JP2003107155A - 音響撮像方法 - Google Patents
音響撮像方法Info
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- JP2003107155A JP2003107155A JP2001302787A JP2001302787A JP2003107155A JP 2003107155 A JP2003107155 A JP 2003107155A JP 2001302787 A JP2001302787 A JP 2001302787A JP 2001302787 A JP2001302787 A JP 2001302787A JP 2003107155 A JP2003107155 A JP 2003107155A
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 再生領域の拡大とともに急激に増大する受信
信号の遅延・加算のための処理量を軽減することを目的
とする。 【解決手段】 対象物体に対し、拡散超音波を発信し、
その反射波を複数の受信素子で同時受信し、その情報に
基づいて像再生を行う撮像方法において、受信した情報
の中から一定の条件により抽出した情報を用いて対象物
体の存在可能位置を長円状に再生し、この再生長円を積
算処理して像再生を行う。
信号の遅延・加算のための処理量を軽減することを目的
とする。 【解決手段】 対象物体に対し、拡散超音波を発信し、
その反射波を複数の受信素子で同時受信し、その情報に
基づいて像再生を行う撮像方法において、受信した情報
の中から一定の条件により抽出した情報を用いて対象物
体の存在可能位置を長円状に再生し、この再生長円を積
算処理して像再生を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物に対し、超
音波を発信し、その反射波を利用して撮像する音響撮像
方法、さらに詳しくいえば、反射波の受信情報の中から
特定のもののみを選んで使用することにより像再生を高
速度化した改良方法に関するものである。
音波を発信し、その反射波を利用して撮像する音響撮像
方法、さらに詳しくいえば、反射波の受信情報の中から
特定のもののみを選んで使用することにより像再生を高
速度化した改良方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】海底石油基地や浮体式洋上空港などの海
洋構造物の建造、保守には水中溶接技術が用いられる。
溶接部が海中に露出したままの状態で溶接を実施する湿
式水中アーク溶接は、対象物全体を容器で覆う必要がな
いため、準備時間の短縮と費用の低減が期待できる。
洋構造物の建造、保守には水中溶接技術が用いられる。
溶接部が海中に露出したままの状態で溶接を実施する湿
式水中アーク溶接は、対象物全体を容器で覆う必要がな
いため、準備時間の短縮と費用の低減が期待できる。
【０００３】しかし、湿式溶接においては、事前に実施
する溶接部の錆や付着生物の除去作業時に周囲に存在す
る水が懸濁するなど濁水中での作業が多くなるため、溶
接部の光学的な視認は困難となる。その点、超音波を用
いる方法は水の濁りの影響を受けにくいという特徴を有
するため、溶接部形状の検出手法として注目されつつあ
る。
する溶接部の錆や付着生物の除去作業時に周囲に存在す
る水が懸濁するなど濁水中での作業が多くなるため、溶
接部の光学的な視認は困難となる。その点、超音波を用
いる方法は水の濁りの影響を受けにくいという特徴を有
するため、溶接部形状の検出手法として注目されつつあ
る。
【０００４】ところで、超音波によりセンシングしなが
ら水中溶接を行う方法は既に提案されており、この中で
は超音波が溶接線の追従制御及び溶接ビード形状や継ぎ
手形状の計測などに利用されている。これらは焦点型超
音波センサを走査して対象物体からの反射波を検出する
ことにより、形状を計測する方法であるが、このほか計
測の高速化をはかる目的で、拡散する球面波状の超音波
を発信し、対象物体からの反射波を複数個配列したアレ
イセンサで同時に受信することにより、走査を不要とし
た方法も研究されている。
ら水中溶接を行う方法は既に提案されており、この中で
は超音波が溶接線の追従制御及び溶接ビード形状や継ぎ
手形状の計測などに利用されている。これらは焦点型超
音波センサを走査して対象物体からの反射波を検出する
ことにより、形状を計測する方法であるが、このほか計
測の高速化をはかる目的で、拡散する球面波状の超音波
を発信し、対象物体からの反射波を複数個配列したアレ
イセンサで同時に受信することにより、走査を不要とし
た方法も研究されている。
【０００５】この方法では、得られる受信信号を計算処
理することにより所望の位置における超音波像を再生す
ることができ、また1回の送受信で撮像が可能であるた
め、特に高速度撮像を目的とした医療分野において注目
されている。そして、この撮像方法は、拡散超音波を発
信して反射波を複数の受信素子で受信し、計算により反
射を起こした点を特定するものであり、この点での反射
強度を調べるためには、複数の受信信号について遅延・
加算処理を行う必要がある。
理することにより所望の位置における超音波像を再生す
