×この技術を簡単クリック査定この機能をご利用いただくには、会員登録(無料)が必要です。出願した特許の牽制数、引用された数などを知る事ができます。気になる技術や特許をブックマークしておけば、いつでも後から読むことができます。後で印刷するために、公報をPDFでダウンロードできます。会員登録してastamuseを使えば、もっと簡単に便利にお使いいただけます。会員登録(無料)「astamuse」は世界中の挑戦したい社会課題に挑戦し、未来を創る人のプラットフォームです。※この項目の情報は公開日時点(2017年2月23日)のものです。壁の背後に位置するシーンの雑音のない画像を求めるシステムを提供する。送信アンテナ110が、壁の前方のそれぞれ異なるロケーションからレーダーパルスを放出し、これらのレーダーパルスは、壁40を透過して伝播し、シーンによってエコー12として反射される。一組の静止した受信アンテナ120が、それぞれ異なる各ロケーションから送信された各パルスに対応するエコー12を取得する。送信アンテナ110および一組の受信アンテナ120に接続されたレーダー撮像サブシステム130が、送信アンテナ110の各ロケーションについてシーンの雑音を有する画像131を求める。全変動デノイザー140が、各雑音を有する画像を雑音除去し、対応する雑音除去された画像141を生成する。コンバイナー150が、雑音除去された画像をインコヒーレントに組み合わせ、雑音のない画像151を生成する。壁透過撮像(TWI)は、壁の背後のシーン内の物体を検出するのに用いることができる。物体は、壁によって囲まれた構造物の内部に位置決めされ、その構造物の外部から検出される。通常の用途では、1つまたは複数の送信アンテナがレーダーパルスを放出する。これらのレーダーパルスは、壁を透過して伝播し、物体によってエコーとして反射される。これらのエコーは、1つまたは複数の受信アンテナによって取得される。これらのエコーは、その後、レーダー撮像システムまたは方法を用いて処理され、物体の位置および反射率を表すレーダー画像が生成される。壁の背後に位置するシーンの雑音のない画像を求めるシステムを提供する。送信アンテナ110が、壁の前方のそれぞれ異なるロケーションからレーダーパルスを放出し、これらのレーダーパルスは、壁40を透過して伝播し、シーンによってエコー12として反射される。一組の静止した受信アンテナ120が、それぞれ異なる各ロケーションから送信された各パルスに対応するエコー12を取得する。送信アンテナ110および一組の受信アンテナ120に接続されたレーダー撮像サブシステム130が、送信アンテナ110の各ロケーションについてシーンの雑音を有する画像131を求める。全変動デノイザー140が、各雑音を有する画像を雑音除去し、対応する雑音除去された画像141を生成する。請求項1壁の背後に位置するシーンの雑音のない画像を求めるシステムであって、前記壁の前方のそれぞれ異なるロケーションからレーダーパルスを放出する送信アンテナであって、該レーダーパルスは、前記壁を透過して伝播し、前記シーンによってエコーとして反射される、送信アンテナと、それぞれ異なる各ロケーションから送信された各パルスに対応する前記エコーを取得する一組の静止した受信アンテナと、前記送信アンテナの前記各ロケーションについて前記シーンの雑音を有する画像を求める、前記送信アンテナおよび前記一組の受信アンテナに接続されたレーダー撮像サブシステムと、各雑音を有する画像を雑音除去し、対応する雑音除去された画像を生成する全変動デノイザーと、前記雑音除去された画像をインコヒーレントに組み合わせて、前記雑音のない画像を生成するコンバイナーとを備える、システム。請求項2前記シーンは、前記パルスを前記エコーとして反射する物体を含む、請求項1に記載のシステム。請求項3前記雑音を有する画像は、単一入力多出力(SIMO)画像であり、前記雑音のない画像は、多入力多出力(MIMO)画像である、請求項1に記載のシステム。請求項4前記コンバイナーは、前記雑音除去された画像を総和する、請求項1に記載のシステム。請求項5前記送信アンテナは、各ロケーションについて送信モードで動作する前記一組の受信アンテナのうちの1つである、請求項1に記載のシステム。請求項6全ての受信アンテナは、対応する1次応答と、遅延畳み込みカーネルを誘発する同一の雑音との畳み込みとして、マルチパスの雑音を有する応答を取得する、請求項1に記載のシステム。請求項7前記遅延畳み込みカーネルは、スパース反転によるマルチパス除去(MESI)方法を用いて推定される、請求項6に記載のシステム。