JP2912223B2 - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JP2912223B2
JP2912223B2 JP8091951A JP9195196A JP2912223B2 JP 2912223 B2 JP2912223 B2 JP 2912223B2 JP 8091951 A JP8091951 A JP 8091951A JP 9195196 A JP9195196 A JP 9195196A JP 2912223 B2 JP2912223 B2 JP 2912223B2
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成晴 大脇
寛 中村
博之 森川
守志 水町
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は信号処理装置に係
り、特に画像処理による目標検出を行うレーダの信号処
理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のレーダの目標検出を行う信号処理
装置は、得られた受信信号の振幅に所定のスレシホール
ドを設定し、そのスレシホールドを受信信号が越えた場
合には、その受信信号を目標として検出するスレシホー
ルド検出方式を用いている。得られた情報は各スキャン
毎に距離R−方位θの2次元平面情報となる。それらの
情報を時間軸方向に蓄積・合成し、目標の軌跡を画像処
理により検出することができる。
【0003】図3はこのスレシホールド方式の従来の信
号処理装置の一例のブロック図を示す。同図中、従来の
信号処理装置6は受信機4を介してサーキュレータ2に
接続されている。送信機1は送信信号を発生する。サー
キュレータ2は送信機1から出力された送信信号を空中
線3へ送出して送信させ、空中線3で受信した受信信号
を受信機4に供給する。受信機4はサーキュレータ2か
ら入力された信号を低雑音増幅・検波し、得られたアナ
ログ受信信号を信号処理装置6へ入力する。
【0004】信号処理装置6はA/D変換器61、スレ
シホールド検出器62及び画像処理器63から構成され
ており、受信機4から入力された受信信号をA/D変換
器61によりディジタル信号に変換してスレシホールド
検出器62に供給し、ここで所定のスレシホールドと比
較し、得られた検出結果を画像処理器63に供給して例
えばハフ(Hough)変換を用いて画像処理し、目標
を検出する。
【0005】ここで、図4を用いてハフ変換の概念につ
いて説明する。図4(a)に示すように、x−y平面上
において、いくつかの点(x,y)が直線 y=ax+b (1) 上に存在していると仮定すると、 y=ax+b (i=1,2,...,M) (2) となる。この(2)式で(a,b)を変数として(a,
b)平面(ハフ平面という)を考えると、図4(b)に
示すような b=−xa+y (3) で表される平面となる。(3)式の通る軌跡(この場合
は直線)は各点によって異なるが、(x,y)が同
一直線上に乗っていると仮定しているため、この直線を y=ax+b (4) とすると、(3)式は(x,y)の値に関係なく点
(a,b)を通る。この直線の交点を集積点とい
う。
【0006】この集積点を求めるためには、(a−b空
間)を表す2次元の配列を用意し、(3)式に従った軌
跡を描く度に軌跡上にあたる配列に所定の値を代入す
る。最後に配列をすべて走査し、値が極大となっている
点を集積点として求める。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の信号処理装置では、距離−方位平面(2次元平面)の
みでのハフ変換を行っているため、ハフ平面上の2次元
配列に所定値を代入するときに量子化による誤差が大き
くなり、図5(a)に示すように、距離若しくは方位方
向の座標軸(x軸あるいはy軸)に平行に近い傾きを持
つ目標の軌跡が正確に検出されないという問題がある。
【0008】すなわち、図5(a)の軌跡の一例を拡大
表示した図5(b)に示すように、軸方向に平行に近い
傾きの軌跡は軸方向に平行な複数本の線分(図5(b)
に破線で示す)に対応してハフ空間上に複数個の集積点
が発生するため、集積点が特定できず、その結果、目標
の軌跡を正確に検出できないことになる。
【0009】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
距離若しくは方位方向に平行に近い傾きを持つ目標の軌
跡を正確に検出し得る信号処理装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、受信信号レベルを所定のスレシホールドと
比較し、2値データに変換する2値データ生成手段と、
所定時間分の2値データを蓄積するバッファメモリと、
バッファメモリから読み出された2値データのスレシホ
ールドを越えた信号の距離、方位及び時間の3軸の空間
の値を、距離と方位の第1の2次元平面と、距離と時間
の第2の2次元平面と、時間と方位の第3の2次元平面
へそれぞれ投影・変換するデータ処理器と、データ処理
器から出力される第1乃至第3の2次元平面の各信号
を、各2次元平面毎に所定の傾きを持つ線分に変換する
画像処理手段と、画像処理手段によって変換された線分
の値が入力され、この入力信号から各2次元平面毎に線
分の交点である集積点を検出する集積点検出手段と、集
積点検出手段の第1乃至第3の2次元平面の各出力信号
に基づき、これらの2次元平面の集積点を統合し、統合
