JP2017181766A - 水中監視装置、水上通信端末、及び水中監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】水上から簡便に水中の監視対象を観察するための技術を提供する。
【解決手段】水中監視装置１００において、撮影部１１０は、水中において監視対象を撮影する。深度調整部１１８は、水中監視装置１００と監視対象との相対深度が維持されるように、水中監視装置１００を移動させる。ここで水上において水中監視装置１００を制御する水上通信端末２００と通信する通信部１０４をさらに備えてもよく、撮影部１１０は、通信部１０４を介して水中映像を水上通信端末２００に送信してもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、水中監視装置、水上通信端末、及び水中監視システムに関する。

海、湖、河川などでその水中を観察するために用いる水中撮像装置は種々提案されている。例えば特許文献１には、リールから巻き出されるケーブルの先端に撮像カメラが設けられるとともに、そのケーブルの他端が巻回始端としてリールに固定される水中撮影装置が開示されている。カメラにより撮像された画像は、リールの巻回始端に設置されたモニタ装置に映し出される。これにより、使用者はカメラが撮影した画像を水上にて観察することができる。

特開２０００−１４７６４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、使用者はリールから巻き出したケーブルの長さでカメラの水深を調整する。このため例えばカメラの撮影対象である魚群等が上下に移動してカメラの撮影範囲から外れると、使用者はリールを操作してカメラを移動させる必要がある。監視対象を観察する際に使用者はリール等の操作にも注意を向けなければならず、観察に集中することができない。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、水上から簡便に水中の監視対象を観察するための技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、水中監視装置である。この装置は、水中において監視対象を撮影する撮影部と、前記水中監視装置と前記監視対象との相対深度が維持されるように、前記水中監視装置を移動させる深度調整部と、を備える。

水上において前記水中監視装置を制御する水上通信端末と通信する通信部をさらに備えてもよく、前記撮影部は、前記通信部を介して前記撮影部が撮影した水中映像を前記水上通信端末に送信してもよい。

前記監視対象の指定を前記水上通信端末から受け付ける監視対象受付部をさらに備えてもよい。

前記監視対象が前記水中映像から消えた場合に前記水上通信端末に通知する通知部をさらに備えてもよい。

前記通知部は、前記監視対象が前記水中映像から消えた場合、前記監視対象が消えた方向を示す情報を前記水中映像に描画してもよい。

前記水中監視装置の動力源となる蓄電部をさらに備えてもよく、前記通知部は、前記蓄電部の電池残量を前記水上通信端末に通知してもよい。

前記監視対象が前記撮影部の撮影範囲に収まるように撮影部の撮影方向を変更する撮影方向変更部をさらに備えてもよい。

前記撮影部は、前記水中監視装置の全周囲を撮影可能な全方位レンズを備えてもよい。

前記水中監視装置と前記監視対象との間の対象物距離を測定する測距部と、前記水中監視装置を水平方向に移動させて前記対象物距離を変化させる水平移動部と、をさらに備えてもよい。

前記水中監視装置と水底との間の距離を測定する高度計測部をさらに備えてもよく、前記深度調整部は、前記水中監視装置と水底との間の距離が所定の距離以下となった場合、前記水中監視装置を水面側に移動してもよい。

本発明の第２の態様は、水上通信端末である。この端末は、水中で上下移動するための深度調整部と水中を撮影可能な撮影部とを備える水中監視装置と水上において通信する通信部と、前記水中監視装置の撮影部が撮影した水中映像を表示する表示部と、前記撮影部が撮影した水中映像に撮影されている前記水中監視装置の監視対象を指定する対象指定部と、前記水中監視装置の深度調整部に前記水中監視装置の移動を指示する移動指示部と、を備える。

本発明の第３の態様は、水中監視システムである。このシステムは、上述した水中監視装置と、水上において前記水中監視装置と通信する水上通信端末と、を備える。

上記システムは、水面において前記水中監視装置と前記水上通信端末との間の通信を中継する中継装置をさらに備えてもよい。

上記システムは、一端が釣り針と接続されるとともに他端が釣り竿と接続され、前記釣り針と前記釣り竿との間で前記水中監視装置と接続された釣り糸を有する釣り具をさらに備えてもよい。

本発明によれば、水上から簡便に水中の監視対象を観察するための技術を提供することができる。

実施の形態に係る水中監視システムの全体構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る水中監視装置及び水上通信端末の機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る水上通信端末の移動指示部を説明するための図である。 実施の形態に係る水上通信端末の移動指示部を説明するための別の図である。 実施の形態に係る水上通信端末の対象指定部を説明するための図である。 実施の形態に係る水中監視装置が実行する深度維持処理を説明するための図である。 実施の形態に係る通信部の通知処理の一例を説明するための図である。 実施の形態の第１の変形例に係る水中監視システムの全体構成を模式的に示す図である。

