JP2014077702A - 魚種判別装置、信号処理装置、水中探知機、魚種判別方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】魚種を精度よく判別する。
【解決手段】少なくとも一周波数により水中に向けて送信された超音波のエコー信号を用いて魚種を判別する魚種判別装置９であって、魚群隣接領域特定部１５及び魚種特定部１８を備える。魚群隣接領域特定部１５は、エコー信号から生成したデータにおいて、取得した魚群領域の隣接領域を特定する。魚種特定部１８は、魚群領域におけるデータの信号情報と、隣接領域におけるデータの信号情報とに基づき魚種を特定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波信号を送信し、そのエコー信号に基づき魚種を判別する技術に関する。

従来、超音波信号を送信し、そのエコー信号から物標を探知する超音波探知装置が知られている。超音波探知装置の利用例として、魚群探知機がある。魚群探知機は、一般に超音波信号を海中に送信し、魚群等の物標に反射したエコー信号を受信することで、魚群探知を行う。例えば、異なる二種類の周波数の超音波信号を送信して、二種類の周波数の超音波の反射率が異なることを利用して特定の体長を有する魚群を探知する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭４０−２５５５５号公報

現在、世界的な水産資源の保護のため、魚種毎、国毎、漁船毎に、年間の漁獲量が取り決められている。例えば、ＴＡＣ（Ｔｏｔａｌ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ Ｃａｔｃｈ）では、魚種毎に各国の年間漁獲量が決められている。また、ＩＶＱ（Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｖｅｓｓｅｌ Ｑｕｏｔａ）では、魚種毎且つ漁船毎に年間漁獲量が決められている。決められた漁獲量を越えて水揚げした場合は、次年の漁獲量が減らされる等、各種ペナルティが科せられる。

従って、各漁船が水揚げ前に魚種をより確実に判別することが切望されている。

本発明の目的は、魚種を精度よく判別することにある。

本発明の一つの観点によれば、少なくとも一周波数により水中に向けて送信された超音波のエコー信号を用いて魚種を判別する魚種判別装置であって、魚群隣接領域特定部及び魚種特定部を備える。魚群隣接領域特定部は、エコー信号から生成したデータにおいて、取得した魚群領域の隣接領域を特定する。魚種特定部は、魚群領域におけるデータの信号情報と、隣接領域におけるデータの信号情報とに基づき魚種を特定する。

本発明によれば、魚種を精度よく判別することができる。

実施形態による水中探知機の概略構成図 同水中探知機の信号処理装置の機能ブロック図 同信号処理装置の魚群領域抽出部の機能ブロック図 同魚群領域抽出部によるラベリングを説明するための図 同魚群領域抽出部によるラベリングを説明するための図 同魚群領域抽出部による処理の結果を示す図 図２の信号処理装置の魚群隣接領域特定部による処理を説明するための図 同魚群隣接領域特定部による処理の結果を示す図 図２の信号処理装置の魚種判別部による処理を説明するための図 同魚種判別部による処理の流れを示すフローチャート 他の実施形態に係る魚種判別部による処理を説明するための図 他の実施形態に係る魚群範囲特定部による処理を説明するための図 ２周波の受信データに対する二値化処理の一例を示すフローチャート

＜１ 第１実施形態＞
以下、本発明の一実施形態に係る水中探知機について図面を用いて説明する。

本実施形態に係る魚種判別は、魚群領域に隣接する領域（いわゆる尾引き部分。以下、隣接領域と呼ぶ）と魚群領域とを特定し、これらの領域における信号情報（例えば、信号レベル）を用いて魚種の判別を行う。本願発明者は、魚群領域だけでなくその隣接領域における信号情報についても、魚種に応じた変化があることを発見し、従来は特に着目せず、魚群領域と区別していなかった尾引き部分の信号を用いて魚種を判別することを想到したものである。以下、その一実施形態について説明する。

＜１−１ 水中探知機１＞
図１は、同実施形態に係る水中探知機１の構成を示すブロック図である。水中探知機１は、送受波器２、送受信部３（送受信装置の一例）、信号処理装置１０、表示部４（表示装置の一例）、及び操作部５を備えている。

