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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-28
(45)【発行日】2024-12-06
(54)【発明の名称】変化検出装置及び変化検出方法
(51)【国際特許分類】
G01S 13/90 20060101AFI20241129BHJP
【ＦＩ】
G01S13/90 176
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2024523558
(86)(22)【出願日】2023-08-04
(86)【国際出願番号】 JP2023028499
【審査請求日】2024-04-19
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】有井 基文
【審査官】梶田 真也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２１５２１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２１５２１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２３－０６５０６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１５８４０２０２（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２
Ｇ０１Ｓ １３／００ － １３／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎに基づいて、前記観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、前記観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態を切り替えながら、送信偏波状態と前記観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する偏波状態決定部と、を備え、
前記偏波状態決定部は、
任意の送信偏波状態を選択したときに、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態を算出し、送信偏波状態を切り替えながら、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理と、受信偏波状態の算出処理とを繰り返し行い、全ての組み合わせ分の差分ΔＰｌｉｎを互いに比較して、電力値の差分ΔＰｌｉｎを最大化する、最適な送信偏波状態と受信偏波状態との組み合わせを決定し、
前記偏波状態決定部は、前記画像取得部により取得されたそれぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、前記偏波状態決定部により決定された組み合わせに対応する偏波成分を抽出する偏波成分抽出部、を備える、
変化検出装置。
【請求項2】
互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎに基づいて、前記観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、前記観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態を切り替えながら、送信偏波状態と前記観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する偏波状態決定部と、を備え、
前記偏波状態決定部は、
任意の送信偏波状態を選択したときに、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態を算出し、送信偏波状態を切り替えながら、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理と、受信偏波状態の算出処理とを繰り返し行い、全ての組み合わせ分の差分ΔＰｌｉｎを互いに比較して、電力値の差分ΔＰｌｉｎを最大化する、最適な送信偏波状態と受信偏波状態との組み合わせを決定し、
前記画像取得部により取得されたそれぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、前記偏波状態決定部により決定された組み合わせに対応する偏波成分を抽出する偏波成分抽出部と、
前記偏波成分抽出部により抽出された複数の偏波成分の電力を互いに比較し、電力の比較結果に基づいて、前記観測対象の変化を検出する変化検出部と、を備える、
変化検出装置。
【請求項3】
前記偏波状態決定部は、以下の式に示される範囲において、－９０ｄｅｇ≦ψ≦９０ｄｅｇ （９）
－４５ｄｅｇ≦χ≦４５ｄｅｇ （１０）
ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを切り替えながら、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出を繰り返し行う、
請求項１又は２に記載の変化検出装置。
【請求項4】
前記偏波状態決定部は、以下の式に示される範囲において、－９０ｄｅｇ≦ψ≦９０ｄｅｇ （９）
－４５ｄｅｇ≦χ≦４５ｄｅｇ （１０）
物理的に実現可能なアンテナ状態の最適化問題を解く、
請求項１又は２に記載の変化検出装置。
【請求項5】
画像取得部と、偏波成分抽出部を含む偏波状態決定部と、を備える変化検出装置の変化検出方法であって、前記画像取得部が、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得し、
前記偏波状態決定部が、前記画像取得部により取得された２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎに基づいて、前記観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、前記観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態を切り替えながら、送信偏波状態と前記観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定し、
前記偏波成分抽出部が、前記画像取得部により取得されたそれぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、前記偏波状態決定部により決定された組み合わせに対応する偏波成分を抽出し、
前記偏波状態決定部は、
任意の送信偏波状態を選択したときに、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態を算出し、送信偏波状態を切り替えながら、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理と、受信偏波状態の算出処理とを繰り返し行い、全ての組み合わせ分の差分ΔＰｌｉｎを互いに比較して、電力値の差分ΔＰｌｉｎを最大化する、最適な送信偏波状態と受信偏波状態との組み合わせを決定する
変化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、変化検出装置及び変化検出方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
観測対象の撮影映像である複数のＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像を互いに比較することによって、観測対象の変化を検出する変化検出装置がある。
このような変化検出装置として、例えば、特許文献１には、変位抽出対象領域の画像である基準画像と、基準画像と異なる時刻に撮影された変位抽出対象領域の画像である対象画像とを比較し、基準画像と対象画像との比較結果に基づいて、変位抽出対象領域の変化を検出する変化検出装置が開示されている。基準画像及び対象画像のそれぞれは、単一偏波のＳＡＲ画像である。
このような変化検出装置として、例えば、特許文献１には、変位抽出対象領域の画像である基準画像と、基準画像と異なる時刻に撮影された変位抽出対象領域の画像である対象画像とを比較し、基準画像と対象画像との比較結果に基づいて、変位抽出対象領域の変化を検出する変化検出装置が開示されている。基準画像及び対象画像のそれぞれは、単一偏波のＳＡＲ画像である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２３－６５０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＳＡＲ画像に係る送信電波の偏波状態と、ＳＡＲ画像に係る受信電波の偏波状態との組み合わせによって、変位抽出対象領域の変化が明瞭である場合と、変位抽出対象領域の変化が不明瞭である場合とがある。具体的には、ＳＡＲ画像に係る送信電波の偏波状態が例えば垂直偏波であって、ＳＡＲ画像に係る受信電波の偏波状態が例えば水平偏波であるときには、変位抽出対象領域の変化が明瞭である場合がある。これに対して、送信電波の偏波状態が例えば水平偏波であって、受信電波の偏波状態が例えば垂直偏波であるときには、変位抽出対象領域の変化が不明瞭である場合がある。
特許文献１に開示されている変化検出装置では、ＳＡＲ画像が、単一偏波のＳＡＲ画像であって、多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた多偏波ＳＡＲ画像ではない。このため、当該変化検出装置は、変位抽出対象領域の変化が明確となる、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを選択することができないという課題があった。
