JP2018059857A - 水中探知信号処理装置、水中探知装置、及び水中探知信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】更新前後の水中探知映像の切れ目に起因するエコーの確認しにくさを解消した水中探知信号処理装置を提供する。【解決手段】水中探知信号処理装置１１は、記憶部２２と、映像生成部３２と、表示制御部３３と、を備える。記憶部２２は、水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する。映像生成部３２は、記憶部２２から、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、新しいエコー信号の重み係数を時間の経過に伴って大きくすることにより補間映像を生成する。表示制御部３３は、映像生成部３２が生成した補間映像を表示する制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、主として、自機の周囲の水中を探知して水中探知映像を生成する水中探知信号処理装置に関する。

従来から、水中に超音波を送信して、その反射波であるエコー信号を解析することで水中を探知する水中探知装置が知られている。この水中探知装置には、俯角を設定して所定の範囲に超音波を送信することで自船の周囲を探知する構成が知られている。特許文献１は、この種の水中探知装置を開示する。

特許文献１の水中探知装置は、俯角を設定して水中の全方位に超音波を送信するとともに、その反射波であるエコー信号を受信する。特許文献１の水中探知装置は、今回取得したエコーと、過去に取得したエコーと、に基づいて所定の基準で今回表示するエコーのレベルを定めることで、他船の水中探知装置が送信した超音波による干渉波（不要波）を除去可能に構成されている。

特許第４１７９６９９号公報

ここで、水中探知装置においては、送信信号の反射位置が自機から遠くなるほど、エコー信号を受信するまでの時間が長くなる。従って、エコー信号を取得したタイミングに応じて水中探知映像を更新する場合、新たに生成した水中探知映像が放射状に広がるようにして、水中探知映像が更新される。その結果、更新前の水中探知映像と更新後の水中探知映像との境界において、切れ目が表示される。水中探知装置のユーザは、水中を探知することで得られたエコーの大きさ及び形状等を確認して、どのような物標で反射したエコーかを確認する。しかし、上述した映像の切れ目により、エコーの大きさ及び形状が確認しにくくなる可能性があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、更新前後の水中探知映像の切れ目に起因するエコーの確認しにくさを解消した水中探知信号処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の水中探知信号処理装置が提供される。即ち、この水中探知信号処理装置は、記憶部と、映像生成部と、表示制御部と、を備える。前記記憶部は、水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する。前記映像生成部は、前記記憶部から、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、前記連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、新しいエコー信号の重み係数を時間の経過に伴って大きくすることにより補間映像を生成する。前記表示制御部は、前記映像生成部が生成した前記補間映像を表示する制御を行う。

本発明の第２の観点によれば、以下の水中探知信号処理方法が提供される。即ち、水中の所定の範囲に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を取得する。連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、時間の経過に伴って新しいエコー信号の重み係数を大きくすることにより補間映像を生成する。また、前記補間映像を表示する制御を行う。

これにより、補間映像を用いることで、水中探知映像が滑らかに切り替わる。従って、映像の切れ目等が生じない又は生じにくいため、水中探知映像を確認し易くすることができる。その結果、注目しているエコーの形状及び大きさが確認し易くなる。

本発明の一実施形態に係る水中探知装置の構成を示すブロック図。 水中探知装置で水中を探知する様子を示す図。 映像生成部が生成した水中探知映像を示す図。 所定の方位において、エコー信号［Ｎ］の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図。 所定の方位において、エコー信号［Ｎ＋１］の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図。 従来例の水中探知装置で行われるエコー映像の切替えを示す図。 本実施形態の水中探知装置で行われる補間映像の切替えを示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、水中探知装置１０の構成を示すブロック図である。図２は、水中探知装置１０で水中を探知する様子を示す図である。図３は、映像生成部３２が生成した水中探知映像を示す図である。

水中探知装置１０は、水中の所定の範囲（本実施形態では方位方向に３６０度）に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を受信する。水中探知装置１０は、このエコー信号に基づいて魚群及び海底等を示す水中探知映像を生成して表示する。以下、水中探知装置１０の詳細について説明する。

図１に示すように、水中探知装置１０は、水中探知信号処理装置１１と、送信回路１２と、送受切替器１３と、送受波器１４と、受信回路１５と、Ａ／Ｄ変換器１６と、表示部１７と、操作部１８と、を備える。