送受波器２は、船底等に装備され、電気機械変換素子である所要数の超音波振動子がその送波面を一方に向けた状態で結束されて構成されている。送受波器２は、後述する送信部２０で生成された各周波数の超音波信号に基づいて水中に向けて超音波を送波する。送受波器２は、送波された各周波数の超音波が魚群等の物標に反射することで生じる反射波を超音波振動子で受波する。これにより、周波数毎のエコー信号が生成され、後述する受信部３２へ出力する。

送受信部３は、送受波器２と信号処理装置１０間の信号の送受信を行い、送受切替部３１、受信部３２、及び送信部３３を有する。

送受切替部３１は、信号経路の切り換えを行う回路等であり、送信部３３からの超音波信号を送受波器２に導く一方、送受波器２からのエコー信号を受信部３２に導く。

受信部３２は、送受切替部３１より入力されたＰＩＮＧ毎の各周波数のエコー信号を所定のサンプリングタイミング間隔でサンプリングし、周波数毎に受信データを生成する。このサンプリングタイミング間隔は、例えば、深度方向の距離分解能に基づいて設定される。受信部３２は、ＰＩＮＧ毎の受信データを信号処理装置１０に出力する。

送信部３３は、所定周波数からなる超音波信号を生成して、送受波器２へ出力する。送信部３３は、複数周波数の超音波信号を生成可能な構成であり、少なくとも２種類の異なる周波数の超音波信号を生成する。例えば、第１周波数として６０ｋＨｚの超音波信号、第２周波数として２００ｋＨｚの超音波信号を生成する。なお、周波数の組合せはこれに限るものではなく、目的とする魚種等により、適宜設定することができる。送信部３３は、第１周波数と第２周波数とを所定のタイミング間隔の送受波器２へ出力する。

信号処理装置１０は、受信信号をデジタル信号に変換して、所定の信号処理を行う。信号処理装置１０は、例えば、プロセッサやメモリを含む装置や集積回路等であり、後述するＡ／Ｄ変換部から出力される受信データを処理し画像信号を生成する。信号処理装置１０は、例えばメモリに格納されたプログラムを実行する汎用のＤＳＰやＦＰＧＡ等により実現する。信号処理装置１０はまた、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路で実現することが可能である。

表示部４は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の画面を有する。表示装置４は、例えば、画面の縦軸を深度方向とし、横軸を経時方向（送信方向又はＫＰ方向）として、受信データに応じたエコー画像を表示する。表示部４は、また、後述するように、信号処理装置１０により判別された魚種に関する情報を表示する。なお、通常の受信データのエコー画像表示と、判別された魚種に関する情報の表示とは、ユーザが操作部５を操作することにより、或いは自動的に切り替えて表示してもよい。

操作部５は、マウス、タッチパネル、キーボード等であり、ユーザは所定の入力操作により情報を入力する。

＜１−２ 信号処理装置１０＞
＜１−２−１ 信号処理装置１０の構成＞
図２は、信号処理装置１０の機能的構成を概略的に示す。信号処理装置１０は、Ａ／Ｄ変換部１１と、受信データ記憶部１２と、範囲選択受付部１３と、魚群領域抽出部１４と、魚群隣接領域特定部１５と、信号レベル取得部１６と、信号レベル比演算部１７と、魚種特定部１８と、表示制御部１９とを有する。範囲選択受付部１３と、魚群領域抽出部１４と、魚群隣接領域特定部１５と、信号レベル取得部１６と、信号レベル比演算部１７と、魚種特定部１８とは、魚種判別部９（魚種判別装置の一例）を構成する。

Ａ／Ｄ変換部１１は、送受信部３から入力された受信データをデジタル信号に変換する。

受信データ記憶部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１によりデジタル化された受信データを順次
記憶する。

範囲選択受付部１３は、受信データについて、ユーザによる所定の範囲の選択を受け付ける。ユーザは、例えば、表示部４に表示された受信データに対応するエコー画像を見て、操作部５を操作することにより、所定の範囲を設定する。

魚群領域抽出部１４は、２周波の受信データの双方において閾値以上の信号が連続している範囲を魚群として抽出する。図３は、魚群領域抽出部１４の機能的構成を概略的に示す。魚群領域抽出部１４は、二値化部１４１と、ラベリング部１４２と、魚群範囲抽出部１４３とを備える。