特許文献１に開示されている変化検出装置では、ＳＡＲ画像が、単一偏波のＳＡＲ画像であって、多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた多偏波ＳＡＲ画像ではない。このため、当該変化検出装置は、変位抽出対象領域の変化が明確となる、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを選択することができないという課題があった。
【0005】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、観測対象の変化が明確となる偏波状態の組み合わせを選択することができる変化検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る変化検出装置は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得された２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎに基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態を切り替えながら、送信偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する偏波状態決定部と、を備え、偏波状態決定部は、任意の送信偏波状態を選択したときに、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態を算出し、送信偏波状態を切り替えながら、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理と、受信偏波状態の算出処理とを繰り返し行い、全ての組み合わせ分の差分ΔＰｌｉｎを互いに比較して、電力値の差分ΔＰｌｉｎを最大化する、最適な送信偏波状態と受信偏波状態との組み合わせを決定し、偏波状態決定部は、画像取得部により取得されたそれぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、偏波状態決定部により決定された組み合わせに対応する偏波成分を抽出する偏波成分抽出部、を備える、というものである。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、観測対象の変化が明確となる偏波状態の組み合わせを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１に係る変化検出装置を示す構成図である。
【図2】実施の形態１に係る変化検出装置のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図3】変化検出装置が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図4】変化検出装置の処理手順である変化検出方法を示すフローチャートである。
【図5】ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを示す説明図である。
【図7】実施の形態２に係る変化検出装置を示す構成図である。
【図8】実施の形態２に係る変化検出装置のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【0010】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る変化検出装置を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係る変化検出装置のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１に示す変化検出装置は、画像取得部１、偏波状態決定部２、偏波成分抽出部３及び変化検出部４を備えている。
図１は、実施の形態１に係る変化検出装置を示す構成図である。
図２は、実施の形態１に係る変化検出装置のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図１に示す変化検出装置は、画像取得部１、偏波状態決定部２、偏波成分抽出部３及び変化検出部４を備えている。
【0011】
画像取得部１は、例えば、図２に示す画像取得回路１１によって実現される。
画像取得部１は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
多偏波ＳＡＲ画像は、送信電波の偏波状態が水平偏波で、受信電波の偏波状態が水平偏波であるときの偏波成分（以下「ｈｈ」という）と、送信電波の偏波状態が水平偏波で、受信電波の偏波状態が垂直偏波であるときの偏波成分（以下「ｈｖ」という）とを含んでいる。
また、多偏波ＳＡＲ画像は、送信電波の偏波状態が垂直偏波で、受信電波の偏波状態が水平偏波であるときの偏波成分（以下「ｖｈ」という）と、送信電波の偏波状態が垂直偏波で、受信電波の偏波状態が垂直偏波であるときの偏波成分（以下「ｖｖ」という）とを含んでいる。
画像取得部１は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を偏波状態決定部２及び偏波成分抽出部３のそれぞれに出力する。
画像取得部１は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
多偏波ＳＡＲ画像は、送信電波の偏波状態が水平偏波で、受信電波の偏波状態が水平偏波であるときの偏波成分（以下「ｈｈ」という）と、送信電波の偏波状態が水平偏波で、受信電波の偏波状態が垂直偏波であるときの偏波成分（以下「ｈｖ」という）とを含んでいる。
また、多偏波ＳＡＲ画像は、送信電波の偏波状態が垂直偏波で、受信電波の偏波状態が水平偏波であるときの偏波成分（以下「ｖｈ」という）と、送信電波の偏波状態が垂直偏波で、受信電波の偏波状態が垂直偏波であるときの偏波成分（以下「ｖｖ」という）とを含んでいる。
画像取得部１は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を偏波状態決定部２及び偏波成分抽出部３のそれぞれに出力する。
【0012】
偏波状態決定部２は、例えば、図２に示す偏波状態決定回路１２によって実現される。
偏波状態決定部２は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波状態決定部２は、多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
具体的には、偏波状態決定部２は、送信電波の偏波状態が、複数の偏波状態のうちの、いずれかの偏波状態であるとして、時系列の多偏波ＳＡＲ画像の中の、いずれか２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力の差分を繰り返し算出する。そして、偏波状態決定部２は、算出した複数の差分を互いに比較し、差分の比較結果に基づいて、送信電波の偏波状態を決定し、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
偏波状態決定部２は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波状態決定部２は、多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
具体的には、偏波状態決定部２は、送信電波の偏波状態が、複数の偏波状態のうちの、いずれかの偏波状態であるとして、時系列の多偏波ＳＡＲ画像の中の、いずれか２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力の差分を繰り返し算出する。そして、偏波状態決定部２は、算出した複数の差分を互いに比較し、差分の比較結果に基づいて、送信電波の偏波状態を決定し、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
【0013】
偏波成分抽出部３は、例えば、図２に示す偏波成分抽出回路１３によって実現される。
偏波成分抽出部３は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波成分抽出部３は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、偏波状態決定部２により決定された組み合わせに対応する偏波成分を抽出する。
偏波成分抽出部３は、抽出したそれぞれの偏波成分を変化検出部４に出力する。
偏波成分抽出部３は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波成分抽出部３は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、偏波状態決定部２により決定された組み合わせに対応する偏波成分を抽出する。
偏波成分抽出部３は、抽出したそれぞれの偏波成分を変化検出部４に出力する。
【0014】
変化検出部４は、例えば、図２に示す変化検出回路１４によって実現される。
変化検出部４は、偏波成分抽出部３から、複数の偏波成分を取得する。
変化検出部４は、複数の偏波成分の電力を互いに比較する。
変化検出部４は、電力の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する。
変化検出部４は、観測対象の変化の検出結果を、例えば図示せぬ監視装置に出力する。監視装置としては、例えば、地域の災害発生状況を監視する装置がある。
変化検出部４は、偏波成分抽出部３から、複数の偏波成分を取得する。
変化検出部４は、複数の偏波成分の電力を互いに比較する。
変化検出部４は、電力の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する。
変化検出部４は、観測対象の変化の検出結果を、例えば図示せぬ監視装置に出力する。監視装置としては、例えば、地域の災害発生状況を監視する装置がある。
【0015】
図１では、変化検出装置の構成要素である画像取得部１、偏波状態決定部２、偏波成分抽出部３及び変化検出部４のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、変化検出装置が、画像取得回路１１、偏波状態決定回路１２、偏波成分抽出回路１３及び変化検出回路１４によって実現されるものを想定している。
