特許 7596325 処理システム、処理方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】処理システム、処理方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/89 20060101AFI20241202BHJP

   G01S 13/87 20060101ALI20241202BHJP

【ＦＩ】

G01S13/89

G01S13/87

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2022044128

(22)【出願日】2022-03-18

(65)【公開番号】P2023137767

(43)【公開日】2023-09-29

【審査請求日】2024-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 浩樹

【審査官】九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２３５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５１７２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０７１２３（ＪＰ，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】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、
を備え、
ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づく、処理システム。

【請求項2】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、
を備え、
ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｎ個の組合せの中の前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づき、
ｎはｍ以上の整数である、処理システム。

【請求項3】

前記ｎ個の組合せに対応する受信信号のレベルは一定レベル以上の第１レベルと、前記一定レベル未満の第２レベルを含み、
前記ｍ個の組合せに対応する受信信号のレベルは前記第２レベルである、請求項２に記載の処理システム。

【請求項4】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、
を備え、
ｍは２以上の整数であり、
前記連結部は、第１タイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ _１ 枚の画像と、第１タイミングとは異なる第２タイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ _２ 枚の画像を連結して前記１枚の画像を生成し、
ｍ _１ とｍ _２ は２以上の整数である、処理システム。

【請求項5】

前記ｍ_１枚の画像は、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ_１個の組合せに対応する受信信号に基づき、
前記ｍ_２枚の画像は、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ_２個の組合せに対応する受信信号に基づき、
ｍ_１とｍ_２は互いに異なる、請求項４に記載の処理システム。

【請求項6】

前記ｍ_１枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｎ_１個の組合せの中の前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ_１個の組合せに対応する受信信号に基づき、
前記ｍ_２枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｎ_２個の組合せの中の前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ_２個の組合せに対応する受信信号に基づき、
ｎ_１はｍ_１以上の整数であり、
ｎ_２はｍ_２以上の整数である、請求項５に記載の処理システム。

【請求項7】

前記ｎ_１個の組合せに対応する受信信号のレベルは一定レベル以上の第１レベルと、前記一定レベル未満の第２レベルを含み、
前記ｍ_１個の組合せに対応する受信信号のレベルは前記第２レベルであり、
前記ｎ_２個の組合せに対応する受信信号のレベルは前記第１レベルと、前記第２レベルを含み、
前記ｍ_２個の組合せに対応する受信信号のレベルは前記第２レベルである、請求項６に記載の処理システム。

【請求項8】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、
を備え、
ｍは２以上の整数であり、
前記連結部は、ｏ個のタイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づく画像の中のｐ個のタイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して前記１枚の画像を生成し、
ｐは２以上の整数であり、
ｏはｐ以上の整数である、処理システム。

【請求項9】

前記ｏ個のタイミングで取得される受信信号は、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部の複数の組合せに対応する受信信号であり、
前記ｐ個のタイミングの中の第１タイミングで取得される受信信号は、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ_１個の組合せに対応する受信信号に基づき、
前記ｐ個のタイミングの中の前記第１タイミングとは異なる第２タイミングで取得される受信信号は、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ_２個の組合せに対応する受信信号に基づき、
ｍ_１とｍ_２は２以上の整数である、請求項８に記載の処理システム。

【請求項10】

前記ｏ個のタイミングで取得される受信信号のレベルは一定レベル以上の第１レベルと、前記一定レベル未満の第２レベルを含み、
前記ｍ_１個の組合せに対応する受信信号のレベルは前記第２レベルであり、
前記ｍ_２個の組合せに対応する受信信号のレベルは前記第２レベルである、請求項９に記載の処理システム。

【請求項11】

前記連結部は、前記ｍ枚の画像を前記１枚の画像の異なる領域に配置する、請求項１、請求項２、請求項４又は請求項８に記載の処理システム。

【請求項12】

前記２以上のレーダ部を備える、請求項１、請求項２、請求項４又は請求項８に記載の処理システム。

【請求項13】

前記２以上のレーダ部は、基準信号発生部からの信号により同期されている、請求項１２に記載の処理システム。

【請求項14】

前記対象物は、金属または粉体である、請求項１、請求項２、請求項４又は請求項８に記載の処理システム。

【請求項15】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成し、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定し、
ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づく、処理方法。

【請求項16】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成し、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定し、
ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｎ個の組合せの中の前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づき、
ｎはｍ以上の整数である、処理方法。

【請求項17】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成し、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定し、
ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成することは、第１タイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ _１ 枚の画像と、第１タイミングとは異なる第２タイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ _２ 枚の画像を連結して前記１枚の画像を生成することを含み、
ｍ _１ とｍ _２ は２以上の整数である、処理方法。

【請求項18】

２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成し、
前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定し、
ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成することは、ｏ個のタイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づく画像の中のｐ個のタイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して前記１枚の画像を生成することを含み、
ｐは２以上の整数であり、
ｏはｐ以上の整数である、処理方法。

【請求項19】

コンピュータを、２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、して機能させるためのプログラムであって、ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づく、プログラム。

【請求項20】

コンピュータを、２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、して機能させるためのプログラムであって、ｍは２以上の整数であり、
前記ｍ枚の画像のそれぞれは、前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｎ個の組合せの中の前記２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と前記２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づき、
ｎはｍ以上の整数である、プログラム。

【請求項21】

コンピュータを、２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、して機能させるためのプログラムであって、ｍは２以上の整数であり、
前記連結部は、第１タイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ _１ 枚の画像と、第１タイミングとは異なる第２タイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ _２ 枚の画像と連結して前記１枚の画像を生成し、
ｍ _１ とｍ _２ は２以上の整数である、プログラム。

【請求項22】

コンピュータを、２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、前記１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、して機能させるためのプログラムであって、ｍは２以上の整数であり、
前記連結部は、ｏ個のタイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づく画像の中のｐ個のタイミングで前記２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して前記１枚の画像を生成し、
ｐは２以上の整数であり、
ｏはｐ以上の整数である、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、画像を処理する処理システム、処理方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

歩行する人物に対して電波を照射し、人物で反射した電波を受信し、人物の画像を生成するレーダシステムがある。このシステムでは、人物の歩行通路の両側に多数の送信アンテナと多数の受信アンテナが配置される。複数の送信アンテナと複数の受信アンテナが直線上に配置される。複数の受信アンテナは第１の間隔で等間隔に配置される。複数の送信アンテナは第１の間隔の整数倍の第２の間隔で等間隔に配置される。複数の送信アンテナは時分割で電波を送信する。１つの送信アンテナから電波が放射され、人物で反射した電波が全ての受信アンテナで受信され、１枚の画像が生成される。この後、他の送信アンテナから電波が順次放射され、人物で反射した電波が全ての受信アンテナで受信され、１枚の画像が順次生成される。これにより、送信アンテナの数と等しい数の複数の画像が生成される。複数の画像は重畳（単純加算）され、或る位置における１枚の画像が生成される。

