチャ補正装置はドツプラシ
フト係数メモリ523の内容に基づき、レンジカーパチ
ャ補正装置524により補正を行なう。
フト係数メモリ523の内容に基づき、レンジカーパチ
ャ補正装置524により補正を行なう。
レンジカーバチャ補正の内容は、内挿法に基づ(補間が
中心であり、これについては「データリサンプリング装
置」 (実用新案登録願昭55−126737)に詳し
く述べられているので説明全省略する。
中心であり、これについては「データリサンプリング装
置」 (実用新案登録願昭55−126737)に詳し
く述べられているので説明全省略する。
06) レンジカーバチャ補正済画像データは、アジ
マス方向圧縮の為FFT装置525によシフーリエ変侯
を行ない周波数領域のデータとする。
マス方向圧縮の為FFT装置525によシフーリエ変侯
を行ない周波数領域のデータとする。
(第2図ブロックK)
aカ リファレンス関数メモリ526にはあらかじめ
求められた係数が格納されているので前記ステップσ0
で求められたデータを複素乗算装置527でかけ合せる
。(第2図ブロックに、L)08)次にIFF”T装置
528を用いて、逆フーリエ変換を行ない、アジマス方
向の圧縮を完了する。
求められた係数が格納されているので前記ステップσ0
で求められたデータを複素乗算装置527でかけ合せる
。(第2図ブロックに、L)08)次にIFF”T装置
528を用いて、逆フーリエ変換を行ない、アジマス方
向の圧縮を完了する。
(第2図ブロックM)
OI 圧縮済の画像中には、レンジ圧縮同様周波数領
域でのたたみ込み積分に伴々う余剰データが内在してお
り、それを切り落とす為の端数処理と、実際の画像デー
タとする為の実数化、整数化処理を後処理装置529で
行なう。(第2図ブロックN、O) (イ)並列処理制御部521′は前記ステップa漕で分
配されたデータに対し並列にアジマス用縮されたデータ
を再び集め、目視で理解できる画像データとして整列さ
せて、出力記憶媒体(磁気テープ等)505’出力する
機能を有する。
域でのたたみ込み積分に伴々う余剰データが内在してお
り、それを切り落とす為の端数処理と、実際の画像デー
タとする為の実数化、整数化処理を後処理装置529で
行なう。(第2図ブロックN、O) (イ)並列処理制御部521′は前記ステップa漕で分
配されたデータに対し並列にアジマス用縮されたデータ
を再び集め、目視で理解できる画像データとして整列さ
せて、出力記憶媒体(磁気テープ等)505’出力する
機能を有する。
以上が第3図のSAR画像化装置の構成と動作の説明で
あるが、ここでレンジ方向とアジマス方向のハードウェ
アとしての動作について更に説明する。
あるが、ここでレンジ方向とアジマス方向のハードウェ
アとしての動作について更に説明する。
第3図との対応に於いて本発明になるノ・−ドウエアの
動作を説明する。第5図は第3図に於けるレンジ方間圧
縮装置のハードウェア構成の一実施例を示す図である。
動作を説明する。第5図は第3図に於けるレンジ方間圧
縮装置のハードウェア構成の一実施例を示す図である。
本図に於いて前処理装置512は本データ処理装置の入
力データとなる磁気テープ装置505の読出制御、シリ
アル/パラレルデータ変換等の機能を遂行する前置処理
装置である。
力データとなる磁気テープ装置505の読出制御、シリ
アル/パラレルデータ変換等の機能を遂行する前置処理
装置である。
ラインバッファ22−1は該前処理装置で処理されたデ
ータを格納するバーソファメモリであり交代バッファと
し機能すべく2組装備せしめている。
ータを格納するバーソファメモリであり交代バッファと
し機能すべく2組装備せしめている。
本構成は本図におけるラインバッファ22−2゜3.4
についても同様の機能と構成をとるものである。さて、
FFT513.IFFT516は衆知の如く前者が高速
フーリエ変換装置、後者が逆変換装置である。また複素
乗算器515は定数テーブル514に基づく複素乗算器
である。定数テーブル514はR,AM或いはROMテ
ーブルとして実現すれば良いものである。最後に後処理
装置517は画像メモリ制御装置として機能する。■ラ
イン毎の切れ目を認識しこれを逐次画像メモリに書込む
。
についても同様の機能と構成をとるものである。さて、
FFT513.IFFT516は衆知の如く前者が高速
フーリエ変換装置、後者が逆変換装置である。また複素
乗算器515は定数テーブル514に基づく複素乗算器
である。定数テーブル514はR,AM或いはROMテ
ーブルとして実現すれば良いものである。最後に後処理
装置517は画像メモリ制御装置として機能する。■ラ
イン毎の切れ目を認識しこれを逐次画像メモリに書込む