画像取得回路１１、偏波状態決定回路１２、偏波成分抽出回路１３及び変化検出回路１４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
画像取得回路１１、偏波状態決定回路１２、偏波成分抽出回路１３及び変化検出回路１４のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【0016】
変化検出装置の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、変化検出装置が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
【0017】
図３は、変化検出装置が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
変化検出装置が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、画像取得部１、偏波状態決定部２、偏波成分抽出部３及び変化検出部４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ２１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ２２がメモリ２１に格納されているプログラムを実行する。
変化検出装置が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、画像取得部１、偏波状態決定部２、偏波成分抽出部３及び変化検出部４におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ２１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ２２がメモリ２１に格納されているプログラムを実行する。
【0018】
また、図２では、変化検出装置の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、変化検出装置がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、変化検出装置における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【0019】
最初に、観測対象に対する多偏波ＳＡＲ観測について説明する。
例えば、レーダによって観測される受信信号の電力Ｐは、送信偏波の状態を示す偏波状態ベクトルｐ→ｔと、受信偏波の状態を示す偏波状態ベクトルｐ→ｒと、ＨＶ基底で表現された散乱行列Ｓとによって、以下の式（１）のように表される。レーダによって観測される受信信号は、観測対象による反射後の電波を示す信号である。明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上に“→”の記号を付することができないため、ｐ→ｔ、又は、ｐ→ｒのように表記している。ＨＶ基底は、水平偏波ｈと垂直偏波ｖとよるベクトル空間を示すものである。
ここでは、偏波状態ベクトルｐ→ｔ，ｐ→ｒが、ＨＶ基底で表現されているものとしている。しかし、基底は、互いに直交する２つの偏波によるベクトル空間であればよく、水平偏波ｈと垂直偏波ｖとよるベクトル空間に限るものではない。
例えば、レーダによって観測される受信信号の電力Ｐは、送信偏波の状態を示す偏波状態ベクトルｐ→ｔと、受信偏波の状態を示す偏波状態ベクトルｐ→ｒと、ＨＶ基底で表現された散乱行列Ｓとによって、以下の式（１）のように表される。レーダによって観測される受信信号は、観測対象による反射後の電波を示す信号である。明細書の文書中では、電子出願の関係上、文字の上に“→”の記号を付することができないため、ｐ→ｔ、又は、ｐ→ｒのように表記している。ＨＶ基底は、水平偏波ｈと垂直偏波ｖとよるベクトル空間を示すものである。
ここでは、偏波状態ベクトルｐ→ｔ，ｐ→ｒが、ＨＶ基底で表現されているものとしている。しかし、基底は、互いに直交する２つの偏波によるベクトル空間であればよく、水平偏波ｈと垂直偏波ｖとよるベクトル空間に限るものではない。
【0020】
【0021】
レーダに搭載されるアンテナのアンテナベクトルＡ→が、以下の式（５）のように表され、共分散行列Ｃが、以下の式（６）のように表される場合、受信信号の電力Ｐは、以下の式（４）のように変形することができる。
【0022】
【0023】
複数の散乱体からの散乱をインコヒーレントに重ね合わせた状態は、以下の式（７）に示すように、共分散行列Ｃを用いることによって、アンサンブル平均で表現することができる。複数の散乱体からの散乱をインコヒーレントに重ね合わせた状態は、現実に受信する信号の状態である。
【0024】
【0025】
偏波状態ベクトルｐ→ｉは、以下の式（８）に示すように、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψとｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χとを用いて表現することができる。
【0026】
【0027】
ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれは、図５に示すように、一般的な楕円偏波上で定義すれば、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χにおけるそれぞれの角度範囲は、以下の式（９）～（１０）のようになる。
－９０ｄｅｇ≦ψ≦９０ｄｅｇ （９）
－４５ｄｅｇ≦χ≦４５ｄｅｇ （１０）
図５は、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを示す説明図である。
図５において、ｈは、水平偏波の偏波方向を示し、ｖは、垂直偏波の偏波方向を示している。図５中の楕円は、楕円偏波を表している。
－９０ｄｅｇ≦ψ≦９０ｄｅｇ （９）
－４５ｄｅｇ≦χ≦４５ｄｅｇ （１０）
図５は、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを示す説明図である。
図５において、ｈは、水平偏波の偏波方向を示し、ｖは、垂直偏波の偏波方向を示している。図５中の楕円は、楕円偏波を表している。
【0028】
多偏波ＳＡＲ観測を行うことによって、複数の散乱行列Ｓが得られた場合、複数の散乱行列Ｓをアンサンブル平均することによって、共分散行列Ｃを得ることができる。式（７）に示す共分散行列Ｃに対して、式（９）～（１０）に示す角度範囲で、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを変化させながら、散乱係数を導出することができる。特に、送信の偏波状態と受信の偏波状態とが同じであるＣｏ－Ｐｏｌ（Ｃｏ－ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）と、送信の偏波状態と受信の偏波状態とが直交するＣｒ－Ｐｏｌ（Ｃｒｏｓｓ－ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）とについて算出した受信電力を図示したものは、ＰＳ（Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｒｉｃ Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）と呼ばれる。
【0029】
例えば、水平な双極子（Ｄｉｐｏｌｅ）に対するＣｏ－ＰｏｌのＰＳは、図６Ａのようになり、水平な双極子（Ｄｉｐｏｌｅ）に対するＣｒ－ＰｏｌのＰＳは、図６Ｂのようになる。
図６Ａは、水平な双極子に対するＣｏ－ＰｏｌのＰＳの一例を示す説明図であり、図６Ｂは、水平な双極子に対するＣｒ－ＰｏｌのＰＳの一例を示す説明図である。
ＰＳは、観測対象の状態を表す固有の情報であり、観測対象の状態とレーダにおけるセンサの状態とが変わらなければ、その形状は変わらない。また、現状、偏波ＳＡＲ観測で広く使用される基底は、Ｈ偏波とＶ偏波とであり、その組み合わせは、Ｃｏ－Ｐｏｌ（ＨＨ偏波とＶＶ偏波）と、Ｃｒ－Ｐｏｌ（ＨＶ偏波とＶＨ偏波）とであり、以下のように、角度が対応する。
Ｃｏ－Ｐｏｌ
：ＨＨ＠（ψｔ，χｔ）＝（０，０）、ＶＶ＠（ψｔ，χｔ）＝（±９０，０）
Ｃｒ－Ｐｏｌ
：ＶＨ＠（ψｔ，χｔ）＝（０，０）、ＨＶ＠（ψｔ，χｔ）＝（±９０，０）
（１１）
図６Ａは、水平な双極子に対するＣｏ－ＰｏｌのＰＳの一例を示す説明図であり、図６Ｂは、水平な双極子に対するＣｒ－ＰｏｌのＰＳの一例を示す説明図である。
ＰＳは、観測対象の状態を表す固有の情報であり、観測対象の状態とレーダにおけるセンサの状態とが変わらなければ、その形状は変わらない。また、現状、偏波ＳＡＲ観測で広く使用される基底は、Ｈ偏波とＶ偏波とであり、その組み合わせは、Ｃｏ－Ｐｏｌ（ＨＨ偏波とＶＶ偏波）と、Ｃｒ－Ｐｏｌ（ＨＶ偏波とＶＨ偏波）とであり、以下のように、角度が対応する。
Ｃｏ－Ｐｏｌ
：ＨＨ＠（ψｔ，χｔ）＝（０，０）、ＶＶ＠（ψｔ，χｔ）＝（±９０，０）
Ｃｒ－Ｐｏｌ
：ＶＨ＠（ψｔ，χｔ）＝（０，０）、ＨＶ＠（ψｔ，χｔ）＝（±９０，０）
（１１）
【0030】
したがって、観測対象の散乱状況を表現するＰＳを用いれば、観測対象の変化に対する偏波への感度は、次のように定義することができる。
偏波感度＝観測対象の変化がＰＳの形状に与える影響
また、送受信におけるそれぞれのｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χと、観測対象のパラメータｐｉ（ｔ）とを用いれば、偏波感度は、以下の式（１２）のように表すことができる。
偏波感度＝観測対象の変化がＰＳの形状に与える影響
また、送受信におけるそれぞれのｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χと、観測対象のパラメータｐｉ（ｔ）とを用いれば、偏波感度は、以下の式（１２）のように表すことができる。
【0031】
【0032】