二値化部１４１は、範囲選択受付部１３により設定された所定の範囲の受信データについて、周波数毎に二値化する。具体的には、２周波の受信データの双方において、所定の閾値以上の信号レベルであるサンプリング点（ドット）を１又は０、それ以外のサンプリング点を０又は１とする処理を行う。この２周波の受信データを用いて二値化処理を行う場合、例えば図１３に示すように次のように行う。なお、この例では、６０ｋＨと２００ｋＨの受信データを用いるものとし、信号レベルが閾値以上である場合を「１」、それ以外は「０」とする。

ステップＳ３０１：所定の範囲が設定された各周波数の受信データにおいて、深さ方向及びＰＩＮＧ方向において同位置のサンプリング点をそれぞれ特定する。

ステップＳ３０２：６０ｋＨｚの受信データにおける当該サンプリング点の信号レベルが閾値以上であるかどうかを判定する。閾値以上であればステップＳ３０３に進み、閾値未満であればステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０３：２００ｋＨｚの受信データにおける当該サンプリング点の信号レベルが閾値以上であるかどうかを判定する。閾値以上であればステップＳ３０４に進み、閾値未満であればステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０４：当該サンプリング点のデータ値を「１」に設定する。

ステップＳ３０５：当該サンプリング点のデータ値を「０」に設定する。

ステップＳ３０６：全てのサンプリング点においてステップＳ３０１〜３０５を繰り返し、一つの二値化された受信データを生成し、二値化処理を終了する。

なお、上記二値化処理においては、２周波の受信データの双方の信号レベルが閾値以上である場合のみ「１」を設定しているが、いずれか一方の信号レベルが閾値以上である場合に「１」を設定するようにしてもよい。また、所定の閾値は、予め固定されていてもよいし、可変とされてもよい。また、周波数に応じて閾値を異なるように設定してもよい。

以上のような処理を行うことにより、図６（ａ）に示すように、受信データは、信号レベルが閾値以上のサンプリング点（同図の白部分）とそれ以外のサンプリング点（同図の黒部分）とに分別される。

ラベリング部１４２は、二値化部１４１により二値化されたデータのうち、所定の閾値以上のサンプリング点が、深度方向又はＰＩＮＧ方向（表示された受信データにおいて深さ方向に対し直交する方向）に連続している場合、当該連続したサンプリング点（サンプリング点群）に同じラベルを割り振る、ラベリングを行う。

なお、ＰＩＮＧ方向とは、各スイープにおいて受信したエコー信号（受信データ）を時間毎に表示させた場合の時間軸に沿った方向をいう。

図４及び図５は、ラベリング処理のパターン例を示す。なお、図示例においては、見易さのため、１０ドットを１ドットとして示すこととする。

図４（ａ）は、設定された所定の範囲の受信データにおいて、サンプリング点（ドット）毎のデータ値が連続して閾値以上である部分（ここでは「１」のデータが連続する部分であって図示例の開始深度から終了深度まで）を示す。この場合、「１」の連続する長さが所定の深度方向最小長mindepth（例えば、mindepth＝２００ドット）以上であって、且つ所定の深度方向最大長maxdepth（例えば、maxdepth＝１０００ドット）以下である場合、同じラベルを割り振る（図示例ではグレーで示す）。

図４（ｂ）は、設定された所定の範囲の受信データにおいて、サンプリング点毎のデータ値が連続して「１」である部分はあるものの、連続する部分が深度方向最小長mindepth未満である場合を示す。この場合、同じラベルを割り振らない。

図４（ｃ）は、設定された所定の範囲の受信データにおいて、データ値「１」が連続する部分が複数あり、その間に所定数未満の「０」が介在する場合（つまり、「１」の連続性が所定の最小長以下の範囲で途切れている場合）、連続したものとみなす。この場合、途切れたサンプリング点数が所定数（例えば、１０ドット）以下であるときは、「１」が連続したものとみなし、その結果「１」の連続する長さが所定の深度方向最小長mindepth以上であって、且つ所定の深度方向最大長maxdepth以下である場合、同じラベルを割り振る。

