JP2019203699A - Noise reduction device of underwater image sonar, noise reduction method, and noise reduction program - Google Patents

Noise reduction device of underwater image sonar, noise reduction method, and noise reduction program Download PDF

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Abstract

To display only an underwater actual object.SOLUTION: A noise reduction device processes a reception image from an underwater image sonar of a cross-fan beam system in which a plurality of wave transmission elements and a plurality of wave reception elements cross at 90° relative to each other and are mounted as a linear array, and then outputs a display image to be displayed on a display. The reception image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other. The noise reduction device has two-dimensional noise average processing means to remove, from the reception image, first direction noise and second direction noise orthogonal to each other, generated due to at least one of vibration between the plurality of wave transmission elements, vibration between the plurality of wave reception elements, and the case of leakage of electromagnetic induction noise into a wiring connecting the plurality of wave transmission elements and the plurality of wave reception elements with an electrical circuit, and then to output the display image.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、水中画像ソナーの雑音低減装置に関し、特に、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの雑音低減装置に関する。   The present invention relates to an underwater image sonar noise reduction device, and more particularly, to a cross fan beam type underwater image sonar noise reduction device.

この技術分野において周知のように、ソナーとは、水中を伝搬する音波を利用して、水中の物体、海底の状況などを探知する装置の総称である。ソナーは、自ら音波を発するアクティブソナーと、物体が発する音波を捉えるパッシングソナーとに大別される。アクティブソナーは、電波領域のレーダに対応する装置であり、反響定位を用いて物体の情報を得る。一方、パッシブソナーは、ある離れた物体が発する音を分析し、その物体に関する情報を得るための装置である。   As is well known in this technical field, sonar is a general term for devices that detect underwater objects, the state of the seabed, and the like using sound waves that propagate in water. Sonar is roughly classified into active sonar that emits sound waves and passing sonar that captures sound waves emitted by objects. An active sonar is a device corresponding to a radar in a radio wave region, and obtains information on an object using echo localization. On the other hand, passive sonar is a device for analyzing sound emitted from a certain distant object and obtaining information about the object.

ソナーにおいては送受波器が使用される。送受波器は、音響エネルギーと電気エネルギーの相互変換を行う。送波器は、電気エネルギーを音響エネルギーに変換する(音波を発振する)。受波器は、音響エネルギーを電気エネルギーに変換する(聴音する)。これらの変換は、磁歪ないし圧電効果(電歪を含む)によって行われる。   In sonar, a transducer is used. The transducer performs mutual conversion between acoustic energy and electrical energy. The transmitter converts electrical energy into acoustic energy (oscillates sound waves). The receiver converts acoustic energy into electrical energy (listens). These conversions are performed by magnetostriction or piezoelectric effect (including electrostriction).

次に、アクティブソナーにおいて使用される、クロスファンビーム方式の基本原理について説明する。   Next, the basic principle of the cross fan beam system used in the active sonar will be described.

ファンビームとは、扇状の音響ビームを意味する。マルチビームの送波器と受波器は、直交するように船底等に固定される。この送波器から海底面に向かってファンビームを照射する。直交する受波器も扇形のビーム形状で反射を待受ける。それにより、交点それぞれの測定値が得られることから、クロスファンビームと呼ばれている。   A fan beam means a fan-shaped acoustic beam. The multi-beam transmitter and receiver are fixed to the ship bottom or the like so as to be orthogonal to each other. A fan beam is emitted from the transmitter toward the bottom of the sea. Orthogonal receivers also wait for reflection in a fan-shaped beam shape. As a result, the measured values at the respective intersections are obtained, which is called a cross fan beam.

クロスファンビーム方式の水中画像ソナーは、種々提案されている。   Various underwater image sonars of the cross fan beam system have been proposed.

例えば、特許文献1は、船舶を検出するために、船舶の航行箇所等の水底にクロスファンビームを用いたソナーを固定、配置した船舶検出装置を開示している。特許文献1に開示した船舶検出装置では、水底にソナーの送受波器であるそれぞれがリニアアレイ構成でなる送波素子列と受波素子列とを互いに90°の関係で交差させ、複数のクロスファンビームが海面方向に形成されるように配置している。   For example, Patent Document 1 discloses a ship detection device in which a sonar using a cross fan beam is fixed and arranged on a water bottom such as a navigation point of a ship in order to detect a ship. In the ship detection device disclosed in Patent Document 1, a transmitting element array and a receiving element array, each of which is a sonar transmitter / receiver at the bottom of the water, intersect each other in a 90 ° relationship, and a plurality of cross It arrange | positions so that a fan beam may be formed in a sea surface direction.

また、特許文献2は、X(水平)方向およびY(垂直)方向に配列された送波素子(X方向x1〜xi、Y方向y1〜yj)を備え、送信波形をそれぞれ音響信号に変換する送波器を開示している。送波器の各配列素子は、X方向およびY方向に送信ビーム方向がそれぞれ制御されることにより、2次元空間において所定の走査手順に基づく送信ビーム方向で送信音(音響信号)を水中に放射する。これら複数の送波素子は、水平/垂直方向の各1列から成るクロスファンビーム方式として構成されている。   Patent Document 2 includes transmission elements (X direction x1 to xi, Y direction y1 to yj) arranged in the X (horizontal) direction and the Y (vertical) direction, and converts the transmission waveform into an acoustic signal, respectively. A transmitter is disclosed. Each array element of the transmitter radiates transmission sound (acoustic signal) into water in the transmission beam direction based on a predetermined scanning procedure in a two-dimensional space by controlling the transmission beam direction in the X direction and the Y direction. To do. The plurality of transmission elements are configured as a cross fan beam system composed of one row in each horizontal / vertical direction.

特許文献1および2に開示された、送波素子および受波素子の各々としては、例えば、電歪振動子が使用される。   As each of the transmitting element and the receiving element disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example, an electrostrictive vibrator is used.

一方、雑音を低減する技術も提案されている。   On the other hand, techniques for reducing noise have also been proposed.

たとえば、特許文献3は、それぞれの受信部からの周波数領域データに基づいて雑音を平均化処理する雑音平均化処理部を有する信号検出回路を含む、パッシブソナー装置を開示している。   For example, Patent Document 3 discloses a passive sonar device including a signal detection circuit having a noise averaging processing unit that averages noise based on frequency domain data from each receiving unit.

また、特許文献4は、それぞれの周波数分析回路からの周波数領域データに基づいて雑音の平均レベルを計算する雑音平均処理部を有する信号検出回路を備えた、ソノブイ信号処理装置を開示している。   Patent Document 4 discloses a sonobuoy signal processing apparatus including a signal detection circuit having a noise average processing unit that calculates an average level of noise based on frequency domain data from each frequency analysis circuit.

なお、特許文献3および特許文献4において、対象とする雑音は、ソナー装置の外部において、目的とする物体以外の物体が発生する音波であるので、「外因性雑音」と呼ばれる。   In Patent Document 3 and Patent Document 4, since the target noise is a sound wave generated by an object other than the target object outside the sonar device, it is called “exogenous noise”.

特開2004−012237号公報JP 2004-012237 A 特開2006−064524号公報JP 2006-064524 A 特開平8−184662号公報JP-A-8-184661 特開平10−048307号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-048307

前述したように、送波素子および受波素子の各々として電歪振動子を使用した場合、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーは、複数の送信用電歪振動子と複数の受信用電歪振動子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして高密度に実装されることになる。   As described above, when an electrostrictive vibrator is used as each of the transmitting element and the receiving element, the cross fan beam type underwater image sonar includes a plurality of transmitting electrostrictive vibrators and a plurality of receiving electrostrictive vibrations. The children intersect with each other in a 90 ° relationship and are mounted with high density as a linear array.