水中探知信号処理装置１１は、演算部２１と、記憶部２２と、を備える。また、演算部２１は、送信制御部３１と、映像生成部３２と、表示制御部３３と、を備える。

演算部２１は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算装置により実現される。演算部２１は、予め作成されたプログラムを実行することで、水中探知装置１０に関する様々な処理を実行可能に構成されている。以下の説明では、演算部２１が実行する処理のうち、送信制御、映像生成処理、映像表示処理について詳細に説明するが、演算部２１はそれ以外の処理についても実行可能である（例えば、レンジ切替え、メニュー表示等）。

記憶部２２は、ＲＡＭ等の揮発性メモリにより実現される。記憶部２２は、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を記憶する。

送信制御部３１は、超音波の送信に関する制御を行う。具体的には、送信制御部３１は、超音波を発生させるタイミング、超音波の振幅、超音波を送信する俯角（水面に対して超音波の送信方向がなす角、チルト角）等を指示する信号を作成し、送信回路１２へ出力する。送信回路１２は、送信制御部３１から受けた信号に基づいて、パルス信号を作成し、送受切替器１３を介して送受波器１４へ出力する。

送受波器１４は、船底等に取り付けられる振動子であり、送信回路１２から受けた信号に基づいて、水中に向けて超音波を送信する。送受波器１４は、略円筒形の筐体と、複数の振動子と、で構成されている。複数の振動子は、筐体の外周面に取り付けられている。この構成により、所定の方位範囲に同時に超音波を送信することができる。本実施形態では、送受波器１４は、送信制御部３１が指示した俯角で、全方位（３６０度）に超音波を送信する（図２を参照）。送受波器１４が送信した超音波は、平面視でリング形状であり、放射状に広がるようにして進行する。また、送受波器１４の振動子は、この超音波が魚や海底によって反射した反射波をエコー信号として受信する。

ここで、本実施形態のように全方位に超音波を送信する場合は、全方位に超音波を送信し、その全方位のエコー信号を受信して周囲を探知することを１回の探知と表現する。また、水中探知装置１０が探知する方位は全方位に限られず、設定された方位範囲（例えば、前方の１８０度等）のみを探知し続ける構成であっても良い。この場合、探知を行う方位範囲に超音波を送信し、その方位範囲のエコー信号を受信して所定の方位範囲を探知することを１回の探知と表現する。また、水中探知装置１０は、探知を行う方位範囲に同時に超音波を送信せずに、複数回に分けて超音波を送信しても良い。例えば、全方位を探知する際に、９０度の方位範囲の超音波を４回に分けて送信しても良い。この場合、探知を行う全ての方位範囲において超音波を送受信して探知することを１回の探知と表現する。従って、９０度の方位範囲の超音波を４回に分けて送信する場合は、超音波の送受信を４回行うことで１回の探知となる。また、水中探知装置１０は、所定の方位範囲ではなく一方向のみに超音波を送信し、超音波を送信する方位を少しずつ変化させることで、所定の方位範囲を探知する構成（ＰＰＩソナー、サーチライトソナー）であっても良い。

送受波器１４は、受信したエコー信号を、送受切替器１３を介して受信回路１５へ出力する。送受切替器１３は、送信回路１２が出力した信号を送受波器１４へ出力するとともに、送受波器１４が取得したエコー信号を受信回路１５へ出力する。

受信回路１５は、入力されたエコー信号を増幅する等して、Ａ／Ｄ変換器１６へ出力する。Ａ／Ｄ変換器１６は、入力されたエコー信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、水中探知信号処理装置１１へ出力する。Ａ／Ｄ変換後のエコー信号は、記憶部２２に記憶される。なお、Ａ／Ｄ変換後に別の処理を行った後にエコー信号を記憶部２２に記憶しても良い。

水中探知信号処理装置１１が備える映像生成部３２は、Ａ／Ｄ変換器１６から入力された、又は、記憶部２２に記憶されたエコー信号を処理する。具体的には、映像生成部３２は、超音波を送信してから受信するまでの時間に基づいて自船からの距離を求め、振幅（信号レベル）に応じてエコー信号の強度を求める。この処理を全方位（探知方位）について行う。