＜実施の形態の概要＞
図１は、実施の形態に係る水中監視システム１の全体構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る水中監視システム１は、例えば生け簀や漁場における魚群等の海産物や、鯨等の監視対象、海底調査ロボットの監視、海中を漂う逸失物や廃棄物等の探査等、水中に存在する監視対象をユーザＵが水上から監視するためのシステムである。このため実施の形態に係る水中監視システム１は水中監視装置１００を含み、水中監視装置１００は水中の状況を撮影しながら監視対象を認識して追跡する。

水中監視装置１００は、撮影した映像を光ファイバ等の有線により、又は音響通信等の無線により、水上に配置された水上通信端末２００に向けて伝送する。水上通信端末２００は例えばスマートフォン等の携帯端末であり、水中監視装置１００が撮影した映像を表示可能である。水中監視システム１のユーザＵは、水上通信端末２００に表示された映像を確認することで、監視対象を監視することができる。なお水中監視装置１００は、紛失することを防止するため、船舶Ｓに固定されたロープＲにつるされている。
なお水中監視装置１００が撮影する「映像」は、いわゆる動画像の他に、複数の静止画像を間欠的に撮影して得られる静止画像が連続した静止画像群も含まれる。

図１はユーザＵが船舶Ｓ上から監視対象を監視する場合の例を示しているが、ユーザＵの位置は船舶Ｓに限られず、監視対象の位置に依存して岸壁や桟橋等の場合もあり得る。
以下本明細書では、ユーザＵは船舶Ｓ上において海中の魚群Ｆを監視対象とする場合について説明する。なお魚群Ｆは、養殖場の魚群の場合もありうるし、外界における天然の魚群の場合もありうる。

実施の形態に係る水中監視システム１において、水中監視装置１００は音響通信を介して水上通信端末２００と通信する。このとき、水中監視装置１００は、水面に浮遊する中継装置４００と処理装置３００とを中継して、水上通信端末２００と通信する。なお処理装置３００は中継装置４００と有線接続され、船舶Ｓ上に配置されている。

中継装置４００は、水中監視装置１００から受信した音響信号を電気信号に変換して処理装置３００に送信するとともに、処理装置３００から受信した電気信号を音響信号に変換して水中監視装置１００に送信する信号中継部として機能する。また処理装置３００は、中継装置４００から受信した電気信号を画像信号等に変換して水上通信端末２００に無線送信するとともに、水上通信端末２００から受信した水中監視装置１００の制御信号等を中継装置４００に送信する信号処理部として機能する。水上通信端末２００と処理装置３００との間の無線通信は、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の既知の無線通信技術を用いて実現される。なお、水上通信端末２００と処理装置３００との間はケーブルを用いた有線による通信であってもよい。

図１において、処理装置３００の信号処理部としての機能を水上通信端末２００に担わせることにより、処理装置３００を省略してもよい。この場合、水上通信端末２００と中継装置４００とが有線接続されてもよいし、無線接続されてもよい。水上通信端末２００と中継装置４００とが無線接続の場合、処理装置３００に代えて、中継装置４００と水上通信端末２００との間の通信を単に中継する中継装置（不図示）を備えてもよい。いずれの場合にしても、以下本明細書において水中監視装置１００と水上通信端末２００とが通信する際に他の機器が中継する場合も含めて、単に「水中監視装置１００と水上通信端末２００とが通信する」等と記載する。

水中監視装置１００は、水中で撮影した映像においてユーザＵに指定された監視対象の位置を認識する機能と、水中監視装置１００の浮力を調整して水中で上下動する機能と、を少なくとも備える。水中監視装置１００は、監視対象の認識及び追跡を既知の画像認識及び画像追跡技術を用いて実現している。水中監視装置１００は、水中における監視対象の上下動に追随して上下動し、監視対象を撮影する。水中監視装置１００と水上通信端末２００との間の通信が音響通信による無線通信である場合には、水中監視装置１００は通信ケーブルに邪魔されることなくスムーズに上下動することができる。水中監視装置１００は監視対象の移動に応じて自動で追随するため、ユーザＵは水中監視装置１００に対して上下動を指示しなくてもよい。このためユーザＵは煩雑な操作をすることなく、水上から簡便に水中の監視対象である魚群Ｆを監視することができる。
以下、実施の形態に係る水中監視装置１００及び水上通信端末２００についてより詳細に説明する。

＜水中監視装置１００及び水上通信端末２００の機能構成＞
図２は、実施の形態に係る水中監視装置１００及び水上通信端末２００の機能構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る水中監視装置１００は、制御部１０２、通信部１０４、監視対象受付部１０６、通知部１０８、撮影部１１０、撮影方向変更部１１２、測距部１１４、水平移動部１１６、深度調整部１１８、高度計測部１２０、及び蓄電部１２２を備える。また水上通信端末２００は、通信部２０２、移動指示部２０４、表示部２０６、及び対象指定部２０８を備える。

上述した実施の形態に係る水中監視装置１００の各部は、図示しない耐水圧性の防水容器に格納されている。防水容器の耐水圧の上限値は水中監視システム１が想定する監視対象等を考慮して定めればよいが、例えば水深１００メートルにおける水圧に耐えられる程度とする。また水中監視装置１００の大きさ及び形状は５００ミリリットルのペットボトルと同程度である。
なお、ユーザは、水中監視装置１００の各部を格納する防水耐圧容器を水上において開けることにより、水中監視装置１００の内部部品のメンテナンスを容易にすることができる。