。
次に第6図は第3図に於けるアジマス方向圧縮装置の一
実例を示す図である。本装置はSAR復元装置の全画像
データの縦方向復元処理を遂行するハードウェアである
。本図に於いて前処理装置522は全画像データの横方
向の圧縮処理がなされこれを格納するところの該画像メ
モリよシ今度は全画像データを縦方向に読出す画像メモ
リ読出制御装置として機能する。FFT525.IFF
T528、ラインバッファ22−5.22−6゜22−
7.22−8.22−9は第5図に於けるそれと同等の
機能を遂行するハードウェアである、。
実例を示す図である。本装置はSAR復元装置の全画像
データの縦方向復元処理を遂行するハードウェアである
。本図に於いて前処理装置522は全画像データの横方
向の圧縮処理がなされこれを格納するところの該画像メ
モリよシ今度は全画像データを縦方向に読出す画像メモ
リ読出制御装置として機能する。FFT525.IFF
T528、ラインバッファ22−5.22−6゜22−
7.22−8.22−9は第5図に於けるそれと同等の
機能を遂行するハードウェアである、。
リサンプリング装置524は重みづけ定数Wに基づくり
サンプリング処理を、また複素乗算器527は定数52
6に基づく複素乗算を実行する。
サンプリング処理を、また複素乗算器527は定数52
6に基づく複素乗算を実行する。
定数テーブル523,526は各々RAM或いはROM
テーブルメモリとして実現する。後処理装置529は磁
気テープ装置に対す縦方向復元処理済データの書込制御
装置である。縦方向の各ライン毎の区切れを認識しこれ
を遂−該画像メモリに書込んで行く。第7図は第5図、
第6図におけるFFT装置を詳細にモデル化した図であ
る。本図を説明するに当り、衆知の事柄ではあるがフー
リエ変換とFFTの考え方を簡単に説明しておく。
テーブルメモリとして実現する。後処理装置529は磁
気テープ装置に対す縦方向復元処理済データの書込制御
装置である。縦方向の各ライン毎の区切れを認識しこれ
を遂−該画像メモリに書込んで行く。第7図は第5図、
第6図におけるFFT装置を詳細にモデル化した図であ
る。本図を説明するに当り、衆知の事柄ではあるがフー
リエ変換とFFTの考え方を簡単に説明しておく。
フーリエ変換とは公知の如く信号波形からスペクトラム
を求める手法でありこの変換に於いて特に離散的な時間
および周波数の両方のサンプルでかつ有限個のサンプル
を対象とする場合にこれを離散的フーリエ変換と称され
ている。この場合、離散的フーリエ変換を式で表記する
と となりこの逆変換を表わす式は となる。ここで、 j211N WN=e 、x+(n=0〜N−1)は信号を
等間隔にサンプリングして得られる時間関数のサンプル
Xk (k=o〜N−1)は周波数領域の関数のN点の
サンプルを示すものである。
を求める手法でありこの変換に於いて特に離散的な時間
および周波数の両方のサンプルでかつ有限個のサンプル
を対象とする場合にこれを離散的フーリエ変換と称され
ている。この場合、離散的フーリエ変換を式で表記する
と となりこの逆変換を表わす式は となる。ここで、 j211N WN=e 、x+(n=0〜N−1)は信号を
等間隔にサンプリングして得られる時間関数のサンプル
Xk (k=o〜N−1)は周波数領域の関数のN点の
サンプルを示すものである。
上式を見れば明白であろうが、フーリエ変換、逆変換を
まともにN点について実施するならN2の複素数乗算に
減らそうというのがFFTと称される計算アルゴリズム
である。このアルゴリズムのうち時間まびき法による方
法を第8図に示す。
まともにN点について実施するならN2の複素数乗算に
減らそうというのがFFTと称される計算アルゴリズム
である。このアルゴリズムのうち時間まびき法による方
法を第8図に示す。
第8図に示すFFT演算の信号流れ図では8点FFTの
信号流れを例として示しである。
信号流れを例として示しである。
本発明が適用されるSAR画像の実時間再生装置ではこ
の画像データが1シーン当り横方向で約14.000画
素、縦方向約13000ライン程度と考えられる。従っ
て2のべき乗とすると2′4となシ、第8図に於ける段
数は14段となる。(第8図の例では3段) ここで第9図にFFTの基本演算回路である、バタフラ
イ演算回路(ト)とその演算式(I3)を示す。
の画像データが1シーン当り横方向で約14.000画
素、縦方向約13000ライン程度と考えられる。従っ
て2のべき乗とすると2′4となシ、第8図に於ける段
数は14段となる。(第8図の例では3段) ここで第9図にFFTの基本演算回路である、バタフラ
イ演算回路(ト)とその演算式(I3)を示す。