【0003】

この後、複数の送信アンテナから電波が順次放射され、全ての受信アンテナで電波が受信され、複数の画像が生成され、複数の画像が重畳され、歩行中の人物の他の位置における１枚の画像が生成される。これを順次繰り返し、歩行中の多数の異なる位置における人物の多数の画像が生成される。多数の異なる位置における多数の画像が重畳されると、人物の全周囲の反射波に基づく１枚の画像が生成される。

【0004】

このシステムでは、アンテナの数を多くすることにより、高精細な画像が得られる。

【0005】

しかし、アンテナの数が増えることは、コストが高くなるとともに、装置が大型化し、通路等の両側にアンテナを配置することが困難な場合がある。また、画像を重畳するためには、各画像の画素を位置合わせする必要があり、位置合わせの分、処理時間が長くなる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】Ｂｏｒｊａ Ｇｏｎｚａｌｅｚ－Ｖａｌｄｅｓ ｅｔ ａｌ．，“Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｏｎ－Ｔｈｅ－Ｍｏｖｅ Ｗｈｏｌｅ Ｂｏｄｙ Ｉｍａｇｉｎｇ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＡＮＤ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ，ＶＯＬ． ６４，ＮＯ．６，ＪＵＮＥ ２０１６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、低コストで短時間に対象物の有無を判定することができる小型の処理システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る処理システムは、２以上のレーダ部によって取得される受信信号に基づくｍ枚の画像を連結して１枚の画像を生成する連結部と、１枚の画像に基づいて対象物の有無を判定する判定部と、を備える。ｍは２以上の整数であり、ｍ枚の画像のそれぞれは、２以上のレーダ部に含まれる複数の送信部の中の１つの送信部と２以上のレーダ部に含まれる複数の受信部の中の１つの受信部のｍ個の組合せに対応する受信信号に基づく。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る処理システムの概要を説明するための図である。

【図2】第１実施形態に係る処理システムに用いられるレーダモジュールにより実現される仮想アレーアンテナの一例を示す図である。

【図3】第１実施形態に係る処理システムの電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図4】第１実施形態に係るレーダモジュールと基準信号発生部の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図5】第１実施形態に係るレーダモジュールから送信されるチャープ信号の一例を示す図である。

【図6】第１実施形態に係るレーダモジュールの動作の一例を説明するための図である。

【図7】第１実施形態に係る画像生成部による画像生成の一例を説明するための図である。

【図8】第１実施形態に係るレーダモジュールの送受信の一例を説明するための示す図である。

【図9】第１実施形態に係るレーダモジュールの送受信の他の例を説明するための示す図である。

【図10】第１実施形態に係る画像連結部により生成される連結画像の一例を示す図である。

【図11】第１実施形態に係る処理システムにより生成される連結画像の他の例を示す図である。

【図12】第１実施形態に係る処理システムにより生成される連結画像の他の例を示す図である。

【図13】第１実施形態に係る処理システムにより生成される連結画像の他の例を示す図である。

【図14】第１実施形態に係る処理システムにより生成される連結画像の他の例を示す図である。

【図15】第１実施形態に係る照射スケジューラによる調整の一例を説明するための図である。

【図16】照射スケジュールが調整された場合の第１実施形態に係る画像連結部により生成される連結画像の一例を説明するための図である。

【図17】第１実施形態に係る照射スケジューラによる調整の他の例を説明するための図である。

【図18】照射スケジュールが調整された場合の第１実施形態に係る画像連結部により生成される連結画像の他の例を説明するための図である。

【図19】第１実施形態に係る照射スケジューラによる調整の他の例を説明するための図である。

【図20】照射スケジュールが調整された場合の第１実施形態に係る画像連結部により生成される連結画像の他の例を説明するための図である。

【図21】第１実施形態に係る処理システムにおけるレーダモジュールの配置に関する他の例を示す図である。

【図22】第２実施形態に係る処理システムの概要を説明するための図である。

【図23】第２実施形態に係る処理システムにより生成される連結画像の一例を示す図である。

【図24】第２実施形態に係る処理システムにより生成される連結画像を構成する１つの画像群の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、実施形態を説明する。以下の説明は、実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、以下に説明する構成要素の構造、形状、配置、材質等に限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各要素のサイズ、厚み、平面寸法又は形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、互いの寸法の関係や比率が異なる要素が含まれることもある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して重複する説明を省略する場合もある。いくつかの要素に複数の呼称を付す場合があるが、これら呼称の例はあくまで例示であり、これらの要素に他の呼称を付すことを否定するものではない。また、複数の呼称が付されていない要素についても、他の呼称を付すことを否定するものではない。なお、以下の説明において、「接続」は直接接続のみならず、他の要素を介した接続も含む場合もある。

【0011】

第１実施形態
実施形態に係る処理システムの一応用例は、セキュリティシステムである。処理システムは、例えば空港、駅、空港、ショッピングモール、コンサートホール、展示会場等の施設に設置され、施設を利用する人物が危険物を所持しているかを判定する。人物に電波が照射され、人物で反射した電波が受信される。受信信号に基づき画像が生成される。この画像に基づいて危険物の有無が判定できる。

【0012】

図１は、第１実施形態に係る処理システムの概要を説明するための図である。この明細書では、歩行中の人物に電波を照射する実施形態が説明されるが、他の実施形態では、静止している人物に電波を照射されてもよい。人物は静止していてもよい。

【0013】

歩行者１０が歩行する通路１２の一方の側壁１６にレーダモジュール２０ａ、２０ｃ、及び２０ｅが配置される。通路１２の他方の側壁１４にレーダモジュール２０ｂ、２０ｄ、及び２０ｆが配置される。側壁１６と側壁１４は互いに平行な平面である。通路１２の長手方向はＸ方向と称される。通路１２の幅方向はＹ方向と称される。側壁の高さ方向はＺ方向と称される。

【0014】

レーダモジュール２０ａ－２０ｅが両方の側壁に配置されることは必須ではなく、少なくとも２個のレーダモジュール、例えば２０ａと２０ｃが片方の側壁のみに配置されてもよい。１つの側壁に配置されるレーダモジュールの数は３つに限らない。レーダモジュールが両方の側壁に配置される場合、各側壁に、少なくとも１個のレーダモジュール、例えば２０ａと２０ｂが配置されればよい。

【0015】

また、レーダモジュール２０ａ－２０ｆが配置されるのは側壁に限らず、例えば施設の天井、床面、またはゲートなどに配置されても良い。さらに、レーダモジュール２０ａ－２０ｆは固定物ではなく、可動式パネルなどに配置され、可動式パネルを人物の周囲に設置しても良い。

【0016】

側壁１４または１６の少なくとも一方には、カメラ８が取り付けられている。カメラ８は、通路１２上の歩行者１０を撮影する。カメラ８の撮影画像に基づき、歩行者１０の位置が判断される。カメラ１８の代わりに、通路１２上の歩行者１０を検出することができるセンサが用いられてもよい。あるいは、カメラ８を設けずに、レーダモジュール２０ａ－２０ｆによって歩行者１０の位置を判断しても良い。