水上通信端末２００は、ユーザＵによって操作される携帯端末であり、例えばスマートフォンやタブレットＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ等である。

蓄電部１２２は、例えば既知の二次電池であり、水中監視装置１００の各部の動力源となる電力を供給する。制御部１０２は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）や作業メモリ、記憶部等を備えるマイコンであり、蓄電部１２２の電力で駆動して水中監視装置１００の各部の動作を制御する。

通信部１０４は、水上において水中監視装置１００を制御する水上通信端末２００と通信する。撮影部１１０は、広角レンズを備えた水中を撮影可能な防水カメラである。制御部１０２は、撮影部１１０が撮影した水中映像を、通信部１０４を介して水上通信端末２００に送信する。深度調整部１１８は、水中監視装置１００の深度を調整する。深度調整部１１８は、例えば既知のスラスタを用いて実現される。

［水中監視装置１００の上下動］
水上通信端末２００の通信部２０２は水中監視装置１００と通信する。通信部２０２は、例えば水中監視装置１００の撮影部１１０が撮影した水中映像を受信する。表示部２０６は、水中監視装置１００の撮影部１１０が撮影した水中映像を表示する。ここで撮影部１１０が撮影を開始した時点では、撮影部１１０は監視対象を捉えていないこともありうる。その場合、ユーザＵが水中監視装置１００を上下動させることができれば、監視対象を探す際に便利である。
そこで水上通信端末２００は、水中監視装置１００の深度調整部１１８に水中監視装置１００の上下動の指示、すなわち水中監視装置１００の浮力の調整の指示をする移動指示部２０４を備える。

図３は、実施の形態に係る水上通信端末２００の移動指示部２０４を説明するための図であり、水上通信端末２００の表示部２０６が表示する画面の一例を示す図である。移動指示部２０４は、ユーザインタフェースとして、水上通信端末２００の表示部２０６に水中監視装置１００の上下動を指示するための上下移動指示アイコン２２０を表示する。ユーザＵが表示部２０６に表示された上下移動指示アイコン２２０における上向きの三角形をタップすると深度調整部１１８が発生する浮力が大きくなり、水中監視装置１００は水面に向けて移動する。またユーザＵが上下移動指示アイコン２２０における下向きの三角形をタップすると深度調整部１１８が発生する浮力が小さくなり、水中監視装置１００は水底に向けて移動する。ユーザＵが上下移動指示アイコン２２０の正方形をタップすると、その水深において深度調整部１１８が発生する浮力と水中監視装置１００の重さと気圧を釣り合わせ中性浮力を保つ。つまり、水中監視装置１００はその水深にホバリング停止する。

図３に示すように、表示部２０６には、上下移動指示アイコン２２０の他にも水中監視装置１００の現在の水深を示す水深表示アイコン２２２、蓄電部１２２の電池残量を示す電池残量表示アイコン２２４、及び撮影部１１０が撮影中の映像を表示する水中映像表示領域２２６も表示されている。蓄電部１２２の電池残量は、水中監視装置１００の通知部１０８が水上通信端末２００に通知する。
図３に示す例では、水中映像表示領域２２６には監視対象である魚群Ｆは映っていない。そこでユーザＵは、監視対象である魚群Ｆが映るまで上下移動指示アイコン２２０を操作して水中監視装置１００を上下動させる。

［撮影部１１０の移動］
実施の形態に係る撮影部１１０は広角レンズを備えているが、必ずしも全方位を撮影できるとは限らない。このためユーザＵが監視対象を探すために、撮影部１１０を移動させてその撮影方向を変えることができれば、監視対象を探す際に便利である。
そこで水中監視装置１００は、監視対象が撮影部１１０の撮影範囲に収まるように撮影部１１０を移動して撮影方向を変更する撮影方向変更部１１２を備える。撮影方向変更部１１２は、例えばステッピングモータ等の既知のアクチュエータで実現できる。

図４は、実施の形態に係る水上通信端末２００の移動指示部２０４を説明するための別の図であり、水上通信端末２００の表示部２０６が表示する画面の別の例を示す図である。移動指示部２０４は、ユーザインタフェースとして、水上通信端末２００の表示部２０６に撮影部１１０を移動させるための水平移動指示アイコン２２８を表示する。図４に示す例では、水中映像表示領域２２６に魚群Ｆの一部が映っている。ユーザＵが左移動指示アイコン２２８ａをタップすると、移動指示部２０４は撮影部１１０を左側に移動させるための命令を水中監視装置１００に送信する。通信部１０４がこの命令を受信すると、制御部１０２は、撮影方向変更部１１２を制御して撮影部１１０を左側に移動させて撮影方向を変化させる。この結果、水中映像表示領域２２６に映る映像も変化し、魚群Ｆが画面の右側に移動する。同様に、ユーザＵが右移動指示アイコン２２８ｂをタップすると撮影部１１０が右側に移動し、結果として水中映像表示領域２２６に映る魚群Ｆが左側に移動する。