第8図の信号流れ図から明白となろうが、FFTはこの
バタフライ演算のくシ返しにより実現できる。第7図は
本発明になるFFTをモデル化した図である。FFTl
−FFT14がこのバタフライ演算回路に対応する。F
FTの各段当りのバタフライ演算器は理論的には約N/
2台必要と云われている。これを前述のSAR画像処理
システムで考えると2”/2f−8,000台必要とな
る。然し乍ら、これではハード量膨大となる為、本発明
になるFFTハードウェアは第7図に示す如く、各段当
りのバタフライ演算器は1台とし、直動演算方式により
等節約にs、o o o台分のバタフライ演算を実施さ
せるものである。
バタフライ演算のくシ返しにより実現できる。第7図は
本発明になるFFTをモデル化した図である。FFTl
−FFT14がこのバタフライ演算回路に対応する。F
FTの各段当りのバタフライ演算器は理論的には約N/
2台必要と云われている。これを前述のSAR画像処理
システムで考えると2”/2f−8,000台必要とな
る。然し乍ら、これではハード量膨大となる為、本発明
になるFFTハードウェアは第7図に示す如く、各段当
りのバタフライ演算器は1台とし、直動演算方式により
等節約にs、o o o台分のバタフライ演算を実施さ
せるものである。
従って、各バタフライ演算器の前後には交代バッファを
具備せしめている。第10図に各段毎に設けるバタフラ
イ演算器のハード構成例を示す。
具備せしめている。第10図に各段毎に設けるバタフラ
イ演算器のハード構成例を示す。
同図においてシーケンサ25はアドレス発生器24を遂
−制御することにより被演算数を交代バッファ23−4
より放出しバタフライ演算器26に供給する。
−制御することにより被演算数を交代バッファ23−4
より放出しバタフライ演算器26に供給する。
併わせてFFT演算特有の係数を係数格納メモリ27よ
り読出しこれにより所望のバタフライ演算を実施し結果
を次段用の交代バッファ23−5に格納して行く訳であ
る。この演算を各交代バッファの容量16に点数分くり
返し実施して行く訳である。伺、ラインバッファメモリ
15−1〜15−9も交代バッファと同様16KX43
X2二128KB容量のものを2組具備せしめることに
なる。
り読出しこれにより所望のバタフライ演算を実施し結果
を次段用の交代バッファ23−5に格納して行く訳であ
る。この演算を各交代バッファの容量16に点数分くり
返し実施して行く訳である。伺、ラインバッファメモリ
15−1〜15−9も交代バッファと同様16KX43
X2二128KB容量のものを2組具備せしめることに
なる。
またIFFTについては、FFTと同様の手段にて実現
できるので説明は省略する。
できるので説明は省略する。
本発明はSA1画像化装置ではあるが、SAR。
のみならずホログラム型画像のディジタル方式の再生と
原理的に同じであり、SAR以外にも応用可能なもので
ある。
原理的に同じであり、SAR以外にも応用可能なもので
ある。
又、レンジ方向圧縮装置とアジマス方向圧縮装置は、F
FT、IPFTを基本に、リサンプリング装置、複素乗
算器を結合する所が一部異なるのみである為、双方のO
Rをとり、冗長化した1つの圧縮装置として、レンジ方
向、アジマス方向の双方に用いる方式も可能である。こ
の場合、スループットは半分程度に落ちるがハードウェ
アの量が減る為経済的なシステムとすることが出来る。
FT、IPFTを基本に、リサンプリング装置、複素乗
算器を結合する所が一部異なるのみである為、双方のO
Rをとり、冗長化した1つの圧縮装置として、レンジ方
向、アジマス方向の双方に用いる方式も可能である。こ
の場合、スループットは半分程度に落ちるがハードウェ
アの量が減る為経済的なシステムとすることが出来る。
本発明によれば、従来、超高速計算機を用いても1シー
ン当り1時間以上、普通の大型計算機では数十時間かか
るとされていたSAR,受信データの画像化を10分程
度、又はそれ以下で行なうことが出来、現在、非常に困
難とされている全ディジタル方式による実時間の画像化
も可能ならしめることが出来る。
ン当り1時間以上、普通の大型計算機では数十時間かか
るとされていたSAR,受信データの画像化を10分程
度、又はそれ以下で行なうことが出来、現在、非常に困
難とされている全ディジタル方式による実時間の画像化
も可能ならしめることが出来る。
リモートセンシング分野では、将来、SARが主流セン
サとなり、現状の各種センサにとって変わることが予想
され、本発明によるSAR画像化装置は、非常に重要な
システムになると考える。
サとなり、現状の各種センサにとって変わることが予想
され、本発明によるSAR画像化装置は、非常に重要な
