JP2003098263A

JP2003098263A - 隠蔽物体探査方法

Info

Publication number: JP2003098263A
Application number: JP2001288873A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hayakawa; 秀樹早川; Shinichi Kamisaka; 進一上坂
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、探査対象物体の太さ、材質
などの特性を簡易且つ高精度に判定するための隠蔽物体
探査方法を提供することにある。【解決手段】アンテナを物体１ａ，１ｂ，２，３を隠
蔽している媒質表面３０ａ上で走査しながら、アンテナ
から電磁波を媒質３０中に放射し、反射信号をアンテナ
で受信し、受信信号強度に対する媒質表面３０ａ上の位
置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする
３次元ボクセルデータを生成し、物体を探査する隠蔽物
体探査方法において、第１方向に平行な複数の第１走査
線４ａと第１方向に直交する第２方向に平行な複数の第
２走査線４ｂに沿って夫々走査して得られた第１及び第
２ボクセルデータに対して、減算処理して得られた第３
ボクセルデータを、その極性情報を識別可能に画像表示
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地中または建築物の
内部に隠蔽された配管等の探査対象物体の太さ、材質な
どの特性を簡易且つ高精度に判定するための方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、地中に埋設された物体が金属
管であるか、または非金属管であるか、あるいは管径は
どのくらいか等を判定するための方法が提案されてき
た。例えば、隠蔽された物体が金属管であるか、または
非金属管であるかを判定する第１の従来例として、特公
平３−６５８７２号公報に記載の「地中埋設管の探査方
法」がある。この第１の従来例では、電磁波を送受信す
るためのアンテナ素子が配管の長手方向に対して平行お
よび垂直な状態で測定した、配管からの反射信号の振幅
値の大小関係から、配管が金属管であるか、または非金
属管であるかの判定を行い、またそれぞれの反射信号強
度の比から配管の管径を求めるものである。

【０００３】第２の従来例として特開昭６３−２６５９
４号公報に記載の「地中埋設長尺物の判別方法」があ
る。この第２の従来例では、埋設物の真上で送受信アン
テナを３６０度旋回させて、反射信号強度が最大となる
方向を見つけ、その方向と直角方向に送受信アンテナを
直線走査して、得られた反射信号画像の形から金属管と
非金属管との判定を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１及び第２の従来例では、コンクリート壁や地中等の媒
質中に浅く埋設されている配管等に対しては、地面やコ
ンクリート面等の媒質表面での反射信号が、また、媒質
中に深く埋設されている配管等に対しては、物体からの
微弱な反射信号を高感度で受信する高周波受信回路故に
送受信機の電子回路部での信号漏洩による定常的な帯状
ノイズが、探査対象物体からの反射信号に重畳するため
に、上記第１の従来例における振幅値の大小関係の判
定、及び、上記第２の従来例における強度が最大となる
方向の検出が容易ではないという問題がある。更に、上
記両従来例では、媒質表面に平行なｘｙ平面上での分解
能を改善する合成開口処理やマイグレーション処理が行
われないため、探査対象物体以外の埋設物からの不要反
射信号が重畳されやすく、上記第１の従来例における振
幅値の大小関係の判定、及び、上記第２の従来例におけ
る強度が最大となる方向の検出がより困難となる。

【０００５】従って、本発明の目的は、不要反射信号の
影響を排除して、地中または建築物の内部等の媒質中に
隠蔽された配管などの探査対象物体の太さ、材質などの
特性を簡易且つ高精度に判定するための隠蔽物体探査方
法および装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る隠蔽物体探査方法の第一の特徴構成は、
特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、電磁波
を送受信することのできる送受信アンテナを、物体を隠
蔽している媒質表面上で走査しながら、前記送受信アン
テナから前記電磁波を前記媒質中に放射し、前記媒質中
に存在する前記物体からの反射信号を前記送受信アンテ
ナで受信し、受信信号強度に対する前記媒質表面上の位
置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする
３次元ボクセルデータを生成し、前記媒質中に存在する
物体を探査する隠蔽物体探査方法において、前記走査
を、第１方向に平行な複数の第１走査線に沿って行っ
て、前記３次元ボクセルデータとしての第１ボクセルデ
ータを生成して記憶する第１ボクセルデータ生成工程
と、前記走査を、前記第１方向と直交する第２方向に平
行な複数の第２走査線に沿って行って、前記３次元ボク
セルデータとしての第２ボクセルデータを生成して記憶
する第２ボクセルデータ生成工程と、前記座標（ｘ，
ｙ，ｔ）毎に、前記第１ボクセルデータと前記第２ボク
セルデータの一方から他方を減算処理し、その減算処理
結果により第３ボクセルデータを算出する第３ボクセル
データ算出工程と、前記第３ボクセルデータの極性情報
を識別可能に、前記第３ボクセルデータを画像表示する
表示工程とを実行する点にある。