このように、ユーザＵが表示部２０６に表示された水中映像表示領域２２６を見ながら水平移動指示アイコン２２８を操作して撮影部１１０の撮影領域を変えることにより、ユーザＵは水上にいながら監視対象である魚群Ｆを探すことができる。なお、撮影部１１０の撮影領域を変更するという観点から見ると、ユーザＵは上下移動指示アイコン２２０を操作して水中監視装置１００を上下動させることによっても、撮影部１１０の撮影領域を変更することができる。

なおユーザＵは、例えば水深表示アイコン２２２をタップして任意の水深を入力することで、水中監視装置１００の上下動を指示してもよい。この場合、制御部１０２は図示しない水深センサの出力がユーザＵに指定された水深となるように、深度調整部１１８に浮力を調整させる。あらかじめ魚群Ｆが存在する水深が予想できるような場合には、ユーザＵが上下移動指示アイコン２２０を操作して水中監視装置１００を上下動させる手間が省略できる。水中監視装置１００はユーザＵに指定された深度となるまで自動で移動するので、ユーザビリティが向上する。

［監視対象の指定］
撮影部１１０が監視対象である魚群Ｆを捉えると、ユーザＵは水中監視装置１００に対して監視対象を指定することができる。具体的には、対象指定部２０８は、撮影部１１０が撮影し水中映像表示領域２２６に表示された水中映像に映っている監視対象の指定をユーザＵから受け付ける。
図５は、実施の形態に係る水上通信端末２００の対象指定部２０８を説明するための図であり、水上通信端末２００の表示部２０６が表示する画面のさらに別の例を示す図である。ユーザＵが水中映像表示領域２２６に表示された魚群Ｆをタップすると、対象指定部２０８は、監視対象であることを明示するための監視対象指示アイコン２３０を表示部２０６中に表示する。対象指定部２０８は、ユーザＵから受け付けた監視対象の指定を水中監視装置１００に送信する。

水中監視装置１００の監視対象受付部１０６は、撮影部１１０が撮影した水中映像に撮影されている監視対象の指定を水上通信端末２００から受け付ける。ひとたび監視対象受付部１０６が監視対象の指定を受け付けると、制御部１０２は、水中監視装置１００と監視対象との相対深度が維持されるように、深度調整部１１８に水中監視装置１００の浮力を調整させる。より具体的には、制御部１０２は、監視対象である魚群Ｆを既知の画像追跡技術を用いて追跡し、魚群Ｆの移動方向に水中監視装置１００が移動するように深度調整部１１８を制御する。

図６は、実施の形態に係る水中監視装置１００が実行する深度維持処理を説明するための図である。図６において、撮影部１１０の撮影範囲は符号１３０で示す矢印で示されている。図６に示す例では、監視対象である魚群Ｆは撮影範囲１３０の範囲に含まれる。図６において、撮影範囲１３０の中心と監視対象指示アイコン２３０との相対距離が、相対深度Ｄである。なお、制御部１０２が維持する相対深度Ｄは０とは限らない。図６に示す例では、監視対象指示アイコン２３０よりも水中監視装置１００が上方、すなわち水面側に位置するように相対深度Ｄが維持される。

例えば実施の形態に係る水中監視システム１を、漁場において魚群Ｆの位置に仕掛けを配置することに利用する場合を考える。海中において、魚群Ｆは棚と呼ばれる一定の層に並ぶことが知られており、またこの棚の中で魚群Ｆは上下方向に移動することも知られている。実施の形態に係る水中監視システム１を用いることで、ユーザＵが水中監視装置１００を上下動させるための操作をしなくても、水中監視装置１００と監視対象との相対深度Ｄが自動で維持される。このため、撮影部１１０は撮影範囲１３０に監視対象である魚群Ｆを捉え続けることができる。結果として、魚群Ｆに仕掛けを配置する作業の効率を上げることができる。

［監視対象喪失の通知］
ここで、制御部１０２が監視対象を追跡して水中監視装置１００を追従させたとしても、例えば監視対象の動きが速い等の場合には、撮影部１１０の撮影範囲１３０から監視対象を見失いそうになったり、見失ったりすることもあると考えられる。そこで制御部１０２は通知部１０８を制御して、監視対象が水中映像から消えた場合にその旨を水上通信端末２００に通知させる。制御部１０２はまた、監視対象が水中映像から消えた場合、通知部１０８を制御して監視対象が消えた方向を示す情報を撮影部１１０が撮影した水中映像に描画させる。

図７（ａ）−（ｂ）は、実施の形態に係る通信部１０４の通知処理の一例を説明するための図であり、水上通信端末２００の表示部２０６が表示する画面のさらに別の例を示す図である。
撮影部１１０が撮影する水中映像から監視対象である魚群Ｆが消える場合としては、大きく分けて以下のふたつの場合が考えられる。
第１の場合は、水中監視装置１００と魚群Ｆとの相対距離はあまり変動せずに魚群Ｆが映像中の縦又は横方向に移動したことによって撮影部１１０の画角から外れる場合である。第２の場合は、水中監視装置１００と魚群Ｆとの相対距離が大きくなり、水の透明度等の影響で魚群Ｆが撮影されなくなる場合である。この他、第１の場合と第２の場合とが複合した第３の場合も考えられる。

