JP2016151460A - Underwater survey/analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は水中探査解析方法に関するものであり、特に、水中環境における目的の物体を探し、識別し、それらのデータを利用できるようにする水中探査解析方法に関するものである。 The present invention relates to an underwater exploration analysis method, and more particularly to an underwater exploration analysis method for searching for and identifying a target object in an underwater environment and using the data.
従来、水中や海中(以下、これらを総称して「水中」という)の目的の物体、例えば魚や珊瑚礁等の行動や生態、及び、河床・湖底・海底の形状等を、水中ビデオカメラを使用して映像を記録すると共に、それを解析して観察する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, underwater and underwater (hereinafter collectively referred to as `` underwater '') objects such as fish and coral reefs, behavior and ecology, and the shape of riverbeds, lake bottoms, and seabeds have been used with underwater video cameras. For example, a method of recording and observing a video is known (for example, see Patent Document 1).
また、水中で音波を発射し、その反射波を捉えて水中の目的の物体を探す音響ソナーと、該音響ソナーにより収集したデータを処理して水中の目的物体を認識するための制御装置と、を使用してなるソナーシステムは知られている(例えば、特許文献2参照)。 Also, an acoustic sonar that emits sound waves in the water, captures the reflected waves and searches for the target object in the water, a control device for processing the data collected by the acoustic sonar and recognizing the target object in the water, A sonar system using this is known (for example, see Patent Document 2).
特許文献2で知られる音響ソナーは、その音響ソナーを水平方向にのみ回転させて、その反射波を捉えて水中の目的の物体を探すようにしたもので、また物体の種類(例えば、魚種等)を識別するビデオカメラ等を備えた構成にはなっていない。 The acoustic sonar known in Patent Document 2 is such that the acoustic sonar is rotated only in the horizontal direction and the reflected wave is captured to search for a target object in the water. Etc.) is not provided with a video camera or the like.
上述したように、特許文献2記載の発明は、音響ソナーを水平方向にのみ回転させ、その反射波を捉えて水中の目的の物体を探すようにしているので、解析精度が低く、また、音響ソナーの周囲をより広く探索するには、音響ソナーの位置を頻繁に移動させて処理しなければならず、作業性が悪い。また、物体の種類を識別するビデオカメラ等の物体識別手段を備えていないので、識別性の面で十分な満足が得られていないという問題点があった。 As described above, the invention described in Patent Document 2 rotates the acoustic sonar only in the horizontal direction and captures the reflected wave to search for a target object in the water. In order to search around the sonar more widely, the position of the acoustic sonar must be frequently moved and processed, and workability is poor. Further, since there is no object identification means such as a video camera for identifying the type of object, there has been a problem that sufficient satisfaction has not been obtained in terms of discrimination.
そこで、音響ソナーの位置を頻繁に移動させることなく、その音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘ってリアルタイムに、また正確に把握することができるようにした水中探査解析方法を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 In order to provide an underwater exploration analysis method that can accurately grasp the state around the acoustic sonar over a wide range in real time without frequently moving the position of the acoustic sonar. The technical problem which should arise arises, and this invention aims at solving this problem.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明の水中探査解析方法は、水中に向けて音波を発射し、その反射波を捉えて目的の物体及び該物体の大きさを識別する水中3D音響ソナーと、前記物体の種類を識別する物体識別手段と、前記水中3D音響ソナーにより収集したデータと前記物体識別手段により収集したデータを解析する制御装置と、を備えるソナーシステムを使用して前記水中3D音響ソナー周囲の水中環境を探索し、解析することを特徴とする。 The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the underwater exploration analysis method according to the first aspect of the present invention emits a sound wave toward the water, captures the reflected wave, and captures the target object and the object. An underwater 3D acoustic sonar for identifying the size of an object, an object identifying means for identifying the type of the object, a control device for analyzing data collected by the underwater 3D acoustic sonar and data collected by the object identifying means, The underwater environment around the underwater 3D acoustic sonar is searched and analyzed using a sonar system comprising:
この方法によれば、水中3D音響ソナーを使用することにより、ソナーの設置位置を頻繁に変更させることなく、水中環境のデータを立体的に取得して解析することができる。また、これにより、水中3D音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘って正確に把握できる。 According to this method, by using the underwater 3D acoustic sonar, the underwater environment data can be acquired and analyzed three-dimensionally without frequently changing the installation position of the sonar. This also makes it possible to accurately grasp the state around the underwater 3D acoustic sonar over a wide range.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の水中探査解析方法において、前記水中3D音響ソナーを、鉛直及び水平方向に回転させて、該水中音響ソナー周囲のデータを取得する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the underwater exploration analysis method according to claim 1, characterized in that the underwater acoustic sonar data is acquired by rotating the underwater 3D acoustic sonar vertically and horizontally. To do.