【０００７】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記第３ボクセルデータ算出工程を実行する前
に、前記第１ボクセルデータを前記第１走査線間で補間
演算する第１補間工程、及び、前記第２ボクセルデータ
を前記第２走査線間で補間演算する第２補間工程の少な
くとも一方を実行する点にある。

【０００８】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特
徴構成に加えて、前記第１ボクセルデータと前記第２ボ
クセルデータの両方、または、前記第３ボクセルデータ
に対して、合成開口処理またはマイグレーション処理を
施す処理工程を実行する点にある。

【０００９】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した通り、上述の第一乃至第三の特徴
構成の何れか一つに加えて、前記第１ボクセルデータと
前記第２ボクセルデータとに基づいて、ｘｙｔ空間にお
ける前記物体の存在位置に対応する座標群（ｘ₀，ｙ₀，
ｔ₀）を特定する物体位置特定工程を実行し、前記表示
工程において、前記物体位置特定工程で特定された前記
座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ ₀）における前記第３ボクセルデ
ータの値を、ｘｙ平面上に２次元表示する点にある。

【００１０】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加
えて、前記物体位置特定工程において、前記座標（ｘ，
ｙ，ｔ）毎に、前記第１ボクセルデータと前記第２ボク
セルデータとを加算処理した結果より第４ボクセルデー
タを算出し、前記第４ボクセルデータの各（ｘ，ｙ）座
標における最大値或いは絶対値の最大値が所定閾値を超
える場合の（ｘ，ｙ）座標とその最大値を与える反射時
間ｔから前記座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ₀）を導出する点に
ある。

【００１１】本発明に係る隠蔽物体探査装置の特徴構成
は、特許請求の範囲の欄の請求項６に記載した通り、電
磁波を送受信することのできる送受信アンテナを、物体
を隠蔽している媒質表面上で走査しながら、前記送受信
アンテナから前記電磁波を前記媒質中に放射し、前記媒
質中に存在する前記物体からの反射信号を前記送受信ア
ンテナで受信し、受信信号強度に対する前記媒質表面上
の位置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）と
する３次元ボクセルデータを生成し、前記媒質中に存在
する物体を探査する隠蔽物体探査装置であって、前記走
査を第１方向に平行な複数の第１走査線に沿って行った
場合の前記受信信号強度に対して、前記３次元ボクセル
データとしての第１ボクセルデータを生成して記憶する
第１ボクセルデータ生成手段と、前記走査を前記第１方
向と直交する第２方向に平行な複数の第２走査線に沿っ
て行った場合の前記受信信号強度に対して、前記３次元
ボクセルデータとしての第２ボクセルデータを生成して
記憶する第２ボクセルデータ生成手段と、前記座標
（ｘ，ｙ，ｔ）毎に、前記第１ボクセルデータと前記第
２ボクセルデータの一方から他方を減算処理し、その減
算処理結果により第３ボクセルデータを算出する第３ボ
クセルデータ算出手段と、前記第３ボクセルデータの極
性情報を識別可能に、前記第３ボクセルデータを画像表
示するための表示用データを生成する表示用データ生成
手段とを備えてなる点にある。

【００１２】以下に作用並びに効果を説明する。上記本
発明に係る隠蔽物体探査方法の第一の特徴構成によれ
ば、送受信アンテナの媒質表面上における走査を、互い
に直交する第１走査線及び第２走査線に沿って行って、
第１ボクセルデータと第２ボクセルデータの２種類の３
次元ボクセルデータを生成した場合に、両ボクセルデー
タに共通に重畳される不要反射信号によるノイズ成分
が、第３ボクセルデータの算出時の減算処理において相
殺され、更に、探査対象物体が長尺物の場合に、その長
手軸方向と送受信アンテナから媒質中に放射される電磁
波の偏波面が平行及び直交する方向を夫々第１及び第２
方向或いはその逆に設定することで、第１方向に走査し
た時の受信信号強度と第２方向に走査した時の受信信号
強度との間に探査対象物体の材質（金属または非金属）
に応じた差が生じるため、第３ボクセルデータには、上
記減算処理によって探査対象物体の材質情報を含んだ探
査対象物体からの受信信号強度の差分情報が主として抽
出されることになるので、その差分情報を含む第３ボク
セルデータの極性情報を識別可能に表示することで、そ
の極性情報から地中または建築物の内部に隠蔽された配
管等の探査対象物体の材質を簡易且つ高精度に判定する
ことができる。

【００１３】同第二の特徴構成によれば、第１ボクセル
データまたは第２ボクセルデータを、互いに隣接する走
査線間において、ｓｉｎｃ関数、スプライン関数、また
は線形で補間演算することにより、夫々の走査線の間隔
を粗くしても、第１方向及び第２方向に充分密なボクセ
ルデータを得ることができるため、送受信アンテナの走
査の作業効率を向上することができる。