図７（ａ）は、魚群Ｆが水中映像中の縦又は横方向に移動したことによって撮影部１１０の画角から外れた場合、すなわち上述の第１の場合における通信部１０４の通知画面を例示している。制御部１０２は画像追跡処理によって魚群Ｆの動きを追跡しているため、魚群Ｆの移動方向も把握している。図７（ａ）に示す例では、魚群Ｆが水中映像中の右下に移動することにより、映像からまさに消えようとしている様子を示している。このため表示部２０６の水中映像表示領域２２６には、図中右下を示している移動方向指示アイコン２３２が表示されている。さらに水中映像表示領域２２６には、監視対象を見失いそうであることを示すメッセージも表示されている。

図７（ｂ）は、水中監視装置１００と魚群Ｆとの相対距離が大きくなり、水の透明度等の影響で魚群Ｆが撮影されなくなる場合、すなわち上述の第２の場合における通信部１０４の通知画面を例示している。図７（ｂ）に示す例において魚群Ｆは水中映像中の右方向にも移動しているため、より正確には図７（ｂ）は上述の第３の場合における通信部１０４の通知画面を例示する図である。

図７（ｂ）において符号２３４で表す３次元座標系は、画面横方向をＸ軸、縦方向をＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに垂直な方向をＹ軸とする右手座標系である。図７（ｂ）において移動方向指示アイコン２３２は、３次元座標系のＸ軸のプラス方向、Ｙ軸のプラス方向、Ｚ軸のマイナス方向を向く立体的な矢印で描画されており、魚群Ｆがこの方向に移動していることを示している。魚群Ｆは３次元座標系のＹ軸のプラス方向にも動いているため、水中監視装置１００と魚群Ｆとの相対距離は増大している。図７（ｂ）は、水中監視装置１００と魚群Ｆとの相対距離が増大した結果、主に水の透明度の影響により、魚群Ｆが撮影部１１０で捉えられなくなる直前の様子を示している。
このように、ユーザＵは撮影部１１０が撮影する水中映像から監視対象である魚群Ｆが消えたこと、及び映像において魚群Ｆが消えた方向を知ることができる。

図７（ａ）に示す例において、撮影部１１０が撮影する水中映像から監視対象である魚群Ｆが消えた場合には、ユーザＵは移動指示部２０４が表示部２０６に表示するアイコンを操作することにより、手動で水中監視装置１００に魚群Ｆを追跡させることができる。また制御部１０２は、魚群Ｆが消えた方向に撮影部１１０の撮影領域が向くように、撮影方向変更部１１２や深度調整部１１８を制御してもよい。この場合、ユーザＵが手動で操作することなく、水中監視装置１００は魚群Ｆを自動で追跡することができる。

［水中監視装置１００の水平方向の移動］
ここで、図７（ｂ）で示す例のように、魚群Ｆが水中監視装置１００から離れる方向に移動した場合には、水中監視装置１００を上下方向に移動させたり、撮影部１１０の撮影方向を変えたりしても、魚群Ｆを撮影部１１０の画角に納めることはできない。
そこで実施の形態に係る水中監視装置１００は、水中監視装置１００と監視対象との間の対象物距離を測定する測距部１１４と、水中監視装置１００を水平方向に移動させて対象物距離を変化させる水平移動部１１６も備えている。

測距部１１４は、超音波等を用いた水中における測距装置であり、例えば既知のソナー（SOund Navigation And Ranging；SONAR）である。この他、測距部１１４はレーザを用いた測距装置であってもよい。また水平移動部１１６は、深度調整部１１８と同様に、既知のスラスタを用いて実現できる。

制御部１０２は、測距部１１４が測定した水中監視装置１００と監視対象との間の対象物距離が短くなるように、水平移動部１１６を制御して水中監視装置１００を水平移動させる。これにより、水中監視装置１００と監視対象との間の対象物距離が増加することによって魚群Ｆを見失いそうになったり、あるいは見失ったりした場合であっても、魚群Ｆの追跡を継続することができる。

図示はしないが、水上通信端末２００の移動指示部２０４は、水中監視装置１００を水平移動させるためのアイコンを表示部２０６に表示してもよい。ユーザＵがそのアイコンを操作すると、移動指示部２０４はユーザＵの指示に対応する命令を水中監視装置１００に送信する。制御部１０２は、移動指示部２０４から送信された命令にしたがって水平移動部１１６を制御することにより、水中監視装置１００を水平方向に移動させる。これにより、ユーザＵは手動によって水中監視装置１００を水平方向に移動させることもできる。