以下の説明では、１回の探知で得られたエコー信号を用い、かつ、他のエコー信号をノイズ除去等以外には用いずに生成された映像をエコー映像と称する。従来の水中探知装置は、このエコー映像のみを表示する構成であるが、本実施形態の水中探知装置１０の映像生成部３２は、エコー映像ではなく、補間映像を生成して表示する。補間映像とは、連続する２回のエコー映像を補間する映像である。言い換えれば、補間映像とは、あるエコー信号から得られる探知結果と、連続する別のエコー信号から得られる探知結果と、を補間する探知結果を示す映像である。なお、従来の水中探知装置で表示されるエコー映像、又は、本実施形態の水中探知装置１０で表示される補間映像等のように水中を探知した結果得られたエコーを示す映像を水中探知映像と称することがある。映像生成部３２が生成した補間映像は、表示部１７に表示される。

図３には、表示部１７が表示する水中探知映像（具体的には補間映像）の例が示されている。水中探知映像は、水中を探知することで得られた情報を平面視で示した図である。従って、水中探知映像では、中央から離れた位置に表示されるエコーほど、自船からエコーまでの距離が長くなる（水深も深くなる）。水中探知映像の中央には、自船の位置及び向きを示す三角状の自船マーク５１が表示されている。また、本実施形態のように全方位を探知する場合、海底を示すリング状のエコー５２が表示される。また、図３の水中探知映像には、魚群を示すエコー５３についても表示されている。

水中探知装置１０は、所定の送信周期で超音波を送信して探知を行うため、新たなエコー信号を順次取得する。映像生成部３２は、新たなエコー信号と１つ前に取得したエコー信号とに基づいて補間映像を生成する（詳細は後述）。このようにして生成された補間映像は、表示制御部３３により所定のタイミングで切り替えられつつ表示部１７に表示される。エコー映像、補間映像、水中探知映像と称したときには、全方位の映像をまとめて示す場合もあるが、所定領域又は所定方位の映像のみを示す場合もある。

操作部１８は、所定の物理キーを有しており、ユーザによる操作を受付可能に構成されている。ユーザが操作部１８に対して行った操作の内容は、水中探知信号処理装置１１等に出力され、ユーザの指示が反映される。ユーザは、操作部１８を操作することで、例えばレンジの切替え、補間映像の表示の有無、補間映像の単位時間あたりの表示枚数等を指示することができる。なお、操作部１８は、表示部１７の筐体に取り付けられていても良いし、表示部１７と別体であっても良い。また、タッチパネル式のディスプレイを採用し、表示部１７と操作部１８を一体的に構成することもできる。

次に、図４及び図５を参照して、補間映像の生成方法について説明する。図４は、所定の方位において、エコー信号［Ｎ］の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図である。図５は、所定の方位において、エコー信号［Ｎ＋１］の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図である。また、以下の説明では、ｋ回目の探知で得られたエコー信号をエコー信号［ｋ］と称する。

一般的に、超音波を送信してからエコー信号を受信するまでに掛かる時間は、自船（詳細には水中探知装置１０の送受波器１４、以下同様）から物標までの距離に依存する。従って、Ｎ回目の探知において、最も遠方からのエコー信号が戻ってきた後に、エコー信号［Ｎ］に基づく水中探知映像を生成する場合、探知から描画までの時間が長くなってしまい、リアルタイム性が低下する。従って、本実施形態では、Ｎ回目の探知において、エコー信号［Ｎ］を取得済みの領域から（即ち自船に近い領域から）、エコー信号［Ｎ］を用いた補間映像の生成を開始する。このように、自機からの距離に応じてＮ回目のエコーを用いるタイミングを異ならせることで、Ｎ回目のエコーを早いタイミングで用いることができ、リアルタイム性が向上する。

また、本実施形態の映像生成部３２は、連続する２回の探知で得られたエコー信号に基づいて補間映像を生成する。具体的には、連続する２回の探知で得られたエコー信号にそれぞれ重み係数を適用して線形和をとることにより補間映像を生成する。図４及び図５には、所定の方位で取得されたエコー信号が上下に並べて記載されている。上に記載されたエコー信号ほど、新しく取得されたエコー信号である。また、横軸は自船からの距離を示しており、右に進むほど自船から遠い箇所を示している。図４に示す時点では、エコー信号［Ｎ−２］とエコー信号［Ｎ−１］については、設定された距離Ｒまでのエコー信号を全て取得済みであり、エコー信号［Ｎ］については、距離Ｘ１までエコー信号を取得済みである。図４に示すように、エコー信号［Ｎ］を取得済みの領域をエコー信号取得済み領域と称し、エコー信号［Ｎ］をまだ取得していない領域（エコー信号取得済み領域よりも自船からの距離が遠い領域）をエコー信号未取得領域と称する。従って、図４の例では、距離０から距離Ｘ１までの距離範囲がエコー信号取得済み領域に該当し、距離Ｘ１から距離Ｒまでの距離範囲がエコー信号未取得領域に該当する。