請求項8前記MESI方法は、スパース1次物体応答を推定するステップと、該1次物体応答を整合させる前記遅延畳み込みカーネルを推定するステップとを含む2つのステップを交互に行う、請求項7に記載のシステム。請求項9前記MESIは、各物体に対応する前記雑音を有する画像内の全てのピクセルからなる拡張物体反射を抽出する、請求項7に記載のシステム。マルチパス反射を前記エコーから取り去り、終了条件に到達するまで、上述した求めること、取得すること、および取り去ることを繰り返す、請求項9に記載のシステム。0001本発明は、包括的には、壁透過撮像(TWI)に関し、より詳細には、MIMOアンテナアレイおよび圧縮センシングを用いて画像を雑音除去し、壁の背後のシーンを再構成することに関する。背景技術0002壁透過撮像(TWI)は、壁の背後のシーン内の物体を検出するのに用いることができる。物体は、壁によって囲まれた構造物の内部に位置決めされ、その構造物の外部から検出される。通常の用途では、1つまたは複数の送信アンテナがレーダーパルスを放出する。これらのレーダーパルスは、壁を透過して伝播し、物体によってエコーとして反射される。これらのエコーは、1つまたは複数の受信アンテナによって取得される。これらのエコーは、その後、レーダー撮像システムまたは方法を用いて処理され、物体の位置および反射率を表すレーダー画像が生成される。発明が解決しようとする課題0003しかしながら、壁の誘電率および透過率に応じて、エコーは、雑音を有する再構成画像の原因となるゴーストアーティファクトをもたらす壁からの間接的な2次反射によって破損されることが多い。画像を雑音除去することによって、TWIの品質を大幅に改善することができる。課題を解決するための手段0004本発明の実施の形態は、壁の背後のシーンの雑音を有する画像を組み合わせて、雑音のない画像を生成するシステムおよび方法を記載している。通常、シーンは、物体、例えば、人物等の反射物を含むものと仮定される。0005本システムは、壁の前方のそれぞれ異なるロケーションからレーダーパルスを放出する送信アンテナを備える。これらのレーダーパルスは、壁を透過して伝播し、シーンによってエコーとして反射される。一組の静止した受信アンテナが、それぞれ異なる各ロケーションから送信された各パルスに対応するエコーを取得する。0006送信アンテナおよび一組の受信アンテナに、例えば、コントローラーを介して接続されたレーダー撮像システムが、送信アンテナ110の各ロケーションについてシーンの単一入力多出力(SIMO)の雑音を有する画像を求める。全変動デノイザーが、各雑音を有するSIMO画像を雑音除去し、雑音除去された画像を生成する。次に、コンバイナーが、これらの雑音除去された画像をインコヒーレントに組み合わせて、対応する雑音のない画像を生成する。0007本発明の1つの実施の形態は、シーンの反射およびマルチパス反射に対するスパース性制約を有する構造化ブラインド逆畳み込み問題として雑音除去をモデル化する、スパース反転によるマルチパス除去(MESI)方法に基づく物体検出のために拡張物体反射の空間相関を組み込む。これは、別個の畳み込みカーネルが、検出された物体ごとに、対応するマルチパス反射を整合させるように求められることを確保することによって、雑音除去を改善する。図面の簡単な説明0008本発明の実施の形態による壁の背後のシーンの雑音のない画像を求めるシステムおよび方法の概略図である。本発明の実施の形態による送信機および静止した受信機ならびにピクセル強度のプロファイルの概略図である。本発明の実施の形態によるMESI方法のフロー図である。実施例0009システムセットアップ図1に示すように、本発明の実施の形態は、壁40の背後に位置するシーンの雑音のない画像を求めるシステムおよび方法を記載している。通常、シーンは、物体、例えば、人物50等の反射物を含む。Elimination」に記載されている。この米国特許出願公開は、引用することによって本明細書の一部をなす。図10010本システムは、壁40の前方のそれぞれ異なるロケーション111からレーダーパルス14を放出する送信アンテナ110を備える。これらのレーダーパルスは、壁を透過して伝播し、エコー12として反射される。通常、反射物は、人物等の物体50である。本発明は、任意のタイプの壁の背後のシーンに適用することができることが理解される。一組の静止した受信アンテナ120は、それぞれ異なる各ロケーションから送信された各パルスに対応するエコー12を取得する。