図５（ａ）は、設定された所定の範囲の受信データにおいて、ＰＩＮＧ方向に「１」のサンプリング点が所定数連続する場合を示す。この場合、「１」の連続する長さが、所定のＰＩＮＧ方向最小長minping（例えば、minping＝２０ドット）以上であり、且つ所定のＰＩＮＧ方向最大長maxping（例えば、maxping＝入力データのＰＩＮＧ方向のサンプリング点数の８０％）以下である場合、同じラベルを割り振る（図示例ではグレー部分）。

図５（ｂ）は、設定された所定の範囲の受信データにおいて、ＰＩＮＧ方向に「１」のサンプリング点が所定数連続する部分があると共に、深度方向においてもmindepth以上maxdepth以下の「１」の連続する部分がある場合の例を示す。同図に示しように深度方向及びＰＩＮＧ方向においてそれぞれの連続条件を満たした場合、同じラベルが付される（図示例ではグレー部分）。

以上のように、mindepth＜深度方向の長さ＜maxdepthであるか、或いはminping＜ＰＩＮＧ方向の長さ＜maxpingである場合、ラベリング処理が施される。

上記所定の条件下でラベリングを行うことにより、図６（ｂ）に示すように、深度方向又はＰＩＮＧ方向において所定の連続性を有するサンプリング点については同じラベルが割り振られる（同図のグレー部分）。なお、ラベリング部１４２は、所定の閾値以上のサンプリング点が斜め方向に連続している場合も、当該サンプリング点に同じラベルを割り振るようにしてもよい。

魚群範囲抽出部１４３は、同じラベルを付けたサンプリング点群の面積を算出し、ユーザにより選択された範囲のうち当該面積が所定値以上或いは最大値となる範囲を魚群範囲として抽出する。所定値とは、例えば、上記mindepth（深度方向最小長）×minping（ＰＩＮＧ方向最小長）である。面積がmindepth×minping以上であれば、魚群範囲として抽出し、それ以外は抽出しないこととする。この処理により、図６（ｃ）に示すように、抽出された魚群（同図の白部分）が表示される。同図に示すように、魚群の下方にはいわゆる魚群の尾引き部分（図６（ａ）の下方に示される連続性の小さい白点部分）等、魚群の可能性が低い信号部分は除かれる。

一方、魚群隣接領域特定部１５は、魚群領域抽出部１４により抽出された魚群の隣接領域、特に魚群領域の深度方向の上隣接領域と同下隣接領域を特定する。具体的には、図７に概念的に示すように、魚群隣接領域特定部１５は、上隣接領域と下隣接領域の２周波（低周波と高周波）の信号をそれぞれ取得する（ステップＳ１０１）。比較的、低周波の信号レベルは尾引き部分が強く、高周波の信号レベルは魚群部分が強い。従って、双方の信号について、双方共所定のレベル以上の信号のみを削除する（ステップＳ１０２）。そして、残りの信号を抽出する（ステップＳ１０３）。以上の処理の結果、図８に示すように、魚群の尾引き部分８０１ａ、８０１ｂ、つまり隣接領域を、魚群領域８０２ａ、８０２ｂとは区別して特定することができる。図８（ａ）はアジの魚群、図８（ｂ）はニシンの魚群を示す。同図に示すように、アジの魚群の尾引き部分８０１ａと、ニシンの魚群の尾引き部分８０１ｂでは信号レベルの分布に差異が見られる。

信号レベル取得部１６は、魚群領域抽出部１４により抽出した魚群領域、魚群隣接領域特定部１５により特定した魚群領域の上隣接領域、及び同下隣接領域の３つの領域について、２周波（高周波と低周波）の受信データの信号レベルをそれぞれ取得し、平均値を算出する。

信号レベル比演算部１７は、信号レベル取得部１６により算出された領域の信号レベルの平均値間の比を算出する。具体的には、２周波のデータについて、次の指標１、２をそれぞれ算出する。

指標１（６０ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／下隣接領域における信号レベルの平均値
指標２（６０ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／上隣接領域における信号レベルの平均値
指標１（２００ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／下隣接領域における信号レベルの平均値
指標２（２００ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／上隣接領域における信号レベルの平均値