しかしながら、個々の電歪振動子間の振動を完全に遮断することが難しい。また、直線状のアレイの小型化により個々の電歪振動子と電気回路とを接続する電線等の間隔が短くなると、電線等の配線において電磁誘導ノイズが信号に漏れ込み重畳することもある。その結果、ソナー装置の表示器には、水中画像である受信画像RIとして、図1に示すような十字形の雑音が表示されることがある。図1において、(A)は実際の水中画像(受信画像)RIの一例を示し、(B)はその水中画像(受信画像)RIの説明図である。   However, it is difficult to completely block vibration between individual electrostrictive vibrators. Further, when the distance between the electric wires connecting the individual electrostrictive vibrators and the electric circuit is shortened due to the miniaturization of the linear array, electromagnetic induction noise may leak into the signal and be superimposed on the wiring such as the electric wires. As a result, a cross-shaped noise as shown in FIG. 1 may be displayed as a received image RI that is an underwater image on the display of the sonar device. 1A shows an example of an actual underwater image (received image) RI, and FIG. 1B is an explanatory diagram of the underwater image (received image) RI.

図1に示す水中画像(受信画像)RIの例において、本来表示するべきなのは第1の水中物体信号3及び第2の水中物体信号4であり、縦方向雑音1及び横方向雑音2は水中に物体が存在しないにも関わらず表示される雑音である。   In the example of the underwater image (received image) RI shown in FIG. 1, the first underwater object signal 3 and the second underwater object signal 4 that should be originally displayed are the vertical noise 1 and the horizontal noise 2 in the water. This is noise that is displayed even though no object is present.

ここで発生する雑音は、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの内部において、使用する機器それ自体に起因する雑音であるので、「内因性雑音」と呼ばれる。   The noise generated here is referred to as “endogenous noise” because it is noise caused by the device itself in the cross fan beam type underwater image sonar.

この縦横の十字形の雑音1および2は、特許文献2の図2に示すX方向の受信用電歪振動子アレイ及びY方向の送信用電歪振動子アレイの電歪振動子間の振動を十分に遮断することができない場合等に発生する。   The vertical and horizontal cross-shaped noises 1 and 2 indicate the vibration between the electrostrictive vibrators of the X-direction receiving electrostrictive vibrator array and the Y-direction electrostrictive vibrator array shown in FIG. Occurs when it cannot be sufficiently shut off.

小型のクロスファンビーム方式の水中画像ソナーの場合、電歪振動子の配置間隔が10mm以下と非常に短い。このため、電歪振動子間の振動の漏れこみを完全に除去することが難しい。   In the case of a small cross fan beam type underwater image sonar, the arrangement interval of the electrostrictive vibrators is as short as 10 mm or less. For this reason, it is difficult to completely remove the leakage of vibration between the electrostrictive vibrators.

クロスファンビーム方式の水中画像ソナーにおいて、受信用電歪振動子アレイから入力するアナログ電気信号(受信画像)RIに、実在しない虚像となる内因性雑音が漏れ込むことがある。したがって、その内因性雑音を除去する技術を実現することが、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーにおける課題である。   In the cross fan beam type underwater image sonar, intrinsic noise that becomes a virtual image that does not exist may leak into the analog electrical signal (received image) RI input from the electrostrictive transducer array for reception. Therefore, it is a problem in the cross fan beam type underwater image sonar to realize a technique for removing the intrinsic noise.

すなわち、特許文献1や特許文献2に開示されたような、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーを小型化すると、複数の送信用電歪振動子及び複数の受信用電歪振動子が直線状のアレイとして高密度に実装される。このため、個々の電歪振動子間の振動を完全に遮断することが難しいことがある。水中画像ソナーからの受信画像をそのまま(何らの信号処理もせずに)表示画像として表示器に表示した場合、縦方向または横方向の雑音成分(内因性雑音)が表示画像に現れることがある。この縦方向雑音及び横方向雑音(内因性雑音)は、自然の海中雑音(外因性雑音)ではない。このため、信号処理により縦方向雑音及び横方向雑音(内因性雑音)を除去することが非常に難しいという課題がある。   That is, when the cross fan beam type underwater image sonar disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is miniaturized, a plurality of electrostrictive transducers for transmission and a plurality of electrostrictive transducers for reception are linear. It is mounted with high density as an array. For this reason, it may be difficult to completely block vibration between the individual electrostrictive vibrators. When the received image from the underwater image sonar is displayed as it is (without any signal processing) on the display as a display image, a vertical or horizontal noise component (endogenous noise) may appear in the display image. This longitudinal noise and lateral noise (endogenous noise) are not natural underwater noise (exogenous noise). For this reason, there is a problem that it is very difficult to remove vertical noise and horizontal noise (endogenous noise) by signal processing.

したがって、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーを実用化するにあたっては、水中に実在する物体にて反射した反響音を残したまま、縦方向雑音及び横方向雑音(内因性雑音)を除去する処理装置が必要となる。   Therefore, when putting the cross-fan-beam underwater image sonar into practical use, a processing device that removes longitudinal noise and lateral noise (intrinsic noise) while leaving the reverberant sound reflected by the actual object in the water. Is required.

一方、特許文献3および特許文献4に開示された雑音平均処理は、入力した周波数領域データに対して、外因性雑音を除去するために、1次元の雑音平均処理を行っているに過ぎない。換言すれば、特許文献3および特許文献4が対象とする雑音(外因性雑音)は、本発明において除去しようとする雑音(内因性雑音)とは種類が全く異なる。   On the other hand, the noise averaging process disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 is merely a one-dimensional noise averaging process for removing the exogenous noise from the input frequency domain data. In other words, the type of noise (exogenous noise) targeted by Patent Document 3 and Patent Document 4 is completely different from the noise (endogenous noise) to be removed in the present invention.

本発明の目的は、上述した課題を解決する、水中画像ソナーの雑音低減装置、雑音低減方法、および雑音低減プログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an underwater image sonar noise reduction device, a noise reduction method, and a noise reduction program that solve the above-described problems.

本発明の1つの態様として、雑音低減装置は、複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像を処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減装置であって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理手段を有する。   As one aspect of the present invention, a noise reduction device includes a cross-fan beam type underwater device in which a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect each other in a 90 ° relationship and are mounted as a linear array. A noise reduction device for processing a received image from an image sonar and outputting a display image for display on a display device, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other. And configured to connect vibrations between the plurality of transmitting elements, vibrations between the plurality of receiving elements, and the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements and an electric circuit from the received image. Two-dimensional noise averaging processing means for removing the first direction noise and the second direction noise that are caused by at least one of the cases where electromagnetic induction noise leaks into the wiring to be output and outputting the display image Have

本発明の他の態様として、雑音低減方法は、複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像を処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減方法であって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理ステップを含む。   As another aspect of the present invention, a noise reduction method includes a cross-fan beam type underwater device in which a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect each other in a 90 ° relationship and are mounted as a linear array. A noise reduction method for processing a received image from an image sonar and outputting a display image for display on a display device, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other. And configured to connect vibrations between the plurality of transmitting elements, vibrations between the plurality of receiving elements, and the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements and an electric circuit from the received image. Two-dimensional noise averaging processing step for removing the first direction noise and the second direction noise, which are caused by at least one of the cases where electromagnetic induction noise leaks into the wiring to be connected, and outputting the display image including.