この方法によれば、鉛直及び水平方向に回転する水中3D音響ソナーを使用することにより、ソナーの設置位置を頻繁に変更させることなく、水中環境のデータを立体的に取得して水中3D音響ソナーの全周方向・広範囲に亘る状態を更に広範囲に亘って正確に把握できる。 According to this method, by using the underwater 3D acoustic sonar that rotates vertically and horizontally, the underwater 3D acoustic sonar can be obtained by three-dimensionally acquiring the data of the underwater environment without frequently changing the installation position of the sonar. It is possible to accurately grasp the state in the whole circumference direction and in a wide range.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の水中探査解析方法において、前記水中3D音響ソナーの前記鉛直方向の向きを段階的に切り換えて該水中3D音響ソナーから発射される音波のチルト角を段階的に変更し、該チルト角が変更される毎に前記水中3D音響ソナーを水平方向に回転させる、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the underwater exploration analysis method according to the second aspect, the tilt angle of the sound wave emitted from the underwater 3D acoustic sonar by changing the vertical direction of the underwater 3D acoustic sonar stepwise. The underwater 3D acoustic sonar is rotated in the horizontal direction every time the tilt angle is changed.
この方法によれば、水中3D音響ソナーから発射される音波のチルト角を段階的に変更し、変更後に前記水中3D音響ソナーを水平方向に例えば360°回転させることにより、その都度、単位空間が切り出され、その単位空間毎のソナー画像を得ることができる。これにより、データの密度を高めて空間の状況をより正確に把握することができる。 According to this method, the tilt angle of the sound wave emitted from the underwater 3D acoustic sonar is changed stepwise, and the unit space is changed each time by rotating the underwater 3D acoustic sonar horizontally, for example, 360 ° after the change. It is cut out and a sonar image for each unit space can be obtained. Thereby, the density of data can be raised and the situation of a space can be grasped | ascertained more correctly.
請求項4記載の発明は、請求項2又は3に記載の水中探査解析方法において、前記音響ソナーは、前記鉛直方向に並んで複数個配置された受波装置を備え、該複数個の受波装置を順に切り換え動作させることにより前記水中3D音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出すようにしてなる、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the underwater exploration analysis method according to the second or third aspect, the acoustic sonar includes a plurality of receiving devices arranged side by side in the vertical direction, and the plurality of receiving waves It is characterized in that the vertical rotation of the underwater 3D acoustic sonar is created by switching the devices in order.
この方法によれば、前記鉛直方向に並んで複数個配置された受波装置を順に切り換え動作させて、前記水中3D音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出すので、ソナーシステムにおける構造の簡略化を可能にする。 According to this method, a plurality of receiving devices arranged side by side in the vertical direction are sequentially switched to create the vertical rotation of the underwater 3D acoustic sonar, thereby simplifying the structure of the sonar system. to enable.
請求項5記載の発明は、請求項2、3又は4に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、前記水中3D音響ソナーにより収集されたデータから前記物体の幅、奥行き、高さを各々計算して、該物体の体積を計測する、ことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the underwater exploration analysis method according to the second, third, or fourth aspect, the control device determines the width, depth, and height of the object from data collected by the underwater 3D acoustic sonar. Each is calculated and the volume of the object is measured.
この方法によれば、水中3D音響ソナーにより収集されたデータから目的とする物体の幅、奥行き、高さを各々計算し、その物体の体積を容易に、かつ正確に計測することができる。 According to this method, the width, depth, and height of the target object can be calculated from the data collected by the underwater 3D acoustic sonar, and the volume of the object can be measured easily and accurately.
請求項6記載の発明は、請求項1、2、3、4又は5に記載の水中探査解析方法において、前記物体識別手段は、前記水中3D音響ソナーに連動して水中の様子を撮影するビデオカメラであって、前記制御装置は、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記水中3D音響ソナーにより収集したデータを解析して、前記物体の種類を識別する、ことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the underwater exploration analysis method according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect, wherein the object identification means captures an underwater state in conjunction with the underwater 3D acoustic sonar. It is a camera, The said control apparatus analyzes the underwater video image image | photographed with this video camera, and the data collected by the said underwater 3D sound sonar, It is characterized by the above-mentioned.