式（７）に示す受信信号の電力Ｐは、送信の偏波状態と受信の偏波状態とを切り離すことによって、以下の式（１３）のように表すこともできる。
【0033】
【0034】
受信信号の電力Ｐを最大化する最適化は、式（７）に示す電力Ｐ、又は、式（１３）に示す電力Ｐを最大化することに相当し、Ｌａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を用いることによって最適化することができる。
式（７）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用すれば、以下の式（１５）に示すような固有値問題となる。
式（７）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用すれば、以下の式（１５）に示すような固有値問題となる。
【0035】
【0036】
<［Ｃ］>が４×４の行列であるため、４つの固有値と、４つの固有ベクトルとが得られる。４つの固有値のうち、最大の固有値に対応する固有ベクトルが、受信信号の電力Ｐを最大化するアンテナベクトルとなる。
式（１３）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用すれば、以下の式（１６）に示すような固有値問題となる。
式（１３）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用すれば、以下の式（１６）に示すような固有値問題となる。
【0037】
【0038】
<［Ｃ’］>は、２×２の行列であるため、２つの固有値と、２つの固有ベクトルとが得られる。２つの固有値のうち、最大の固有値に対応する固有ベクトルが、受信信号の電力Ｐを最大化する受信偏波状態となる。
【0039】
式（１５）は、送信と受信との双方をまとめて最適化しているのに対して、式（１６）は、任意の送信偏波状態について、受信偏波状態を最適化している点で相違している。
前者は純数学的な最適化であり、後者より高い受信電力を得ることを期待できる反面、得られたアンテナベクトルからｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψとｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χとを復元できる保証はない。即ち、物理的に実現不可能なアンテナ状態で最適化される可能性がある。一方、後者は、それらの角度を常に復元でき、物理的な偏波状態を知ることができる反面、最大化の選択肢は、それらの角度範囲内に制限される。
式（１３）において、送信偏波状態は、指定したψｔとχｔとよって、任意に決められる。一方、以下の式（１７）～（１８）に示すように、最適化された受信偏波状態から、 次のように、ψｒとχｒとを復元することができる。
上記の最適化によって、一対の（ψｔ，χｔ）に対して、一対の（ψｒ，χｒ）を決めることができる。
前者は純数学的な最適化であり、後者より高い受信電力を得ることを期待できる反面、得られたアンテナベクトルからｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψとｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χとを復元できる保証はない。即ち、物理的に実現不可能なアンテナ状態で最適化される可能性がある。一方、後者は、それらの角度を常に復元でき、物理的な偏波状態を知ることができる反面、最大化の選択肢は、それらの角度範囲内に制限される。
式（１３）において、送信偏波状態は、指定したψｔとχｔとよって、任意に決められる。一方、以下の式（１７）～（１８）に示すように、最適化された受信偏波状態から、 次のように、ψｒとχｒとを復元することができる。
上記の最適化によって、一対の（ψｔ，χｔ）に対して、一対の（ψｒ，χｒ）を決めることができる。
【0040】
【0041】
次に、図１に示す変化検出装置の動作について説明する。
図４は、変化検出装置の処理手順である変化検出方法を示すフローチャートである。
画像取得部１は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する（図４のステップＳＴ１）。
画像取得部１は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を偏波状態決定部２及び偏波成分抽出部３のそれぞれに出力する。
ここでは説明の便宜上、時系列の多偏波ＳＡＲ画像として、画像取得部１が、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像を取得するものとする。
また、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像のうち、イベントが発生する前に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値は、Ｐｂｅｆｏｒｅであり、イベントが発生した後に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値は、Ｐａｆｔｅｒであるものとする。
図４は、変化検出装置の処理手順である変化検出方法を示すフローチャートである。
画像取得部１は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する（図４のステップＳＴ１）。
画像取得部１は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を偏波状態決定部２及び偏波成分抽出部３のそれぞれに出力する。
ここでは説明の便宜上、時系列の多偏波ＳＡＲ画像として、画像取得部１が、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像を取得するものとする。
また、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像のうち、イベントが発生する前に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値は、Ｐｂｅｆｏｒｅであり、イベントが発生した後に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値は、Ｐａｆｔｅｒであるものとする。
【0042】
偏波状態決定部２は、画像取得部１から、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波状態決定部２は、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
具体的には、偏波状態決定部２は、以下の式（２０）に示すように、イベントが発生した後に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐａｆｔｅｒと、イベントが発生する前に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの差分ΔＰｌｉｎを算出する（図４のステップＳＴ２）。
ΔＰｌｉｎ＝Ｐａｆｔｅｒ－Ｐｂｅｆｏｒｅ （２０）
偏波状態決定部２は、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
具体的には、偏波状態決定部２は、以下の式（２０）に示すように、イベントが発生した後に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐａｆｔｅｒと、イベントが発生する前に観測された多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの差分ΔＰｌｉｎを算出する（図４のステップＳＴ２）。
ΔＰｌｉｎ＝Ｐａｆｔｅｒ－Ｐｂｅｆｏｒｅ （２０）
【0043】
ここでは、偏波状態決定部２が、画像取得部１から、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像を取得して、多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐａｆｔｅｒと多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの差分ΔＰｌｉｎを算出している。しかし、これは一例に過ぎず、偏波状態決定部２が、画像取得部１から、複数の時刻の多偏波ＳＡＲ画像を取得し、複数の時刻の多偏波ＳＡＲ画像の中の、いずれか２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力の差分ΔＰｌｉｎを算出するようにしてもよい。
【0044】
式（２０）に示す差分ΔＰｌｉｎは、式（１３）を用いることによって、以下の式（２１）のように表すことができる。
【0045】
【0046】
偏波状態決定部２は、式（９）に示す範囲及び式（１０）に示す範囲において、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを任意に選択することによって、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を選択する。
偏波状態決定部２は、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を選択したのち、式（１６）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用することによって、以下の式（２２）に示すように、電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値を算出する。
偏波状態決定部２は、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を選択したのち、式（１６）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用することによって、以下の式（２２）に示すように、電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値を算出する。