本発明の他の態様として、雑音低減プログラムは、複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像をコンピュータで処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減プログラムであって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理手順を、前記コンピュータに実行させる。   As another aspect of the present invention, a noise reduction program includes a cross-fan beam type underwater device in which a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect each other in a 90 ° relationship and are implemented as a linear array. A noise reduction program for processing a received image from an image sonar by a computer and outputting a display image for display on a display device, wherein the received image includes a plurality of first and second directions orthogonal to each other. A plurality of transmitting elements, and a plurality of transmitting elements, and a plurality of receiving elements and an electric circuit. A two-dimensional noise that outputs the display image by removing the first direction noise and the second direction noise that are orthogonal to each other caused by at least one of electromagnetic induction noise leaking into the wiring connecting The averaging procedure, causes the computer to perform.

本発明によれば、互いに直交する第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、水中に実在する物体の信号のみを表示することができる。   According to the present invention, it is possible to remove only the first directional noise and the second directional noise that are orthogonal to each other and display only the signal of an object that actually exists in water.

関連技術のクロスファンビーム方式の水中画像ソナーで受信された水中画像(受信画像)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the underwater image (received image) received with the cross fan beam type underwater image sonar of related technology. 本発明の原理を説明するために、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの信号処理に使用される正方形の受信画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the square received image used for the signal processing of the underwater image sonar of a cross fan beam system in order to demonstrate the principle of this invention. 図1に示した受信画像を、本発明による信号処理によって雑音を除去して得られた表示画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display image obtained by removing noise from the received image shown in FIG. 1 by the signal processing by this invention. 本発明の第1の実施形態に係る雑音低減装置を含むソナー装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sonar apparatus containing the noise reduction apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図4に示した雑音低減装置の動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining the operation of the noise reduction apparatus shown in FIG. 4. 本発明の第2の実施形態に係る雑音低減装置を含むソナー装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sonar apparatus containing the noise reduction apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図6に示した雑音低減装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the noise reduction apparatus shown in FIG.

[発明の原理]
本発明の理解を容易するために、最初に本発明の原理について説明する。
[Principle of the Invention]
In order to facilitate understanding of the present invention, the principle of the present invention will be described first.

本発明では、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーから得られた受信画像に対する信号処理に雑音平均処理を追加する。この雑音平均処理によって、クロスファンビーム方式の水中画像ソナー特有の縦方向及び横方向の雑音を低減して、水中の物体のみを表示する。ここでは、縦方向を第1方向とも呼び、横方向を第2方向とも呼ぶ。   In the present invention, noise averaging processing is added to signal processing for a received image obtained from a cross fan beam type underwater image sonar. By this noise averaging process, the vertical and horizontal noises peculiar to the cross fan beam type underwater image sonar are reduced, and only an underwater object is displayed. Here, the vertical direction is also referred to as a first direction, and the horizontal direction is also referred to as a second direction.

具体的に、図2に示すX軸(横方向)5及びY軸(縦方向)6に並んだ画素で構成する正方形の受信画像RIを例に挙げて説明する。   Specifically, a square received image RI composed of pixels arranged in the X axis (horizontal direction) 5 and the Y axis (vertical direction) 6 shown in FIG. 2 will be described as an example.

図2に示す受信画像は、X軸方向5に121画素、Y軸方向6に121画素があり、全体で121の2乗の14,641画素で構成された受信画像RIである。   The received image shown in FIG. 2 has 121 pixels in the X-axis direction 5 and 121 pixels in the Y-axis direction 6, and is a received image RI that is composed of 121 squared 14,641 pixels as a whole.

最初に、雑音低減装置は、受信画像RIのX軸方向5の解析として、X軸の値毎にY軸方向6の画素の輝度値の縦方向平均値(AX(0〜120))を計算する。   First, the noise reduction device calculates a vertical average value (AX (0 to 120)) of luminance values of pixels in the Y-axis direction 6 for each X-axis value as an analysis in the X-axis direction 5 of the received image RI. To do.

次に、雑音低減装置は、受信画像RIのX軸方向5の平均値(AX(0〜120))の平均値を計算し、受信画像RI全体の輝度の全体平均値(AVE)を計算する。   Next, the noise reduction device calculates the average value (AX (0 to 120)) of the received image RI in the X-axis direction 5 and calculates the overall average value (AVE) of the brightness of the entire received image RI. .

次に、雑音低減装置は、受信画像RIのY軸方向6の解析として、Y軸の値毎にX軸方向5の画素の輝度値の横方向平均値(AY(0〜120))を計算する。   Next, the noise reduction device calculates the horizontal average value (AY (0 to 120)) of the luminance values of the pixels in the X-axis direction 5 for each Y-axis value as an analysis in the Y-axis direction 6 of the received image RI. To do.

次に、雑音低減装置は、受信画像RIからY軸方向6の縦方向雑音1を除去するため、任意の座標の画素(x,y)について、縦方向平均値AX(x)で割り算する。すると、画素(x,y)とY軸方向6の平均値の比率XSN(x,y)が算出される。この計算により、図1の縦方向雑音1のようなY軸方向6の画素の輝度が大きい画素データのY軸方向平均値AX(x)の平均値が大きくなるので、平均値との比率XSN(x,y)の値は1に近い値になる。   Next, in order to remove the vertical noise 1 in the Y-axis direction 6 from the received image RI, the noise reduction device divides the pixel (x, y) at an arbitrary coordinate by the vertical average value AX (x). Then, the ratio XSN (x, y) between the average value of the pixel (x, y) and the Y-axis direction 6 is calculated. As a result of this calculation, the average value of the Y-axis direction average value AX (x) of the pixel data having a high luminance of the pixels in the Y-axis direction 6 such as the longitudinal noise 1 in FIG. The value of (x, y) is close to 1.

雑音低減装置は、この計算を全画素に対して行い、図1の第1の水中物体信号音3及び第2の水中物体信号音4を残したまま縦方向雑音1を除去する。   The noise reduction apparatus performs this calculation for all pixels, and removes the vertical noise 1 while leaving the first underwater object signal sound 3 and the second underwater object signal sound 4 of FIG.

次に、雑音低減装置は、受信画像RIからX軸方向5の横方向雑音2を除去するため、任意の座標の画素(x,y)の輝度値XSN(x,y)について、横方向平均値AY(y)で割り算する。すると、画素(x,y)とX軸方向5の平均値の比率YSN(x,y)が算出される。この計算により、図1の横方向雑音2のようなX軸方向5の画素の輝度が大きい画素データのX軸方向平均値AY(y)の平均値が大きくなるので、平均値との比率YSN(x,y)の値は1に近い値になる。   Next, in order to remove the lateral noise 2 in the X-axis direction 5 from the received image RI, the noise reduction device performs the lateral average for the luminance value XSN (x, y) of the pixel (x, y) at an arbitrary coordinate. Divide by the value AY (y). Then, a ratio YSN (x, y) between the average value of the pixel (x, y) and the X-axis direction 5 is calculated. As a result of this calculation, the average value of the average value AY (y) in the X-axis direction of the pixel data having a high luminance in the X-axis direction 5 such as the lateral noise 2 in FIG. The value of (x, y) is close to 1.

雑音低減装置は、この計算を全画素に対して行い、図1の第1の水中物体信号音3及び第2の水中物体信号音4を残したまま横方向雑音2を除去する。   The noise reduction apparatus performs this calculation for all the pixels, and removes the lateral noise 2 while leaving the first underwater object signal sound 3 and the second underwater object signal sound 4 of FIG.