この方法によれば、水中3D音響ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、目的とする物体の形状に加えて、その物体の種類も容易に、かつ、正確に識別することができる。 According to this method, in addition to the shape of the target object, the type of the object can be easily and accurately identified from the data collected by the underwater 3D acoustic sonar and the underwater video image captured by the video camera. Can do.
請求項7記載の発明は、請求項6に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記水中3D音響ソナーにより収集したデータを解析して、前記物体の個体サイズ及び個体数を計測する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the underwater exploration analysis method according to claim 6, wherein the control device analyzes the underwater video image captured by the video camera and the data collected by the underwater 3D acoustic sonar, and The object size and the number of individuals are measured.
この方法によれば、水中3D音響ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、目的とする物体の個体サイズ及び個体数も容易に、かつ正確に計測することができる。 According to this method, the individual size and the number of individuals of the target object can be easily and accurately measured from the data collected by the underwater 3D acoustic sonar and the underwater video image taken by the video camera.
請求項8記載の発明は、請求項1、2、3、4、5、6又は7に記載の水中探査解析方法において、前記ソナーシステムを、魚群の探査・計測に使用することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the underwater exploration analysis method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the sonar system is used for exploration and measurement of a school of fish. .
この方法によれば、音響ソナー周囲に集まっている魚群の状態を広範囲に亘って正確に把握することができる。したがって、魚群構成、魚群量等、魚群の探査解析に有効に寄与できる。 According to this method, the state of the school of fish gathering around the acoustic sonar can be accurately grasped over a wide range. Therefore, it is possible to effectively contribute to fish school exploration analysis such as fish school composition and school fish quantity.
請求項9記載の発明は、請求項8に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、前記水中3D音響ソナーにより収集したデータから魚群の幅、奥行き、高さを各々計算し、該魚群の体積を計測する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the underwater exploration analysis method according to claim 8, wherein the control device calculates the width, depth, and height of the fish school from the data collected by the underwater 3D acoustic sonar, and the fish school. It measures the volume of this.
この方法によれば、水中3D音響ソナーにより収集したデータから魚群の幅、奥行き、高さを各々計算し、該魚群の体積を容易に、かつ正確に把握することができる。 According to this method, the width, depth, and height of the fish school can be calculated from the data collected by the underwater 3D acoustic sonar, and the volume of the fish school can be easily and accurately grasped.
請求項10記載の発明は、請求項8又は9に記載の水中探査解析方法において、前記水中3D音響ソナーにより収集したデータと前記ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から魚群構成種を識別する、ことを特徴とする。
The invention according to
この方法によれば、水中3D音響ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、魚群構成種(魚の種類)を容易に、かつ正確に把握することができる。 According to this method, it is possible to easily and accurately grasp the school constituent species (fish type) from the data collected by the underwater 3D acoustic sonar and the underwater video image taken by the video camera.
請求項10記載の発明は、請求項8、9又は10に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、前記水中3D音響ソナーにより収集したデータと前記ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から成魚の個体サイズを計測する、ことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the underwater exploration analysis method according to the eighth, ninth or tenth aspect, the control device is an adult fish based on data collected by the underwater 3D acoustic sonar and an underwater video image captured by the video camera. It is characterized by measuring the individual size.
この方法によれば、ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、成魚の個体サイズ(魚1匹毎の大きさ、例えば長さと太さ等のサイズ)を容易に、かつ正確に把握することができる。 According to this method, from the data collected by sonar and underwater video images taken with a video camera, the individual size of an adult fish (size of each fish, for example, size such as length and thickness) can be easily and accurately determined. Can grasp.
本発明によれば、水中3D音響ソナーと物体の種類を識別する物体識別手段を使用して水中環境のデータを取得するので、音響ソナーの設置位置を頻繁に変更させることなく、水中における水中3D音響ソナーの全周方向・広範囲に亘る形状及び種別データ等を詳細、かつ正確に取得して解析することができる。そして、それらのデータを有効に利用することができる。 According to the present invention, the underwater environment data is acquired using the underwater 3D acoustic sonar and the object identifying means for identifying the type of the object, so that the underwater 3D underwater can be changed without frequently changing the installation position of the acoustic sonar. The shape and type data of the acoustic sonar over the entire circumference and in a wide range can be acquired in detail and accurately and analyzed. These data can be used effectively.