システムになると考える。
第1図は、SAR画像処理の全体構成図であり、SAR
,地表撮影範囲、受信局などの位置付けを示すものであ
る。第2図は、SAR画像化処理アルゴリズムをフロー
チャートで表わしたものであり、同時に、受信画像デー
タの加工手順を並言己している。第3図は、本発明によ
るSA1画像化装置の構成図である。第4図は、図3中
の2次元画像メモリの動作説明図である。第5図は、図
3中のレンジ方向圧縮装置の構成図である。第6図は、
図3中のアジマス方向圧縮装置の構成図である。 第7図は、レンジ方向、アジマス方向の各圧縮装置で使
用しているFFT装置の構成を示すものである。第8図
は、FF’Tの信号流れ図である。第9図は、FFTの
バタフライ演算回路と演算式である。第10図は、第9
図のノ々タフライ演算回路の各段毎のバタフライ演算器
のノ・−ド構成例を示すものである。 510・・・レンジ方向圧縮装置、513・・・FFT
装置、516・・・IFFT装置、10.10’・・・
二次元画像メモリ、520・・・アジマス方向圧縮装置
、522・・・前処理手段。 D。 第1頁の続き 式会社日立製作所システム開発 研究所内 式会社日立製作所システム開発 研究所内
,地表撮影範囲、受信局などの位置付けを示すものであ
る。第2図は、SAR画像化処理アルゴリズムをフロー
チャートで表わしたものであり、同時に、受信画像デー
タの加工手順を並言己している。第3図は、本発明によ
るSA1画像化装置の構成図である。第4図は、図3中
の2次元画像メモリの動作説明図である。第5図は、図
3中のレンジ方向圧縮装置の構成図である。第6図は、
図3中のアジマス方向圧縮装置の構成図である。 第7図は、レンジ方向、アジマス方向の各圧縮装置で使
用しているFFT装置の構成を示すものである。第8図
は、FF’Tの信号流れ図である。第9図は、FFTの
バタフライ演算回路と演算式である。第10図は、第9
図のノ々タフライ演算回路の各段毎のバタフライ演算器
のノ・−ド構成例を示すものである。 510・・・レンジ方向圧縮装置、513・・・FFT
装置、516・・・IFFT装置、10.10’・・・
二次元画像メモリ、520・・・アジマス方向圧縮装置
、522・・・前処理手段。 D。 第1頁の続き 式会社日立製作所システム開発 研究所内 式会社日立製作所システム開発 研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、合成開口レーダによる画像処理システムにおいて、
該合成開口レーダによる撮像データを記憶する第1の記
憶手段と、該記憶手段から再生されたデータを並列処理
し画像データのレンジ方向の圧縮処理をおこなうレンジ
方向圧縮処理装置と、該レンジ方向圧縮済みの画像デー
タを記憶するとともに次いでアジマス方向のデータ圧縮
処理をおこなうだめのデータの並べ替えの処理をする二
次元画像メモリと、該二次元画源メモリから読出された
データのアジマス方向圧縮処理を並列におこなうアジマ
ス方向圧縮処理装置と、該アジマス方向に圧縮されたデ
ータを記憶する第2の記憶手段と、該各装置とデータバ
スラインを介して結合してデータの演算制御をおこなう
計算機とを具備し、該第2の記憶手段に記憶されている
データを再生して目視可能画像データを得ることを特徴
とする合成開口レーダの画像処理システム。 2、前記特許請求の範囲第1項記載において、該レンジ
方向圧縮処理装置が次の各手段から構成されることを特
徴とする合成開口レーダの画像処理システム。 (a) 該第1の記憶手段から順次再生される直列デ
ータを並列処理に分配する並列処理手段、(b) 該
並列処理に分配されたデータを周波数頭域のデータに変
換する高速フーリエ解析手段、(C) 該周波数領域
に変換されたデータとあらかじめ定められているリファ
レンスデータとの参照演算処理後逆フーリエ変換処理す
る手段と、(d) 該逆フーリエ変換データを直列デ
ータに変換して該二次元画像メモリに記憶させる直列処
理手段。 3、前記特許請求の範囲第1項記載において、該アジマ
ス方向圧縮処理装置が次の各手段から構成されることを
特徴とする合成開口レーダの画像処理システム。 (a) 該二次元画像メモリから11次読出されるレ
ンジ方向圧縮済みデータを読出し並列処理に分配する並
列処理手段、 (b) あらかじめ記憶されているドツプラシフト係
aKよりレンジカーバチャ補正をおこなうL/7ジカー
バチヤ補正手段、 (C) レンジカーバチャ補正後のデータを周波数領
域のデータに変換する高速フーリエ解析手段、(d)
該周波数領域に変換されたデータとあらかじめ定めら
れているリファレンスデータとの参照演算処理後逆フー