【0017】

レーダモジュール２０ａ、２０ｃ、及び２０ｅは歩行者１０の進行方向、すなわちＸ方向に沿った直線上に１次元的に配置される。レーダモジュール２０ｂ、２０ｄ、及び２０ｆはＸ方向に沿った直線上に１次元的に配置される。レーダモジュール２０ａ、２０ｃ、及び２０ｅの高さ方向、すなわちＺ方向の位置は、レーダモジュール２０ｂ、２０ｄ、及び２０ｆのＺ方向の位置と同じである。

【0018】

レーダモジュール２０ａのＸ方向の位置は、レーダモジュール２０ｂのＸ方向の位置と同じである。レーダモジュール２０ｃのＸ方向の位置は、レーダモジュール２０ｄのＸ方向の位置と同じである。レーダモジュール２０ｅのＸ方向の位置は、レーダモジュール２０ｆのＸ方向の位置と同じである。

【0019】

図２は、第１実施形態に係る処理システムに用いられるレーダモジュール２０ａ－２０ｆにより実現される仮想アレーアンテナの一例を示す図である。レーダモジュール２０ａ－２０ｆは、全て同じ構成である。一例として、レーダモジュール２０ａについて説明する。レーダモジュール２０ａについての説明は、他のレーダモジュール２０ｂ－２０ｆにも適用される。

【0020】

レーダモジュール２０ａは、Ｘ方向に沿った直線上に配置される３つの送信アンテナＴｘ１、Ｔｘ２、及びＴｘ３と、４つの受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、及びＲｘ４を含む。４つの受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は間隔ｄで等間隔に配置される。ｄは半波長である。３つの送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３は間隔４ｄで等間隔に配置される。受信アンテナＲｘ４と送信アンテナＴｘ１の間隔は２ｄである。受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４と送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３の例は、マイクロストリップアンテナ（パッチアンテナとも称される）である。

【0021】

なお、４つの受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は間隔４ｄで等間隔に配置され、３つの送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３は間隔ｄで等間隔に配置されてもよい。

【0022】

また、上記および以下の説明におけるアンテナ構成、アンテナ本数、またはアンテナ配置は一例であり、他のアンテナ構成、アンテナ本数、またはアンテナ配置であっても良い。例えば、送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３と、受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４がＺ方向に１次元的に配置されていてもよいし、Ｘ－Ｚ方向に２次元的に配置されていてもよい。

【0023】

複数の受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は、複数の送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３から照射された電波を受信し、３つの送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３夫々からの電波の受信信号を生成することにより、仮想アレーアンテナ（ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）アレーアンテナとも称される）を実現する。仮想アレーアンテナは、Ｘ方向に沿った直線上に間隔ｄで等間隔に配置された仮想アンテナＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、及びＶ１２を含む。ＭＩＭＯアレーアンテナを実現することによりＸ方向のアンテナ数を増加することができ、開口長も拡大することができ、角度分解能を向上することができる。

【0024】

レーダモジュール２０ａは、Ｘ方向とＹ方向に２次元的に配置される複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを備えてもよい。

【0025】

図３は、第１実施形態に係る処理システムの電気的な構成の一例を示すブロック図である。レーダモジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、及び２０ｆは、画像生成部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、及び２２ｆにそれぞれ接続される。画像生成部２２ａ－２２ｆのそれぞれは、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの受信信号に基づいて歩行者１０の画像を生成する。基準信号発生部３２と照射スケジューラ３４が、レーダモジュール２０ａ－２０ｆに接続される。基準信号発生部３２は、送受信を同期させるための基準信号をレーダモジュール２０ａ－２０ｆへ供給する。

【0026】

照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの電波の照射タイミングを制御するタイミング信号をレーダモジュール２０ａ－２０ｆへ供給する。カメラ８が、照射スケジューラ３４に接続される。照射スケジューラ３４は、カメラ８の撮影画像に基づいて、歩行者１０がレーダモジュール２０ａ－２０ｆによる検査エリアに入ったこと、または検査エリアから出たことを検知する。検査エリアとは、レーダモジュール２０ａ－２０ｆが照射した電波の歩行者による反射波がレーダモジュール２０ａ－２０ｆが受信できるようなエリアである。照射スケジューラ３４は、カメラ８の撮影画像に基づいて、歩行者１０の位置や、歩行速度を検知してもよい。照射スケジューラ３４は、検知したタイミングに基づいて、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの電波の照射タイミングを制御するタイミング信号をレーダモジュール２０ａ－２０ｆへ供給する。

【0027】

画像生成部２２ａ－２２ｆは、画像連結部２４に接続される。画像連結部２４は、画像生成部２２ａ－２２ｆのそれぞれが生成した複数の画像を連結して１枚の画像を生成する。画像連結部２４は、画像生成部２２ａ－２２ｆが生成した複数の画像を１枚の画像の異なる領域に配置することにより複数の画像を連結する。画像連結部２４は、判定部２６に接続される。

【0028】

判定部２６は、画像連結部２４が生成した１枚の画像に基づいて、所定の対象物の有無を判定する。所定の対象物は、そのエリアで所持を許可されていない危険物である。危険物は、拳銃、ナイフ等の金属や、爆薬等の粉体である。所定の対処物は、麻薬等の粉体や延べ棒などの不正持ち込み品を含んでもよい。

【0029】

判定部２６は、例えば畳み込みニューラルネットワークにより構成される。畳み込みニューラルネットワークは、多数の画像データを教師データとして、危険物所持の判定結果を学習している。歩行者１０の画像が判定部２６に入力されると、判定部２６は、画像中の人物が危険物を所持しているか否かの判定結果を出力する。畳み込みニューラルネットワークは、単に危険物の所持か否かだけではなく、危険物の種類別に所持か否かを判定するように学習されていてもよい。

【0030】

判定部２６は、表示部２８に接続される。表示部２８は、判定部２６による判定結果を表示するとともに、アラーム音を発生する。監視者は、判定結果を見て、あるいはアラーム音を聞いて、必要な対処を実行することができる。

【0031】

画像生成部２２ａ－２２ｆ、画像連結部２４、判定部２６は、ハードウェアにより構成されてもよいし、ソフトウェアを実行することにより、画像生成部２２ａ－２２ｆ、画像連結部２４、判定部２６として機能するコンピュータにより構成されてもよい。

【0032】

実施形態に係る処理システムの構成の中で処理に関わる構成、すなわち、画像生成部２２ａ－２２ｆ、画像連結部２４、判定部２６は、クラウドシステムにより構成されてもよい。

【0033】

レーダモジュール２０ａ－２０ｆは、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加する線形の周波数変調連続波（Ｌ－ＦＭＣＷ：Ｌｉｎｅａｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダ機能を備える。

【0034】

図４は、第１実施形態に係るレーダモジュール２０ａ－２０ｆ（一例としてレーダモジュール２０ａ）と基準信号発生部３２の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【0035】