【００１４】同第三の特徴構成によれば、第３ボクセル
データ自身、またはそれの因子となる第１及び第２ボク
セルデータに対して、合成開口処理またはマイグレーシ
ョン処理を施すことで、媒質表面に平行な位置（ｘ，
ｙ）面内の分解能を向上することが可能となり、探査対
象物体以外からの不要反射信号の影響を軽減することが
できる。

【００１５】同第四の特徴構成によれば、媒質表面から
深さ方向に透視した状態での探査対象物体である配管等
の隠蔽状態即ち存在位置を媒質表面に平行なｘｙ平面上
に２次元表示できるとともに、その存在位置に加えて上
記極性情報が表示されるため、配管等の位置と対応づけ
てその材質を明示することができ、効率良く且つ分かり
易く３次元データとその材質等の特性を２次元画像とし
て表示することができる。

【００１６】更に、同第五の特徴構成によれば、探査対
象物体の存在確度の高い座標群（ｘ ₀，ｙ₀，ｔ₀）を簡
易に抽出できる物体位置特定工程が実現でき、上記第四
の特徴構成の作用効果を発揮することができる。尚、上
記第三の特徴構成における合成開口処理またはマイグレ
ーション処理を第３ボクセルデータに対して施す場合
は、第四の特徴構成に対しても同様の処理を施すこと
で、より高精度に座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ₀）を導出でき
る。

【００１７】上記本発明に係る隠蔽物体探査装置の特徴
構成によれば、第１ボクセルデータ生成手段を用いて上
記隠蔽物体探査方法における第１ボクセルデータ生成工
程が実行でき、第２ボクセルデータ生成手段を用いて上
記隠蔽物体探査方法における第２ボクセルデータ生成工
程が実行でき、第３ボクセルデータ算出手段を用いて上
記隠蔽物体探査方法における第３ボクセルデータ算出工
程が実行でき、表示用データ生成手段を用いて生成され
た表示用データを画像表示することで、上記隠蔽物体探
査方法における表示工程が実行できるため、上記第一の
特徴構成の隠蔽物体探査方法が実現でき、上記第一の特
徴構成の作用効果を発揮し得る隠蔽物体探査装置を得る
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る隠蔽物体探
査方法（以下、本探査方法という。）の一実施の形態
を、探査対象媒質であるコンクリート壁内に埋設された
探査対象物体であるコンクリート隠蔽配管と鉄筋とをコ
ンクリート壁表面から探査する実施例につき、図面に基
づいて説明する。

【００１９】図１に示すように、本探査方法を使用し
て、コンクリート壁３０内に埋設されたコンクリート隠
蔽物体をコンクリート壁表面３０ａから探査する場合、
壁表面３０ａに位置確認用シート４を粘着テープ等を使
用して装着し、位置確認用シート４の表面に付された走
査線４ａ，４ｂに沿って、片手で操作可能な小型軽量の
探査装置５を走査させながら、例えば１００ＭＨｚ〜１
ＧＨｚの偏波面が探査装置５の進行方向と垂直な電磁波
によるパルス信号を探査装置５から壁３０内に向けて放
射し、壁３０内に存在する鉄筋１ａ，１ｂ及び配管２，
３からの反射信号を受信し、その受信信号強度を一定移
動距離毎にサンプリングして受信信号強度データを生成
する。

【００２０】本探査方法に使用する位置確認用シート４
は、位置確認用シート４を装着した状態でも壁表面３０
ａの観察ができるように、透明な材質で作製されてい
る。また、シート４には、一辺の長さが５００ｍｍの正
方形内において、水平方向（第１方向の一例）に平行
で、鉛直方向において５０ｍｍ間隔でずれて配設された
複数の第１走査線４ａと、鉛直方向（第２方向の一例）
に平行で、水平方向において５０ｍｍ間隔でずれて配設
された複数の第２走査線４ｂとが格子状に印刷されてい
る。

【００２１】本探査方法に使用する探査装置５は、図２
に示すように、外形寸法の縦横高さが大体２００ｍｍ×
１５０ｍｍ×１００ｍｍで、片手で把持し移動操作可能
なハンドル６を備え、更に、四隅に車輪７を配置して縦
方向に直進可能に構成されている。また、底面中央部に
は前記パルス信号を放射する送信アンテナ８と前記反射
信号を受信する受信アンテナ９が縦方向（進行方向）に
前後して設置されている。探査装置５内部には、送信ア
ンテナ８から送信されるパルス信号を発生する送信部１
０と、受信アンテナ９で受信した反射信号を復調増幅
し、必要に応じて振幅補正や波形スムージングや雑音除
去処理を行う受信部１１と、受信部１１で処理された受
信信号を一定移動距離毎にサンプリングしてＡ／Ｄ変換
し、その一定移動距離毎の受信信号強度データを生成
し、その受信信号強度データを移動距離ｘまたはｙと前
記反射信号の反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）または（ｙ，
ｔ）とする２次元データとして保存するデータ処理部１
２と、データ処理部１２で生成された前記２次元データ
を探査装置５の上面に設けられた表示画面１３上に階調
表示する表示部１４と、送信部１０、受信部１１、デー
タ処理部１２等に対する操作を行うための入力操作部１
５を備えている。