上述のように、映像生成部３２は、エコー信号取得済み領域から、エコー信号［Ｎ］を用いた補間映像の生成を開始するため、エコー信号取得済み領域では、エコー信号［Ｎ］とエコー信号［Ｎ−１］を用いて補間映像が生成される。また、エコー信号未取得領域では、エコー信号［Ｎ−１］とエコー信号［Ｎ−２］を用いて補間映像が生成される。

映像生成部３２は、映像生成部３２は、連続する２回の探知で得られたエコー信号を凸結合したデータを用いて補間映像を生成する。具体的には、図４に示すように、Ｎ回目の探知で得られたエコー信号のデータ（詳細には、距離に応じた振幅値の変化を示す配列データ）をＤａｔａ［Ｎ］等と称する。また、エコー信号取得済み領域の補間映像の元となるデータをＤｉｓｐｌａｙＤａｔａ１等と称する。図４に示すように、ＤｉｓｐｌａｙＤａｔａ１＝α・Ｄａｔａ［Ｎ］＋β・Ｄａｔａ［Ｎ−１］で示される。ここで、α及びβは、２つのエコー信号のデータを凸結合する際の重み係数である。本実施形態では、α及びβは距離方向に値が変化する配列データであり、時間の経過に伴い値が変化する。

図４に示す重み係数決定線は、このα及びβを求める際に用いられる直線である。重み係数決定線は、右側（自船から遠い側）に近づくにつれて下側（古いエコー信号側）に近づくように傾斜している。ここで、エコー信号取得済み領域の距離Ａにおいて、「重み係数決定線からエコー信号［Ｎ−１］までの距離」：「重み係数決定線からエコー信号［Ｎ］までの距離」がＬ１：Ｌ２であるとする。この場合、α：β＝Ｌ１：Ｌ２となるようにα及びβを決定する。具体的には、α＋β＝１であるため、α＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）、β＝Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）となる。以上のようにして、重み係数α、βが求められる。

このように、重み係数決定線に近いエコー信号ほど優先して（重み係数の値を大きくして）用いられることとなる。従って、重み係数決定線の傾きを考慮すると、自船に近くなるにつれて、新しく取得したエコー信号（図４ではエコー信号［Ｎ］）が優先して用いられて補間映像が生成されることとなる。エコー信号未取得領域のα及びβについても、エコー信号が１つ古い以外は同様である。

図４に示す状態から時間が経過すると、エコー信号［Ｎ］の矢印が右側に延びるとともに、重み係数決定線が上方に移動する。その後、エコー信号［Ｎ］について、設定された距離Ｒまでのエコー信号を全て取得済みとなると、次の探知における超音波が送信され、エコー信号［Ｎ＋１］が取得され始める。図５には、エコー信号［Ｎ＋１］が取得された後の状態が示されている。図５に示すように、次のエコー信号［Ｎ＋１］が取得され始めることで、ＤｉｓｐｌａｙＤａｔａ１及びＤｉｓｐｌａｙＤａｔａ２を算出する際に用いるエコー信号が１つずつ新しくなる。

このように、本実施形態では、所定の地点において、新たなエコー信号が取得された直後は、当該エコー信号の重みが０であり、１つ前のエコー信号の重みが１となる。つまり、この地点においては、２つのエコー信号のうち一方のエコー信号しか用いられていない。しかし、この地点においても、２つのエコー信号の重みを調整した結果として一方のエコー信号しか用いられていない訳であり、更に、この地点から少し離れた地点においては、２つのエコー信号の両方が用いられている。従って、このように２つのエコー信号のうち一方のエコー信号しか用いられていない地点が含まれていても補間映像に該当するものとして取り扱う。この地点では、超音波の送信周期の１周期分の時間をかけて、新たなエコー信号の重みが０から１に変化する（同時に、１つ前のエコー信号の重みが１から０に変化する）。