された集積点を与える傾きを持つ線分上に存在する信号
を目標として検出する統合検出処理器とからなる構成と
したものである。
【0011】この発明では、従来の距離と方位の第1の
2次元平面上の軌跡だけで目標を検出するのではなく、
この第1の2次元平面に加えて時間軸を導入して、距離
−時間の第2の2次元平面と、時間と方位の第3の2次
元平面の全部で3つの2次元平面上に目標の軌跡を投影
して、ハフ変換後の各2次元平面で検出された集積点を
用いて距離−方位−時間の3次元の線分に変換して、そ
の線分上の信号を目標として検出する。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
【0013】図1は本発明になる信号処理装置の一実施
の形態のブロック図を示す。同図中、図3と同一構成部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。図1にお
いて、受信機4からアナログ受信信号が入力される、本
発明の一実施の形態の信号処理装置5は、A/D変換器
51、スレシホールド検出器52、フレームバッファメ
モリ53、データ処理器54、画像処理器55a〜55
c、集積点検出器56a〜56c及び統合検出処理器5
7から構成されている。
【0014】アナログ受信信号はA/D変換器51によ
り量子化されディジタル信号に変換される。このディジ
タル信号は、スレシホールド検出器52に供給され、こ
こでその信号振幅が所定のスレシホールドと比較され、
スレシホールド以上の信号の有無として2値データに変
換される。このスレシホールド検出器52の出力2値デ
ータは、フレームバッファメモリ53に供給されて数ス
キャン分(数フレーム分)蓄積される。
【0015】フレームバッファメモリ53の蓄積データ
は、データ処理器54に入力されて距離R−方位θ、距
離R−時間t、方位θ−時間tで示される3平面に投影
されたデータに変換される。データ処理器54の出力デ
ータは3つの画像処理器55a、55b及び55cにそ
れぞれ供給され、前記距離R−方位θ平面、距離R−時
間t平面、及び方位θ−時間t平面の3つの平面毎にハ
フ変換されて、ハフ空間上の値をとるように処理され
る。
【0016】画像処理器55a、55b及び55cの各
出力信号は、それぞれ対応して設けられた集積点検出器
56a、56b及び56cに入力されて、前記距離R−
方位θ平面、距離R−時間t平面、及び方位θ−時間t
平面の3つの平面毎に、ハフ空間内の集積点が検出され
る。これらの集積点検出器56a、56b及び56cで
それぞれ別々に得られた検出結果は、それぞれ統合検出
処理器57に供給され、各平面の集積点の有無が判別さ
れ、検出された集積点が距離R−方位θ−時間tの線分
に統合され、線分上に存在する信号を目標として検出す
る。
【0017】次に、信号処理装置5の要部の処理動作に
ついて更に詳細に図2を参照して説明する。3平面への
投影・変換処理するデータ処理器54の処理を図2
(a)に、画像処理器55a〜55cから集積点検出器
56a〜56cを経て統合検出処理器57への流れを図
2(b)に示す。
【0018】この実施の形態におけるハフ変換、特に集
積点の検出は従来の技術の項で説明した方法と同様であ
る。従って、図5(a)のような軌跡をとる距離R−方
位θ平面については数本の平行線とみなされ、ハフ変換
後も集積点を特定できない。そこで、この実施の形態で
は、時間軸の変化(軌跡の傾き)に注目し、この時間軸
上の変化を記録するため、フレームバッファメモリ53
を用いる。
【0019】時間軸tの導入により、データ処理器54
は図2(a)に示すように、距離R、方位θのR−θ平
面上の軌跡7に加えて、距離R−時間t平面上の軌跡
8、及び方位θ−時間t平面上の軌跡9の全部で3つの
平面上に目標の軌跡10を投影する。ここでは一例とし
て、図2(b)に示すように、これら3平面上に投影さ
れた軌跡7、8及び9のうち、軌跡7と9は一つの軸に
平行に近い傾きを持つが、軌跡8は2つの軸のいずれに
も平行に近い傾きを有しないものとする。
【0020】これら3平面上に投影された軌跡7、8及
び9は、図2(b)に示すように、画像処理器55a〜
55cにおいて、それぞれ平面毎にハフ変換され(ステ
ップ101)、そのハフ変換により得られたそれぞれの
ハフ空間上の値が集積点検出器56a〜56cに入力さ
れる。
【0021】ここで、図2(b)に示すように、距離R
−方位θ平面上の軌跡7は距離軸に平行に近い傾きを持
つために集積点を特定できず、集積点検出器56aはエ
ラーフラグを出力する(図2(b)のステップ10
2)。同様に、方位θ−時間t平面上の軌跡9は時間軸
tに平行に近い傾きを持つために集積点を特定できず、
集積点検出器56cはエラーフラグを出力する(図2
(b)のステップ103)。ただし、このエラーフラグ
は単に集積点検出不可を示す情報だけではなく、どの軸
にほぼ平行であるかの情報も含んでいる。
【0022】これに対して、距離R−時間t平面上の軌
跡8は距離軸と時間軸のどちらにも平行に近い傾きを有
しないから、集積点検出器56bは集積点を検出できる
(図2(b)のステップ104)。
【0023】統合検出処理器57は、上記の集積点検出
器56a〜56cの各出力信号が集積点検出結果かエラ
ーフラグであるかを判別し、各2次元平面で検出された
集積点を用いて距離R−方位θ−時間tの3次元の線分
に変換する統合検出処理を行う(図2(b)のステップ
105)。ここでは、2つの二次元平面は集積点を検出
できなかったが、どの軸方向に対して軌跡がほぼ平行で
あるかを識別すると共に、1つの距離R−時間t平面に