魚種特定部１８は、指標１、２の組み合わせにおけるデータと、魚種毎に保存されたリファレンスデータとの相関性を計算し、魚種を判別する。

相関性は、指標１、２の組み合わせにおける各データと、例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すようなリファレンスデータと間のマハラノビス距離を算出することにより求める。なお、ここでは、アジとニシンを例としており、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すような相関分布が見られる。そして、魚種特定部１８は、各周波数のデータとリファレンスデータ間のマハラノビス距離を得点化する。更にこれらの得点の合計値を算出し、その合計値に応じて魚種を特定する。

表示制御部１９は、魚種特定部１８により特定された魚種に関する情報を表示部４に表示させたり、魚群領域を可視化したりする等の処理を行う。

なお、ここでは図示を省略しているが、表示制御部１９は、通常の水中探知機の機能として、受信データ記憶部１２から取得した受信データを可視化する処理を行う。すなわち、表示制御部１９は、順次記録された各受信データを、超音波を出力してからの経過時間に応じて、深度に対応したエコー画像として表示部４に表示するための処理を行う。

＜１−２−２ 魚種判別部９の動作＞
図１０は、本実施形態に係る魚種判別部９による処理のフローチャートである。

ステップＳ２０１：ユーザの操作を介して範囲選択受付部１３により受信データの所定の範囲が選択されたことを判定する。

ステップＳ２０２：ステップＳ２０１において選択された範囲における受信データに対し、魚群領域抽出部１４により魚群領域の抽出を行う。魚群領域の抽出は、上述したように、二値化部１４１により受信データの二値化処理（例えば、図１３）を行い、二値化処理されたデータをラベリング部１４２によりラベリングする。そして、魚群範囲抽出部１４３により、同じラベルを付けたサンプリング点群の面積が算出され、ユーザにより選択された範囲のうち当該面積が所定値以上又は最大値となる範囲が魚群範囲として抽出される。

ステップＳ２０３：ステップＳ２０２において抽出された魚群領域に基づき、魚群隣接領域特定部１５により、その隣接領域を特定する。ここでは、抽出された魚群領域の深度方向の上隣接領域と同下隣接領域を魚群隣接領域として特定する。

ステップＳ２０４：信号レベル取得部１６により、ステップＳ２０２において抽出された魚群領域、ステップＳ２０３において特定された上隣接領域、及び下隣接領域の３つの領域について、２周波の受信データの信号レベルをそれぞれ取得し、平均値を算出する。

ステップＳ２０５：ステップＳ２０４において算出された各領域の信号レベルの平均値間の比を演算する。具体的には、各周波数の受信データについて、次の指標１、２を演算する。

指標１（６０ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／下隣接領域における信号レベルの平均値
指標２（６０ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／上隣接領域における信号レベルの平均値
指標１（２００ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／下隣接領域における信号レベルの平均値
指標２（２００ｋＨｚ）＝魚群領域における信号レベルの平均値／上隣接領域における信号レベルの平均値

ステップＳ２０６：魚種特定部１８により、ステップＳ２０５において算出された指標１，２の組み合わせと、魚種毎に保存されたリファレンスデータとの相関性を計算し、魚種を特定する。

ステップＳ２０７：ステップＳ２０６において特定された魚種に関する情報や魚群領域を表示部４に表示する。

なお、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができる。

＜１−３ 本実施形態の特徴＞
上記実施形態に係る魚種判別部９によれば、魚群そのもののエコー信号をそのまま用いるのではなく、その隣接領域、つまり尾引き部分の信号レベルも判別指標に用いる。これにより、魚種を精度よく判別することができる。

上記実施形態に係る魚種判別部９によれば、魚群領域とその隣接領域における信号レベルの比を用いるため、水中探知機の感度のばらつき等による受信データの強度のばらつきによる影響を除くことができる。

上記実施形態に係る魚種判別部９によれば、ユーザが選択したデータ範囲から魚群の可能性が低い情報を除き魚群の可能性が高い範囲を抽出した上で、魚種を判別しているため、魚種を精度よく判別することができる。