【００２２】表示画面１３上に階調表示される２次元画
像データの一例を図３に示す。ここで、前記階調表示
は、例えば、信号強度が正の場合は強度が大きい程輝度
が高く、負の場合は強度が小さい程輝度が低く、信号強
度０を中間輝度で表示する。図３に示すように、移動距
離ｘを横軸に反射時間ｔを縦軸にした双曲線が表示さ
れ、各双曲線の頂点に対応する位置（ｘ，ｔ）に配管や
鉄筋等が存在することが分かる。

【００２３】しかし、かかる２次元画像では、配管や鉄
筋等の埋設状況を３次元的に把握することができない。
従って、データ処理部１２で生成されるデータを壁表面
３０ａ上の位置（ｘ，ｙ）に拡張する必要がある。

【００２４】本実施例におけるコンクリート壁３０は、
実験用に作製されたもので、図４に示すように、水平及
び鉛直方向に１５０ｍｍ間隔の格子状に配設された呼び
名Ｄ１３，Ｄ１６の鉄筋１ｂ，１ａが内部に隠蔽されて
いる。また、長手軸が鉛直方向に沿った鉄筋１ａは、か
ぶり（壁表面３０ａからの深さ）が５０ｍｍで、長手軸
が水平方向に沿った鉄筋１ｂは、かぶりが３０ｍｍであ
る。更に、コンクリート壁３０内には、水平方向に長手
軸を有する径１９ｍｍのプラスチック管２がかぶり７０
ｍｍで、鉛直方向に長手軸を有する径２１ｍｍのスチー
ル管３がかぶり１１０ｍｍで隠蔽されている。

【００２５】次に、探査装置５を位置確認用シート４の
格子状の第１及び第２走査線４ａ，４ｂに沿って走査し
て、コンクリート壁３０内に埋設された探査対象物体で
ある鉄筋１ａ，１ｂ及び配管２，３を探査し、その探査
対象物体の材質を判別する方法について、図５及び図６
に基づいて説明する。尚、以後、説明の便宜上、ｘ方向
を水平方向にｙ方向を鉛直方向に割り当てて説明する。

【００２６】本探査方法では、格子状に配設された６本
の鉄筋１ａ，１ｂと２本の管２，３とをカバーする探査
範囲を設定し、その探査範囲内において、探査装置５を
走査させ、所定のパーソナルコンピュータ上に形成され
た３次元データ処理部１６において壁表面３０ａ上の位
置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする
４種類の３次元ボクセルデータを生成し、これらの３次
元ボクセルデータを用いて後述する２次元画像表示を行
い、当該画像表示に基づいて探査対象物体１ａ，１ｂ，
２，３の材質を判別する。４種類の３次元ボクセルデー
タは、後述する第１ボクセルデータから第４ボクセルデ
ータである。

【００２７】３次元データ処理部１６は、図５に示すよ
うに、第１ボクセルデータを生成する第１ボクセルデー
タ生成手段１７、第２ボクセルデータを生成する第２ボ
クセルデータ生成手段１８、第１ボクセルデータと第２
ボクセルデータから第３ボクセルデータと第４ボクセル
データを夫々算出する第３ボクセルデータ算出手段１９
と第４ボクセルデータ算出手段２０、第４ボクセルデー
タから物体の存在位置に対応する座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ
₀）を特定する物体位置特定手段２１、各３次元ボクセ
ルデータのデータ補間処理を行なうデータ補間手段２
２、各３次元ボクセルデータに対して３次元合成開口処
理を実行可能な合成開口処理手段２３、第３ボクセルデ
ータを２次元画像表示するための表示用データを生成す
る表示用データ生成手段２４、及び、上記各種データを
記憶保存する記憶装置２６とを備えて構成される。尚、
合成開口処理手段２３に代えて各３次元ボクセルデータ
に対して３次元マイグレーション処理を実行可能なマイ
グレーション処理手段２５を備えても構わない。これら
各手段１７〜２５は、３次元データ処理部１６を構成す
るコンピュータ上で各手段の機能を実現可能なコンピュ
ータプログラムを実行することによるソフトウェア処理
によって実現される。