このようにして、雑音低減装置は、任意の座標の画素(x,y)の輝度値に対して、Y軸方向(縦方向)平均値で除算した後、X軸方向(横方向)の平均値で除算する。これにより、雑音低減装置は、図3(A)および(B)に示すように、縦方向雑音1及び横方向雑音2が除去され、第1の水中物体信号3及び第2の水中物体信号4が残る、表示画像DIを表示器上に表示することができる。   In this way, the noise reduction apparatus divides the luminance value of the pixel (x, y) at an arbitrary coordinate by the average value in the Y-axis direction (vertical direction) and then averages in the X-axis direction (horizontal direction). Divide by value. Thereby, as shown in FIGS. 3A and 3B, the noise reduction apparatus removes the vertical noise 1 and the horizontal noise 2, and the first underwater object signal 3 and the second underwater object signal 4. Can be displayed on the display.

尚、前述したように、雑音平均処理については、上記特許文献3および4において使用例がある。   As described above, there is a usage example in the above-mentioned Patent Documents 3 and 4 for the noise averaging process.

上記特許文献3および4における雑音平均処理は、パッシブソナーにおいて、入力した周波数領域データに対して、外因性雑音を除くために、1次元の雑音平均処理を行っている。   In the noise averaging process in Patent Documents 3 and 4, one-dimensional noise averaging process is performed on the input frequency domain data in passive sonar in order to remove external noise.

これに対して、本発明における雑音平均処理は、入力した画像データに対して、内因性雑音を除くために、縦方向及び横方向の2次元の雑音平均処理を行っている。これにより、アクティブソナーにおける雑音平均処理の応用範囲を拡大している。   On the other hand, in the noise averaging process in the present invention, two-dimensional noise averaging processes in the vertical and horizontal directions are performed on the input image data in order to remove intrinsic noise. As a result, the application range of noise averaging processing in active sonar is expanded.

以下、本発明を実施する形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の各実施形態に記載されている構成は単なる例示であり、本発明の技術範囲はそれらには限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The configurations described in the following embodiments are merely examples, and the technical scope of the present invention is not limited thereto.

[実施形態1]
図4を参照して、本発明の第1の実施形態に係る雑音低減装置8について説明する。
[Embodiment 1]
With reference to FIG. 4, the noise reduction apparatus 8 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

雑音低減装置8は、水中画像ソナー7と表示器13との間に設けられる。   The noise reduction device 8 is provided between the underwater image sonar 7 and the display 13.

水中画像ソナー7は、例えば、上記特許文献1に開示されているように、複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーから成る。複数の送波素子および複数の受波素子の各々は、電歪振動子から成る。電歪振動子の配置間隔は10mm以下である。   The underwater image sonar 7 is, for example, mounted as a linear array in which a plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect with each other at a 90 ° relationship as disclosed in Patent Document 1 above. It consists of an underwater image sonar with a cross fan beam system. Each of the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements is composed of an electrostrictive vibrator. The arrangement interval of the electrostrictive vibrators is 10 mm or less.

雑音低減装置8は、水中画像ソナー7からの受信画像RIを処理して、表示器13へ表示するための表示画像を出力する。受信画像RIは、図2に示されるように、互いに直交する第1方向(縦方向)6および第2方向(横方向)5の複数の画素で構成されている。   The noise reduction device 8 processes the received image RI from the underwater image sonar 7 and outputs a display image for display on the display device 13. As shown in FIG. 2, the received image RI is composed of a plurality of pixels in a first direction (vertical direction) 6 and a second direction (horizontal direction) 5 that are orthogonal to each other.

雑音低減装置8は、受信画像RIから、複数の送波素子間の振動、複数の受波素子間の振動、及び複数の送波素子および複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音(縦方向雑音)1および第2方向雑音(横方向雑音)2を除去して、表示画像D1(図3参照)を出力する2次元雑音平均処理手段(後述する)を有する。   The noise reduction device 8 uses, from the received image RI, vibration between a plurality of transmitting elements, vibration between a plurality of receiving elements, and wiring that connects the plurality of transmitting elements, the plurality of receiving elements, and an electric circuit. The first direction noise (vertical noise) 1 and the second direction noise (lateral noise) 2 that are caused by at least one of the cases where electromagnetic induction noise leaks and are orthogonal to each other are removed, and the display image D1 2D noise average processing means (described later) for outputting (see FIG. 3).

雑音低減装置8は、縦方向平均値計算処理部9と、横方向平均値計算処理部10と、縦方向雑音平均処理部11と、横方向雑音平均処理部12と、から成る。   The noise reduction device 8 includes a vertical direction average value calculation processing unit 9, a horizontal direction average value calculation processing unit 10, a vertical direction noise average processing unit 11, and a horizontal direction noise average processing unit 12.

縦方向平均値計算処理部9は、第1方向平均値計算部とも呼ばれる。縦方向平均値計算処理部9は、受信画像RIに対して、第2方向(X軸方向)5の解析として、第1方向(Y軸方向)6の画素の輝度平均値である第1方向平均値(Y軸方向平均値)と受信画像RIの全体平均値とを求める。   The vertical direction average value calculation processing unit 9 is also called a first direction average value calculation unit. The vertical direction average value calculation processing unit 9 analyzes the received image RI in the second direction (X-axis direction) 5 as the first direction that is the luminance average value of the pixels in the first direction (Y-axis direction) 6. The average value (Y-axis direction average value) and the overall average value of the received image RI are obtained.

横方向平均値計算処理部10は、第2方向平均値計算部とも呼ばれる。横方向平均値計算処理部10は、受信画像RIに対して、第1方向(Y軸方向)6の解析として、第2方向(X軸方向)Xの画素の輝度平均値である第2方向平均値(X軸方向平均値)を求める。   The lateral direction average value calculation processing unit 10 is also called a second direction average value calculation unit. The horizontal direction average value calculation processing unit 10 analyzes the received image RI in the first direction (Y-axis direction) 6 as a second direction that is an average luminance value of pixels in the second direction (X-axis direction) X. An average value (X-axis direction average value) is obtained.

縦方向雑音平均処理部11は、第1方向雑音平均処理部とも呼ばれる。縦方向雑音平均処理部11は、同じ第2方向座標の受信画像RIを第1方向平均値(Y軸方向平均値)で除算して第1の除算した画像を得、この第1の除算した画像に全体平均値を乗算して、第1方向雑音(縦方向雑音)1が除去された画像を出力する。   The vertical noise average processing unit 11 is also referred to as a first direction noise average processing unit. The vertical noise average processing unit 11 divides the received image RI of the same second direction coordinate by the first direction average value (Y-axis direction average value) to obtain a first divided image, and this first division The image is multiplied by the overall average value, and an image from which the first direction noise (longitudinal noise) 1 has been removed is output.

横方向雑音平均処理部12は、第2方向雑音平均処理部とも呼ばれる。横方向雑音平均処理部12は、上記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を第2方向平均値(X軸方向平均値)で除算して第2の除算した画像を得、この第2の除算した画像に全体平均値を乗算して、第2方向雑音(横方向雑音)が除去された、上記表示画像を出力する。   The lateral noise average processing unit 12 is also called a second direction noise average processing unit. The lateral noise average processing unit 12 divides the image of the same first direction coordinate from which the first direction noise has been removed by the second direction average value (X-axis direction average value) to obtain a second divided image. The display image from which the second direction noise (lateral noise) has been removed is output by multiplying the second divided image by the overall average value.