【0047】
【0048】
<［Ｃ’］>は、２×２の行列であるため、２つの固有値と、２つの固有ベクトルとが得られる。
偏波状態決定部２は、式（１２）に示す偏波感度を最大化するために、絶対値が最大の固有値に対応する固有ベクトルｖ→を最適な受信偏波状態として求める。これにより、例えば、前後の観測に伴い、電力が増加する場合にも減少する場合にも対応できる。
偏波状態決定部２は、式（１２）に示す偏波感度を最大化するために、絶対値が最大の固有値に対応する固有ベクトルｖ→を最適な受信偏波状態として求める。これにより、例えば、前後の観測に伴い、電力が増加する場合にも減少する場合にも対応できる。
【0049】
具体的には、偏波状態決定部２は、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を選択したのち、以下の式（２３）に示すように、電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態（ψｒ，χｒ）を算出する（図４のステップＳＴ３）。
【0050】
【0051】
任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）に対応する最大化された電力値の差分ΔＰｌｉｎであるΔＰｒ（ψｔ，χｔ）は、以下の式（２４）に示すように、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）を用いて表すことが可能である。
【0052】
【0053】
なお、偏波状態決定部２は、式（９）に示す範囲及び式（１０）に示す範囲において、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χのそれぞれを切り替えながら、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理（図４のステップＳＴ２）と、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）の算出処理（図４のステップＳＴ３）とを繰り返し行う。
即ち、偏波状態決定部２は、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χの全ての組み合わせについて、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）の算出が完了するまで（図４のステップＳＴ４がＹＥＳになるまで）、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理（図４のステップＳＴ２）と、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）の算出処理（図４のステップＳＴ３）とを繰り返し行う（図４のステップＳＴ４がＮＯの場合）。
偏波状態決定部２は、組み合わせ分の差分ΔＰｒ（ψｔ，χｔ）の絶対値を互いに比較して、絶対値が最大の差分ΔＰｒ（ψｔ，χｔ）を特定する。
偏波状態決定部２は、最適な送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）として、複数の組み合わせの中で、特定した差分ΔＰｒ（ψｔ，χｔ）に対応する組み合わせに含まれるｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψｔ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χｔに係る、送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）を決定する（図４のステップＳＴ５）。
この結果、以下の式（２５）及び式（２６）に示すように、電力値の差分ΔＰｌｉｎを最大化する、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）が決定される。最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）に含まれる（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）は、最適な送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）であり、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）に含まれる（ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）は、電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態（ψｒ，χｒ）である。
偏波状態決定部２は、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）を示す情報を偏波成分抽出部３に出力する。
即ち、偏波状態決定部２は、ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χの全ての組み合わせについて、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）の算出が完了するまで（図４のステップＳＴ４がＹＥＳになるまで）、電力値の差分ΔＰｌｉｎの算出処理（図４のステップＳＴ２）と、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）の算出処理（図４のステップＳＴ３）とを繰り返し行う（図４のステップＳＴ４がＮＯの場合）。
偏波状態決定部２は、組み合わせ分の差分ΔＰｒ（ψｔ，χｔ）の絶対値を互いに比較して、絶対値が最大の差分ΔＰｒ（ψｔ，χｔ）を特定する。
偏波状態決定部２は、最適な送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）として、複数の組み合わせの中で、特定した差分ΔＰｒ（ψｔ，χｔ）に対応する組み合わせに含まれるｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψｔ及びｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χｔに係る、送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）を決定する（図４のステップＳＴ５）。
この結果、以下の式（２５）及び式（２６）に示すように、電力値の差分ΔＰｌｉｎを最大化する、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）が決定される。最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）に含まれる（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）は、最適な送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）であり、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）に含まれる（ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）は、電力値の差分ΔＰｌｉｎの最大値に対応する受信偏波状態（ψｒ，χｒ）である。
偏波状態決定部２は、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）を示す情報を偏波成分抽出部３に出力する。
【0054】
【0055】
偏波成分抽出部３は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波成分抽出部３は、偏波状態決定部２から、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）を示す情報を取得する。
偏波成分抽出部３は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）に対応する偏波成分を抽出する（図４のステップＳＴ６）。
例えば、ψｔ ｏｐｔ＝χｔ ｏｐｔ＝０であって、ψｒ ｏｐｔ＝９０，χｒ ｏｐｔ＝０であれば、偏波成分抽出部３は、送信偏波の偏波状態が水平偏波であって、受信電波の偏波状態が垂直偏波であるときの偏波成分を抽出する。
例えば、ψｔ ｏｐｔ＝＝９０，χｔ ｏｐｔ＝０であって、ψｒ ｏｐｔ＝χｒ ｏｐｔ＝０であれば、偏波成分抽出部３は、送信偏波の偏波状態が垂直偏波であって、受信電波の偏波状態が水平偏波であるときの偏波成分を抽出する。
偏波成分抽出部３は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から抽出した偏波成分を変化検出部４に出力する。
偏波成分抽出部３は、偏波状態決定部２から、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）を示す情報を取得する。
偏波成分抽出部３は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）に対応する偏波成分を抽出する（図４のステップＳＴ６）。
例えば、ψｔ ｏｐｔ＝χｔ ｏｐｔ＝０であって、ψｒ ｏｐｔ＝９０，χｒ ｏｐｔ＝０であれば、偏波成分抽出部３は、送信偏波の偏波状態が水平偏波であって、受信電波の偏波状態が垂直偏波であるときの偏波成分を抽出する。
例えば、ψｔ ｏｐｔ＝＝９０，χｔ ｏｐｔ＝０であって、ψｒ ｏｐｔ＝χｒ ｏｐｔ＝０であれば、偏波成分抽出部３は、送信偏波の偏波状態が垂直偏波であって、受信電波の偏波状態が水平偏波であるときの偏波成分を抽出する。
偏波成分抽出部３は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の中から抽出した偏波成分を変化検出部４に出力する。
【0056】
変化検出部４は、偏波成分抽出部３から、複数の偏波成分を取得する。