基準信号発生部３２は、シンセサイザ４６とクロック発生器４７を含む。レーダモジュール２０ａ－２０ｆは、時間の経過に応じて周波数が直線的に増加する線形の周波数変調連続波（Ｌ－ＦＭＣＷ：Ｌｉｎｅａｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）方式のレーダ機能を備える。シンセサイザ４６はＬ－ＦＭＣＷ信号（以降、チャープ信号と称される）を発生する。

【0036】

レーダモジュール２０ａは、送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３と、送信回路４２と、受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４と、受信回路４４を含む。

【0037】

送信回路４２は、送信アンプ４８_１、４８_２、及び４８_３を含む。シンセサイザ４６が発生したチャープ信号は、送信アンプ４８_１、４８_２、及び４８_３に供給される。送信アンプ４８_１、４８_２、及び４８_３は、送信アンテナＴｘ１、Ｔｘ２、及びＴｘ３にそれぞれ接続される。

【0038】

受信回路４４は、受信アンプ５２_１、５２_２、５２_３、及び５２_４と、ミキサ５４_１、５４_２、５４_３、及び５４_４と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５６_１、５６_２、５６_３、及び５６_４と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）５８_１、５８_２、５８_３、及び５８_４と、高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）６０_１、６０_２、６０_３、及び６０_４を含む。

【0039】

受信アンプ５２_１、５２_２、５２_３、及び５２_４は、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、及びＲｘ４にそれぞれ接続される。受信アンプ５２_１、５２_２、５２_３、及び５２_４の出力信号は、ミキサ５４_１、５４_２、５４_３、及び５４_４の第１入力端子にそれぞれ入力される。ミキサ５４_１、５４_２、５４_３、及び５４_４の第２入力端子にはシンセサイザ４６が発生したチャープ信号が入力される。ミキサ５４_１、５４_２、５４_３、及び５４_４は受信信号とチャープ信号とを乗算し、中間周波数（ＩＦ）信号を生成する。

【0040】

ミキサ５４_１、５４_２、５４_３、及び５４_４が出力するＩＦ信号は、ＬＰＦ５６_１、５６_２、５６_３、及び５６_４と、ＡＤＣ５８_１、５８_２、５８_３、及び５８_４をそれぞれ介してＦＦＴ６０_１、６０_２、６０_３、及び６０_４に供給される。ＦＦＴ６０_１、６０_２、６０_３、及び６０_４は、受信アンテナＲｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、及びＲｘ４が受信した電波の強度を求める。

【0041】

クロック発生器４７が発生したクロック信号は、全てのレーダモジュール２０ａ－２０ｆの送信回路４２と受信回路４４に供給される。全てのレーダモジュール２０ａ－２０ｆの送信回路４２と受信回路４４の動作タイミングは、クロック信号により制御される。そのため、全てのレーダモジュール２０ａ－２０ｆの送信回路４２と受信回路４４は、同期して送信動作と受信動作を実行する。

【0042】

図５は、第１実施形態に係るレーダモジュール２０ａ－２０ｆから送信される電波の一例を示す。図５（ａ）は、振幅Ａを時間ｔの関数として表すチャープ信号を示す。図５（ｂ）は、周波数ｆを時間ｔの関数として表すチャープ信号を示す。図５（ｂ）に示すように、チャープ信号は、中心周波数ｆｃ、変調帯域幅ｆｂ、信号時間幅Ｔｂにより表される。チャープ信号の傾きは周波数の変化レート（チャープレート）γと称される。

【0043】

チャープ信号の送信信号Ｓｔ（ｔ）は、式１で表される。

【0044】

Ｓｔ（ｔ）＝ｃｏｓ［２π（ｆｃ×ｔ＋γｔ^２／２）］ 式１
チャープレートγは式２で表される。

【0045】

γ＝ｆｂ／Ｔｂ 式２
レーダモジュール２０ａ－２０ｆから距離Ｒだけ離れた物体からの反射波は、送信タイミングからΔｔ＝２Ｒ／ｃだけ遅れて観測される。ｃは光速である。受信信号Ｓｒ（ｔ）は物体の反射強度をａとすると式３で表される。

【0046】

Ｓｒ（ｔ）＝ａ×ｃｏｓ［２πｆｃ（ｔ－Δｔ）＋πγ（ｔ－Δｔ）^２］
式３
図６は、第１実施形態に係るレーダモジュールの動作の一例を説明するための図である。図６は、複数、例えば３つの物体が存在する場合の物体の検出原理を示す。図６（ａ）は送信信号と時間の関係と、受信信号と時間の関係を示す。図６（ａ）に示すように、送信信号は時間とともに周波数が線形的に変化する。受信信号は、送信信号に対してΔｔだけ遅延している。複数の物体が存在す場合、破線で示す最も近い物体からの反射波が最も早く受信され、一点鎖線で示す最も遠い物体からの反射波が最も遅く受信される。

【0047】

図４に示すように、ミキサ５４_１－５４_４で受信信号はチャープ信号と乗算されＩＦ信号ｚ（ｔ）とされる。ＩＦ信号ｚ（ｔ）は、式４で表される。

【0048】

ｚ（ｔ）＝ａ×ｃｏｓ（２πΔｔγｔ） 式４
図６（ｂ）はＩＦ信号の周波数と時間の関係を示す。ノイズ等がない理想的な環境下では、反射波毎に周波数が一定となる。破線で示す最も近い物体からの反射波のＩＦ信号の周波数が最も低く、一点鎖線で示す最も遠い物体からの反射波のＩＦ信号の周波数が最も高い。

【0049】

式４に示す時間領域のＩＦ信号ｚ（ｔ）をＦＦＴ６０_１－６０_４においてＦＦＴすることにより、周波数領域の反射強度が計算できる。したがって、ＩＦ信号のＦＦＴの結果である周波数領域の各点での振幅がレーダモジュール２０ａ－２０ｆからの距離毎の反射強度に対応する。周波数ｆ_ｉｆと距離Ｒは式５の関係がある。

【0050】

ｆ_ｉｆ＝Δｔγ＝２Ｒγ／ｃ 式５
時間領域のＩＦ信号をＦＦＴすることで得られる反射強度と周波数の関係を図６（ｃ）に示す。このように、ＩＦ信号の周波数領域信号の振幅を求めることにより、レーダモジュール２０ａ－２０ｆからの距離毎の反射強度を求めることができる。

【0051】

実施形態で用いられる電波としては、波長が１ミリメートルから３０ミリメートルの電波を利用してもよい。波長が１ミリメートルから１０ミリメートルの電波はミリ波、波長が１０ミリメートルから１００ミリメートルの電波はマイクロ波とも称される。さらに、テラヘルツ波と称される波長が１００マイクロメートルから１ミリメートルの電波を用いてもよい。