また、その水中探査解析方法を、魚群の探査・解析に使用することにより、その魚群構成、例えば魚群構成の大きさ、構成魚のサイズ、個体数等を正確に把握し、それらのデータを有効に利用することができる。 In addition, by using the underwater exploration analysis method for exploration and analysis of fish schools, it is possible to accurately grasp the size of the fish school, for example, the size of the fish school, the size of the constituent fish, the number of individuals, etc. Can be used.
本発明は音響ソナーの位置を頻繁に移動させることなく、その音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘ってリアルタイムに、かつ正確に把握することができるようにした水中探査解析方法を提供するという目的を達成するために、水中に向けて音波を発射し、その反射波を捉えて目的の物体及び該物体の大きさを識別する水中3D音響ソナーと、前記物体の種類を識別する物体識別手段と、前記水中3D音響ソナーにより収集したデータと前記物体識別手段により収集したデータを解析する制御装置と、を備えるソナーシステムを使用して前記水中3D音響ソナー周囲の水中環境を探索し、解析する、ことにより実現した。 An object of the present invention is to provide an underwater exploration analysis method capable of accurately grasping a state around an acoustic sonar over a wide range in real time without frequently moving the position of the acoustic sonar. To achieve this, an underwater 3D acoustic sonar that emits sound waves toward the water and captures the reflected waves to identify the target object and the size of the object; and an object identification means that identifies the type of the object; Searching and analyzing the underwater environment around the underwater 3D acoustic sonar using a sonar system comprising a data collected by the underwater 3D acoustic sonar and a control device for analyzing the data collected by the object identifying means. Realized by.
以下、本発明の実施形態による水中探査解析方法の一実施例を、漁礁周辺に蝟集する魚群の構成魚を探査解析する場合について図1乃至図8を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、目的の物体が魚群である場合について説明するが、これに限ることなく、例えば目的物体が珊瑚礁等であってもよいものである。また、海中で使用する場合について説明するが、河川や湖であってもよいものである。 Hereinafter, an example of an underwater exploration analysis method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8 in the case of exploring and analyzing constituent fish of a school of fish gathered around a fishing reef. In the following description, the case where the target object is a fish school will be described. However, the present invention is not limited thereto, and the target object may be a coral reef, for example. Moreover, although the case where it uses in the sea is demonstrated, a river and a lake may be sufficient.
図1は本発明に係る水中探査解析方法を実施するためのソナーシステムの一例を示す概略構成図、図2はそのソナーシステムにおける制御系の構成ブロック図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a sonar system for carrying out the underwater exploration analysis method according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control system in the sonar system.