0011レーダー撮像サブシステム130は、送信アンテナおよび一組の受信アンテナに、例えば、コントローラー125を介して接続され、送信アンテナの各ロケーションのシーンの雑音を有する(単一入力多出力(SIMO))画像131を求める。コントローラー125は、送信機および受信機ならびにシステムの残りの部分の動作を同期させるのに用いることができる。0012全変動デノイザー140は、各雑音を有する画像131を雑音除去し、雑音除去された対応する画像141を生成する。画像131を求めて画像131を生成することは、それぞれ異なるロケーションについて繰り返される(135)。0013その後、コンバイナー150は、雑音除去された画像141をコヒーレントまたはインコヒーレントに組み合わせ、例えば、総和し、雑音のない画像151を生成する。0014これらのサブシステム、デノイザーおよびコンバイナーは、当該技術分野において知られているように、メモリおよび入力/出力インターフェースに接続された1つまたは複数のプロセッサにおいて実施することができる。代替的に、これらは、個別の構成要素またはハードウェア回路として実施することができる。00151つの実施の形態では、送信アンテナは、送信モードで動作するアンテナ120のうちの1つであり、レーダーパルス14を放出するそれぞれ異なるロケーションごとにそれぞれ異なるアンテナが選択される。パルスが放出された後、アンテナを受信機モードに再び切り替えることができる。シーン内にK個の物体50が存在するとき、受信アンテナn∈{1・・・nr}におけるk∈{1・・・K}によってインデックス付けされる物体の時間領域1次インパルス応答(エコー)は、gk(n)である。この結果、クラッターのない受信信号r(n)=s*gk(n)が得られる。あり、*は、畳み込み演算子である。図10017シーンは、Nx×Ny空間グリッドに分割することができ、は、xkが物体位置の支持部を除くあらゆる場所で0であるような画像領域における物体応答とすることができる。点物体の場合、インパルス応答を以下のように表すことができる。00180019周波数帯域幅は、nf個のビンに離散化することができ、は、であるような受信アンテナnの遅延および和演算子とすることができる。ここで、τj(n)は、送信アンテナからグリッド点j∈Nx×Nyまでと、受信アンテナnまでの戻りとのラウンドトリップ時間である。0020あらゆる物体kについて、全ての受信アンテナは、雑音を有するマルチパス応答mk(n)を、対応する1次応答gk(n)と遅延畳み込みカーネルdkを誘発する同一の雑音との畳み込み、すなわち、mk(n)=gk(n)*dkとして取得する。その結果、受信アンテナnにおける受信信号は、以下のようにモデル化することができる。00210022ここで、dkは、受信アンテナnのロケーションに依存しない。0023この状況において、全てのn∈{1,・・・nr}について受信信号r(n)のみを所与としてシーン内の全ての物体の遅延畳み込みカーネルdkおよび物体応答xkが推定される。本発明者らの解は、スパース反転によるマルチパス除去(MESI)方法を高度化したものに部分的に基づいている。Elimination」を参照されたい。0024スパース反転によるマルチパス除去(MESI)MESI方法は、物体を検出し、2つのステップ、すなわち、スパース1次物体応答を推定するステップと、この1次物体応答を受信エコー内の可能なクラッターに整合させる遅延畳み込みカーネルを推定するステップとを交互に行うことによって、例えば、壁クラッターに起因した雑音を除去する。0025MESI方法の詳細は、図3に示されている。本システムは、プロセッサ100を備える。このプロセッサは、各物体の拡張物体反射を個別に求め(310)、この拡張物体反射をエコー内の同様のマルチパス反射に整合させる遅延畳み込みカーネルを取得し(320)、拡張物体反射およびマルチパス反射をエコー329から取り去る(330)。これらのステップは、終了条件340、例えば、所定の反復回数または収束に到達するまで繰り返される。図30026ベクトルvの周波数応答を、上付き記号の付いたによって示す。(SIMO)撮像行列Wが形成される。0027順モデルfを以下のように定義する。00280029反復kにおける残りの測定値を、とする。ここで、gjは、式(1)を用いてxjから求められる。0030その後、MESI方法は、2つのステップを交互に行う。第1のステップにおいて、スパース1次物体応答の推定値が、以下の式を解くことによって求められる。