変化検出部４は、複数の偏波成分の電力を互いに比較する。
変化検出部４は、電力の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する（図４のステップＳＴ７）。
具体的には、変化検出部４は、複数の偏波成分のうち、例えば、時刻ｔ１の偏波成分の電力と、時刻ｔ２の偏波成分の電力との差分が、閾値Ｔｈ以上であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていると判断する。
変化検出部４は、時刻ｔ１の偏波成分の電力と、時刻ｔ２の偏波成分の電力との差分が、閾値Ｔｈ未満であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていないと判断する。
閾値Ｔｈは、変化検出部４の内部メモリに格納されていてもよいし、図１に示す変化検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
変化検出部４は、観測対象の変化の検出結果を、例えば図示せぬ監視装置に出力する。
変化検出部４は、複数の偏波成分の電力を互いに比較する。
変化検出部４は、電力の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する（図４のステップＳＴ７）。
具体的には、変化検出部４は、複数の偏波成分のうち、例えば、時刻ｔ１の偏波成分の電力と、時刻ｔ２の偏波成分の電力との差分が、閾値Ｔｈ以上であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていると判断する。
変化検出部４は、時刻ｔ１の偏波成分の電力と、時刻ｔ２の偏波成分の電力との差分が、閾値Ｔｈ未満であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていないと判断する。
閾値Ｔｈは、変化検出部４の内部メモリに格納されていてもよいし、図１に示す変化検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
変化検出部４は、観測対象の変化の検出結果を、例えば図示せぬ監視装置に出力する。
【0057】
以上の実施の形態１では、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する画像取得部１と、画像取得部１により取得された多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する偏波状態決定部２とを備えるように、変化検出装置を構成した。したがって、変化検出装置は、観測対象の変化が明確となる偏波状態の組み合わせを選択することができる。
【0058】
図１に示す変化検出装置では、偏波状態決定部２が、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値が線形空間で表現されているものとして、式（２０）に示すように、多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐａｆｔｅｒと多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの差分ΔＰｌｉｎを算出している。
しかしながら、レーダ信号は、ダイナミックレンジが広いために、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値が対数空間（ｄＢ）で表現される場合がある。この場合、偏波状態決定部２は、送信電波の偏波状態が、複数の偏波状態のうちの、いずれかの偏波状態であるとして、時系列の多偏波ＳＡＲ画像の中の、いずれか２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力の比を繰り返し算出する。具体的には、偏波状態決定部２は、以下の式（２７）に示すように、多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐａｆｔｅｒと、多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの比ΔＰｌｏｇを算出する。
しかしながら、レーダ信号は、ダイナミックレンジが広いために、２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値が対数空間（ｄＢ）で表現される場合がある。この場合、偏波状態決定部２は、送信電波の偏波状態が、複数の偏波状態のうちの、いずれかの偏波状態であるとして、時系列の多偏波ＳＡＲ画像の中の、いずれか２つの多偏波ＳＡＲ画像の電力の比を繰り返し算出する。具体的には、偏波状態決定部２は、以下の式（２７）に示すように、多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐａｆｔｅｒと、多偏波ＳＡＲ画像の電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの比ΔＰｌｏｇを算出する。
【0059】
【0060】
対数空間では、以下の式（２８）に示すように、電力値の比ΔＰｌｏｇが、電力値Ｐａｆｔｅｒと電力値Ｐｂｅｆｏｒｅとの比で表される。
【0061】
【0062】
偏波状態決定部２は、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を決めたのち、式（１６）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用することによって、以下の式（２９）に示すように、電力値の比ΔＰｌｏｇを最適化するラグランジュ乗数をλとして、評価関数ｆを設定する。
【0063】
【0064】
この場合、偏波状態決定部２は、ｄが任意の定数であるとして、以下の式（３０）が成立する前提の下で、式（２８）の分子を最大化することを想定する。式（２９）を微分して０とおくと、以下の式（３１）が得られる。
【0065】
【0066】
<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λは、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅに相当し、式（２８）より、全ての固有値λが正の実数になる。
２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値が線形空間で表現されている場合と同様に、Ｐａｆｔｅｒ＞Ｐｂｅｆｏｒｅの場合だけでなく、Ｐａｆｔｅｒ＜Ｐｂｅｆｏｒｅの場合でも、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅの感度を最大にするために、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅの逆数についても考慮しなければならない。
このため、式（３１）は、以下の式（３２）のように変形する。
２つの時刻の多偏波ＳＡＲ画像の電力値が線形空間で表現されている場合と同様に、Ｐａｆｔｅｒ＞Ｐｂｅｆｏｒｅの場合だけでなく、Ｐａｆｔｅｒ＜Ｐｂｅｆｏｒｅの場合でも、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅの感度を最大にするために、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅの逆数についても考慮しなければならない。
このため、式（３１）は、以下の式（３２）のように変形する。
【0067】
【0068】
式（２９）より、固有値λ’は、以下の式（３３）のように表される。
【0069】
【0070】
これにより、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅの感度を最大にする受信偏波状態は、以下の式（３４）に示すように、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λと、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λの逆数λ’とのうち、大きい方に対応する固有ベクトルとなる。このため、偏波状態決定部２は、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λと、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λの逆数λ’とのうち、大きい方を選択し、大きい方に対応する固有ベクトルを求める。
ここでは、偏波状態決定部２が、式（３１）に従って、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λの逆数λ’を算出している。しかし、これは一例に過ぎず、偏波状態決定部２は、直接、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λ’を算出するようにしてもよい。この場合、偏波状態決定部２は、以下の式（３５）に示すように、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λと、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λ’とのうち、大きい方の固有値を選択し、大きい方の固有値に対応する固有ベクトルを求める。
ここでは、偏波状態決定部２が、式（３１）に従って、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λの逆数λ’を算出している。しかし、これは一例に過ぎず、偏波状態決定部２は、直接、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λ’を算出するようにしてもよい。この場合、偏波状態決定部２は、以下の式（３５）に示すように、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λと、<［Ｃｂｅｆｏｒｅ］>－１<［Ｃａｆｔｅｒ］>の固有値λ’とのうち、大きい方の固有値を選択し、大きい方の固有値に対応する固有ベクトルを求める。