以上のようにして、映像生成部３２は、エコー信号取得済み領域及びエコー信号未取得領域について、それぞれ補間映像の元となるデータを算出する。ここで算出されるデータは、所定方向における、距離に応じた振幅値の変化を示すデータである。また、映像生成部３２は、このデータを算出する処理を、探知した全ての方位について行い、それぞれの方位について補間映像の元となるデータを算出する。これにより、探知した全ての領域について、補間映像の元となるデータを算出できる。つまり、上述のＤｉｓｐｌａｙＤａｔａ及びＤａｔａは２次元配列の変数である。また、映像生成部３２は、このデータの振幅値に応じて描画色又は明度等のパラメータを付与することで、補間映像を生成できる。映像生成部３２は、１回の探知で得られたエコー信号を用いて補完映像を複数回生成する。補間映像の生成頻度は任意であり設定可能であるが、補間映像の生成頻度が高くなるほど水中探知映像が滑らかに切り替わるため、補間映像を１秒間に１０〜３０回生成することが好ましい。

次に、生成した補間映像の表示について、従来例と比較しながら説明する。以下では、水中探知映像に含まれる魚群を示すエコーが移動している場合に、従来例と本実施形態の水中探知映像の変化を比較して説明する。また、以下の説明では、エコー信号［Ｎ］から得られる探知結果を示すエコー映像をエコー映像［Ｎ］等と称し、エコー信号［Ｎ−１］とエコー信号［Ｎ］からそれぞれ得られる２つの探知結果を補間する補間映像を補間映像［Ｎ−１，Ｎ］等と称する。

図６には、従来例における表示部に表示される魚群を示すエコーの変化が示されている。魚群（魚群のエコー）が図６の左上に示すように左側に移動した場合を考える。従来例では、エコー映像［Ｎ−１］とエコー映像［Ｎ］のみが生成され、補間映像は生成されない。また、Ｎ回目の探知によるエコー信号を取得するに伴い、自船からの距離が近い順に、エコー映像［Ｎ−１］からエコー映像［Ｎ］に切り替わる。従って、図６に示すように水中探知映像に切れ目が生じるため、エコーの大きさ及び形状が確認しにくくなる可能性があった。また、ユーザは、切れ目の変化に目を奪われて、エコーの確認に集中しにくくなる可能性もある。

図７には、本実施形態における表示部１７に表示される魚群を示すエコーの変化が示されている。魚群（魚群のエコー）の移動については図６と同様である。なお、図７では、エコーの振幅値の大きさをドットの密度で表している（振幅値が大きいほど、ドットの密度が高い）。

本実施形態では、映像生成部３２により、エコー映像［Ｎ−１］とエコー映像［Ｎ］を補間する補間映像［Ｎ−１，Ｎ］が生成される。そして、表示制御部３３により、補間映像が切り替えられる。具体的には、映像生成部３２は、Ｎ回目の探知によるエコー信号を取得する前の領域においては、エコー映像［Ｎ−２］とエコー映像［Ｎ−１］を補間する補間映像［Ｎ−２，Ｎ−１］を生成する。また、映像生成部３２は、Ｎ回目の探知によるエコー信号を取得済みの領域においては、エコー映像［Ｎ−１］とエコー映像［Ｎ］を補間する補間映像［Ｎ−１，Ｎ］を生成する。図４及び図５を用いて説明したように、補間映像は、時間の経過に伴って、新しい方のエコー信号を優先的に用いて（即ち、重み係数を大きくして）生成される。従って、図７においても、補間映像［Ｎ−２，Ｎ−１］は、時間の経過に伴い、エコー信号［Ｎ−２］の振幅値からエコー信号［Ｎ−１］の振幅値に近づくように変化する。また、補間映像［Ｎ−１，Ｎ］は、時間の経過に伴い、エコー信号［Ｎ−１］の振幅値からエコー信号［Ｎ］の振幅値に近づくように変化する。また、上述したように、補間映像の切替えは、自船に近い側から行われる。従って、図７においても、下側から順に補間映像が、補間映像［Ｎ−２，Ｎ−１］から補間映像［Ｎ−１，Ｎ］へと切り替わっていく。