00310032ここで、eは、要素単位のアダマール積であり、σxは、近似的なスパース性境界である。0033第2のステップにおいて、残りの測定値は、rd=rx−s*gkに更新され、1次物体応答を整合させる対応する遅延畳み込み演算子は、以下の式となる。00340035ここで、σdは、dに関するスパース性境界である。上記2つのステップは、所定の反復回数の間、または事前に設定されたデータ不整合に到達するまで繰り返される。その後、全ての反復kにわたってを総和する(150)ことによって、雑音のない物体画像151が求められる。送信アンテナ110のロケーションがシーンのいくつかのビューを取得するためにそれぞれ異なる図2に示すようなセットアップを考える。具体的に言えば、送信アンテナの特定のロケーションにそれぞれ対応するns個の異なる測定が行われる。図20037送信アンテナおよび受信アンテナの対210のそれぞれ異なる配置の下でのシーンの観測は、再構成された画像における雑音を低減することができる。基本となる前提は、送信アンテナのロケーションを反復的に変更する(111)ことによって、同じ画像位置についての物体反射のプロファイル230は、一貫した応答を有するのに対して、間接的なパスからの反射は、ランダム雑音のような応答を有するということである。0038したがって、全変動(TV)雑音除去140が、雑音を有するSIMO画像131に適用される。1992を参照されたい。TVは、過度でかつスプリアスな場合があり得る細部を有する信号は、より大きな全変動を有するという原理に基づいている。したがって、TVは、物体に対応するピクセルを様々なタイプの雑音に対応するピクセルから分離する。0039一組の雑音を有する画像131が与えられると、雑音除去は、以下の最適化問題として定式化される。00400041ここで、λ>0は、適用する雑音除去の量を制御する正則化パラメーターである。TVは、物体のプロファイルを求めるという本発明者らの目的に適合した、区分的に滑らかなプロファイル230を有する信号を推定する画像処理中に適用することができる。algorithm)に部分的に基づいている。2009を参照されたい。MESI方法の1つの限界は、所与の反復kにおいて、この方法が物体応答xk全体の取得に失敗する可能性があるということである。その結果、その反復において求められた遅延畳み込みカーネルは、必ずしも実際の物体に対応しない。これは、通常、性能の劣化をもたらす。0044したがって、本発明者らの方法は、特定の物体に対応する雑音を有する画像内の全てのピクセルを認識して抽出することによって、雑音のない画像の品質を大幅に改善する。これは、実際には、式(4)を以下のような最も強い反射物の検出器と置き換えることによって達成することができる。00450046次に、の周囲の空間近傍をスキャンし、全ての接続されたピクセルを同じ物体kに割り当てることによって、拡張物体反射が求められる。0047このように、本発明者らの実施態様は、最も強い反射物と近傍におけるピクセルとの間の相対エネルギー差を比較する。この相対エネルギーが所与の閾値よりも高い場合、そのピクセルは、拡張物体の一部として受け入れられ、そうでない場合、そのピクセルは、背景として廃棄される。ページトップへこの技術を出願した法人この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedInこの技術を発明した人物この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedInページトップへ関連する挑戦したい社会課題この情報を共有FacebookTwitterGoogle+LinkedIn交通渋滞のない社会を実現する交通渋滞のない社会を実現すると、移動時のストレスがなくなり、廃棄ガス量の減少など環境問題の解決にも大きく貢献します。ない社会を実現する異常気象による気象災害がなくなれば、人々が安心して生活でき、地域経済が脅かされなくなります。近年、異常気象を原因とする気象災害は年間300件以上発生し、2007年以降増加傾向にあります。イノベーションを導く多くの企業が膨大な労力と費用をかけて新たな市場や事業を生み出そうとしている中「イノベーション」にかかわるデータのニーズはかつてないほどの高まりを見せいます。レーダー放射線方向転換テープ(1、2)は、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナ(5、11)を含む。