上記実施形態に係る魚種判別部９によれば、２周波の受信データを用いているため、魚群の隣接領域を簡単且つ確実に抽出できる。

＜２ その他実施形態＞
＜２−１＞
上記実施形態に係る魚種判別部９においては、信号レベル比演算部１７は、上記実施形態に加えて又は上記実施形態に代えて、次のように信号レベル比を算出してもよい。魚群領域、上隣接領域、及び下隣接領域の３つの領域について、それぞれ高周波と低周波の受信データ間における信号レベルの平均値の差分を算出し、それぞれの周波数に対応する次の指標３，４を算出する。

指標３＝魚群領域における信号レベルの平均値の差分（高周波と低周波間）／下隣接領域における信号レベルの平均値の差分（高周波と低周波間）
指標４＝魚群領域における信号レベルの平均値の差分（高周波と低周波間）／魚群領域における信号レベルの上隣接領域の平均値の差分（高周波と低周波間）
魚種特定部１８は、指標３、４の組み合わせにおける各データと、例えば、図１１に示すようなリファレンスデータと間のマハラノビス距離を算出することにより求める。なお、ここでは、アジとニシンの例としており、図１１に示すような相関分布が見られる。そして、魚種特定部１８は、上記第１実施形態と同様に、各データとリファレンスデータ間のマハラノビス距離を得点化する。更にこれらの得点の合計値を算出し、その合計値に応じて魚種を特定する。

＜２−２＞
上記実施形態に係る魚種判別部９においては、受信データの信号レベルを用いて魚種判別を行っているが、他の信号情報（例えば、体積散乱強度）を用いてもよい。

＜２−３＞
上記実施形態に係る魚種判別部９においては、魚群領域抽出部１４により魚群を抽出しているが、これに限定されない。魚群領域抽出部１４は設けず、範囲選択受付部１３においてユーザにより特定された魚群領域に基づき、魚種判別を行ってもよい。

また、範囲選択受付部１３を介してユーザにより所定の範囲を選択しているが、ユーザにより選択されることに限定されない。ユーザによる範囲の選択がなくとも、魚群のいる可能性のある深度における範囲を設定できるものであればよい。

＜２−４＞
上記実施形態に係る魚種判別部９における魚群隣接領域の特定は、更に所定の信号レベルの連続性を判定することにより行ってもよい。具体的には、図１２に示すように、魚群隣接領域特定部１５により特定された下隣接領域について、抽出した魚群領域の深度方向下端から下方向へ、高周波の受信データにおいて所定の閾値以上の信号レベルが連続した場合、又は低周波の受信データにおいて所定の閾値以下の信号レベルが連続した場合を判別する。そして、当該連続が開始する部分までを、下隣接領域として特定する。同様に、魚群隣接領域特定部１５により特定された上隣接領域について、抽出した魚群領域の深度方向上端から上方向へ、高周波の受信データにおいて所定の閾値以上の信号レベルが連続した場合、又は低周波の受信データにおいて所定の閾値以下の信号レベルが連続した場合を判別する。そして、当該連続が開始する部分までを、上隣接領域として特定する。図示例では、上記条件を満たすサンプリング点（ドット）が５以上連続する部分までを、上下の隣接領域として特定している。

また高周波または低周波のいずれか一方の受信デーを用いる場合であっても、上記処理方法を用いて魚群隣接領域を特定できる。

＜２−５＞
上記実施形態に係る魚種判別部９においては、各領域の信号レベルの平均値を用いているが、中央値、最大値等を用いてもよい。

＜２−６＞
上記実施形態に係る魚種判別部９においては、魚群の上隣接領域及び下隣接領域の両方の領域の信号レベルを用いて魚種を判別している（指標１及び２の双方、或いは／及び指標３及び指標４の双方）が、これに限定されない。上下の隣接領域のうちいずれか一方のみの信号レベルを用いて魚種を判別してもよい（指標１又は指標２、或いは指標３又は指標４）。

また、例えば左右の隣接領域も含めて特定し、当該領域に信号レベルと魚群領域の信号レベルに基づき、魚種判別を行ってもよい。

＜２−７＞
上記実施形態に係る魚種判別部９によれば、魚群領域抽出部１４は、面積を求めることなく、同じラベルを割り振られたサンプリング点数群を魚群として抽出するだけでもよい。或いは、魚群領域抽出部１４は、面積に代えて又は面積に加えて、同じラベルを割り振られたサンプリング点数群の形状（例えば、深度方向長さと送信方向長さとの所定の比）やその他の大きさを示すパラメータ（深度方向長さ、送信方向長さ、周辺長等）に基づき、魚群を抽出するようにしてもよい。