したがって、縦方向平均値計算処理部9と、横方向平均値計算処理部10と、縦方向雑音平均処理部11と、横方向雑音平均処理部12との組み合わせは、上記2次元雑音平均処理手段として働く。   Therefore, the combination of the vertical average value calculation processing unit 9, the horizontal direction average value calculation processing unit 10, the vertical noise average processing unit 11, and the horizontal noise average processing unit 12 is the above two-dimensional noise average processing means. Work as.

[実施形態1の動作の説明]
次に、図5を参照して、アクティブソナー用の雑音低減装置8の動作について説明する。
[Description of Operation of Embodiment 1]
Next, the operation of the noise reduction device 8 for active sonar will be described with reference to FIG.

図5は、水中画像ソナー7が出力する画像データ(受信画像)RIに対して、内因性雑音である縦方向雑音1及び横方向雑音2を除去する動作を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing an operation of removing the longitudinal noise 1 and the lateral noise 2 that are intrinsic noises from the image data (received image) RI output from the underwater image sonar 7.

水中画像ソナー7の動作については、上記特許文献1及び特許文献2において既に述べられているので、説明を省略する。   Since the operation of the underwater image sonar 7 has already been described in Patent Document 1 and Patent Document 2, description thereof will be omitted.

雑音低減装置8は、水中画像ソナー7から、例えば図2に示す画素で構成された画像データ(x,y)である受信画像RIを入力する(ステップS101)。入力した画像データを表示器13にそのまま表示すると、受信画像RIは、図1に示すような縦方向雑音1、横方向雑音2、第1の水中物体信号3及び第2の水中物体信号4を含む画像データであるとする。   The noise reduction device 8 inputs the received image RI, which is image data (x, y) composed of pixels shown in FIG. 2, for example, from the underwater image sonar 7 (step S101). When the input image data is displayed on the display unit 13 as it is, the received image RI includes a vertical noise 1, a horizontal noise 2, a first underwater object signal 3 and a second underwater object signal 4 as shown in FIG. Assume that the image data is included.

引き続いて、縦方向平均値計算処理部9は、入力した画像データ(x,y)である受信画像RIに対して、縦方向平均値計算処理として、X座標毎の縦方向1の画素の輝度の縦方向平均値を計算する(ステップS102)。例えば、受信画像RIが図2に示す画像データの場合、X軸方向5には“0”から“120”までの121個のX軸データがある。これに対して、縦方向平均値計算処理部9は、下記の数1により、X軸方向5の121個の座標毎の縦方向平均値AX(x)を算出する。

Figure 2019203699
Subsequently, the vertical average value calculation processing unit 9 performs the luminance of the pixel in the vertical direction 1 for each X coordinate as a vertical average value calculation process on the received image RI which is the input image data (x, y). Is calculated (step S102). For example, when the received image RI is the image data shown in FIG. 2, there are 121 X-axis data from “0” to “120” in the X-axis direction 5. On the other hand, the vertical average value calculation processing unit 9 calculates the vertical average value AX (x) for each of 121 coordinates in the X-axis direction 5 by the following formula 1.
Figure 2019203699

更に、縦方向平均値計算処理部9は、下記の数2により、画像データ全体の全体平均値AVEを計算する。

Figure 2019203699
Further, the vertical average value calculation processing unit 9 calculates the overall average value AVE of the entire image data by the following formula 2.
Figure 2019203699

引き続いて、横方向平均値計算処理部10は、入力した画像データ(x,y)に対して、横方向平均値計算処理として、Y座標毎の横方向の画素の輝度の横方向平均値を計算する(ステップS103)。例えば、受信画像RIが図2に示す画像データの場合、Y軸方向6には“0”から“120”までの121個のY軸データがある。これに対して、横方向平均値計算処理部10は、下記の数3により、Y軸方向6の121個の座標毎の横方向平均値AY(y)を算出する。

Figure 2019203699
Subsequently, the horizontal direction average value calculation processing unit 10 calculates the horizontal direction average value of the luminance of the horizontal pixel for each Y coordinate as the horizontal direction average value calculation processing for the input image data (x, y). Calculate (step S103). For example, when the received image RI is the image data shown in FIG. 2, there are 121 Y-axis data from “0” to “120” in the Y-axis direction 6. On the other hand, the horizontal direction average value calculation processing unit 10 calculates the horizontal direction average value AY (y) for each 121 coordinates in the Y-axis direction 6 by the following formula 3.
Figure 2019203699

引き続いて、縦方向雑音平均処理部11は、入力した画像データ(x,y)に対して、縦方向雑音平均処理として、下記の数4により、同じX座標の画像データ(x,y)を縦方向平均値AX(x)で除算して第1の除算した画像を得、更にこの第1の除算した画像に画像データ全体の全体平均値(AVE)を乗算して、画像データXSN(x,y)を算出する(ステップS104)。この計算により、画像データXSN(x,y)は、縦方向の平均値との比率に画像データ全体の平均値を乗算した値となり、縦方向の平均値が大きくなる縦方向雑音1が除去された画像となる。

Figure 2019203699
Subsequently, the vertical noise average processing unit 11 applies the same X coordinate image data (x, y) to the input image data (x, y) as the vertical noise average processing according to the following equation (4). The first divided image is obtained by dividing by the vertical average value AX (x), and the first divided image is multiplied by the overall average value (AVE) of the entire image data to obtain the image data XSN (x , y) is calculated (step S104). By this calculation, the image data XSN (x, y) becomes a value obtained by multiplying the ratio with the average value in the vertical direction by the average value of the entire image data, and the vertical noise 1 that increases the average value in the vertical direction is removed. Image.
Figure 2019203699

引き続いて、横方向雑音平均処理部12は、画像データ(縦方向雑音1が除去された画像)XSN(x,y)に対して、横方向雑音平均処理として、下記の数5により、同じY座標の画像データXSN(x,y)を横方向平均値AY(y)で除算して第2の除算した画像を得、更にこの第2の除算した画像に画像データ全体の全体平均値(AVE)を乗算して、画像データYSN(x,y)を算出する(ステップS105)。この計算により、画像データYSN(x,y)は、横方向の平均値との比率に画像データ全体の平均値を乗算した値となり、横方向の平均値が大きくなる横方向雑音2が除去された画像(すなわち、表示画像)DIとなる。

Figure 2019203699
Subsequently, the horizontal noise average processing unit 12 performs the same Y as the horizontal noise average processing on the image data (image from which the vertical noise 1 has been removed) XSN (x, y) by the following formula 5. The coordinate image data XSN (x, y) is divided by the lateral average value AY (y) to obtain a second divided image, and the entire average value (AVE) of the entire image data is further added to the second divided image. ) To calculate image data YSN (x, y) (step S105). By this calculation, the image data YSN (x, y) becomes a value obtained by multiplying the ratio with the average value in the horizontal direction by the average value of the entire image data, and the horizontal noise 2 that increases the average value in the horizontal direction is removed. Image (ie, display image) DI.
Figure 2019203699

最後に、雑音低減装置8は、縦方向雑音平均処理部11により縦方向雑音1が除去され、横方向雑音平均処理部12により横方向雑音2が除去された、画像データYSN(x,y)である表示画像DIを表示器13に表示する(ステップS106)。   Finally, the noise reduction device 8 has the image data YSN (x, y) from which the vertical noise 1 is removed by the vertical noise average processing unit 11 and the horizontal noise 2 is removed by the horizontal noise average processing unit 12. Is displayed on the display 13 (step S106).