図1、図2において、ソナーシステム10は、船舶11と、該船舶11に搭載して目的の海域まで運ばれた後、海中に投下されるソナー機器12と、前記船舶11に搭載されて前記ソナー機器12により収集したデータを取り込んで処理する制御装置13と、電源14と、を備えている。なお、前記ソナー機器12は、前記船舶11に搭載したクレーン15のロープ16に繋がれて海中に投下され、探査後は再び前記クレーン15で前記ロープ16を巻き取ることにより、船舶11に回収できるようになっている。また、前記ソナー機器12は、船舶11上に配設された遠隔操作部17により、各種の遠隔操作が可能になっている。さらに、前記ソナー機器12と前記制御装置13と遠隔操作部17の間は、通信ケーブル18により電気的に接続されている。その通信ケーブル18は、前記クレーン15で前記ロープ16を巻き取るときに、そのロープ16の巻き取りに同期して船舶11上の図示しない所定の位置に巻き取られるようになっている。図1中、符号31は漁礁、符号32は魚群を示している。
1 and 2, a
更に詳述すると、前記制御装置13はコンピュータであって、ディスプレイ19を備えている。また、制御装置13内には、ソナー機器12で収集したデータを記憶し、かつ、決められた手順で処理する、解析アルゴリズムを実施するためのプログラム等が内蔵されているメモリ20を設けている。その制御装置13は、ソナー機器12から入力された情報に基づいて魚群の種類、個体数、体積を演算して解析するとともに、その解析結果を出力して判り易くディスプレイ19に表示するようになっている。
More specifically, the
電源14は、上記ソナー機器12、制御装置13等の電源となるものであり、発電機と該発電機で生成された電力を蓄積しておくためのバッテリーを備えている。
The
前記ソナー機器12は、図2にその内部構成をブロック図で示し、図3に外観図を示している。そのソナー機器12は、図3に示すように機器枠体21を基体とし、その機器枠体21にスラスター22a、22b、22c、水中3D音響ソナー23、水中2D音響ソナー24、ビデオカメラ(水中ビデオ)25、LEDライト26、マニピュレーター27等を搭載してなる。機器枠体21に搭載された、それら各部は、それぞれ前記通信ケーブル18を介して制御装置13及び遠隔操作部17と接続されている。したがって、オペレータが船舶11上からディスプレイ19上に表示されたビデオ画像を見ながら、遠隔操作部17を介して、ソナー機器12の各装置を遠隔制御操作することができるようになっている。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the
前記スラスター22aは、前記ソナー機器12を上及び下方向へ択一的に移動させるための推進器であり、前記スラスター22bは前記ソナー機器12を左及び右方向へ択一的に移動させるための推進器、前記スラスター22cは前記ソナー機器12を前及び後方向に移動させるための推進器である。したがって、オペレータが船舶11上で前記遠隔操作部17を操作し、これらスラスター22a、22b、22cを個々に、かつ、連動させて駆動制御すると、前記ソナー機器12を上下、左右、前後の各方向に自由に移動させることができるようになっている。
The
前記水中3D音響ソナー23は、河床や海底の形状、及び、漁礁の形状、並びに魚群等を3D(立体視)計測可能なツールであり、例えばブルービュー社製の水中3DスキャナーBV5000を搭載する。
The underwater 3D
前記水中3D音響ソナー23は、音波を発射しながら鉛直方向に45°、水平方向に360°それぞれ回転し、その反射波を捉えて河床や海底の構造物を3D計測する。なお、水中3D音響ソナー23を鉛直方向に回転させる方法としては、1個の音響ソナーを鉛直方向(上下方向)に振って音響ソナーの向きを実際に変えてチルト角を変更させる方法と、複数個の音響ソナーを鉛直方向に一列に並べて配置し、その並べた該複数個の音響ソナーを順に切り換え動作させて、前記音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出す方法とがある。本実施例では、後者の複数個の音響ソナーを鉛直方向に一列に並べて配置する方法を用いているが、前者の方法、すなわち実際に1個の音響ソナーを鉛直方向に振って回転させる方法であってもよい。
The underwater 3D
本実施例の水中3D音響ソナー23の構成をさらに詳述すると、水中3D音響ソナー23は、図示しないが鉛直方向(上下方向)に256個の音響ソナー(以下、これを「受波装置」という)を一列に並べて配置し、この256個の受波装置を水平方向に360°回転させるとともに、一回転する毎に片側から順番に1個の受波装置を選択して切り換え駆動させる。この切り換えにより、チルト角が約0.1758°ずつ、段階的に鉛直方向に順に切り換わるようにして、水中3D音響ソナー23が垂直方向に回転している状態を作り出している。
The configuration of the underwater 3D
したがって、この水中3D音響ソナー23は、一回転毎に256個の受波装置の1個を、片側から順番に切り換え駆動しながら水平方向に360°回転することにより、256個の受波装置の全ての駆動が終わったときには、チルト角がそれぞれ異なる256本のスキャンが完了する。また、そのスキャンの都度、単位空間が切り出され、その単位空間毎のソナー画像を得ることができるようになっている。その鉛直方向の回転は4回行われる。したがって、そのスキャン操作も4回繰り返して行われることになり、その各回のスキャンデータがそれぞれ制御装置13に出力される。そして、制御装置13では、水中3D音響ソナー23からのスキャンデータを基に、水中3D音響ソナー23の全周方向・広範囲に亘るデータを取得して、河床や海底の形状、及び、漁礁の形状、並びに魚群等を立体的に解析し、その解析結果を出力してディスプレイ19に表示することができる。図4は、その一解析結果をディスプレイ19上に表示した一例を示す図である。その図4では、漁礁31と、その漁礁31の周辺に蝟集する魚群32の状態を示している。