＜２−８＞
上記実施形態に係る水中探知機１における魚種判別部９によれば、２周波の受信データに対し処理を行っているが、１周波或いは３周波以上の受信データに対しても同様の処理を行ってもよい。３周波以上の受信データが得られる水中探知機である場合は、魚種判別部９は、２周波以上の受信データを選択して処理を行うようにしてもよい。この場合、いずれの周波数を選択するかは、環境に応じて動的に設定できるようにしてもよい。

また、本発明は１周波の受信データのみを用いても上記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、魚種を精度よく判別することができ、水中探知機の感度のばらつき等による受信データの強度のばらつきによる影響を除くことができる。

＜２−９＞
上記実施形態においては、魚種判別部９は、装置や集積回路として説明したが、本発明は、魚種判別方法やコンピュータプログラムとしても実現し得るものである。

１ 水中探知機
２ 送受波器
３ 送受信部
４ 表示部
５ 操作部
９ 魚種判別部
１０ 信号処理装置
１１ Ａ／Ｄ変換部
１２ 受信データ記憶部
１３ 範囲選択受付部
１４ 魚群領域受付部
１５ 魚群隣接領域特定部
１６ 信号レベル取得部
１７ 信号レベル比演算部
１８ 魚種特定部
１９ 表示制御部
１４１ 二値化部
１４２ ラベリング部
１４３ 魚群範囲抽出部

Claims (25)