【0052】

これらの電波は歩行者１０の皮膚で反射される。これらの電波は、拳銃やナイフ等の金属でも反射される。金属の反射率は皮膚の反射率より高い。金属の反射波の強度は、皮膚の反射波の強度より高い。これらの電波は、爆薬等の粉体では吸収される。粉体の反射率は皮膚の反射率より低い。反射波の強度は、皮膚、金属、粉体等の電波が反射される点の物質の種類により決まる。そのため、反射波の強度から、反射点の物質の種類を求めることができる。

【0053】

図７は、第１実施形態に係る画像生成部２２ａ－２２ｆによる画像生成の一例を説明するための図である。図７（ａ）は、レーダモジュール２０ａが、Ｘ方向の位置が異なる３つの物体ｏｂ１、ｏｂ２、ｏｂ３からの反射波を受信する状態を示す。各物体ｏｂ１、ｏｂ２、ｏｂ３とレーダモジュール２０ａの距離は等しいとする。図３に示したように、レーダモジュール２０ａは、Ｘ軸方向に沿った直線上に１次元的に配置される送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３と受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４を備えるので、Ｘ方向の位置が異なる物体からの反射波を識別することができる。Ｘ方向は方位方向とも称され、Ｘ方向の位置は方位角と称される。通路１２の幅に対応するＹ方向は距離方向とも称され、Ｙ方向の位置は距離と称される。

【0054】

図７（ｂ）は、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの何れかから照射された電波の反射波がレーダモジュール２０ａで受信された場合、レーダモジュール２０ａの出力信号に基づき画像生成部２２ａが生成した画像の一例を示す。画像は、方位角と距離の２次元画像である。図７（ｂ）は、同じ距離で方位角が異なる３つの物体ｏｂ１、ｏｂ２、ｏｂ３を含む画像を表す。画像生成部２２ａは、レーダモジュール２０ａ－２０ｆとの送受信による受信信号に基づき、奥行き（距離）方向および水平（方位角）方向にずれた複数のスライス画像を作成する。

【0055】

図８と図９は、第１実施形態に係るレーダモジュール２０ａ－２０ｆの送受信の一例を説明するための示す図である。レーダモジュール２０ａ－２０ｆが照射する電波の周波数は同じであるので、各送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３は時分割（ＴＤＭ）駆動される。１つのレーダモジュールの１つの送信アンテナから電波が照射され、全てのレーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナで反射波が受信されると、１枚の画像が生成される。

【0056】

図８は、レーダモジュール２０ａが送信モジュールである場合のレーダモジュール２０ａ－２０ｆの送受信の一例を示す。照射スケジューラ３４は、カメラ８の撮影画像に基づいて歩行者１０が検査エリア内に位置することを検知すると、先ず１つのレーダモジュール、例えばレーダモジュール２０ａに３回の送信を順次行わせる。

【0057】

レーダモジュール２０ａについての１回目の送信では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ａの送信アンテナＴｘ１から電波を送信させる。レーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は略同時に反射波を受信する。２回目の送信では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ａの送信アンテナＴｘ２から電波を送信させる。レーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は略同時に反射波を受信する。３回目の送信では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ａの送信アンテナＴｘ３から電波を送信させる。レーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は略同時に反射波を受信する。

【0058】

レーダモジュール２０ａの３回目の送信が終わると、画像生成部２２ａ－２２ｆは、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの受信信号からそれぞれ１枚の画像を生成する。送信モジュールがレーダモジュール２０ａであり、受信モジュールがレーダモジュール２０ａである送受信モジュールの組合せに対応する受信信号に基づく画像はＡ→Ａ画像と称される。すなわち、３回目の送信が終わると、画像生成部２２ａ－２２ｆは、Ａ→Ａ画像、Ａ→Ｂ画像、Ａ→Ｃ画像、Ａ→Ｄ画像、Ａ→Ｅ画像、及びＡ→Ｆ画像をそれぞれ生成する。画像生成部２２ａ－２２ｆは、Ａ→Ａ画像、Ａ→Ｂ画像、Ａ→Ｃ画像、Ａ→Ｄ画像、Ａ→Ｅ画像、及びＡ→Ｆ画像を画像連結部２４へ供給する。画像連結部２４は画像を記憶するメモリを含み、供給された６枚の画像をメモリに書き込む。

【0059】

以降、照射スケジューラ３４は、他のレーダモジュール２０ｂ－２０ｆにそれぞれ３回の送信を行わせる。

【0060】

図９は、レーダモジュール２０ｆが送信モジュールである場合のレーダモジュール２０ａ－２０ｆの送受信の一例を示す。レーダモジュール２０ｆについての１回目の送信では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ｆの送信アンテナＴｘ１から電波を送信させる。レーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は略同時に反射波を受信する。２回目の送信では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ｆの送信アンテナＴｘ２から電波を送信させる。レーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は略同時に反射波を受信する。３回目の送信では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ｆの送信アンテナＴｘ３から電波を送信させる。レーダモジュール２０ａ－２０ｆの全ての受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４は略同時に反射波を受信する。

【0061】

レーダモジュール２０ｆの３回目の送信が終わると、画像生成部２２ａ－２２ｆは、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの受信信号からＦ→Ａ画像、Ｆ→Ｂ画像、Ｆ→Ｃ画像、Ｆ→Ｄ画像、Ｆ→Ｅ画像、及びＦ→Ｆ画像をそれぞれ生成する。画像生成部２２ａ－２２ｆは、Ｆ→Ａ画像、Ｆ→Ｂ画像、Ｆ→Ｃ画像、Ｆ→Ｄ画像、Ｆ→Ｅ画像、及びＦ→Ｆ画像を画像連結部２４へ供給する。画像連結部２４は画像を記憶するメモリを備え、供給された６枚の画像をメモリに書き込む。

【0062】

レーダモジュール２０ａ－２０ｆからの送信が終了すると、画像連結部２４のメモリは、Ａ→Ａ画像からＦ→Ｆ画像までの３６枚の画像を記憶する。画像連結部２４は、３６枚の画像を連結して１枚の画像とする。連結とは、３６枚の画像を１枚の画像の異なる領域に配置することである。

【0063】

図１０は、第１実施形態に係る画像連結部２４が生成する連結画像の一例を示す図である。画像連結部２４は、メモリ上の１枚の画像を、例えば４×９の小領域に分割する。画像連結部２４は、レーダモジュール２０ａが送信モジュールの場合に生成された６枚の画像を、これらの画像が１枚の画像の、例えば左上の６つの小領域に配置されるように、メモリに書き込む。画像連結部２４は、同様に、他のレーダモジュール２０ｂ－２０ｆが送信モジュールの場合に生成された６枚の画像を、これらの画像が１枚の画像の所定の６つの小領域に配置されるように、メモリに書き込む。例えば、画像連結部２４は、レーダモジュール２０ｆが送信モジュールの場合に生成された６枚の画像を、これらの画像が１枚の画像の、例えば右下の６つの小領域に配置されるように、メモリに書き込む。画像連結部２４は、３６枚の画像を連結した連結画像を判定部２６へ供給する。