【0071】
【0072】
図１に示す変化検出装置では、偏波状態決定部２が、電力値の差分ΔＰｌｉｎ、又は、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅを物理的に最適化している。しかし、これは一例に過ぎず、偏波状態決定部２が、電力値の差分ΔＰｌｉｎ、又は、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅを数学的に最適化するようにしてもよい。
【0073】
電力値の差分ΔＰｌｉｎ、又は、電力比Ｐａｆｔｅｒ／Ｐｂｅｆｏｒｅを物理的に最適化する代わりに、数学的に最適化する場合、偏波状態決定部２は、以下の式（３６）又は式（３７）に示すように、２×２の共分散行列<［Ｃ’］>の代わりに、４×４の共分散行列<［Ｃ］>を使用する。また、偏波状態決定部２は、式（３６）又は式（３７）に示すように、最適化するベクトルを、２×１のＲ→＊から、４×１のＡ→＊に置き換える。これにより、固有値の数が、２から４に増加する。
【0074】
【0075】
この場合、最適なベクトルＡ→＊から、最適化された受信偏波状態（ψｒ，χｒ）が求まる。このため、偏波状態決定部２が、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を決定する必要がない。よって、送信偏波状態（ψｔ，χｔ）の変更に伴う処理ループが不要になる。
【0076】
実施の形態２．
実施の形態２では、変化検出部６が、偏波状態決定部５により決定された、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較し、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する変化検出装置について説明する。
実施の形態２では、変化検出部６が、偏波状態決定部５により決定された、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較し、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する変化検出装置について説明する。
【0077】
図７は、実施の形態２に係る変化検出装置を示す構成図である。図７において、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示すので、詳細な説明を省略する。
図８は、実施の形態１に係る変化検出装置のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図８において、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示すので、詳細な説明を省略する。
図７に示す変化検出装置は、画像取得部１、偏波状態決定部５及び変化検出部６を備えている。
図８は、実施の形態１に係る変化検出装置のハードウェアを示すハードウェア構成図である。図８において、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示すので、詳細な説明を省略する。
図７に示す変化検出装置は、画像取得部１、偏波状態決定部５及び変化検出部６を備えている。
【0078】
偏波状態決定部５は、例えば、図８に示す偏波状態決定回路１５によって実現される。
偏波状態決定部５は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波状態決定部５は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態として、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
偏波状態決定部５は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波状態決定部５は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態として、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
【0079】
変化検出部６は、例えば、図８に示す変化検出回路１６によって実現される。
変化検出部６は、偏波状態決定部５により決定された、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較する。
変化検出部６は、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する。
変化検出部６は、偏波状態決定部５により決定された、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較する。
変化検出部６は、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する。
【0080】
図７では、変化検出装置の構成要素である画像取得部１、偏波状態決定部５及び変化検出部６のそれぞれが、図８に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、変化検出装置が、画像取得回路１１、偏波状態決定回路１５及び変化検出回路１６によって実現されるものを想定している。
画像取得回路１１、偏波状態決定回路１５及び変化検出回路１６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
画像取得回路１１、偏波状態決定回路１５及び変化検出回路１６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【0081】
変化検出装置の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、変化検出装置が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
変化検出装置が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、画像取得部１、偏波状態決定部５及び変化検出部６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ２１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ２２がメモリ２１に格納されているプログラムを実行する。
変化検出装置が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、画像取得部１、偏波状態決定部５及び変化検出部６におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムが図３に示すメモリ２１に格納される。そして、図３に示すプロセッサ２２がメモリ２１に格納されているプログラムを実行する。
【0082】
また、図８では、変化検出装置の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、変化検出装置がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、変化検出装置における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【0083】
次に、図７に示す変化検出装置の動作について説明する。
画像取得部１は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
画像取得部１は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を偏波状態決定部５に出力する。
画像取得部１は、互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
画像取得部１は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を偏波状態決定部５に出力する。
【0084】
偏波状態決定部５は、画像取得部１から、時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する。
偏波状態決定部５は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態として、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
以下、偏波状態決定部５による組み合わせの決定処理を具体的に説明する。
偏波状態決定部５は、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態として、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。
以下、偏波状態決定部５による組み合わせの決定処理を具体的に説明する。
【0085】
それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力Ｐは、式（１３）を用いることによって、以下の式（３８）のように表すことができる。
【0086】
【0087】
偏波状態決定部５は、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を選択したのち、式（１６）に対してＬａｇｒａｎｇｅ未定乗数法を適用することによって、以下の式（３９）に示すように、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力Ｐを最適化する。
【0088】
【0089】
<［Ｃ’］>は、２×２の行列であるため、２つの固有値と、２つの固有ベクトルとが得られる。
偏波状態決定部５は、式（１２）に示す偏波感度を最大化するために、絶対値が最大の固有値に対応する固有ベクトルｖ→を最適な受信偏波状態として求める。
偏波状態決定部５は、式（１２）に示す偏波感度を最大化するために、絶対値が最大の固有値に対応する固有ベクトルｖ→を最適な受信偏波状態として求める。