1. 少なくとも一周波数により水中に向けて送信された超音波のエコー信号を用いて魚種を判別する魚種判別装置であって、
   前記エコー信号から生成したデータにおいて、取得した魚群領域の隣接領域を特定する魚群隣接領域特定部、及び
   前記魚群領域における前記データの信号情報と、前記隣接領域における前記データの信号情報とに基づき魚種を特定する魚種特定部、
   を備える、魚種判別装置。
2. 前記データは、複数の周波数により送信された超音波のエコー信号に基づきそれぞれ生成される、
   請求項１に記載の魚種判別装置。
3. 前記隣接領域は、前記魚群領域の深度方向上に位置する隣接領域及び下に位置する隣接領域のうち少なくとも一方である、
   請求項１に記載の魚種判別装置。
4. 前記魚種特定部は、前記魚群領域における前記データの信号情報と、前記隣接領域における前記データの信号情報との比に基づき魚種を特定する、
   請求項１に記載の魚種判別装置。
5. 前記魚種特定部は、前記複数の周波数のうち、高い方の周波数に対応する前記データの信号情報と、低い方の周波数に対応する前記データの信号情報との差を算出し、前記魚群領域における前記差と、前記隣接領域における前記差との比に基づき、魚種を特定する、
   請求項２に記載の魚種判別装置。
6. 前記魚群領域及び前記隣接領域における前記データの信号情報は、前記データの信号レベルの平均値、最大値、中央値のうちいずれかを含む、
   請求項１に記載の魚種判別装置。
7. 前記魚群隣接領域特定部は、前記複数の周波数のうち、低い方の周波数に対する前記エコー信号の信号レベルと、高い方の周波数に対する前記エコー信号の信号レベルの差に基づき、前記隣接領域を特定する、
   請求項２に記載の魚種判別装置。
8. 前記魚群隣接領域特定部は、前記複数の周波数のうち、低い方の周波数に対する前記エコー信号の所定の信号レベル又は前記高い方の周波数に対する前記エコー信号の所定の信号レベルの連続性を判定することにより、前記隣接領域を特定する、
   請求項２に記載の魚種判別装置。
9. 前記魚群領域を抽出する魚群領域抽出部を更に備え、
   前記魚群領域抽出部は、
   前記データを、信号レベルを基準に二値化する二値化部と、
   二値化されたデータのうち信号レベルの高い方の値を有するデータの、所定方向における連続性を検出し、前記連続性を有するデータ範囲を特定する魚群候補特定部と、
   特定されたデータ範囲に基づき魚群範囲を抽出する魚群範囲抽出部と、
   を有する、
   請求項１に記載の魚種判別装置。
10. 前記所定方向は、前記二値化されたデータの深度方向、送信方向、及び斜め方向の少なくとも一つである、
    請求項９に記載の魚種判別装置。
11. 前記魚群範囲抽出部は、前記特定されたデータ範囲が複数ある場合、最大面積を有するデータ範囲を前記魚群範囲として抽出する、
    請求項９に記載の魚種判別装置。
12. 請求項１に記載の魚種判別装置、
    前記エコー信号をデジタル変換して前記データを生成するＡ／Ｄ変換部、及び
    前記データを記憶するメモリ、
    を備える、信号処理装置。
13. 請求項１２に記載の信号処理装置、
    水中に向けて前記超音波の送信信号を送信し、前記エコー信号を受信する送受波器、
    前記超音波の送信信号を生成して前記送受波器に出力すると共に、前記送受波器より前記エコー信号を受信し前記信号処理装置に出力する送受信装置、及び
    前記信号処理装置の前記魚種判別装置により判別された魚種に関する情報を表示する表示装置、
    を備える、水中探知機。
14. 少なくとも一周波数により水中に向けて送信された超音波のエコー信号を用いて魚種を判別するための魚種判別方法であって、
    前記エコー信号から生成したデータにおいて、取得した魚群領域の隣接領域を特定し、
    前記魚群領域における前記データの信号情報と、前記隣接領域における前記データの信号情報とに基づき魚種を特定する、
    魚種判別方法。
15. 前記データは、複数の周波数により送信された超音波のエコー信号に基づきそれぞれ生成される、
    請求項１４に記載の魚種判別方法。
16. 前記隣接領域は、前記魚群領域の深度方向上に位置する隣接領域及び下に位置する隣接領域のうち少なくとも一方である、
    請求項１４に記載の魚種判別方法。
17. 前記魚種の特定においては、前記魚群領域における前記データの信号情報と、前記隣接領域における前記データの信号情報との比に基づき魚種を特定する、
    請求項１４に記載の魚種判別方法。
18. 前記魚種の特定においては、前記複数の周波数のうち、高い方の周波数に対応する前記データの信号情報と、低い方の周波数に対応する前記データの信号情報との差を算出し、前記魚群領域における前記差と、前記隣接領域における前記差との比に基づき、魚種を特定する、
    請求項１５に記載の魚種判別方法。
19. 前記魚群領域及び前記隣接領域における前記データの信号情報は、前記データの信号レベルの平均値、最大値、中央値のうちいずれかを含む、
    請求項１４に記載の魚種判別方法。
20. 前記隣接領域の特定においては、前記複数の周波数のうち、低い方の周波数に対する前記エコー信号の信号レベルと、高い方の周波数に対する前記エコー信号の信号レベルの差に基づき、前記隣接領域を特定する、
    請求項１５に記載の魚種判別方法。
21. 前記隣接領域の特定においては、前記複数の周波数のうち、低い方の周波数に対する前記エコー信号の所定の信号レベルの連続性、又は前記高い方の周波数に対する前記エコー信号の所定の信号レベルの連続性を判定することにより、前記隣接領域を特定する、
    請求項１５に記載の魚種判別方法。
22. 更に、前記魚群領域を抽出することを含み、
    前記魚群領域の抽出においては、
    前記データを、信号レベルを基準に二値化し、
    二値化されたデータのうち信号レベルの高い方の値を有するデータの、所定方向における連続性を検出し、前記連続性を有するデータ範囲を特定し、
    特定されたデータ範囲に基づき魚群範囲を抽出する、
    請求項１４に記載の魚種判別方法。
23. 前記所定方向は、前記データを表示させたときの深度方向、前記深度方向に直交する方向、及び前記深度方向及び前記直交する方向に対して斜め方向のうちの少なくとも一つである、
    請求項２２に記載の魚種判別方法。
24. 前記魚群範囲の抽出においては、前記特定されたデータ範囲が複数ある場合、最大面積を有するデータ範囲を前記魚群範囲として抽出する、
    請求項２２に記載の魚種判別方法。
25. 請求項１４に記載の魚種判別方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。