【００２８】次に、図６に従って、本探査方法を構成す
る各工程について説明する。先ず、探査装置５をｘ方向
に平行な複数の第１走査線４ａに沿って走査して、この
とき探査装置５のデータ処理部１２で生成された座標を
（ｘ，ｔ）とする前記２次元データを、３次元データ処
理部１６に所定の通信経路を介して転送し、第１ボクセ
ルデータ生成手段１７において壁表面３０ａ上の位置
（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，ｔ）とする第
１ボクセルデータを生成し、記憶装置２６に記憶する第
１ボクセルデータ生成工程（＃１００）を１１回実行し
た。

【００２９】ここで、第１ボクセルデータ生成工程（＃
１００）においては、ｙ座標値は、走査線４ａのｙ方向
の間隔と、元の前記２次元データが何番目の第１走査線
４ａに対するデータであるかで特定され、ｘ座標値は前
記２次元データのｘ座標値と同じである。

【００３０】更に、探査装置５をｙ方向に平行な複数の
第２走査線４ｂに沿って走査して、このとき探査装置５
のデータ処理部１２で生成された座標を（ｙ，ｔ）とす
る前記２次元データを、３次元データ処理部１６に転送
し、第２ボクセルデータ生成手段１８において壁表面３
０ａ上の位置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標（ｘ，ｙ，
ｔ）とする第２ボクセルデータを生成し、記憶装置２６
に記憶する第２ボクセルデータ生成工程（＃２００）も
１１回実行した。

【００３１】ここで、第２ボクセルデータ生成工程（＃
２００）においては、ｘ座標値は、第２走査線４ｂのｘ
方向の間隔と、元の前記２次元データが何番目の第２走
査線４ｂに対するデータであるかで特定され、ｙ座標値
は前記２次元データのｙ座標値と同じである。

【００３２】次に、第１ボクセルデータ生成工程（＃１
００）で生成した第１ボクセルデータに対して、データ
補間手段２２が、互いに隣接する走査線４ａ間におい
て、ｓｉｎｃ関数、スプライン関数、または線形等の所
定の補間演算により補間処理する第１補間工程（＃１０
１）を実行した後に、合成開口処理手段２３が３次元合
成開口処理を施す第１処理工程（＃１０２）を実行す
る。尚、マイグレーション処理手段２５を備えている場
合は、第１処理工程（＃１０２）において、３次元マイ
グレーション処理を実行しても構わない。

【００３３】また、第２ボクセルデータ生成工程（＃２
００）で生成した第２ボクセルデータに対しても同様
に、データ補間手段２２が、互いに隣接する走査線４ｂ
間において、上記同様の補間演算により補間処理する第
２補間工程（＃２０１）を実行した後に、合成開口処理
手段２３またはマイグレーション処理手段２５により３
次元合成開口処理または３次元マイグレーション処理を
施す第２処理工程（＃２０２）を実行する。

【００３４】上記要領で得られた第２ボクセルデータに
対して３次元処理結果を得た場合、第２走査線４ｂに平
行な鉄筋１ａとスチール管３及び第２走査線４ｂに垂直
な非金属材質のプラスチック管２を十分に認識すること
ができない。これは、第２ボクセルデータを生成する第
２ボクセルデータ生成工程において、送信アンテナ８か
ら放射するパルス信号の偏波面が、金属製の鉄筋１とス
チール管３の長手軸と垂直となって、鉄筋１とスチール
管３から受信アンテナ９に返ってくる反射信号の強度を
充分に得ることができないからである。また、非金属製
のプラスチック管２に対しては、反射波の特性が金属製
の鉄筋やスチール管とは逆転して、前記偏波面が非金属
製のプラスチック管２の長手軸と平行となって、プラス
チック管２から受信アンテナ９に返ってくる反射信号の
強度を充分に得ることができないからである。逆に、第
１ボクセルデータに対して３次元処理結果を得た場合
は、第１走査線４ａに平行な鉄筋１ｂを十分に認識する
ことができないが、第１走査線４ａに垂直な鉄筋１ａと
スチール管３及び第１走査線４ａに平行な非金属材質の
プラスチック管２は認識することができる。

【００３５】そこで、本探査方法では、第１及び第２ボ
クセルデータの保有する情報の違いに着目して、第３ボ
クセルデータ算出手段１９が、座標（ｘ，ｙ，ｔ）毎
に、第２ボクセルデータの値から第１ボクセルデータの
値を減算して第３ボクセルデータを算出する第３ボクセ
ルデータ算出工程（＃３００）を実行する。ここで、第
１及び第２ボクセルデータには、各種不要反射信号の影
響によるノイズ成分が重畳しているが、上記減算処理に
より、当該ノイズ成分が相殺される結果となり、後述す
るように第３ボクセルデータに基づいて２次元画像表示
することで、高ＳＮ比の画像が得られ、その２次元画像
に基づく解析等が容易に実行できることになる。