図７に示すように、本実施形態では、水中探知映像が滑らかに切り替わる。従って、映像の切れ目等が生じない又は生じにくいため、水中探知映像を確認し易くすることができる。その結果、注目しているエコーの形状及び大きさが確認し易くなる。また、映像に切れ目が生じにくいため、ユーザは、エコーの確認に集中できる。なお、図７では、映像の変化を分かり易く説明するために、魚群を示すエコーの移動量を大きくしたが、実際には魚群を示すエコーは、送信周期の１周期ではあまり移動しないので、その状況では、魚群を示すエコーがエコー形状を維持したまま移動するようにすることも可能である。

以上に説明したように、本実施形態の水中探知信号処理装置１１は、記憶部２２と、映像生成部３２と、表示制御部３３と、を備える。記憶部２２は、水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する。映像生成部３２は、記憶部２２から、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、新しいエコー信号の重み係数を時間の経過に伴って大きくすることにより補間映像を生成する。表示制御部３３は、映像生成部３２が生成した補間映像を表示する制御を行う。

これにより、補間映像を用いることで、水中探知映像が滑らかに切り替わる。従って、映像の切れ目等が生じない又は生じにくいため、水中探知映像を確認し易くすることができる。その結果、注目しているエコーの形状及び大きさが確認し易くなる。

また、本実施形態の水中探知信号処理装置１１において、Ｎ回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、エコー信号［Ｎ］を取得済みの距離範囲（エコー信号取得済み領域）においては、自機からの距離が近くなるにつれて、エコー信号［Ｎ−１］よりもエコー信号［Ｎ］の重み係数を大きくすることにより、補間映像を生成する。エコー信号［Ｎ］をまだ取得していない距離範囲（エコー信号未取得領域）においては、自機からの距離が近くなるにつれて、エコー信号［Ｎ−２］よりもエコー信号［Ｎ−１］の重み係数を大きくすることにより、補間映像を生成する。

一般的に、超音波を送信してからエコー信号を受信するまでに掛かる時間は、自機から物標までの距離に依存する。従って、上記のように、自機からの距離に応じてＮ回目のエコーを用いるタイミングを異ならせることで、Ｎ回目のエコーを早いタイミングで用いることができる。

また、本実施形態の水中探知信号処理装置１１において、エコー信号［Ｎ］を取得済みの距離範囲においては、エコー信号［Ｎ−１］とエコー信号［Ｎ］のみを用いて、補間映像を生成する。エコー信号［Ｎ］をまだ取得していない距離範囲においては、エコー信号［Ｎ−２］とエコー信号［Ｎ−１］のみを用いて、補間映像を生成する。

このように、エコー信号のうち、２つのエコー信号のみに基づいて補間映像を生成することで、３つ以上のエコー信号を用いる構成と比較して、補間映像を作成する処理を単純にすることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態では、船舶の移動及び旋回については言及していないが、それらを考慮して水中探知映像（エコー映像、補間映像）を生成することが好ましい。例えば、エコー信号を取得するまでに船舶が移動した場合は、その移動量を補正することが好ましい。また、エコー信号を取得するまでに船舶が旋回した場合は、方位センサ等により船舶の旋回角度を取得し、当該旋回角度に応じて、参照するエコー信号を抽出することが好ましい。

上記の実施形態では、連続する２回の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成したが、それより多く（例えば連続する３回又は４回）の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成しても良い。

上記の実施形態では、凸結合を用いて連続する２回の探知で得られたエコー信号から、補間映像の元となるデータを算出したが、凸結合以外の方法を用いて連続する２回以上の探知で得られたエコー信号から、補間映像の元となるデータを算出しても良い。また、凸結合を行う処理は、例えばＦＩＲのデジタルフィルタを用いたフィルタ処理により実現することができる。また、凸結合以外の方法で過去に得られたエコー信号から補間映像の元となるデータを算出する処理は、例えばＩＩＲフィルタを用いて実現することができる。

上記の実施形態では、重み係数決定線は直線であるが、少なくとも一部に曲線を含んでいても良い。このように重み係数決定線を調整することで、状況や要求に応じて凸結合の係数（重み）を変化させることで、所望の補間映像を生成できる。

上記の実施形態では、送受波器１４が円筒状の筐体を有しているが、それ以外の形状（例えば球体）であっても良い。また、送受波器１４の振動子は、超音波の送信と受信の両方を行うが、送信と受信で異なる振動子を用いても良い。この場合、送信用の振動子と受信用の振動子を合わせた装置が送受波器に相当する（送信用の振動子と受信用の振動子は離れた位置に配置されていても良い）。