例えば元の画像データ(x,y)が図1に示すような縦方向雑音1及び横方向雑音2を含む画像データ(受信画像RI)であっても、図3に示すように縦方向雑音1及び横方向雑音2が除去された、画像データYSN(x,y)(表示画像DI)を表示器13に表示することができる。   For example, even if the original image data (x, y) is image data (received image RI) including longitudinal noise 1 and lateral noise 2 as shown in FIG. 1, longitudinal noise 1 as shown in FIG. The image data YSN (x, y) (display image DI) from which the lateral noise 2 has been removed can be displayed on the display 13.

[実施形態1の効果の説明]
次に、本第1の実施形態の効果について説明する。
[Description of Effects of First Embodiment]
Next, the effect of the first embodiment will be described.

以上説明した本発明の第1の実施形態では、以下に記載するとおりの効果を奏する。   The first embodiment of the present invention described above has the following effects.

第1の効果は、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの表示において、内因性雑音である縦方向雑音及び横方向雑音を除去し、水中に実在する物体の信号のみを表示できることである。   The first effect is that, in the display of the cross fan beam type underwater image sonar, the longitudinal noise and the lateral noise, which are intrinsic noises, are removed, and only the signal of an object that actually exists in the water can be displayed.

第2の効果は、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの表示において、背景の輝度階調レベルを画面全体の平均値で正規化し、水中雑音レベルが変化しても一定の輝度階調で表示できることである。   The second effect is that, in the display of the cross fan beam type underwater image sonar, the luminance gradation level of the background is normalized by the average value of the entire screen, and can be displayed with a constant luminance gradation even if the underwater noise level changes. It is.

本第1の実施形態に係る雑音低減装置8の各部は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを用いて実現すればよい。ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせた形態では、たとえば、ROM(read only memory)に記憶された雑音低減プログラムに基づいて、CPU(central processing unit)のような制御部等のハードウェアを動作させることによって、各部を各種手段として実現する。また、該雑音低減プログラムは、記録媒体に記録されて頒布されてもよい。当該記録媒体に記録された雑音低減プログラムは、有線、無線、又は記録媒体そのものを介して、メモリに読み込まれ、制御部等を動作させる。尚、記録媒体を例示すれば、ハードディスクなどの磁気ディスク、CD-ROM(compact disc read only memory)、DVD(digital versatile disc)などの光ディスク、光磁気ディスク(MO;magneto-optical disc)、半導体メモリ装置などが挙げられる。   Each unit of the noise reduction device 8 according to the first embodiment may be realized using a combination of hardware and software. In the form of a combination of hardware and software, for example, by operating hardware such as a control unit such as a CPU (central processing unit) based on a noise reduction program stored in a ROM (read only memory). Each part is realized as various means. Further, the noise reduction program may be recorded on a recording medium and distributed. The noise reduction program recorded on the recording medium is read into the memory via wired, wireless, or the recording medium itself, and operates the control unit and the like. Examples of the recording medium include a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM (compact disc read only memory) and a DVD (digital versatile disc), a magneto-optical disk (MO), and a semiconductor memory. Examples thereof include devices.

上記第1の実施形態を別の表現で説明すれば、雑音低減装置8として動作させるコンピュータを、ROMに記憶された雑音低減プログラムに基づき、縦方向平均値計算処理部9、横方向平均値計算処理部10、縦方向雑音平均処理部11、および横方向雑音平均処理部12として動作させることで実現することが可能である。   If the first embodiment is described in another expression, a computer that operates as the noise reduction device 8 is based on a noise reduction program stored in the ROM, and a vertical average value calculation processing unit 9 and a horizontal average value calculation. This can be realized by operating as the processing unit 10, the vertical noise average processing unit 11, and the horizontal noise average processing unit 12.

[実施形態2]
図6を参照して、本発明の第2の実施形態に係る雑音低減装置8Aについて説明する。
[Embodiment 2]
With reference to FIG. 6, a noise reduction device 8A according to a second embodiment of the present invention will be described.

図示の雑音低減装置8Aは、縦方向雑音平均処理部および横方向雑音平均処理部での処理動作が、後述するように相違する点を除いて、図4に示した雑音低減装置8と同様の構成を有し、動作をする。したがって、縦方向雑音平均処理部および横方向雑音平均処理部に、それぞれ、11Aおよび12Aの参照符号を付してある。   The illustrated noise reduction device 8A is the same as the noise reduction device 8 shown in FIG. 4 except that processing operations in the vertical noise average processing unit and the horizontal noise average processing unit are different as will be described later. It has a structure and operates. Therefore, the reference signs 11A and 12A are assigned to the vertical noise average processing unit and the horizontal noise average processing unit, respectively.

第2の実施形態に係る雑音低減装置8Aは、単純な雑音平均処理により縦方向雑音1及び横方向雑音2を除去するだけでなく、第1の水中物体信号3及び第2の水中物体信号4のような画像データの中で部分的に輝度が高い信号を強調する処理を追加する。   The noise reduction apparatus 8A according to the second embodiment not only removes the vertical noise 1 and the horizontal noise 2 by simple noise averaging processing, but also the first underwater object signal 3 and the second underwater object signal 4. A process for emphasizing a signal having a high luminance in the image data is added.

[実施形態2の動作の説明]
具体的には、図7に示されるように、図5のステップS104の縦方向雑音平均処理及びステップS105の横方向雑音平均処理において、次の処理を追加する。
[Description of Operation of Embodiment 2]
Specifically, as shown in FIG. 7, the following processing is added in the vertical noise averaging process in step S <b> 104 and the horizontal noise averaging process in step S <b> 105 in FIG. 5.

縦方向雑音平均処理部11Aは、先ず、入力した画像データ(x,y)に対して、縦方向雑音平均処理として、次式により、同じX座標の画像データ(x,y)を縦方向平均値AX(x)で除算し、第1の除算した画像XSN(x,y)を算出する(ステップS201)。この計算により画像データXSN(x,y)は、縦方向の平均値との比率の値となり、縦方向の平均値が大きくなる縦方向雑音1が除去された画像となる。

Figure 2019203699
First, the vertical noise average processing unit 11A performs vertical average processing on image data (x, y) having the same X coordinate according to the following equation as vertical noise average processing for the input image data (x, y). Dividing by the value AX (x), the first divided image XSN (x, y) is calculated (step S201). By this calculation, the image data XSN (x, y) becomes a ratio value with respect to the average value in the vertical direction, and becomes an image from which the vertical noise 1 that increases the average value in the vertical direction is removed.
Figure 2019203699

次に、第1の除算した画像XSN(x,y)が一定の閾値(例えば1.1)を越える比率を有する場合(ステップS202の「>閾値」)、縦方向雑音平均処理部11Aは、比率を強調するため信号強調処理を行い、画面全体の全体平均値(AVE)を乗算する(ステップS203)。信号強調処理としては、下記の数7のような比率XSN(x,y)を2乗する方法、または下記の数8のような予め決められた係数Kを乗算する方法が考えられる。

Figure 2019203699
Figure 2019203699
Next, when the first divided image XSN (x, y) has a ratio exceeding a certain threshold (eg, 1.1) (“> threshold” in step S202), the vertical noise average processing unit 11A calculates the ratio. Signal emphasis processing is performed for emphasis, and the entire average value (AVE) of the entire screen is multiplied (step S203). As signal enhancement processing, a method of squaring a ratio XSN (x, y) as shown in the following equation 7 or a method of multiplying a predetermined coefficient K as shown in the following equation 8 can be considered.
Figure 2019203699
Figure 2019203699