【００３６】更に、２次元画像表示をより鮮明に認識し
やすくするために、以下の前処理が実行される。先ず、
第４ボクセルデータ算出手段２０が、第１ボクセルデー
タと第２ボクセルデータを加算または平均化処理して、
第４ボクセルデータを算出する第４ボクセルデータ算出
工程（＃４００）を実行する。ここで、平均化処理は加
算処理の一つであり、単純平均或いは受信状態に応じた
加重平均でもよい。

【００３７】第４ボクセルデータは、第１及び第２ボク
セルデータが各別に保有する情報を両方含むので、鉄筋
１ａ，１ｂと管２，３の全ての位置情報を抽出すること
ができる。そこで、物体位置特定手段２１は、第４ボク
セルデータの各（ｘ，ｙ）座標における反射時間ｔ方向
の最大値を検索し、その最大値が所定の閾値を超える場
合に、その（ｘ，ｙ）座標と反射時間ｔからなる座標
（ｘ，ｙ，ｔ）に物体が高い確度で存在すると判断し
て、当該座標の集合を前記座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ₀）と
して登録する物体位置特定工程（＃４０１）を実行す
る。参考として、第４ボクセルデータの前記最大値を、
ｘｙ平面上に投影した画像を、図７に示す。

【００３８】引き続き、以下の要領で表示工程（＃５０
０）を実行する。表示用データ生成手段２４が、物体位
置特定工程（＃４０１）で特定された座標群（ｘ₀，
ｙ₀，ｔ ₀）に対応する第３ボクセルデータの値を読み出
し、第３ボクセルデータ値に応じて変化する色調或いは
階調を各（ｘ₀，ｙ₀）座標に割り当てる。また、
（ｘ₀，ｙ₀）以外の（ｘ，ｙ）座標には各（ｘ₀，ｙ₀）
座標に割り当てられる色調或いは階調以外のこれらと容
易に区別可能な色調或いは階調を割り当てて、２次元画
像表示するための表示用データを生成する。２次元画像
表示における色調或いは階調は、第３ボクセルデータ値
の正負の極性を識別可能に割り当てを行う。例えば、色
調表示では、正値を赤系、負値を青系の色調に対応づ
け、値が０に近づくと緑系の色調に近づけるような対応
づけを行う。３次元データ処理部１６を構成するコンピ
ュータに付属する汎用の画像表示手段が、表示用データ
生成手段２４が生成した表示用データを画像表示処理
し、当該コンピュータの表示画面上に２次元画面を色調
或いは階調表示する。

【００３９】図８に、第３ボクセルデータの２次元画像
表示例を示す。但し、図８では、色調表示を模式化して
表示しているため、正値（赤系）をハッチングで、負値
（青系）を塗り潰した濃色で表示し区別している。尚、
正値、負値共に０近傍のデータは淡色で表示している。
ここで、鉄筋１ａ，１ｂと管２，３の材質（金属・非金
属）に対する長手軸の方向と正負の極性との間の関係
が、表１に示すようになっている。

【００４０】

【表１】

【００４１】図８と表１の関係より、鉛直方向に配置さ
れた３本の鉄筋１ａと１本のスチール管３、及び、水平
方向に配置された１本のプラスチック管２が青系（濃
色）で表示され、水平方向に配置された３本の鉄筋１ｂ
（１本は画面の下辺端部に重なっている）が赤系（ハッ
チング）で表示され、鉄筋１ａ，１ｂと管２，３の夫々
の位置及び材質を識別することができる。

【００４２】以下に別実施形態を説明する。〈１〉探査装置５は、必ずしも上記実施形態のものに限
定されるものではない。例えば、前記表示画面１３及び
前記表示部１４を備えず、前記データ処理部１２で生成
された移動距離ｘと反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする
前記２次元データを３次元データ処理部１６へ転送する
だけの機能を備えた構成であっても構わない。また、３
次元データ処理部１６を探査装置５に内蔵しても構わな
い。

【００４３】〈２〉上記実施形態において、第１及び第
２ボクセルデータの両方に対して、夫々第１及び第２補
間工程（＃１０１，＃２０１）を実行して補間処理を施
したが、一方のボクセルデータのみに対して補間処理を
施しても構わない。

【００４４】〈３〉上記実施形態において、第１及び第
２ボクセルデータの両方に対して、夫々第１及び第２処
理工程（＃１０２，＃２０２）を実行して、３次元合成
開口処理または３次元マイグレーション処理を施した後
に、第３ボクセルデータ及び第４ボクセルデータを算出
するようにしたが、第１ボクセルデータ及び第２ボクセ
ルデータに対しては上記処理工程（＃１０２，＃２０
２）を実行せずに、算出した第３ボクセルデータ及び第
４ボクセルデータに対して、夫々３次元合成開口処理ま
たは３次元マイグレーション処理を行うようにしても構
わない。