リエ変換処理する手段、(e) 該逆父換されたアジ
マスデータを該第2の記憶手段に記憶せしめる直列処理
手段。 4、前記特許請求の範囲第1項の記載の二次元画像メモ
リはレンジ方向圧縮済みのm行n列のデータを(i、1
)、<目、2)・・・・・・(i、j)、・・・・・・
(i、n)(i+1.1)・旧・・(m、j)、・・・
・・・(m、n)の順序で記憶させる手段と、該記憶さ
れたデータを(’= 1)、u+x、1)・川・・(”
+ 1)l (it 2) (i+i+ 2)・・・・
・・(m 。 j)、・・・・・・(m、n)の順序で読出しをおこな
う読出手段とを含むことを特徴とする合成開口レーダの
画像処理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120771A JPS5822982A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | 合成開口レ−ダの画像処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120771A JPS5822982A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | 合成開口レ−ダの画像処理システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5822982A true JPS5822982A (ja) | 1983-02-10 |
| JPH0432350B2 JPH0432350B2 (ja) | 1992-05-29 |
Family
ID=14794591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56120771A Granted JPS5822982A (ja) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | 合成開口レ−ダの画像処理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5822982A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113371A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Hitachi Ltd | 合成開口レーダ画像再生処理方法 |
| US4616227A (en) * | 1983-07-15 | 1986-10-07 | Hitachi, Ltd. | Method of reconstructing synthetic aperture radar image |
| JP2003090880A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置および合成開口レーダ装置における像再生方法 |
| JP2006208201A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 構造物内部の異常箇所候補抽出方法およびプログラム |
-
1981
- 1981-08-03 JP JP56120771A patent/JPS5822982A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4616227A (en) * | 1983-07-15 | 1986-10-07 | Hitachi, Ltd. | Method of reconstructing synthetic aperture radar image |
| JPS6113371A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Hitachi Ltd | 合成開口レーダ画像再生処理方法 |
| JP2003090880A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ装置および合成開口レーダ装置における像再生方法 |
| JP2006208201A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 構造物内部の異常箇所候補抽出方法およびプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0432350B2 (ja) | 1992-05-29 |
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