【0064】

判定部２６は、多数枚の連結画像を教師データとして危険物所持の判定結果を学習している。この時の教師データは、検査エリア内に位置する歩行者１０の３６枚の画像の連結画像に関する教師データである。教師データは、検査エリア内の歩行者１０の位置には無関係である。

【0065】

歩行者１０が検査エリアを通過する期間に、レーダモジュール２０ａ－２０ｆは複数回電波を照射できる。歩行者１０が検査エリアを通過する期間に、画像連結部２４は、検査エリア内の歩行者１０の異なる位置の複数の連結画像を生成することができる。

【0066】

図１１は、歩行者１０が検査エリアを通過する際、画像連結部２４が生成した複数の連結画像を示す。歩行者１０が検査エリアを通過する期間に、レーダモジュール２０ａ－２０ｆは８回電波を照射したとする。図１０に示す連結画像は１巡目画像と称される。それ以降、レーダモジュール２０ａ－２０ｆが２回目乃至８回目の電波を照射した時に生成される連結画像は２巡目画像乃至８巡目画像と称される。画像連結部２４は、１巡目画像乃至８巡目画像を連結して、拡張連結画像を生成する。

【0067】

画像連結部２４は、メモリ上の１枚の画像を、例えば１×８数の中領域に分割する。画像連結部２４は、１巡目画像を、１巡目画像が１枚の画像の、例えば左端の中領域に配置されるように、メモリに書き込む。画像連結部２４は、同様に、２巡目画像乃至８巡目画像等を、２巡目画像乃至８巡目画像等が１枚の画像の、例えば左端から２番目乃至８番目の中領域に配置されるように、メモリに書き込む。画像連結部２４は、８枚の連結画像を連結した拡張連結画像を判定部２６へ供給する。

【0068】

判定部２６に拡張連結画像を入力して危険物判定する場合、判定部２６は多数の拡張連結画像を教師データとして危険物所持の判定結果を学習している。教師データとしての拡張連結画像に含まれる８枚の連結画像の検査エリア内の位置は、Ｘ方向において検査エリアを略均等に７分割する境界である。

【0069】

照射スケジューラ３４は、カメラ８の撮影画像に基づいて歩行者１０の歩行速度を算出する。照射スケジューラ３４は、歩行速度と検査エリアのＸ方向の長さから、２巡目画像乃至８巡目画像の撮影タイミングを決定して、レーダモジュール２０ａ－２０ｆに２巡目画像乃至８巡目画像の撮影タイミングで電波を照射させる。これにより、画像連結部２４は、教師データの検査エリア内の位置と同じ検査エリア内の位置で連結画像を生成することができる。

【0070】

判定部２６は、拡張連結画像を用いて、危険物判定することにより、歩行者１０の画像の長時間の特徴の変化を捉えることができ、より正確な危険物判定をすることができる。

【0071】

上述の説明では、照射スケジューラ３４は、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの照射タイミングを制御するので、画像連結部２４には１巡目画像乃至８巡目画像しか供給されない。しかし、歩行者１０の歩行速度が変動することがあり、Ｘ方向において検査エリアを略均等に７分割するタイミングを求めることができない場合がある。このような場合は、照射スケジューラ３４は、一定周期でレーダモジュール２０ａ－２０ｆから電波を照射させて、画像連結部２４８枚以上の多数枚の連結画像を生成させてもよい。画像連結部２４は、多数枚の連結画像から８枚の連結画像を選択し、選択した連結画像を連結して拡張連結画像を生成してもよい。

【0072】

図１２は、照射スケジューラ３４が、歩行者１０が検査エリアを通過する際、一定周期でレーダモジュール２０ａ－２０ｆから電波を照射させた場合の画像連結部２４の処理の一例を示す。照射スケジューラ３４は、歩行者１０が検査エリアを通過する期間に２９回電波を照射させるとする。画像連結部２４は、２９枚の連結画像を生成し、その中から均等間隔の８枚の連結画像：１巡目画像、５巡目画像、９巡目画像、１３巡目画像、１７巡目画像、２１巡目画像、２５巡目画像、及び２９巡目画像を選んで拡張連結画像とする。

【0073】

図１３は、照射スケジューラ３４が、歩行者１０が検査エリアを通過する際、一定周期でレーダモジュール２０ａ－２０ｆから電波を照射させた場合の画像連結部２４の処理の他の例を示す。図１３は、歩行者１０の歩行速度が、図１２の場合に比べて遅いとする。照射スケジューラ３４は、歩行者１０が検査エリアを通過する期間に６４回電波を照射させるとする。画像連結部２４は、６４枚の連結画像を生成し、その中から均等間隔の８枚の連結画像：１巡目画像、１０巡目画像、１９巡目画像、２８巡目画像、３７巡目画像、４６巡目画像、５５巡目画像、及び６４巡目画像を選んで拡張連結画像とする。

【0074】

図１４は、照射スケジューラ３４が、歩行者１０が検査エリアを通過する際、一定周期でレーダモジュール２０ａ－２０ｆから電波を照射させた場合の画像連結部２４の処理の他の例を示す。図１４は、歩行者１０の歩行速度が、図１３の場合に比べてさらに遅いとする。照射スケジューラ３４は、歩行者１０が検査エリアを通過する期間に１００回電波を照射させるとする。画像連結部２４は、１００枚の連結画像を生成する。上述の例とは異なり、画像連結部２４は、多数枚の連結画像から均等間隔の８枚の連結画像を選択するのではなく、多数枚の連結画像の中の歩行者１０が検査エリアの中央部（レーダモジュール２０ｃ、２０ｄに対向する位置）に位置する時に生成された連結画像から均等間隔の８枚の連結画像を選択してもよい。画像連結部２４は、３２巡目画像から７４巡目画像までの連結画像の中から均等間隔の８枚の連結画像：３２巡目画像、３８巡目画像、４４巡目画像、５０巡目画像、５６巡目画像、６２巡目画像、６８巡目画像、及び７４巡目画像を選んで拡張連結画像としてもよい。

【0075】

拡張連結画像は、検査エリア内の歩行者１０の位置が異なる位置で生成された連結画像を含む。歩行者１０の位置によっては、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの何れかは画像作成に寄与する反射波を受信できない、あるいは反射波を全く受信できない場合がある。

【0076】

図１５は、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの中の幾つかのレーダモジュールが画像作成に寄与する反射波を受信できない、あるいは反射波を全く受信できない場合の一例を示す。図１５では、歩行者１０は、レーダモジュール２０ａ、２０ｂの位置より進行方向（Ｘ方向）において手前に位置する。レーダモジュール２０ｅ（または２０ａ）は、レーダモジュール２０ａ（または２０ｅ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｆ（または２０ａ）は、レーダモジュール２０ａ（または２０ｆ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｆ（または２０ｂ）は、レーダモジュール２０ｂ（または２０ｆ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｅ（または２０ｂ）は、レーダモジュール２０ｅ（または２０ｂ）から照射された電波を殆ど受信できない。

