JPH0682386B2 - Focusing method for synthetic aperture radar images - Google Patents

Focusing method for synthetic aperture radar images

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JPH0682386B2
JPH0682386B2 JP60032646A JP3264685A JPH0682386B2 JP H0682386 B2 JPH0682386 B2 JP H0682386B2 JP 60032646 A JP60032646 A JP 60032646A JP 3264685 A JP3264685 A JP 3264685A JP H0682386 B2 JPH0682386 B2 JP H0682386B2
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range
image data
chirp rate
synthetic aperture
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弘一 本間
晃 坪井
章 前田
文伸 古村
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は人工衛星あるいは航空機等に搭載される合成開
口レーダ(Synthetic Aperture Radar.以下、「SAR」
という。)による撮像データ、すなわちレーダホログラ
ムから地表パタンを表わす画像を再生するためのディジ
タル処理システムにおける画像の焦点化方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application of the Invention The present invention relates to a synthetic aperture radar (Synthetic Aperture Radar.
Say. 2) image pickup data, that is, an image focusing method in a digital processing system for reproducing an image representing a ground pattern from a radar hologram.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

人工衛星あるいは航空機等を用いたリモートセンシング
の分野では、地表を撮像するためのセンサとして、雲を
透過するマイクロ波帯で高解像度の画像が得られるSAR
が注目されている。
In the field of remote sensing using artificial satellites or aircraft, SAR that can obtain high-resolution images in the microwave band through clouds as a sensor for imaging the ground surface
Is attracting attention.

第1図にSARの全体システムを示した。レーダ・センサR
s、アンテナAnを有するSARは、人工衛星に搭載されて飛
行経路Fp上を矢印A方向に移動しつつ地表の撮像を行
う。SARからの撮像データは地上局Lsで受信され、デー
タ・プロセッサDpにより処理されて映像フイルムIFの作
成、データ記憶用磁気テープMTの作成等が行われる。な
お、cは分解セルを、RaはSARで採取されるデータの地
表上のレンジ方向を、AZは同アジマス方向を、ABはアン
テナ・ビームをそしてCWは刈り幅をそれぞれ示してい
る。
Figure 1 shows the overall SAR system. Radar sensor R
The SAR having the antenna s and the antenna An is mounted on an artificial satellite and moves along the flight path Fp in the direction of the arrow A to image the ground surface. The image data from the SAR is received by the ground station Ls and processed by the data processor Dp to create a video film IF and a data storage magnetic tape MT. In addition, c is a decomposition cell, Ra is the range direction on the ground surface of the data collected by SAR, A Z is the same azimuth direction, A B is the antenna beam, and C W is the cutting width. .

SARの受信画像中においては、原画像上の1点が点像パ
ターンh(x,y)の広がりをもつて分布しており、この
ままでは人間が理解できない。ここで、xは前記レンジ
方向を、yは前記アジマス方向を示している。前記受信
画像中で広がつている情報は、まずレンジ方向に圧縮さ
れ、次にアジマス方向に圧縮される。前記圧縮処理は画
像データ1ラインごとの点像パターンデータとのコリレ
ーション処理によつて行う。但し、コリレーション処理
をそのまま実行すると、莫大な処理時間がかかるため、
高速フーリエ変換(以下、「FFT」という。)複素乗
算,高速逆フーリエ変換(以下、「IFFT」という。)を
用いて高速化が図られる。
In the SAR received image, one point on the original image is distributed with the spread of the point image pattern h (x, y), which cannot be understood by humans. Here, x indicates the range direction and y indicates the azimuth direction. The information spread in the received image is first compressed in the range direction and then in the azimuth direction. The compression processing is performed by the correlation processing with the point image pattern data for each line of the image data. However, if the correlation process is executed as it is, it will take an enormous amount of processing time.
Fast Fourier transform (hereinafter referred to as "FFT") complex multiplication and fast inverse Fourier transform (hereinafter referred to as "IFFT") are used to achieve high speed.