ることができ、また1回の送受信で撮像が可能であるた
め、特に高速度撮像を目的とした医療分野において注目
されている。そして、この撮像方法は、拡散超音波を発
信して反射波を複数の受信素子で受信し、計算により反
射を起こした点を特定するものであり、この点での反射
強度を調べるためには、複数の受信信号について遅延・
加算処理を行う必要がある。
【０００６】しかしながら、この処理は、再生しようと
する領域内のすべての点について行わなければならない
ため、再生領域の拡大に伴って処理量が著しく増加し、
像再生速度が低下するのを免れない。
する領域内のすべての点について行わなければならない
ため、再生領域の拡大に伴って処理量が著しく増加し、
像再生速度が低下するのを免れない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとに、再生領域の拡大とともに急激に増大する
受信信号の遅延・加算のための処理量を軽減することを
目的としてなされたものである。
事情のもとに、再生領域の拡大とともに急激に増大する
受信信号の遅延・加算のための処理量を軽減することを
目的としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、再生しよ
うとする領域内のすべての点に対する大量の受信信号の
遅延・加算処理を省略し、正確かつ迅速に像再生を行い
うる方法を開発するために、鋭意研究を行った結果、複
数の受信素子で受信した受信情報から一定の条件に基づ
いて抽出した情報のみを用いて像の存在可能位置を楕円
面として再生し、これを積算処理することによりその目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明をなすに至った。
うとする領域内のすべての点に対する大量の受信信号の
遅延・加算処理を省略し、正確かつ迅速に像再生を行い
うる方法を開発するために、鋭意研究を行った結果、複
数の受信素子で受信した受信情報から一定の条件に基づ
いて抽出した情報のみを用いて像の存在可能位置を楕円
面として再生し、これを積算処理することによりその目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明をなすに至った。
【０００９】すなわち、本発明は、対象物体に対し、拡
散超音波を発信し、その反射波を複数の受信素子で同時
受信し、その情報に基づいて像再生を行う撮像方法にお
いて、受信した情報の中から一定の条件により抽出した
情報を用いて対象物体の存在可能位置を長円状に再生
し、この再生長円を積算処理して像再生を行う音響撮像
方法を提供するものである。
散超音波を発信し、その反射波を複数の受信素子で同時
受信し、その情報に基づいて像再生を行う撮像方法にお
いて、受信した情報の中から一定の条件により抽出した
情報を用いて対象物体の存在可能位置を長円状に再生
し、この再生長円を積算処理して像再生を行う音響撮像
方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明方法を添付図面によ
り詳細に説明する。図１は、本発明方法を説明するため
の斜視図である。図１において超音波アレイ１には、例
えば１６個の発信素子２，…と１６個の受信素子３，…
が同心円状に配置されており、選択した１つの発信素子
２から発信された拡散超音波Ａは、対象物体４の反射波
としてすべての受信素子３，…により同時受信される。
り詳細に説明する。図１は、本発明方法を説明するため
の斜視図である。図１において超音波アレイ１には、例
えば１６個の発信素子２，…と１６個の受信素子３，…
が同心円状に配置されており、選択した１つの発信素子
２から発信された拡散超音波Ａは、対象物体４の反射波
としてすべての受信素子３，…により同時受信される。
【００１１】次いで、各受信波形から最も大きな振幅を
もつ反射音を抽出し、その伝播時間から発信素子と反射
点、反射点と受信素子の間の距離を計算する。このよう
にして得た発信素子位置、受信素子位置、伝播距離から
反射点の位置は図２に示すような回転長円体面上に存在
することが分かる。そして、発信素子と受信素子の位置
関係が異なる複数のケースについて、この回転長円体面
を求め、加算処理すると、実際の反射面が強調され像と
なって再生される。
もつ反射音を抽出し、その伝播時間から発信素子と反射
点、反射点と受信素子の間の距離を計算する。このよう
にして得た発信素子位置、受信素子位置、伝播距離から
反射点の位置は図２に示すような回転長円体面上に存在
することが分かる。そして、発信素子と受信素子の位置
関係が異なる複数のケースについて、この回転長円体面
を求め、加算処理すると、実際の反射面が強調され像と
なって再生される。
【００１２】図３は、各受信信号から抽出された最大ピ
ークに対応する長円を、各位置関係ごとに描き、実際の
反射源が強調されて現れる過程を示すものである。すな
わち、まず、発信素子と受信素子とで得られる１つの位
置関係にある各受信信号から最大ピークに対応する長円
Ｉを描き［図３（Ａ）］、次にこれとは異なる位置関係
にある各受信信号から最大ピークに対応する長円ＩＩを
描き［図３（Ｂ）］、さらに同様にして長円ＩＩＩを描