Therefore, this underwater 3D
前記水中2D音響ソナー24は、ソナー機器12の前方における障害物等を探知し、ソナー機器12が安全航行するのを支援するツールであり、例えばブルービュー社製の水中2DソナーP900を搭載する。その水中2D音響ソナー24は、音波を発射しながらソナー機器12と共に移動し、スキャンデータを制御装置13に出力するようになっている。そして、制御装置13では、水中2D音響ソナー24からのデータを基に、ソナー機器12の前方における障害物等を探知して、ソナー機器12が障害物と衝突するのを避けて安全に航行するのを支援する。
The underwater 2D
前記ビデオカメラ25は、物体の種類を識別するための物体識別手段である。そのビデオカメラ25は、海中内の様子を実写し、それを水中ビデオ画像として制御装置13に出力するようになっている。そのビデオカメラ25は、水中3D音響ソナー23がスキャンするソナー機器12の前方における水中空間の様子を実写することが可能であり、また例えば5メートル先を泳ぐ1.6センチメートル程の魚の種類を識別できる程度の、解像度の高いビデオカメラが使用される。なお、前記制御装置13の前記メモリ20には、該ビデオカメラ25で実写された魚の種類、成魚の個体サイズ等を識別するためのデータが予め用意されている。また、本実施例では、物体の種類を識別するための物体識別手段としてビデオカメラ25を使用しているが、物体の種類を識別できるものであれば、ビデオカメラ以外であってもよいものである。
The
前記LEDライト26は、ビデオカメラ25で実写する前方の海中に光を照射し、ビデオカメラ25における撮影の補助をする。
The
前記マニピュレーター27は、前記ソナー機器12の前方における障害物等を探索するための装置である。
The
次に、このように構成されたソナーシステムにおいて、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群のサイズ及び構成種(魚の種類)、構成魚の個体サイズ、魚群量(Kg)等を探査解析する処理方法について、図2〜図5に示す図、及び、図6〜図8に示すフロー図を参照しながら説明する。 Next, in the sonar system configured as described above, a processing method for exploring and analyzing the size and constituent species (type of fish) of the fish collected around the underwater fishing reef, the individual size of the constituent fish, the amount of fish (Kg), etc. This will be described with reference to the diagrams shown in FIGS. 2 to 5 and the flowcharts shown in FIGS.
(ソナーシステムの基本動作)
まず、ソナーシステムの基本動作について説明する。ソナー機器12及び制御装置13を駆動させて、ソナー機器12を海中の所定の位置(目的とする漁礁周辺)まで運ぶ。その際、スラスター22a〜22c、水中2D音響ソナー24、ビデオカメラ25、LEDライト26、マニピュレーター27等を駆動し、また、オペレータはディスプレイ19上に映し出されるビデオカメラ25からの水中ビデオ画像を見ながら遠隔操作部17を介して、ソナー機器12を障害物との衝突を避けながら海中の所定の位置まで移動させる。
(Basic operation of sonar system)
First, the basic operation of the sonar system will be described. The
ソナー機器12が所定の位置に到達したら、ビデオカメラ25、LEDライト26等と共に水中3D音響ソナー23を駆動させる。そして、LEDライト26の光で水中3D音響ソナー23の前方を照らすとともに、ビデオカメラ25で水中3D音響ソナー23の前方における海中の様子を実写し、その様子を水中ビデオ画像としてリアルタイムに制御装置13に送る。また、制御装置13はその水中ビデオ画像をメモリ20に一時保存するとともに、ディスプレイ19上に映し出す。図5は、水中3D音響ソナー23が、漁礁31及び漁群32に向けて音波を発射し、ビデオカメラ25が漁礁31及び漁群32を撮影している状態を模式的に示している。
When the
(魚群のサイズ及び構成種を探査解析する処理方法)
続いて、制御装置13は、魚群のサイズ、構成種を探査解析する処理方法に入る。構成種を探査解析する処理では、ビデオカメラ25で水中3D音響ソナー23の前方における海中の様子を実写するとともに、その水中3D音響ソナー23を駆動させる。ここでの水中3D音響ソナー23は、前述したように一回転毎に256個の受波装置の1個を、片側から順番に駆動しながら水平方向に360°回転させ、チルト角の異なる256本のスキャンを行い、そのスキャンの都度、切り出される単位空間毎の、256個のソナー画像を、繰り返し4回、制御装置13に出力する。すなわち、図6に示すように、制御装置13では、水中3D音響ソナー23からのスキャンデータを基に該水中3D音響ソナー23の全周方向・広範囲に亘る測定データを取得し、漁礁31を測定する(ステップS101)。
(Processing method for exploration analysis of fish size and constituent species)
Subsequently, the
また、ここでの制御装置13の処理では、測定データからノイズを除去し(ステップS102)、処理後データから漁礁31等の構造物と構造物でない点群(魚群32)を識別する(ステップS103)。そして、構造物(漁礁31)以外の点群が魚群32のデータであり、処理後のデータから魚群32の幅、奥行、高さを計算し、魚群32の体積(魚群サイズ)を求める(ステップS104)。