【0077】

そのため、照射スケジューラ３４は、カメラ８からの画像に基づいて、歩行者１０が図１５に示す位置にいることを検出した場合、画像連結部２４に対して、画像生成部２２ａ－２２ｆにより生成された画像を連結する際に、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル未満である送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づくＡ→Ｅ画像、Ａ→Ｆ画像、Ｂ→Ｅ画像、Ｂ→Ｆ画像、Ｅ→Ａ画像、Ｅ→Ｂ画像、Ｆ→Ａ画像、及びＦ→Ｂ画像の８画像を連結対象から外すように、指示する。これにより、画像連結部２４は、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル以上である送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づく画像を連結する。

【0078】

図１６は、歩行者１０が図１５に示す位置にいる場合、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル以上である予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づく連結画像の例を示す。連結画像は送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの２８個の組合せに基づく画像を含む。

【0079】

図１７は、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの中の幾つかのレーダモジュールが画像作成に寄与する反射波を受信できない、あるいは反射波を全く受信できない場合の他の例を示す。図１７では、歩行者１０のＸ方向の位置は、レーダモジュール２０ｃと２０ｄのＸ方向の位置と同じである。歩行者１０に遮られるので、レーダモジュール２０ａ（または２０ｆ）は、レーダモジュール２０ｆ（または２０ａ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｃ（または２０ｄ）は、レーダモジュール２０ｄ（または２０ｃ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｅ（または２０ｆ）は、レーダモジュール２０ｆ（または２０ｅ）から照射された電波を殆ど受信できない。

【0080】

そのため、照射スケジューラ３４は、カメラ８からの画像に基づいて、歩行者１０が図１７に示す位置にいることを検出した場合、画像連結部２４に対して、画像生成部２２ａ－２２ｆにより生成された画像を連結する際に、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル未満であることが予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づくＡ→Ｆ画像、Ｂ→Ｆ画像、Ｃ→Ｄ画像、Ｄ→Ｃ画像、Ｅ→Ｂ画像、及びＦ→Ａ画像の６画像を連結対象から外すように指示する。これにより、画像連結部２４は、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル以上である予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づく画像を連結する。

【0081】

図１８は、歩行者１０が図１７に示す位置にいる場合、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル以上である予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づく連結画像の例を示す。連結画像は送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの３０個の組合せに基づく画像を含む。

【0082】

図１９は、幾つかのレーダモジュールが画像作成に寄与する反射波を受信できない、あるいは反射波を全く受信できない場合の他の例を示す。図１９では、歩行者１０のＸ方向の位置は、レーダモジュール２０ｃと２０ｅ（またはレーダモジュール２０ｄと２０ｆ）の中間の位置である。レーダモジュール２０ａ（または２０ｅ）は、レーダモジュール２０ｅ（または２０ａ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｂ（または２０ｆ）は、レーダモジュール２０ｆ（または２０ｂ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｃ（または２０ｆ）は、レーダモジュール２０ｆ（または２０ｃ）から照射された電波を殆ど受信できず、レーダモジュール２０ｄ（または２０ｅ）は、レーダモジュール２０ｅ（または２０ｄ）から照射された電波を殆ど受信できない。

【0083】

そのため、照射スケジューラ３４は、カメラ８からの画像に基づいて、歩行者１０が図１９に示す位置にいることを検出した場合、画像連結部２４に対して、画像生成部２２ａ－２２ｆにより生成された画像を連結する際に、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル未満であることが予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づくＡ→Ｅ画像、Ｂ→Ｆ画像、Ｃ→Ｆ画像、Ｄ→Ｅ画像、Ｅ→Ａ画像、Ｆ→Ｂ画像、Ｆ→Ｃ画像、及びＥ→Ｄ画像の８画像を連結対象から外すように指示する。これにより、画像連結部２４は、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル以上である予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づく画像を連結する。

【0084】

図２０は、歩行者１０が図１９に示す位置にいる場合、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル以上である予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せに対応する受信信号に基づく連結画像の例を示す。連結画像は送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの２８個の組合せに基づく画像を含む。

【0085】

図２１は、第１実施形態に係る処理システムにおけるレーダモジュールの配置に関する他の例を示す図である。上述の説明では、レーダモジュール２０ａ、２０ｃ、及び２０ｅは側壁１６（平面）上に配置され、レーダモジュール２０ｂ、２０ｄ、及び２０ｆは側壁１４（平面）上に配置される。そのため、図１５または図１９に示したように、検査エリアの端部に位置するレーダモジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、及び２０ｆは、反射波を受信できる範囲が狭い。

【0086】

図２１では、レーダモジュール２０ａと２０ｂは、送受信面が検査エリアの中央を向くように、レーダモジュール２０ｃと２０ｄの送受信面に対して時計方向にα度傾いている。レーダモジュール２０ｅと２０ｆは、送受信面が検査エリアの中央を向くように、レーダモジュール２０ｃと２０ｄの送受信面に対して半時計方向にα度傾いている。これにより、レーダモジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、及び２０ｆが受信できる反射波の範囲が、図１に示す場合に比べて、広くなる。その結果、受信信号のレベルが画像生成に寄与するレベル未満であることが予想される送信レーダモジュール２０ａ－２０ｆと受信レーダモジュール２０ａ－２０ｆの組合せが減り、歩行者１０が図１５、図１７、または図１９に示す位置にいても、連結対象から外される画像の枚数が減る。

【0087】

レーダモジュール２０ａ－２０ｆの受信信号に基づく複数の画像を１枚の画像に連結する際、画素の位置合わせが必要無いので、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの向きを変えることが出来る。もし、複数の画像を重畳して１枚の画像とする場合は、画素の位置合わせが必要であるので、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの向きを自由に設定することはできない。

【0088】

第１実施形態によれば、少なくとも２個のレーダモジュールに含まれる複数の送信アンテナの中の１つの送信アンテナと、少なくとも２個のレーダモジュールに含まれる複数の受信アンテナの中の１つの受信アンテナとの組み合わせに対応する受信信号に基づく複数の画像が連結され、１枚の連結画像が生成され、連結画像に基づいて対象物の有無が判定される。そのため、低コストで短時間に対象物の有無を判定することができる処理システムが提供される。

【0089】

異なる時間に生成された複数の連結画像が連結され、拡張連結画像が生成されてもよい。拡張連結画像に基づき判定されると、さらに正確に対象物の有無が判定される。

【0090】

対象物の位置によっては、画像生成に寄与しない送信アンテナと受信アンテナの組み合わせが存在する。このような組み合わせに対応する受信信号に基づく画像は連結対象から除外される。連結画像は対象物の判定に無効な画像を含まないので、連結画像のサイズが必要最低限に抑えられる。

【0091】

レーダモジュール２０ａ－２０ｆの受信信号に基づく画像を１枚の画像に連結する際、画素の位置合わせが必要無いので、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの向きは自由に変えられる。そのため、画像生成に寄与しない送信アンテナと受信アンテナの組み合わせの数を減らせることができる。