ついては集積点が検出されているので、統合検出処理器
57はこれらを統合検出処理することにより、図2
(b)に106で示すように、距離R−方位θ−時間t
の3次元の線分を得、この線分上の信号を目標として検
出することができる。
【0024】ここで、統合検出処理は一例として次のよ
うな処理を行う。エラーフラグ出力の無い集積点が検出
された平面上の線分の傾きを計算し、その傾きが最も大
きい線分の平面が最も精度が高い(軸方向に平行で無
い)ものとして、その線分上の信号を目標として検出す
る。
【0025】このように、この実施の形態では、従来の
レーダ画像(距離R−方位θの2次元平面の軌跡)のみ
のハフ変換では検出が困難であった距離若しくは方位方
向に平行に近い傾きを持つ目標の軌跡を、時間軸を導入
することにより検出できる。
【0026】なお、本発明はレーダの目標検出手段とし
てだけでなく、2値画像中の直線検出として種々の用途
に適用できるものである。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
距離と時間の第1の2次元平面に加えて時間軸を導入し
て、距離−時間の第2の2次元平面と、時間と方位の第
3の2次元平面の全部で3つの2次元平面上に目標の軌
跡を投影して、ハフ変換後の各2次元平面で検出された
集積点を用いて距離−方位−時間の3次元の線分に変換
して、その線分上の信号を目標として検出するようにし
たため、従来の距離と時間の第1の2次元平面のみのハ
フ変換では検出が困難であった距離若しくは方位方向に
平行に近い傾きを持つ目標の軌跡でも、上記の第2及び
第3の2次元平面の少なくとも一つの平面上では軸方向
にほぼ平行に近い傾きを有さないので、目標の軌跡の検
出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】従来の一例のブロック図である。
【図4】ハフ変換の概念説明図である。
【図5】従来装置の課題の説明図である。
【符号の説明】
1 送信機 2 サーキュレータ 3 空中線 4 受信機 5 信号処理装置 7 距離R−方位θ平面上の軌跡 8 距離R−時間t平面上の軌跡 9 方位θ−時間t平面上の軌跡 10 目標の軌跡 51 A/D変換器 52 スレシホールド検出器 53 フレームバッファメモリ 54 データ処理器 55a〜55c 画像処理器 56a〜56c 集積点検出器 57 統合検出処理器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 寛 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 森川 博之 東京都文京区本郷7丁目3番1号 (72)発明者 水町 守志 東京都文京区本郷7丁目3番1号 (56)参考文献 特開 平7−332980(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 1/00 G06T 7/00 - 7/60 G01B 11/00 - 11/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号レベルを所定のスレシホールド
    と比較し、2値データに変換する2値データ生成手段
    と、 所定時間分の前記2値データを蓄積するバッファメモリ
    と、 前記バッファメモリから読み出された2値データの前記
    スレシホールドを越えた信号の距離、方位及び時間の3
    軸の空間の値を、距離と方位の第1の2次元平面と、距
    離と時間の第2の2次元平面と、時間と方位の第3の2
    次元平面へそれぞれ投影・変換するデータ処理器と、 前記データ処理器から出力される前記第1乃至第3の2
    次元平面の各信号を、各2次元平面毎に所定の傾きを持
    つ線分に変換する画像処理手段と、 前記画像処理手段によって変換された線分の値が入力さ
    れ、この入力信号から前記各2次元平面毎に線分の交点
    である集積点を検出する集積点検出手段と、 前記集積点検出手段の前記第1乃至第3の2次元平面の
    各出力信号に基づき、これらの2次元平面の集積点を統
    合し、統合された集積点を与える傾きを持つ線分上に存
    在する信号を目標として検出する統合検出処理器とを有
    することを特徴とする信号処理装置。
  2. 【請求項2】 前記集積点検出手段は前記集積点を検出
    できないときはエラーフラグを出力し、前記集積点を検
    出できたときは集積点検出結果を出力し、前記統合検出
    処理器は入力信号が前記エラーフラグか前記集積点検出
    結果かを判別し、前記第1乃至第3の2次元平面で検出
    された集積点検出結果を統合し、統合された集積点を与
    える傾きを持つ線分上に存在する信号を目標として検出
    する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】 前記画像処理手段は、前記データ処理器
    から入力されたデータを前記第1乃至第3の2次元平面
    毎にそれぞれハフ変換を行い、ハフ空間上の値を得るこ
    とを特徴とする請求項1記載の信号処理装置。
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JPH09259280A JPH09259280A (ja) 1997-10-03
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