Further, in the processing of the
同時に、制御装置13では、ビデオカメラ25で水中3D音響ソナー23の前方における海中の様子、すなわち漁礁31の周辺に蝟集する魚群32を撮影した水中ビデオ画像データを、予めメモリ20に記憶されている魚群データと参照し、魚群構成種(魚の種類)を推定する(ステップS105,S106)。
At the same time, in the
そして、制御装置13では、ステップS101〜S104のデータとステップS105、S106のデータから、魚群サイズ(体積)と構成種(魚の種類)を推定する(ステップS107)。
The
(構成魚の個体サイズを探査解析する処理方法)
魚群構成種の探査解析する処理方法では、制御装置13は、魚群のサイズ及び構成種を探査解析する処理の場合と同様に、ビデオカメラ25で水中3D音響ソナー23の前方における海中の様子を実写するとともに、この水中3D音響ソナー23を駆動させて、制御装置13では、水中3D音響ソナー23からのスキャンデータを基に該水中3D音響ソナー23の全周方向・広範囲に亘る測定データを取得し、魚群測定データを得る。
(Processing method for exploration analysis of individual size of constituent fish)
In the processing method for exploring and analyzing the constituent species of fish school, the
また、図7に示すように、制御装置13では、ビデオカメラ25で得られた水中ビデオ画像による魚毎の個体サイズ(魚1匹毎の大きさ、例えば長さと太さ等のサイズ)データと、水中3D音響ソナー23による魚1尾毎のデータをメモリ20に蓄積する(ステップS201)。
Further, as shown in FIG. 7, the
一方、制御装置13は、3D音響ソナー23に対しては、前述したように一回転毎に256個の受波装置の1個を、片側から順番に駆動しながら水平方向に360°回転させ、チルト角の異なる256本のスキャンを行い、そのスキャンの都度、切り出される単位空間毎の256個のソナー画像を、繰り返し4回、制御装置13に出力し、魚群32の測定データを取得する。また、その魚群の測定データからノイズを除去し、ノイズ処理後のデータから魚1尾毎のエコーを抽出し、エコーサイズ(魚1尾毎のサイズ、すなわち個体サイズ)を計測する(ステップS202)。
On the other hand, for the 3D
次いで、制御装置13では、ステップS201のデータとステップS202の魚群測定データで得られた魚群構成魚の個体サイズを計算し、推定する(ステップS203)。
Next, the
(魚群量を探査解析する処理方法)
魚群量を探査解析する処理方法では、制御装置13は、魚群のサイズ及び構成種、個体サイズを探査解析する処理の場合と同様に、ビデオカメラ25で水中3D音響ソナー23の前方における海中の様子を実写するとともに、その水中3D音響ソナー23を駆動させる。そして、制御装置13では、水中3D音響ソナー23からのスキャンデータを基に該水中3D音響ソナー23の全周方向・広範囲に亘る測定データを取得し、魚群測定データを得る。
(Processing method for exploration analysis of fish school quantity)
In the processing method for exploring and analyzing the amount of fish, the
次いで、図8に示すように、制御装置13は、水中3D音響ソナー23により測定した魚群データのノイズを除去した後、その魚群データから魚群32の幅、奥行、高さを求め、その魚群32の体積を計算する(ステップS301)。
Next, as shown in FIG. 8, the
次に、魚群データ内の単位空間を切り出し、単位空間あたりの尾数をカウントする。また、このカウント操作を複数回行い、その平均値をとる(ステップS302)。 Next, a unit space in the fish school data is cut out, and the number of fish per unit space is counted. Further, this counting operation is performed a plurality of times, and the average value is taken (step S302).
続いて、魚群データ内の単位空間を切り出し、単位空間に存在する個体のサイズを座標値から計測して、個体サイズと尾数の分布を把握する(ステップS303)。この際、個体サイズに基づき、文献等から個体当たりの標準的な重量を予め設定し、これをメモリ20に記憶しておく(ステップ304)。 Subsequently, the unit space in the fish school data is cut out, the size of the individual existing in the unit space is measured from the coordinate value, and the distribution of the individual size and the number of fish is grasped (step S303). At this time, based on the individual size, a standard weight per individual is set in advance from documents and the like, and is stored in the memory 20 (step 304).