［水中監視装置１００の水底衝突の回避］
実施の形態に係る水中監視装置１００は水深１００メートルの水圧にも耐えられるため、水深１００メートルまで潜ることができる。しかしながら、水中監視装置１００を潜水させる水域が必ずしも１００メートル以上の水深があるとは限らず、場合によっては水深が１００メートル未満である場合もありうる。この場合、例えばユーザＵが上下移動指示アイコン２２０を操作して水中監視装置１００を下に移動させると、水中監視装置１００が水底に衝突しかねない。

そのため水中監視装置１００は、水中監視装置１００と水底との間の距離を測定する高度計測部１２０を備える。制御部１０２は、水中監視装置１００と水底との間の距離が所定の距離以下となった場合、深度調整部１１８を制御して水中監視装置１００にかかる浮力を大きくし、水中監視装置１００を水面方向に移動する。

ここで「所定の距離」とは、水中監視装置１００が水底と衝突することを回避するために定められた「衝突回避距離」である。衝突回避距離の具体的な長さは、水中監視装置１００の耐水圧や深度調整部１１８の仕様等を考慮して実験により定めればよいが、例えば水中監視装置１００が潜水可能な深度に所定の定数（例えば１０％）を乗じた距離である。実施の形態に係る水中監視装置１００の潜水深度が１００メートルの場合、衝突回避距離は例えば１０メートルに設定される。
なお図示はしないが、ユーザＵは水上通信端末２００の操作画面を操作することにより、衝突回避距離を自由に設定することができる。これにより、ユーザＵは水中監視装置１００を、例えば水底近くで群れをなす魚群の監視に用いたり、水底近くの沈殿物体の探索に用いたりすることができる。

このように、水中監視装置１００と水底との距離が衝突回避距離以下となった場合に、制御部１０２が深度調整部１１８を制御して水中監視装置１００を浮上させるので、水中監視装置１００が水底に衝突することを抑制できる。

＜水中監視システム１のその他の利用シーン＞
以上、実施の形態に係る水中監視システム１を魚群Ｆの監視に利用する場合について主に説明した。しかしながら、水中監視システム１の利用シーンは上記に限られない。

［養殖中の魚介類の生態観測］
例えば実施の形態に係る水中監視システム１は、養殖業者が養殖中の魚介類の生態を観測すること（例えば魚介類に病気が蔓延していないか否か等を観測すること）にも利用できる。水中監視システム１を生け簀に投入することにより、ユーザＵは生け簀の中の魚の状態を手軽に監視することが可能となる。なお、２４時間３６５日監視するため、蓄電部１２２の残量を確認しながら定期的に交換しつつ使用する水中監視装置１００は継続して水中に投入するようにしてもよい。

［水中航行体の監視］
また実施の形態に係る水中監視システム１は、水中航行体の監視にも利用できる。具体的には、水中監視システム１を、無人調査ロボットのような大型のロボット等が水中においてどのように稼働しているかの監視に利用できる。これにより、ロボット自身が出力する稼働データによる監視だけでなく、映像による客観的なロボットの観測が可能となるため、ロボットの実験開発等に有効である。

［水中浮遊物／生物の観測］
実施の形態に係る水中監視システム１の別の利用シーンとして、水中浮遊物／生物の観測も挙げられる。水中監視システム１を水中浮遊物に利用すれば、例えば災害地にて海中に沈んだ逸失物等の探索を、個人ベースで手軽に実施することができる。水中監視装置１００は蓄電部１２２で駆動するため、電源ケーブルを引く手間を省くこともできる。また、水中監視システム１を、例えば鯨や珊瑚といった海中生物の観測等の学習や実習として利用することもできる。例えば珊瑚の観測等、水底を観測したい場合は、全方位カメラを用いるなどすれば水底面も含めて広範囲を観測できる。

［水中監視システム１の効果］
以上説明したように、実施の形態に係る水中監視システム１によれば、水上から簡便に水中の監視対象を観察するための技術を提供することができる。
特に、実施の形態に係る水中監視装置１００は、ユーザＵから指定された監視対象を追跡して自動で水中を上下動するため、ユーザＵは水中監視装置１００の移動操作をしなくても監視対象の監視を継続することができる。また、水中監視装置１００が撮影した水中映像は、水上にある水上通信端末２００に送信される。このためユーザＵは手元の水上通信端末２００に表示された映像を見ながら、水中監視装置１００に監視対象を指示できる。

水中監視装置１００は、既知の画像処理技術を用いて撮影部１１０が撮影した水中映像に映っている監視対象を追跡する。このため、例えば監視対象が移動して撮影部１１０の画角から外れた場合には、撮影部１１０はその旨及び監視対象が移動した方向をユーザＵに通知する。このため、ユーザＵは監視対象を再び見つける作業を迅速に開始することができる。

実施の形態に係る水中監視装置１００はバッテリーである蓄電部１２２の電力で駆動する。このため、ユーザＵは水上から水中の水中監視装置１００まで電源ケーブルを引く必要がないので、手軽に水中監視装置１００を利用することができる。また、バッテリーの残量はユーザＵの手元にある水上通信端末２００に表示されるため、ユーザＵはバッテリーの残量確認のために水中監視装置１００を水上に引き上げる手間も省略できる。