前記圧縮処理後の画像データの画質を向上させるために
は、点像パターンデータを正確に求めることがまず第1
に重要である。従来、アジマス方向の点像パターンのパ
ラメータであるドップラ変化率(チヤープ率)をルック
画像間の位置ずれ量から高精度に推定する方法が用いら
れてきた。ルック画像とは、前記アジマス圧縮の際、IF
FT直前の周波数空間で周波数帯域を分割し、分割された
帯域それぞれについて得た圧縮画像である。点像が次式
の線形周波数変調信号であるため、 再生処理に用いるドップラ変化率kに誤差δkが加わる
と次式のごとく、ルック画像間の位置ずれdをアジマス
方向に生じ、位置ずれdから誤差δkを推定できる。
In order to improve the image quality of the image data after the compression processing, it is first necessary to accurately obtain the point image pattern data.
Is important to. Conventionally, a method has been used in which the Doppler change rate (chiap rate), which is a parameter of the point image pattern in the azimuth direction, is estimated with high accuracy from the amount of positional deviation between the look images. The look image is the IF when the azimuth compression is performed.
It is a compressed image obtained by dividing the frequency band in the frequency space immediately before the FT and obtaining each of the divided bands. Since the point image is a linear frequency modulation signal of the following equation, When an error δk is added to the Doppler change rate k used in the reproduction process, a positional deviation d between the look images is generated in the azimuth direction as in the following equation, and the error δk can be estimated from the positional deviation d.

式(1),(2)において、α,βは定数であり、ωは
ルック処理の帯域中心間の周波数の差である。
In equations (1) and (2), α and β are constants, and ω is the difference in frequency between the band centers of the look processing.

上記アジマス方向の自動焦点化方式は、レンジ方向の点
像h(x)が式(1)と同じ線形周波数変調信号である
ことから、レンジ方向にもそのまま適用でき、真のパル
スチャープ率の推定に利用できると考えられてきた。
Since the point image h (x) in the range direction is the same linear frequency modulation signal as in the equation (1), the automatic focusing method in the azimuth direction can be applied to the range direction as it is, and the true pulse chirp rate can be estimated. Has been considered available.

一方、通常合成開口レーダの画像再生処理で行われてい
る周波数空間でのアジマス圧縮処理では信号の斜め方向
の広がりであるいわゆるレンジウォークを原因とするレ
ンジ方向のぼけが下記文献で指摘されている。
On the other hand, in the azimuth compression processing in the frequency space that is usually performed in the image reproduction processing of the synthetic aperture radar, the blur in the range direction due to the so-called range walk, which is the spread of the signal in the diagonal direction, is pointed out in the following document. .

エム・ワイ・ジンとシー・ウーによる「大領域に適合し
たSAR相関アルゴリズム」(アイイーイーイートランザ
クションオンジエオサイエンスアンドリモートセンシン
グGE−22巻6号、1984年11月)〔M.Y.Jin and C.WU:
“A SAR Correlation Algorithm which Accommod
ates Large−Range Migration"(IE3Trans.on Geosc
ience and Remote Sensing,volGE−22,no.6、Novemb
er1984)〕 本文献では、レンジウォークを原因とするレンジ方向ぼ
けを理論的に求め、その形からレンジチャープ率を真の
値から微少量変化させることにより補正除去できること
を示している。
"War Jin and C. WU: SAR Correlation Algorithm Adapted to Large Area" by M. W. Jin and C. Wu (IAE Transaction on Geoscience and Remote Sensing GE-22 Vol. 6, November 1984) [MYJin and C.WU:
"A SAR Correlation Algorithm which Accommod
ates Large-Range Migration "(IE 3 Trans.on Geosc
ience and Remote Sensing, volGE-22, no.6, Novemb
er1984)] In this document, it is shown that the range-direction blur caused by the range walk is theoretically obtained, and the range can be corrected and removed by slightly changing the range chirp rate from the true value.

以上のように、従来は、合成開口レーダのレンジ方向の
ぼけを補正するためには、ぼけの要因をパルスチャープ
率の誤差(SEASAT−Iの場合0.2%程度生じていた)と
周波数空間におけるアジマス圧縮処理に起因するレンジ
ウォークぼけの2つに分け、前者に対しては自動焦点
法、後者に対してはドップラ中心周波数からの理論計算
によりそれぞれに対し正しいパルスチャープ率修正量を
求め、加算し、新しいレンジチャープ率を求めるといっ
た方法が用いられ、慎雑であるという問題があった。
As described above, conventionally, in order to correct the blur in the range direction of the synthetic aperture radar, the cause of the blur is caused by the error of the pulse chirp rate (about 0.2% in the case of SEASAT-I) and the azimuth in the frequency space. The range walk blurring caused by the compression process is divided into two, and the correct pulse chirp rate correction amount is calculated for each by the autofocus method for the former and theoretical calculation from the Doppler center frequency for the latter, and added. However, there is a problem that it is unobtrusive because a method such as finding a new range chirp rate is used.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上記欠点を取り除くためになされたもので、そ
の目的とするところは、初期パルスチャープ率の誤差
と、周波数空間処理に付随するレンジウォークぼけの補
正用パルスチャープ率微調整の総和を推定し、レンジ方
向ぼけを除去する合成開口レーダ画像の焦点化方法を提
供することにある。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to estimate the sum of the error of the initial pulse chirp rate and the fine adjustment of the pulse chirp rate for correction of range walk blur accompanying frequency space processing. However, it is another object of the present invention to provide a method for focusing a synthetic aperture radar image that removes blur in the range direction.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