くと［図３（Ｃ）］、反射源（音源）の存在するところ
で各長円が交差して強調される。
ークに対応する長円を、各位置関係ごとに描き、実際の
反射源が強調されて現れる過程を示すものである。すな
わち、まず、発信素子と受信素子とで得られる１つの位
置関係にある各受信信号から最大ピークに対応する長円
Ｉを描き［図３（Ａ）］、次にこれとは異なる位置関係
にある各受信信号から最大ピークに対応する長円ＩＩを
描き［図３（Ｂ）］、さらに同様にして長円ＩＩＩを描
くと［図３（Ｃ）］、反射源（音源）の存在するところ
で各長円が交差して強調される。
【００１３】図１の例では、発信素子ごとに１６個の受
信信号が得られるので、全部で１６個の長円が描かれる
ことになる。そして、発信素子は１６個あるので、最終
的に２５６通りの独立した長円、すなわち反射波データ
が得られる。
信信号が得られるので、全部で１６個の長円が描かれる
ことになる。そして、発信素子は１６個あるので、最終
的に２５６通りの独立した長円、すなわち反射波データ
が得られる。
【００１４】本発明方法において用いる超音波アレイ及
び発信受信回路としては、従来の超音波撮像装置で用い
られていたものと同じものを用いることができる。例え
ば、超音波アレイとしては、図１に示されているように
同心円状に配置された内側１６個が発信用、外側１６個
が受信用で、共にＰＺＴ圧電素子型の指向特性を広角と
したものが用いられる。もちろん、上記の発信素子及び
受信素子の数は、それぞれ使用目的に応じ、随時増減す
ることができる。また、所望に応じ、各素子に凸型音響
レンズを装着して視野を拡大することもできる。また、
中心周波数としては１〜６０ＭＨｚ、帯域幅としては通
常、中心周波数の５０〜１２０％の範囲で選ばれるが大
きいほど性能、例えばＳ／Ｎがよくなる。指向角として
は、３０度以上が用いられる。
び発信受信回路としては、従来の超音波撮像装置で用い
られていたものと同じものを用いることができる。例え
ば、超音波アレイとしては、図１に示されているように
同心円状に配置された内側１６個が発信用、外側１６個
が受信用で、共にＰＺＴ圧電素子型の指向特性を広角と
したものが用いられる。もちろん、上記の発信素子及び
受信素子の数は、それぞれ使用目的に応じ、随時増減す
ることができる。また、所望に応じ、各素子に凸型音響
レンズを装着して視野を拡大することもできる。また、
中心周波数としては１〜６０ＭＨｚ、帯域幅としては通
常、中心周波数の５０〜１２０％の範囲で選ばれるが大
きいほど性能、例えばＳ／Ｎがよくなる。指向角として
は、３０度以上が用いられる。
【００１５】また、発信受信回路の例としては図４に示
すものが従来法において用いられているが、本発明方法
の場合もこれを用いて行うことができる。すなわち、発
信はあらかじめＳＲＡＭに記録した任意波形を発信信号
とし、１６個の発信素子の中から選んだ１個ごとに順々
に行う。受信は１６個の受信素子により同時に行い、そ
れぞれ独立したＡＤ変換器を経て波形メモリに記録す
る。この際、発信信号の設定、発信素子の選択、受信信
号の読み出し、受信信号からの代表ピーク波形の選定な
どは計算機により行う。このようにして、例えば超音波
アレイを用いた音響撮像方法において再生長円体を介し
て効率的に像再生を行うことができる。
すものが従来法において用いられているが、本発明方法
の場合もこれを用いて行うことができる。すなわち、発
信はあらかじめＳＲＡＭに記録した任意波形を発信信号
とし、１６個の発信素子の中から選んだ１個ごとに順々
に行う。受信は１６個の受信素子により同時に行い、そ
れぞれ独立したＡＤ変換器を経て波形メモリに記録す
る。この際、発信信号の設定、発信素子の選択、受信信
号の読み出し、受信信号からの代表ピーク波形の選定な
どは計算機により行う。このようにして、例えば超音波
アレイを用いた音響撮像方法において再生長円体を介し
て効率的に像再生を行うことができる。
【００１６】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
【００１７】実施例
図１に示す超音波アレイにおいて、発信素子配置円の半
径３７ｍｍ、受信素子配置円の半径５９ｍｍのものを用
い、アレイ正面、中心軸上の距離５００ｍｍの位置に音
源として１個の発信素子をアレイ方向に向けて配置し
た。発信素子及び受信素子はいずれも直径８ｍｍの超音
波素子で構成し、圧電型超音波トランデューサを用いて
実験を行った。すなわち、発信素子より周波数が２ＭＨ
ｚから７ＭＨｚに連続的に変化するチャープ（Ｃｈｉｒ
ｐ）信号を１０周期発信させ、これを１６個の受信素子
で受信し、図２に示す信号処理回路により、増幅、デジ
タル化して、計算機に入力し、演算処理した。アレイ正
面５００ｍｍの位置に音源を含むアレイと平行な再生面
を設定し、像再生を行ったところ、所望の像が得られ
た。この場合の再生範囲は１００×１００ｍｍ、画素数
は１００×１００であった。
径３７ｍｍ、受信素子配置円の半径５９ｍｍのものを用
い、アレイ正面、中心軸上の距離５００ｍｍの位置に音
源として１個の発信素子をアレイ方向に向けて配置し
た。発信素子及び受信素子はいずれも直径８ｍｍの超音
波素子で構成し、圧電型超音波トランデューサを用いて