【0092】

第２実施形態
図２２は、第２実施形態に係る処理システムの概要を説明するための図である。第２実施形態は、第１実施形態の処理システムに対して、レーダモジュールが追加されている。第１実施形態では、各側壁に配置されたレーダモジュールは１次元的に配置されている。処理システムは、図７に示したように、方位角と距離の２次元画像を生成する。

【0093】

第２実施形態では、側壁１６に９個のレーダモジュール２０ａ、２０ｃ、及び２０ｅ；２０ｇ、２０ｉ、及び２０ｋ；２０ｍ、２０ｏ、及び２０ｑが２次元的に配置される。側壁１４に９個のレーダモジュール２０ｂ、２０ｄ、及び２０ｆ；２０ｈ、２０ｊ、及び２０ｌ；２０ｎ、２０ｐ、及び２０ｒが２次元的に配置される。レーダモジュール２０ａ－２０ｒのそれぞれは、図２に示したように、Ｘ方向に１次元的に配置された３個の送信アンテナＴｘ１―Ｔｘ３と４個の受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４を含む。

【0094】

第２実施形態に係る処理システムの電気的な構成の一例は、図３と同様なので、図示を省略する。すなわち、１８個のレーダモジュール２０ａ－２０ｒのそれぞれは１８個の画像生成部２２（図３に示した画像生成部２２ａ－２２ｆと同様な構成）に接続される。画像生成部２２は、２次元的に配置されたレーダモジュール２０ａ－２０ｒ間の送受信による受信信号に基づき、奥行き方向（距離方向）および水平方向（方位角方向）にずれた複数のスライス画像を作成する。

【0095】

なお、レーダモジュール２０ａ－２０ｒのそれぞれにおいて受信アンテナと送信アンテナが２次元的に配置される場合には、画像生成部２２は、２次元的に配置されたレーダモジュール２０ａ－２０ｒ間の送受信による受信信号に基づき、奥行き方向と水平方向と垂直方向（仰角方向）にずれた複数のスライス画像を生成することができる。仰角は、Ｚ方向に対応する。奥行き方向は垂直方向と水平方向に垂直な方向である。さらに、方位角・仰角・距離だけでなく、画像生成部２２は、ドップラ（速度）の次元における信号処理によって速度情報に関するスライス画像も取得しても良い。

【0096】

１８個の画像生成部２２の出力が画像連結部２４に接続される。画像連結部２４は、１８個の画像生成部２２の出力画像を連結して、１枚の連結画像を生成する。レーダモジュール２０ａ－２０ｒのそれぞれにおいて受信アンテナと送信アンテナが１次元的に配置される場合には、画像連結部２４は、距離対方位角（仰角）マップを生成することが出来る。レーダモジュール２０ａ－２０ｒのそれぞれにおいて受信アンテナと送信アンテナが２次元的に配置される場合には、画像連結部２４は、距離対方位角マップに加えて、距離対仰角マップ、方位角対仰角マップを生成することが出来る。さらに速度情報に関するスライス画像を取得した場合には、方位角・仰角・距離と速度とを対応付けたマップも生成可能である。

【0097】

図２３は、第２実施形態に係る画像連結部２４が生成する連結画像の一例を示す図である。レーダモジュール２０ａ－２０ｒのそれぞれは、第１実施形態と同様に３つの送信アンテナからそれぞれ送信させる。レーダモジュール２０ａの送信アンテナＴｘ１から電波が送信され、レーダモジュール２０ａ－２０ｒの受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４で反射波が受信される。レーダモジュール２０ａの全送信アンテナＴｘ１－Ｔｘ３から電波が送信され、レーダモジュール２０ａ－２０ｒの受信アンテナＲｘ１－Ｒｘ４で反射波が受信されると、画像生成部２２が１８枚のＡ→Ａ画像乃至Ａ→Ｒ画像を生成し、Ａ→Ａ画像乃至Ａ→Ｒ画像を画像連結部２４に供給する。レーダモジュール２０ａが送信モジュールである場合に生成されるＡ→Ａ画像乃至Ａ→Ｒ画像はＡ画像群と称される。

【0098】

画像連結部２４は、メモリ上の１枚の画像をレーダモジュール２０ａ－２０ｒの数に応じて、例えば３×６（＝１８）の中領域に分割する。画像連結部２４は、レーダモジュール２０ａが送信モジュールの場合に生成されたＡ画像群を、Ａ画像群が１枚の画像の、例えば左上の中領域に配置されるように、メモリに書き込む。画像連結部２４は、同様に、他のレーダモジュール２０ｂ－２０ｆが送信モジュールの場合に生成された６枚の画像を、これらの画像が１枚の画像の所定の中領域に配置されるように、メモリに書き込む。例えば、画像連結部２４は、レーダモジュール２０ｒが送信モジュールの場合に生成されたＲ画像群を、Ｒ画像群が１枚の画像の、例えば右下の中領域に配置されるように、メモリに書き込む。

【0099】

図２４は、第２実施形態に係る画像連結部２４が生成する連結画像の中の１画像群を示す図である。ここでは、Ａ画像群を示す。他の画像群も同様である。画像連結部は、メモリ上の１枚の画像の１つの中領域を、例えば１８×１８の小領域に分割する。画像連結部２４は、レーダモジュール２０ａが送信モジュールの場合に生成された１８枚の画像（Ａ→Ａ画像乃至Ａ→Ｒ画像）を、これらの画像が１枚の画像の、例えば左上の中領域に含まれる１８個の小領域に配置されるように、メモリに書き込む。

【0100】

第２実施形態によれば、２次元的に配置された少なくとも２個のレーダモジュールに含まれる複数の送信アンテナの中の１つの送信アンテナと、少なくとも２個のレーダモジュールに含まれる複数の受信アンテナの中の１つの受信アンテナとの組み合わせに対応する受信信号に基づく複数の３次元画像が連結され、１枚の連結画像が生成され、連結画像に基づいて対象物の有無が判定される。そのため、低コストで短時間に対象物の有無を判定することができる処理システムが提供される。

【0101】

第２実施形態においても、第１実施形態に関し図１１乃至図２０を参照して説明したように、異なる時間に生成された複数の連結画像を連結してもよい。

【0102】

さらに、第２実施形態においても、第１実施形態に関し図２１を参照して説明したように、周辺に配置されるレーダモジュールの向きが、送受信面が検査エリアの中央に向けられてもよい。

【0103】

もし、複数の画像を重畳して１枚の画像とする場合は、画素の位置合わせが必要であるので、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの向きを自由に設定することはできない。３次元画像の画素の位置合わせをするためには、３次元画像の方位と仰角と距離の分解能を揃える必要がある。この場合、レーダモジュール２０ａ－２０ｆの向きを自由に設定することはできない。

【0104】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0105】

８…カメラ、２０ａ－２０ｆ…レーダモジュール、２２ａ－２２ｆ…画像生成部、２４…画像連結部、２６…判定部、２８…表示部、３２…基準信号発生部、３４…照射スケジューラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】