次に第1の除算した画像XSN(x,y)が閾値を越えるか超えないに関わらず、縦方向雑音平均処理部11Aは、下記の数9のように、XSN(x,y)の値に画面全体の平均値(AVE)を乗算し、XSN(x,y)を比率から輝度値に変換する(ステップS204)。

Figure 2019203699
Next, regardless of whether or not the first divided image XSN (x, y) exceeds or exceeds the threshold value, the vertical noise average processing unit 11A calculates the value of XSN (x, y) as shown in Equation 9 below. Is multiplied by the average value (AVE) of the entire screen, and XSN (x, y) is converted from a ratio to a luminance value (step S204).
Figure 2019203699

横方向雑音平均処理部12Aは、入力した画像データ(x,y)に対して、横方向雑音平均処理として、下記の数10のように、同じY座標の画像データXSN(x,y)を横方向平均値AY(y)で除算し、第2の除算した画像YSN(x,y)を算出する(ステップS205)。この計算により、画像データYSN(x,y)は横方向の平均値との比率の値となり、横方向の平均値が大きくなる横方向雑音2が除去された画像となる。

Figure 2019203699
The lateral noise average processing unit 12A performs image data XSN (x, y) of the same Y coordinate as the following equation 10 as the lateral noise average processing for the input image data (x, y). A second divided image YSN (x, y) is calculated by dividing by the horizontal average value AY (y) (step S205). By this calculation, the image data YSN (x, y) becomes a ratio value with respect to the average value in the horizontal direction, and an image from which the horizontal noise 2 that increases the average value in the horizontal direction is removed is obtained.
Figure 2019203699

次に、第2の除算した画像YSN(x,y)が一定の閾値(例えば1.1)を越える比率を有する場合(ステップS206の「>閾値」)、横方向雑音平均処理部12Aは、比率を強調するため信号強調処理を行い、画面全体の平均値(AVE)を乗算する(ステップS207)。信号強調処理としては、下記の数11のように比率YSN(x,y)を2乗する方法、または下記数12のように比率に予め決められた係数Kを乗算する方法が考えられる。

Figure 2019203699
Figure 2019203699
Next, when the second divided image YSN (x, y) has a ratio exceeding a certain threshold (eg, 1.1) (“> threshold” in step S206), the lateral noise average processing unit 12A calculates the ratio. Signal emphasis processing is performed for emphasis, and the average value (AVE) of the entire screen is multiplied (step S207). As signal enhancement processing, a method of squaring the ratio YSN (x, y) as shown in the following equation 11 or a method of multiplying the ratio by a predetermined coefficient K as shown in the following equation 12 can be considered.
Figure 2019203699
Figure 2019203699

次に、第2の除算した画像YSN(x,y)が閾値を越えるか超えないに関わらず、横方向雑音平均処理部12Aは、下記の数13のように、YSN(x,y)の値に画面全体の平均値(AVE)を乗算し、YSN(x,y)を比率から輝度値に変換する(ステップS208)。

Figure 2019203699
Next, regardless of whether the second divided image YSN (x, y) exceeds or does not exceed the threshold value, the lateral noise average processing unit 12A calculates YSN (x, y) as shown in Equation 13 below. The value is multiplied by the average value (AVE) of the entire screen, and YSN (x, y) is converted from a ratio to a luminance value (step S208).
Figure 2019203699

[実施形態2の効果の説明]
次に、本第2の実施形態の効果について説明する。
[Description of Effects of Second Embodiment]
Next, the effect of the second embodiment will be described.

以上説明した本発明の第2の実施形態では、以下に記載するとおりの効果を奏する。   The second embodiment of the present invention described above has the following effects.

第1の効果は、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの表示において、内因性雑音である縦方向雑音及び横方向雑音を除去し、水中に実在する物体の信号のみを表示できることである。   The first effect is that, in the display of the cross fan beam type underwater image sonar, the longitudinal noise and the lateral noise, which are intrinsic noises, are removed, and only the signal of an object that actually exists in the water can be displayed.

第2の効果は、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーの表示において、背景の輝度階調レベルを画面全体の平均値で正規化し、水中雑音レベルが変化しても画像の一部の輝度が高い部分を強調して表示できることである。   The second effect is that in the display of the cross fan beam type underwater image sonar, the luminance gradation level of the background is normalized by the average value of the entire screen, and the luminance of a part of the image is high even if the underwater noise level changes. The part can be highlighted.

本第2の実施形態に係る雑音低減装置8Aの各部は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを用いて実現すればよい。ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせた形態では、たとえば、ROM(read only memory)に記憶された雑音低減プログラムに基づいて、CPU(central processing unit)のような制御部等のハードウェアを動作させることによって、各部を各種手段として実現する。また、該雑音低減プログラムは、記録媒体に記録されて頒布されてもよい。当該記録媒体に記録された雑音低減プログラムは、有線、無線、又は記録媒体そのものを介して、メモリに読み込まれ、制御部等を動作させる。尚、記録媒体を例示すれば、ハードディスクなどの磁気ディスク、CD-ROM(compact disc read only memory)、DVD(digital versatile disc)などの光ディスク、光磁気ディスク(MO;magneto-optical disc)、半導体メモリ装置などが挙げられる。   Each unit of the noise reduction device 8A according to the second embodiment may be realized using a combination of hardware and software. In the form of a combination of hardware and software, for example, by operating hardware such as a control unit such as a CPU (central processing unit) based on a noise reduction program stored in a ROM (read only memory). Each part is realized as various means. Further, the noise reduction program may be recorded on a recording medium and distributed. The noise reduction program recorded on the recording medium is read into the memory via wired, wireless, or the recording medium itself, and operates the control unit and the like. Examples of the recording medium include a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM (compact disc read only memory) and a DVD (digital versatile disc), a magneto-optical disk (MO), and a semiconductor memory. Examples thereof include devices.

上記第2の実施形態を別の表現で説明すれば、雑音低減装置8Aとして動作させるコンピュータを、ROMに記憶された雑音低減プログラムに基づき、縦方向平均値計算処理部9、横方向平均値計算処理部10、縦方向雑音平均処理部11A、および横方向雑音平均処理部12Aとして動作させることで実現することが可能である。   To describe the second embodiment in another expression, a computer that operates as the noise reduction device 8A is based on the noise reduction program stored in the ROM, and the vertical direction average value calculation processing unit 9 and the horizontal direction average value calculation. This can be realized by operating as the processing unit 10, the vertical noise average processing unit 11A, and the horizontal noise average processing unit 12A.

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components.

例えば、上記実施形態では、複数の送波素子および複数の受波素子の各々が、電歪振動子から成る場合を例に挙げて説明しているが、本発明では、振動子は電歪振動子に限定されない。すなわち、本発明は、電歪振動子以外にも、複数の送信用振動子間の振動、複数の受信用振動子間の振動、及び複数の送波素子および複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して雑音(内因性雑音)が発生する場合にも適用可能である。また、上記実施形態では、電歪振動子の配置間隔が10mm以下の場合を例に挙げて説明しているが、本発明は、振動子間の振動の漏れこみ、並びに複数の送波素子および複数の受波素子と電気回路とを接続する配線における電磁誘導ノイズの漏れ込みを完全に除去できない配置間隔の振動子を有する水中画像ソナーに適用可能である。   For example, in the above embodiment, the case where each of the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements is composed of an electrostrictive vibrator is described as an example. However, in the present invention, the vibrator is electrostrictive vibration. Not limited to children. That is, the present invention includes, in addition to the electrostrictive vibrator, vibration between a plurality of transmitting vibrators, vibration between a plurality of receiving vibrators, a plurality of transmitting elements, a plurality of receiving elements, and an electric circuit. The present invention is also applicable to the case where noise (intrinsic noise) is generated due to at least one of cases where electromagnetic induction noise leaks into the wiring connecting the two. Further, in the above embodiment, the case where the arrangement interval of the electrostrictive vibrators is 10 mm or less is described as an example. However, the present invention relates to leakage of vibration between vibrators, and a plurality of transmission elements and The present invention is applicable to an underwater image sonar having transducers with an arrangement interval that cannot completely eliminate leakage of electromagnetic induction noise in a wiring connecting a plurality of receiving elements and an electric circuit.