水中監視装置１００は、撮影部１１０の向きを変えて撮影部１１０の撮影方向を変えるための撮影方向変更部１１２を備える。このため、撮影部１１０の撮影範囲１３０に制限があっても、撮影部１１０の向きを変えることでより広い範囲を撮影することができる。また、水中監視装置１００は監視対象が水中監視装置１００から離れてしまったときには、水中監視装置１００が水平方向に移動するためのスラスタも備える。これにより、水中監視装置１００は上下方向の移動のみならず左右方向の移動も可能となるので、監視対象を追尾可能な範囲を広げることができる。

水中監視装置１００は水底や物体、生物との距離が所定の距離以下となると自動で水中監視装置１００にかかる浮力を大きくするため、水中監視装置１００が水底に衝突してしまう、あるいは沈殿物に絡まってしまう、あるいは水底生物を傷つけるといったリスクを軽減することができる。

監視対象の自動追尾処理や、監視対象が消えた方向を水中映像に描画する処理は、水中監視装置１００内において実行される。これらの処理を水中監視装置１００の内部で完結させることにより、例えば水中監視装置１００の外部の装置で処理する場合と比べて高速な処理を実現できる。水中監視装置１００と外部の装置との間の通信に係る時間を省略することができるからである。これは特に光ファイバ等の有線接続を用いずに音響通信によって水中監視装置１００と外部の装置との通信を行う場合に顕著な効果を奏する。一般に音響通信の通信帯域は有線による通信よりも狭く、通信に時間を要するからである。

このように、実施の形態に係る水中監視システム１は、水中を動き回る監視対象を自動で追従することが可能となり、また、監視対象を見失うとユーザＵに警告を通知する機能等も備えるため、監視対象の運用を強力に支援し工数の削減に貢献できる。加えて水中監視システム１は音響通信を用いたケーブルレスで持ち運び可能なコンパクトな装置であり、個人レベルでも手軽に導入利用できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。特に、装置の分散・統合の具体的な実施形態は以上に図示するものに限られず、その全部又は一部について、種々の付加等に応じて、又は、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。以下そのような変形例を説明する。

＜第１の変形例＞
上記では、水中監視装置１００を水中に単独で投入して監視対象を監視する場合について説明した。しかしながら、水中監視装置１００は他の機材と一緒に水中に投入してもよく、例えば釣り具と一緒に投入してもよい。

図８は、第１の変形例に係る水中監視システム１の全体構成を模式的に示す図である。第１の変形例に係る水中監視システム１においては、水中監視装置１００は釣り餌５０２とともに水中に投入される。なお、水中監視装置１００の機能構成は、実施の形態に係る水中監視装置１００と同様である。

図８に示すように、水中監視装置１００は、ユーザＵが所持する釣り竿５００に接続された釣り糸５２０に取り付けられている。また水中監視装置１００の下部には釣り餌５０２が接続されている。釣り餌５０２からは魚群Ｆに向けて餌の煙幕５１０が拡散している。さらに、水中監視装置１００に結びつけられた釣り糸５２０も餌の煙幕５１０に紛れて魚群Ｆに向かっており、釣り糸５２０の先端に結びつけられた釣り針５３０は魚群Ｆの中にある。なお、釣り竿５００、釣り餌５０２、釣り糸５２０、及び釣り針５３０で、釣り具を構成する。すなわち、第１の変形例に係る釣り具は、一端が釣り針５３０と接続されるとともに他端が釣り竿５００と接続され、釣り針５３０と釣り竿５００との間で水中監視装置１００と接続された釣り糸５２０を有している。

このように、水中監視装置１００を釣り餌５０２とともに漁場に投入することにより、ユーザＵである釣り人は自分の投入した釣り針５３０近辺の魚の状態を確認することができる。水中監視装置１００は魚群Ｆを自動追尾することができるので、ユーザＵは魚群Ｆの存在確認を手探りで実施する手間を省くことができる。また、魚はいるが釣り餌５０２に食いつかないといったような状態も確認できるため、ユーザＵは工数を含め無駄な投資を避けることができる。

また、上述した実施の形態に係る水中監視システム１では、水中監視装置１００は船舶Ｓに接続されたロープＲによってつるされていたが、第１の変形例に係る水中監視システム１では、水中監視装置１００は釣り糸５２０に結びつけられる。これにより、ユーザＵはロープＲを用意する手間を省くことができる。

＜第２の変形例＞
上記では、撮影部１１０が広角レンズである場合について説明した。撮影部１１０は広角レンズよりもさらに広い範囲を撮影できる魚眼レンズ等の超広角レンズや、周囲３６０度の方位が撮影可能な全方位レンズ等であってもよい。