【0090】
具体的には、偏波状態決定部５は、任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）を選択したのち、以下の式（４０）に示すように、電力Ｐの最大値に対応する受信偏波状態（ψｒ，χｒ）を算出する。
【0091】
【0092】
任意の送信偏波状態（ψｔ，χｔ）に対応する最大化された電力ＰであるＰ（ψｔ，χｔ）は、以下の式（４１）に示すように、受信偏波状態（ψｒ，χｒ）を用いて表すことが可能である。
【0093】
【0094】
偏波状態決定部５は、式（９）に示す範囲内のｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ角ψ及び式（１０）に示す範囲内のｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙ角χにおいて、以下の式（４２）に示すように、電力Ｐ（ψｔ，χｔ）を算出する。
そして、偏波状態決定部５は、電力Ｐ（ψｔ，χｔ）の絶対値が最大となる送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）を決定する。
以上により、以下の式（４３）に示すように、電力Ｐを最大化する、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）が決定される。
偏波状態決定部５は、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）を示す情報を変化検出部６に出力する。
そして、偏波状態決定部５は、電力Ｐ（ψｔ，χｔ）の絶対値が最大となる送信偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ）を決定する。
以上により、以下の式（４３）に示すように、電力Ｐを最大化する、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）が決定される。
偏波状態決定部５は、最適な偏波状態（ψｔ ｏｐｔ，χｔ ｏｐｔ，ψｒ ｏｐｔ，χｒ ｏｐｔ）を示す情報を変化検出部６に出力する。
【0095】
【0096】
変化検出部６は、偏波状態決定部５から、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像についての多偏波による偏波状態として、最適な偏波状態（ψｔ
ｏｐｔ，χｔ
ｏｐｔ，ψｒ
ｏｐｔ，χｒ
ｏｐｔ）を示す情報を取得する。
変化検出部６は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較する。
変化検出部６は、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する。
具体的には、変化検出部６は、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態のうち、例えば、時刻ｔ１の偏波状態と、時刻ｔ２の偏波状態との差分が、閾値Ｔｈｐ以上であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていると判断する。
即ち、変化検出部６は、時刻ｔ１のψｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のχｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のψｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｒ ｏｐｔとの差分、又は、時刻ｔ１のχｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｒ ｏｐｔとの差分のうち、いずれかの差分が、閾値Ｔｈｐ以上であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていると判断する。
変化検出部６は、時刻ｔ１の偏波状態と、時刻ｔ２の偏波状態との差分が、閾値Ｔｈｐ未満であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていないと判断する。
即ち、変化検出部６は、時刻ｔ１のψｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のχｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のψｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｒ ｏｐｔとの差分、及び、時刻ｔ１のχｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｒ ｏｐｔとの差分の全てが、閾値Ｔｈｐ未満であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていないと判断する。
閾値Ｔｈｐは、変化検出部６の内部メモリに格納されていてもよいし、図７に示す変化検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
変化検出部６は、観測対象の変化の検出結果を、例えば図示せぬ監視装置に出力する。
変化検出部６は、時系列の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較する。
変化検出部６は、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出する。
具体的には、変化検出部６は、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態のうち、例えば、時刻ｔ１の偏波状態と、時刻ｔ２の偏波状態との差分が、閾値Ｔｈｐ以上であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていると判断する。
即ち、変化検出部６は、時刻ｔ１のψｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のχｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のψｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｒ ｏｐｔとの差分、又は、時刻ｔ１のχｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｒ ｏｐｔとの差分のうち、いずれかの差分が、閾値Ｔｈｐ以上であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていると判断する。
変化検出部６は、時刻ｔ１の偏波状態と、時刻ｔ２の偏波状態との差分が、閾値Ｔｈｐ未満であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていないと判断する。
即ち、変化検出部６は、時刻ｔ１のψｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のχｔ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｔ ｏｐｔとの差分、時刻ｔ１のψｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のψｒ ｏｐｔとの差分、及び、時刻ｔ１のχｒ ｏｐｔと時刻ｔ２のχｒ ｏｐｔとの差分の全てが、閾値Ｔｈｐ未満であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、観測対象に変化が生じていないと判断する。
閾値Ｔｈｐは、変化検出部６の内部メモリに格納されていてもよいし、図７に示す変化検出装置の外部から与えられるものであってもよい。
変化検出部６は、観測対象の変化の検出結果を、例えば図示せぬ監視装置に出力する。
【0097】
以上の実施の形態２では、偏波状態決定部５が、画像取得部１により取得されたそれぞれの多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、それぞれの多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態として、送信電波の偏波状態と受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する。そして、変化検出部６が、偏波状態決定部５により決定された、複数の多偏波ＳＡＲ画像についての偏波状態を互いに比較し、偏波状態の比較結果に基づいて、観測対象の変化を検出するように、変化検出装置を構成した。したがって、変化検出装置は、観測対象の変化が明確となる偏波状態の組み合わせに基づいて、観測対象の変化を検出することができる。
【0098】
なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0099】
本開示は、変化検出装置及び変化検出方法に適している。
【符号の説明】
【0100】
１ 画像取得部、２ 偏波状態決定部、３ 偏波成分抽出部、４ 変化検出部、５ 偏波状態決定部、６ 変化検出部、１１ 画像取得回路、１２ 偏波状態決定回路、１３ 偏波成分抽出回路、１４ 変化検出回路、１５ 偏波状態決定回路、１６ 変化検出回路、２１ メモリ、２２ プロセッサ。
【要約】
互いに異なる複数の時刻において、観測対象を多偏波ＳＡＲ観測することによって得られた時系列の多偏波ＳＡＲ画像を取得する画像取得部（１）と、画像取得部（１）により取得された多偏波ＳＡＲ画像の電力に基づいて、観測対象の変化の検出に用いる偏波状態として、観測対象に向けて放射される送信電波の偏波状態と観測対象による反射後の電波である受信電波の偏波状態との組み合わせを決定する偏波状態決定部（２）とを備えるように、変化検出装置を構成した。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】