上記目的を達成するための本発明においては、レンジ
(軌道垂直)方向のマルチルック画像データを得る手段
を設け、該手段により得られた複数のレンジルック画像
データの間で画像のレンジ方向のずれ量を測定し、上記
2つの異なる要因によるレンジ方向ぼけを同時に除去す
るために必要なレンジチャープ率修正量を求め、修正し
たレンジチャープ率により合成開口レーダ画像の再生処
理を行う点に特徴がある。
In the present invention for achieving the above object, a means for obtaining multi-look image data in the range (orbital vertical direction) is provided, and a shift in the range direction of the image among a plurality of range-look image data obtained by the means is provided. It is characterized in that the amount of measurement is measured, the range chirp rate correction amount necessary for simultaneously removing the blur in the range direction due to the above two different factors is obtained, and the synthetic aperture radar image reproduction processing is performed by the corrected range chirp rate. .

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第2
図は本発明による合成開口レーダ画像再生処理システム
の概要を示す図である。MTIに格納されている受信画像
データ1はFFT手段2によりレンジ方向にフーリエ変換
される。初期パルスチャープ率記憶装置3からの初期パ
ルスチャープ率から点像関数作成手段4は線形チャープ
信号を作成しさらにフーリエ変換する。乗算手段5は、
フーリエ変換した点像関数とFFTした受信画像を画像1
ラインごとに周波数空間上で乗算する。周波数帯域切出
し手段6は、上記乗算後のレンジ方向周波数画像を1ラ
インごとに2つに分割し、まず高い周波数画像をIFFT手
段7に送る。転置手段8はIFFT手段7からのレンジ圧縮
画像(ただし1ルック分)を、たて横転置し、アジマス
方向圧縮システム9に送る。アジマス方向圧縮システム
9は、FFT手段10、レンジカーバチャ補正手段11、フー
リエ変換点像乗算手段12、IFFT手段13からなる。アジマ
ス圧縮も終えた第1のレンジルック画像は、いったん画
像記憶装置14に記憶される。次に周波数帯域切出し手段
6は、2つに分割した残りの低い周波数画像をIFFT手段
7に送る。転置手段8、アジマス方向圧縮システム9に
より、第2のレンジルック画像が得られ、画像記憶装置
14中の前記第1のルック画像とのレンジ方向位置ずれ
が、位置ずれ検出装置15により求められる。レンジ方向
点像修正手段16は、上記位置ずれ量と記憶装置3に格納
されている初期パルスチャープ率から、修正したパルス
チャープ率を求める。点像関数作成手段17は、修正され
た点像関数を作り、乗算手段5に送る。受信画像データ
は、再度修正点像関数によるレンジ圧縮、転置、アジマ
ス圧縮の処理を受け、レンジ方向ぼけのない再生画像デ
ータ18となってMT2に出力される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Second
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a synthetic aperture radar image reproduction processing system according to the present invention. The received image data 1 stored in the MTI is Fourier transformed in the range direction by the FFT means 2. The point spread function creating means 4 creates a linear chirp signal from the initial pulse chirp rate storage device 3 and performs a Fourier transform. The multiplication means 5
Image 1 of the Fourier-transformed point spread function and FFT received image
Each line is multiplied in the frequency space. The frequency band cutout unit 6 divides the range-direction frequency image after the multiplication into two for each line, and first sends the high frequency image to the IFFT unit 7. The transposing means 8 vertically transposes the range compressed image (for one look) from the IFFT means 7 and sends it to the azimuth direction compression system 9. The azimuth direction compression system 9 comprises an FFT means 10, a range curvature correction means 11, a Fourier transform point image multiplication means 12, and an IFFT means 13. The first range look image that has also been subjected to azimuth compression is temporarily stored in the image storage device 14. Next, the frequency band cutout means 6 sends the remaining low frequency image divided into two to the IFFT means 7. A second range look image is obtained by the transposing means 8 and the azimuth direction compression system 9, and an image storage device is provided.
The positional deviation in the range from the first look image in 14 is obtained by the positional deviation detection device 15. The range direction point image correction means 16 obtains a corrected pulse chirp rate from the positional deviation amount and the initial pulse chirp rate stored in the storage device 3. The point spread function creating means 17 creates a modified point spread function and sends it to the multiplication means 5. The received image data is again subjected to range compression, transposition, and azimuth compression processing by the modified point spread function, and reproduced image data 18 having no blur in the range direction is output to MT2.