【００４５】〈４〉上記実施形態において、２次元画像
表示のための前処理として、第４ボクセルデータ算出工
程（＃４００）と物体位置特定工程（＃４０１）を実行
したが、物体位置特定工程（＃４０１）において、第４
ボクセルデータの各（ｘ，ｙ）座標における反射時間ｔ
方向の最大値に代えて絶対値の最大値を検索するように
しても構わない。更に、第４ボクセルデータ算出工程
（＃４００）を実行せずに、物体位置特定工程（＃４０
１）において、第３ボクセルデータの各（ｘ，ｙ）座標
における反射時間ｔ方向の絶対値の最大値を検索するよ
うにしても構わない。但し、これらの代替手法による場
合、表１に示す関係が必ずしも成立しないので、夫々に
対応した関係を予め抽出する必要がある。

【００４６】〈５〉上記実施形態において、２次元画像
表示のための前処理として、第４ボクセルデータ算出工
程（＃４００）と物体位置特定工程（＃４０１）を実行
し、表示工程（＃５００）で、第３ボクセルデータを２
次元画像表示したが、表示工程（＃５００）において第
３ボクセルデータを３次元画像表示しても構わない。

【００４７】〈６〉探査装置５を複数の走査線４ａ，４
ｂに沿って走査させるために、その走査線４ａ，４ｂを
印刷した上記位置確認用シート４を、コンクリート壁表
面３０ａに貼り付けたが、別に、位置確認用シート４を
用いずに、コンクリート壁表面３０ａに直接上記走査線
４ａ，４ｂを描いても構わない。

【００４８】〈７〉探査装置５を位置確認用シート４上
の前記走査線４ａ，４ｂに沿って移動させる場合、探査
装置５の送信アンテナ８と受信アンテナ９が走査線４
ａ，４ｂ上を通過するように移動させるのが基本であ
る。しかし、送信アンテナ８と受信アンテナ９が探査装
置５の底面に設置されていることから位置合わせが困難
な場合は、車輪７の一つを位置合わせ用に指定して、そ
の指定車輪が走査線４ａ，４ｂ上を通過するように探査
装置５を移動させても構わない。この場合、前記指定車
輪と送信アンテナ８と受信アンテナ９の中間点との間の
相対位置関係に基づいて、指定車輪の位置座標（ｘ，
ｙ）を真の送受信位置の座標に変換すればよい。

【００４９】〈８〉上記実施形態では、本探査方法をコ
ンクリート壁３０内に埋設された鉄筋１ａ，１ｂと管
２，３をコンクリート壁表面３０ａから探査する場合に
使用した実施例を示したが、本探査方法は、例えば地中
埋設管等の他の探査対象に適用しても構わない。また、
探査範囲の広狭等に合わせて、位置確認用シート４、探
査装置５、及び走査線４ａ，４ｂの間隔の大きさ等は適
宜変更可能である。

【００５０】〈９〉上記実施形態では、ｔ軸方向の反射
時間の遅い弱い信号を強調するために、ｔ軸方向におけ
る振幅補正を受信部１１で行っていたが、第１ボクセル
データ及び第２ボクセルデータに対してソフトウェア的
な振幅調整処理を行うものとしてもよい。このような振
幅調整にあっては、ボクセルデータ（ｘ、ｙ、ｔ）に関
して、各反射時間ｔ毎に、（ｘ、ｙ）方向の平均をと
り、ｔ軸方向での反射信号強度の減衰が大きくならない
ように、振幅を調整する処理を行うこととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る隠蔽物体探査方法で探査を実施し
ている状況を示す説明図