上記の実施形態では、１回の探知で得られたエコー信号を用い、かつ、他のエコー信号をノイズ除去等以外には用いずに生成された映像をエコー映像と称し、複数の探知で得られたエコー信号を用いてエコー映像を補間する映像を補間映像と称した。そして、エコー映像と次のエコー映像の間に、補間映像を表示する構成である。これに代えて、エコー映像を表示せずに、補間映像のみを表示し続ける（即ち、重み係数が０とならないように重み係数を変化させる）構成であっても良い。

上記の実施形態では、図４に示すように、エコー信号取得済み領域は全て、エコー信号［Ｎ］とエコー信号［Ｎ−１］を用いて、補間映像の元となるデータを算出した。この構成に代えて、処理の遅延又は別の事情を考慮し、エコー信号取得済み領域の一部において、エコー信号［Ｎ−１］とエコー信号［Ｎ−２］を用いて、補間映像の元となるデータを算出しても良い。

上記の実施形態では、Ｎ回目の探知において、エコー信号取得済み領域からエコー信号［Ｎ］を用いた補間映像の生成を開始する。言い換えれば、自船に近い側から順に水中探知映像を切り替えている。この構成に代えて、自船からの距離に関係なく同じタイミングで水中探知映像を切り替えても良い。この場合、Ｎ回目の探知が完了した後に（全てのエコー信号［Ｎ］を取得した後に）、エコー映像［Ｎ−１］とエコー映像［Ｎ］に基づいて補間映像［Ｎ−１，Ｎ］を生成することとなるので、リアルタイム性が低下するが、水中探知映像をより滑らかに切り替えることができる。

上記の実施形態では、仰俯方向が一定で方位方向の所定の範囲を探知する構成であるが、方位方向が一定で仰俯方向の所定範囲（例えば自船の左右方向下側）を探知する構成であっても良い。

１０ 水中探知装置
１１ 水中探知信号処理装置
１２ 送信回路
１３ 送受切替器
１４ 送受波器
１５ 受信回路
１６ Ａ／Ｄ変換器
１７ 表示部
１８ 操作部
２１ 演算部
２２ 記憶部
３１ 送信制御部
３２ 映像生成部
３３ 表示制御部

Claims (5)

1. 水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する記憶部と、
   前記記憶部から、連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、前記連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、新しいエコー信号の重み係数を時間の経過に伴って大きくすることにより補間映像を生成する映像生成部と、
   前記映像生成部が生成した前記補間映像を表示する制御を行う表示制御部と、
   を備えることを特徴とする水中探知信号処理装置。
2. 請求項１に記載の水中探知信号処理装置であって、
   一般に、ｋ回目の探知時のエコー信号をエコー信号［ｋ］と表したときに、
   前記映像生成部は、
   Ｎ回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、
   エコー信号［Ｎ］を取得済みの距離範囲においては、自機からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号［Ｎ−１］よりも前記エコー信号［Ｎ］の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成し、
   エコー信号［Ｎ］をまだ取得していない距離範囲においては、自機からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号［Ｎ−２］よりも前記エコー信号［Ｎ−１］の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成することを特徴とする水中探知信号処理装置。
3. 請求項２に記載の水中探知信号処理装置であって、
   前記映像生成部は、
   エコー信号［Ｎ］を取得済みの距離範囲においては、エコー信号［Ｎ−１］とエコー信号［Ｎ］のみを用いて、前記補間映像を生成し、
   エコー信号［Ｎ］をまだ取得していない距離範囲においては、エコー信号［Ｎ−２］とエコー信号［Ｎ−１］のみを用いて、前記補間映像を生成することを特徴とする水中探知信号処理装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の水中探知信号処理装置と、
   水中の所定の範囲に超音波を送信するとともに、その超音波の反射波を受信して前記水中探知信号処理装置へ出力する送受波器と、
   前記水中探知信号処理装置が生成した補間映像を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする水中探知装置。
5. 水中の所定の範囲に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を取得し、
   連続する２回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、時間の経過に伴って新しいエコー信号の重み係数を大きくすることにより補間映像を生成し、
   前記補間映像を表示する制御を行うことを特徴とする水中探知信号処理方法。

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