次いで、ステップS303、S304で得られたデータから、魚群32内を個体別に分け、更に個体別の尾数、サイズ分布、サイズ別の標準重量から魚群漁(Kg)を計算する(ステップS305)。
Next, the
同時に、制御装置13では、ビデオカメラ25で水中3D音響ソナー23の前方における海中の様子、すなわち漁礁31の周辺に蝟集する魚群31を撮影した水中ビデオ画像データを、予めメモリ20に記憶されている魚群データと参照し、魚群構成種(魚の種類)を推定する(ステップS306)。
At the same time, in the
また、ステップS305のデータとステップS306のデータから、魚種毎の魚群漁(Kg)を積算し、全体の魚群量とする(ステップ307)。 Further, the fish catch (Kg) for each fish type is integrated from the data in step S305 and the data in step S306 to obtain the total amount of fish (step 307).
なお、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群のサイズ及び構成種(魚の種類)、構成魚の個体サイズ、魚群量(Kg)等は瞬間値であるため、例えば4時間間隔で24時間の測定を行い、それを積算して24時間当たりの魚群データとするとよい。また、漁期あたりの魚群量の計算には、潮汐、水温変化等、魚群量が変化する時期に測定を繰り返し、得られた魚群量を積算して行う。さらに、測定頻度が高いほど精度は向上する。 In addition, since the size and constituent species (type of fish), the individual size of the constituent fish, the amount of fish (Kg), etc. gathered around the underwater fishing reef are instantaneous values, for example, measurement is performed at intervals of 4 hours for 24 hours, It is good to add it up and to make fish school data per 24 hours. In addition, calculation of the amount of fish per fishing season is performed by repeating measurements at times when the amount of fish changes, such as tides and changes in water temperature, and integrating the obtained amount of fish. Furthermore, the accuracy increases as the measurement frequency increases.
以上説明したように、本実施例による水中探査解析方法では、鉛直及び水平方向に回転する水中3D音響ソナー23と物体の種類を識別する物体識別手段(ビデオカメラ25)を使用するので、水中3D音響ソナー23の設置位置を頻繁に変更させることなく、水中における水中3D音響ソナー23の全周方向・広範囲に亘る形状及び種別データ等を詳細、かつ正確に取得して解析することができる。そして、それらのデータを有効に利用することができる。
As described above, the underwater exploration analysis method according to the present embodiment uses the underwater 3D
また、水中3D音響ソナー23の鉛直方向の向きを段階的に切り換えて、該水中3D音響ソナー23から放射される音波のチルト角を段階的に変更し、該チルト角が変更される毎に水中3D音響ソナー23を水平方向に360°回転させるようにしているので、水中3D音響ソナー23を水平方向に回転させる毎に単位空間が切り出され、その単位空間毎のソナー画像を得ることができる。これにより、データの点群密度を高めて空間の状況をより正確に把握し、魚群サイズ等を正確に知ることが可能になる。さらに、本実施例のように、水中3D音響ソナーを鉛直方向に並べて複数個配置し、該複数個の音響ソナーを順に切り換え動作させることにより鉛直方向の回転を作り出すようにした場合では、ソナーシステムにおける構造の簡略化が可能になる。
Further, the direction of the vertical direction of the underwater 3D
また、ソナーシステムが、水中3D音響ソナー23に連動して水中の様子を撮影する物体識別手段としてのビデオカメラを備え、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記音響ソナーにより収集したデータを制御装置13が解析して、前記物体の種類、体積、個体サイズ、個体数を計測することができるので、幅広い分野に応用することが可能になる。
In addition, the sonar system includes a video camera as an object identification means for photographing an underwater state in conjunction with the underwater 3D
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
上記実施例では、目的とする物体が魚群である場合について説明したが、これに限ることなく、目的物体が珊瑚礁等であるような場合にも応用でき、また、海中で使用する場合に限らず、河川や湖で使用する場合にも応用できるものである。 In the above embodiment, the case where the target object is a school of fish has been described. However, the present invention is not limited to this, but can be applied to a case where the target object is a coral reef, and is not limited to being used in the sea. It can also be applied when used in rivers and lakes.
10 ソナーシステム
11 船舶
12 ソナー機器
13 制御装置
14 電源(発電機)
15 クレーン
16 ロープ
17 遠隔操作部
18 通信ケーブル
19 ディスプレイ
20 メモリ
21 機器枠体
22a、22b、22c スラスター
23 水中3D音響ソナー
24 水中2D音響ソナー
25 ビデオカメラ(物体識別手段)
26 LEDライト
27 マニピュレーター
31 漁礁
32 魚群
10
15
26
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