ここで水上通信端末２００は携帯端末であり、一般にその表示領域は小さい。そのため、撮影部１１０が撮影した映像の全領域を水上通信端末２００に表示させると、魚群Ｆ等の被写体が小さくなる可能性もある。そこで水上通信端末２００は、撮影部１１０の撮影領域が広い場合にはその一部を表示するとともに、表示領域を変更できるようにしてもよい。この場合においても、水上通信端末２００の表示部２０６には、図４に示す例と同様のユーザインタフェースが表示される。しかしながら、水平移動指示アイコン２２８は撮影部１１０を移動してその撮影方向を変更するためのアイコンではなく、撮影部１１０が撮影した映像の表示領域を変更するためのアイコンとなる。ユーザＵに提示する映像の領域は狭いものの、制御部１０２は、広い撮影領域の映像全域を対象として監視対象の追跡を実行できる。このため、水中監視装置１００が監視対象を見失う可能性を下げることができる点で効果がある。

＜第３の変形例＞
上記では、深度調整部１１８がスラスタである場合について説明した。しかしながら、深度調整部１１８はスラスタ以外の機構を用いても実現できる。例えば深度調整部１１８は、図示しないバルブ調整による空気・ガスの吸入・排気機構により水中監視装置１００に係る浮力を調整してもよい。あるいは、深度調整部１１８は、図示しない風船方式によるオイル吸入・排気機構により水中監視装置１００に係る浮力を調整してもよい。

＜第４の変形例＞
上記では、水中監視装置１００をロープＲや釣り糸５２０によって船舶Ｓからつるす場合について説明した。これに加えて、ロープＲや釣り糸５２０に対し滑車で取り付けてもよい。これにより、ユーザＵがロープＲや釣り糸５２０の巻き取りや延長操作を行わずとも、ロープＲや釣り糸５２０に沿って水中監視装置１００を上下移動させることができる。

１・・・水中監視システム
１００・・・水中監視装置
１０２・・・制御部
１０４・・・通信部
１０６・・・監視対象受付部
１０８・・・通知部
１１０・・・撮影部
１１２・・・撮影方向変更部
１１４・・・測距部
１１６・・・水平移動部
１１８・・・深度調整部
１２０・・・高度計測部
１２２・・・蓄電部
２００・・・水上通信端末
２０２・・・通信部
２０４・・・移動指示部
２０６・・・表示部
２０８・・・対象指定部
３００・・・処理装置
４００・・・中継装置
５００・・・釣り竿
５２０・・・釣り糸
５３０・・・釣り針
Ｆ・・・魚群
Ｓ・・・船舶
Ｒ・・・ロープ

Claims (14)

1. 水中監視装置であって、
   水中において監視対象を撮影する撮影部と、
   前記水中監視装置と前記監視対象との相対深度が維持されるように、前記水中監視装置を移動させる深度調整部と、
   を備えることを特徴とする水中監視装置。
2. 水上において前記水中監視装置を制御する水上通信端末と通信する通信部をさらに備え、
   前記撮影部は、前記通信部を介して前記撮影部が撮影した水中映像を前記水上通信端末に送信する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中監視装置。
3. 前記監視対象の指定を前記水上通信端末から受け付ける監視対象受付部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の水中監視装置。
4. 前記監視対象が前記水中映像から消えた場合に前記水上通信端末に通知する通知部をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の水中監視装置。
5. 前記通知部は、前記監視対象が前記水中映像から消えた場合、前記監視対象が消えた方向を示す情報を前記水中映像に描画することを特徴とする請求項４に記載の水中監視装置。
6. 前記水中監視装置の動力源となる蓄電部とをさらに備え、
   前記通知部は、前記蓄電部の電池残量を前記水上通信端末に通知する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の水中監視装置。
7. 前記監視対象が前記撮影部の撮影範囲に収まるように撮影部の撮影方向を変更する撮影方向変更部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の水中監視装置。
8. 前記撮影部は、前記水中監視装置の全周囲を撮影可能な全方位レンズを備える、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の水中監視装置。
9. 前記水中監視装置と前記監視対象との間の対象物距離を測定する測距部と、
   前記水中監視装置を水平方向に移動させて前記対象物距離を変化させる水平移動部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の水中監視装置。
10. 前記水中監視装置と水底との間の距離を測定する高度計測部をさらに備え、
    前記深度調整部は、前記水中監視装置と水底との間の距離が所定の距離以下となった場合、前記水中監視装置を水面側に移動する、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の水中監視装置。
11. 水中で上下移動するための深度調整部と水中を撮影可能な撮影部とを備える水中監視装置と、水上において通信する通信部と、
    前記水中監視装置の撮影部が撮影した水中映像を表示する表示部と、
    前記撮影部が撮影した水中映像に撮影されている前記水中監視装置の監視対象を指定する対象指定部と、
    前記水中監視装置の深度調整部に前記水中監視装置の移動を指示する移動指示部と、
    を備えることを特徴とする水上通信端末。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の水中監視装置と、
    水上において前記水中監視装置と通信する水上通信端末と、を備えることを特徴とする水中監視システム。
13. 水面において前記水中監視装置と前記水上通信端末との間の通信を中継する中継装置をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の水中監視システム。
14. 一端が釣り針と接続されるとともに他端が釣り竿と接続され、前記釣り針と前記釣り竿との間で前記水中監視装置と接続された釣り糸を有する釣り具をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の水中監視システム。

Images