〔発明の効果〕 本発明によれば、初期パルスチャープ率の誤差について
は特別に作成したレンジ圧縮のみのレンジルック画像間
のずれ量から推定し、周波数空間処理に付随するレンジ
ウォークぼけの補正に必要なパルスチャープ率修正量に
ついてはドップラ中心周波数から理論的に求め、両者を
勘案して新しいパルスチャープ率を求めるといった手順
が不要で、アジマス圧縮済レンジルック画像間の位置ず
れから一気にレンジ方向の焦点化を行える効果がある。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the error of the initial pulse chirp rate is estimated from the amount of deviation between the range look images of only the range compression created specially, and used for the correction of range walk blurring accompanying frequency space processing. The required amount of pulse chirp rate correction is theoretically obtained from the Doppler center frequency, and there is no need for a procedure to obtain a new pulse chirp rate considering both factors. It has the effect of focusing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は合成開口レーダの全体システム構成を示すブロ
ック図、第2図は本発明の一実施例を示す合成開口レー
ダ画像再生処理システムのブロック構成図である。 符号の説明 1……受信画像データ、2……FFT手段、3……初期パ
ルスチャープ率記憶装置、4……点像関数作成手段、5
……乗算手段、6……周波数帯域切出し手段、7……IF
FT手段、8……転置手段、9……アジマス方向圧縮シス
テム、10……FFT手段、11……レンジカーバチャ補正手
段、12……乗算手段、13……IFFT手段、14……画像記憶
装置、15……位置ずれ検出装置、16……レンジ方向点像
修正手段、17……点像関数作成手段、18……再生画像デ
ータ。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall system configuration of a synthetic aperture radar, and FIG. 2 is a block configuration diagram of a synthetic aperture radar image reproduction processing system showing an embodiment of the present invention. Explanation of symbols 1 ... Received image data, 2 ... FFT means, 3 ... Initial pulse chirp rate storage device, 4 ... Point spread function creating means, 5
...... Multiplication means, 6 …… Frequency band cutout means, 7 …… IF
FT means, 8 ... Transposition means, 9 ... Azimuth direction compression system, 10 ... FFT means, 11 ... Range coverage correction means, 12 ... Multiplication means, 13 ... IFFT means, 14 ... Image storage device , 15 …… Position shift detection device, 16 …… Range direction point image correction means, 17 …… Point image function creation means, 18 …… Reproduced image data.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古村 文伸 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−186068(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Fuminobu Furumura 1099, Ozenji, Aso-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Hitachi, Ltd. system development laboratory (56) Reference JP-A-58-186068 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】合成開口レーダによる撮影データから画像
を再生する画像処理方法であって、撮影データをまずレ
ンジ方向に周波数帯域を分割して圧縮し 該分割して圧
縮した各撮影データをアジマス方向に圧縮してレンジ方
向のマルチルック画像データを作成し、作成された複数
のマルチルック画像データの間で画像のレンジ方向のず
れ量を測定し、測定されたずれ量から初期パルスチャー
プ率の誤差に 周波数空間処理でのレンジウォークぼけ
を原因とするレンジ方向画像ぼけ除去のためのパルスチ
ャープ率偏差の加算された値を求め、該加算値にもとづ
き初期パルスチャープ率を修正し、該修正した初期パル
スチャープ率にもとづき画像を再生することを特徴とす
る合成開口レーダ画像の焦点化方法。
1. An image processing method for reproducing an image from image data obtained by a synthetic aperture radar, wherein the image data is first divided into frequency bands in the range direction and compressed, and the image data thus divided and compressed are taken in the azimuth direction. To create multi-look image data in the range direction, measure the amount of shift in the range of the images between the created multi-look image data, and measure the error in the initial pulse chirp rate from the measured shift amount. The value obtained by adding the pulse chirp rate deviation for the range direction image blur removal due to the range walk blur in the frequency space processing is calculated, and the initial pulse chirp rate is corrected based on the added value, and the corrected initial A method for focusing a synthetic aperture radar image, which is characterized by reproducing an image based on a pulse chirp rate.
JP60032646A 1985-02-22 1985-02-22 Focusing method for synthetic aperture radar images Expired - Lifetime JPH0682386B2 (en)

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JP2014510913A (en) * 2011-03-10 2014-05-01 アストリアム リミテッド SAR data processing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014510913A (en) * 2011-03-10 2014-05-01 アストリアム リミテッド SAR data processing
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