【図２】探査装置のブロック構成図

【図３】探査装置に付属の表示画面上に階調表示された
２次元画像データの一表示例を示す図

【図４】コンクリート壁内に埋設された鉄筋等の配置を
示す正面図

【図５】本発明に係る隠蔽物体探査装置の３次元データ
処理部の構成を示すブロック図

【図６】本発明に係る隠蔽物体探査方法のデータ処理手
順を示すフロー図

【図７】第４ボクセルデータの各（ｘ、ｙ）座標におけ
る最大値の２次元画像表示例を示す図

【図８】本発明にかかる隠蔽物体探査方法で得られる２
次元画像表示例を示す図

【符号の説明】

１ａ鉄筋（物体）１ｂ鉄筋（物体）２プラスチック管（物体）３スチール管（物体）４位置確認用シート４ａ第１走査線４ｂ第２走査線５探査装置８送信アンテナ９受信アンテナ１２データ処理部１５入力操作部１６３次元データ処理部１７第１ボクセルデータ生成手段１８第２ボクセルデータ生成手段１９第３ボクセルデータ算出手段２０第４ボクセルデータ算出手段２１物体位置特定手段２２データ補間手段２３合成開口処理手段２４表示用データ生成手段２５マイグレーション処理手段２６記憶装置３０コンクリート壁（媒質）３０ａコンクリート壁表面（媒質表面）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波を送受信することのできる送受信
アンテナを、物体を隠蔽している媒質表面上で走査しな
がら、前記送受信アンテナから前記電磁波を前記媒質中
に放射し、前記媒質中に存在する前記物体からの反射信
号を前記送受信アンテナで受信し、受信信号強度に対す
る前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標
（ｘ，ｙ，ｔ）とする３次元ボクセルデータを生成し、
前記媒質中に存在する物体を探査する隠蔽物体探査方法
において、前記走査を、第１方向に平行な複数の第１走査線に沿っ
て行って、前記３次元ボクセルデータとしての第１ボク
セルデータを生成して記憶する第１ボクセルデータ生成
工程と、前記走査を、前記第１方向と直交する第２方向に平行な
複数の第２走査線に沿って行って、前記３次元ボクセル
データとしての第２ボクセルデータを生成して記憶する
第２ボクセルデータ生成工程と、前記座標（ｘ，ｙ，ｔ）毎に、前記第１ボクセルデータ
と前記第２ボクセルデータの一方から他方を減算処理
し、その減算処理結果により第３ボクセルデータを算出
する第３ボクセルデータ算出工程と、前記第３ボクセルデータの極性情報を識別可能に、前記
第３ボクセルデータを画像表示する表示工程と、を実行
することを特徴とする隠蔽物体探査方法。
【請求項２】前記第３ボクセルデータ算出工程を実行
する前に、前記第１ボクセルデータを前記第１走査線間
で補間演算する第１補間工程、及び、前記第２ボクセル
データを前記第２走査線間で補間演算する第２補間工程
の少なくとも一方を実行することを特徴とする請求項１
に記載の隠蔽物体探査方法。
【請求項３】前記第１ボクセルデータと前記第２ボク
セルデータの両方、または、前記第３ボクセルデータに
対して、合成開口処理またはマイグレーション処理を施
す処理工程を実行することを特徴とする請求項１または
２に記載の隠蔽物体探査方法。
【請求項４】前記第１ボクセルデータと前記第２ボク
セルデータとに基づいて、ｘｙｔ空間における前記物体
の存在位置に対応する座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ ₀）を特定
する物体位置特定工程を実行し、前記表示工程において、前記物体位置特定工程で特定さ
れた前記座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ₀）における前記第３ボ
クセルデータの値を、ｘｙ平面上に２次元表示すること
を特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の隠蔽
物体探査方法。
【請求項５】前記物体位置特定工程において、前記座
標（ｘ，ｙ，ｔ）毎に、前記第１ボクセルデータと前記
第２ボクセルデータとを加算処理した結果より第４ボク
セルデータを算出し、前記第４ボクセルデータの各
（ｘ，ｙ）座標における最大値或いは絶対値の最大値が
所定閾値を超える場合の（ｘ，ｙ）座標とその最大値を
与える反射時間ｔから前記座標群（ｘ₀，ｙ₀，ｔ₀）を
導出することを特徴とする請求項４に記載の隠蔽物体探
査方法。
【請求項６】電磁波を送受信することのできる送受信
アンテナを、物体を隠蔽している媒質表面上で走査しな
がら、前記送受信アンテナから前記電磁波を前記媒質中
に放射し、前記媒質中に存在する前記物体からの反射信
号を前記送受信アンテナで受信し、受信信号強度に対す
る前記媒質表面上の位置（ｘ，ｙ）と反射時間ｔを座標
（ｘ，ｙ，ｔ）とする３次元ボクセルデータを生成し、
前記媒質中に存在する物体を探査する隠蔽物体探査装置
であって、前記走査を第１方向に平行な複数の第１走査線に沿って
行った場合の前記受信信号強度に対して、前記３次元ボ
クセルデータとしての第１ボクセルデータを生成して記
憶する第１ボクセルデータ生成手段と、前記走査を前記第１方向と直交する第２方向に平行な複
数の第２走査線に沿って行った場合の前記受信信号強度
に対して、前記３次元ボクセルデータとしての第２ボク
セルデータを生成して記憶する第２ボクセルデータ生成
手段と、前記座標（ｘ，ｙ，ｔ）毎に、前記第１ボクセルデータ
と前記第２ボクセルデータの一方から他方を減算処理
し、その減算処理結果により第３ボクセルデータを算出
する第３ボクセルデータ算出手段と、前記第３ボクセルデータの極性情報を識別可能に、前記
第３ボクセルデータを画像表示するための表示用データ
を生成する表示用データ生成手段とを備えてなる隠蔽物
体探査装置。