実験を行った。すなわち、発信素子より周波数が２ＭＨ
ｚから７ＭＨｚに連続的に変化するチャープ（Ｃｈｉｒ
ｐ）信号を１０周期発信させ、これを１６個の受信素子
で受信し、図２に示す信号処理回路により、増幅、デジ
タル化して、計算機に入力し、演算処理した。アレイ正
面５００ｍｍの位置に音源を含むアレイと平行な再生面
を設定し、像再生を行ったところ、所望の像が得られ
た。この場合の再生範囲は１００×１００ｍｍ、画素数
は１００×１００であった。
【００１８】
【発明の効果】本発明方法によれば、従来の音響撮像方
法において行われていた大量の受信信号の遅延・加算処
理を省略することができ、像再生の高速度化をはかるこ
とができる。
法において行われていた大量の受信信号の遅延・加算処
理を省略することができ、像再生の高速度化をはかるこ
とができる。
【図１】 本発明を説明するための斜視図。
【図２】 像再生に用いる長円面を示す斜視図。
【図３】 本発明方法における像再生過程を示す平面
図。
図。
【図４】 本発明方法における発信受信回路のブロック
図。
図。
１ 超音波アレイ
２，…発信素子
３，…受信素子
４ 対象物体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5C024 AX09 BX03 CY17 CY44 EX06
HX31
5J083 AA02 AC04 AC30 AD04 AD13
CA12 DC05
Claims (2)
- 【請求項１】 対象物体に対し、拡散超音波を発信し、
その反射波を複数の受信素子で同時受信し、その情報に
基づいて像再生を行う撮像方法において、受信した情報
の中から一定の条件により抽出した情報を用いて対象物
体の存在可能位置を長円状に再生し、この再生長円を積
算処理して像再生を行う音響撮像方法。 - 【請求項２】 受信した情報の中から一定の条件により
抽出した情報が、受信波形の中から選ばれた振幅の大き
いピーク波形である請求項１記載の音響撮像方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302787A JP2003107155A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 音響撮像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302787A JP2003107155A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 音響撮像方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003107155A true JP2003107155A (ja) | 2003-04-09 |
Family
ID=19122973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001302787A Pending JP2003107155A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 音響撮像方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003107155A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008157812A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 超音波画像化方法及び超音波画像化装置 |
| US7693007B2 (en) | 2007-07-25 | 2010-04-06 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor with separate sending device and receiving device |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001302787A patent/JP2003107155A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008157812A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 超音波画像化方法及び超音波画像化装置 |
| US7693007B2 (en) | 2007-07-25 | 2010-04-06 | Denso Corporation | Ultrasonic sensor with separate sending device and receiving device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050114 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050120 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050526 |