以上、実施の形態を参照し本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。   While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。   A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.

(付記1)
複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像を処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減装置であって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、
前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理手段を有する、
雑音低減装置。
(Appendix 1)
A plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect with each other at a 90 ° relationship and are mounted as a linear array, and process a received image from a cross fan beam type underwater image sonar, and display A noise reduction device that outputs a display image for display on the display, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other;
Electromagnetic induction from the received image to vibration between the plurality of transmitting elements, vibration between the plurality of receiving elements, and wiring connecting the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements to an electric circuit Two-dimensional noise averaging processing means for outputting the display image by removing the first direction noise and the second direction noise, which are caused by at least one of the cases where noise leaks, which are orthogonal to each other,
Noise reduction device.

(付記2)
前記複数の送波素子および前記複数の受波素子の各々は、電歪振動子から成る、付記1に記載の雑音低減装置。
(Appendix 2)
The noise reduction device according to appendix 1, wherein each of the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements is composed of an electrostrictive vibrator.

(付記3)
前記複数の送波素子および前記複数の受波素子の配置間隔が10mm以下である、付記1又は2に記載の雑音低減装置。
(Appendix 3)
The noise reduction device according to appendix 1 or 2, wherein an interval between the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements is 10 mm or less.

(付記4)
前記2次元雑音平均処理手段は、
前記受信画像に対して、前記第2方向の解析として、前記第1方向の画素の輝度平均値である第1方向平均値と前記受信画像の全体平均値とを求める第1方向平均値計算手段と、
前記受信画像に対して、前記第1方向の解析として、前記第2方向の画素の輝度平均値である第2方向平均値を求める第2方向平均値計算手段と、
同じ第2方向座標の前記受信画像を前記第1方向平均値で除算して第1の除算した画像を得、該第1の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力する第1方向雑音平均処理手段と、
前記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を前記第2方向平均値で除算して第2の除算した画像を得、該第2の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第2方向雑音が除去された、前記表示画像を出力する第2方向雑音平均処理手段と、
から成る、付記1乃至3のいずれか1つに記載に雑音低減装置。
(Appendix 4)
The two-dimensional noise average processing means includes
First direction average value calculating means for obtaining a first direction average value that is a luminance average value of pixels in the first direction and an overall average value of the received image as an analysis in the second direction with respect to the received image. When,
Second direction average value calculating means for obtaining a second direction average value, which is a luminance average value of pixels in the second direction, as the analysis in the first direction with respect to the received image;
The received image of the same second direction coordinate is divided by the first direction average value to obtain a first divided image, the first divided image is multiplied by the overall average value, and the first direction First direction noise averaging processing means for outputting an image from which noise has been removed;
The image of the same first direction coordinate from which the first direction noise is removed is divided by the second direction average value to obtain a second divided image, and the second divided image is multiplied by the overall average value. A second direction noise average processing means for outputting the display image from which the second direction noise has been removed;
The noise reduction device according to any one of appendices 1 to 3, comprising:

(付記5)
前記第1方向雑音平均処理手段は、前記第1の除算した画像が所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第1の除算した画像に対して信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力し、
前記第2方向雑音平均処理手段は、前記第2の除算した画像が前記所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第2の除算した画像に対して前記信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記表示画像を出力する、
付記4に記載の雑音低減装置。
(Appendix 5)
The first directional noise averaging processing means applies an image obtained by performing signal enhancement processing to the first divided image when the first divided image has a ratio exceeding a predetermined threshold. Multiplying the overall average value to output an image from which the first direction noise has been removed,
The second direction noise average processing means is obtained by performing the signal enhancement processing on the second divided image when the second divided image has a ratio exceeding the predetermined threshold. Multiplying the image by the overall average and outputting the display image;
The noise reduction device according to appendix 4.

(付記6)
付記1乃至5のいずれか1つに記載の雑音低減装置と、
前記クロスファンビーム方式の水中画像ソナーと、
前記表示器と、
を備えるソナー装置。
(Appendix 6)
The noise reduction device according to any one of appendices 1 to 5, and
The cross fan beam underwater image sonar;
The indicator;
A sonar device comprising:

(付記7)
複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像を処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減方法であって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、
前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理ステップを含む、
雑音低減方法。
(Appendix 7)
A plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect with each other at a 90 ° relationship and are mounted as a linear array, and process a received image from a cross fan beam type underwater image sonar, and display A noise reduction method for outputting a display image for display on the display, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
Electromagnetic induction from the received image to vibration between the plurality of transmitting elements, vibration between the plurality of receiving elements, and wiring connecting the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements to an electric circuit A two-dimensional noise averaging process step of outputting the display image by removing the first direction noise and the second direction noise, which are caused by at least one of cases where noise leaks, and which are orthogonal to each other;
Noise reduction method.

(付記8)
前記2次元雑音平均処理ステップは、
前記受信画像に対して、前記第2方向の解析として、前記第1方向の画素の輝度平均値である第1方向平均値と前記受信画像の全体平均値とを求める第1方向平均値計算ステップと、
前記受信画像に対して、前記第1方向の解析として、前記第2方向の画素の輝度平均値である第2方向平均値を求める第2方向平均値計算ステップと、
同じ第2方向座標の前記受信画像を前記第1方向平均値で除算して第1の除算した画像を得、該第1の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力する第1方向雑音平均処理ステップと、
前記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を前記第2方向平均値で除算して第2の除算した画像を得、該第2の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第2方向雑音が除去された、前記表示画像を出力する第2方向雑音平均処理ステップと、
から成る、付記7に記載に雑音低減方法。
(Appendix 8)
The two-dimensional noise averaging processing step includes:
A first direction average value calculating step for obtaining a first direction average value that is a luminance average value of pixels in the first direction and an overall average value of the received image as an analysis in the second direction with respect to the received image. When,
A second direction average value calculating step for obtaining a second direction average value which is a luminance average value of pixels in the second direction as the analysis of the first direction with respect to the received image;
The received image of the same second direction coordinate is divided by the first direction average value to obtain a first divided image, the first divided image is multiplied by the overall average value, and the first direction A first direction noise averaging process step of outputting an image from which noise has been removed;
The image of the same first direction coordinate from which the first direction noise is removed is divided by the second direction average value to obtain a second divided image, and the second divided image is multiplied by the overall average value. A second direction noise averaging process step of outputting the display image from which the second direction noise has been removed;
The noise reduction method according to appendix 7, comprising:

(付記9)
前記第1方向雑音平均処理ステップは、前記第1の除算した画像が所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第1の除算した画像に対して信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力し、
前記第2方向雑音平均処理ステップは、前記第2の除算した画像が前記所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第2の除算した画像に対して前記信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記表示画像を出力する、
付記8に記載の雑音低減方法。
(Appendix 9)
The first directional noise averaging processing step applies an image obtained by performing signal enhancement processing to the first divided image when the first divided image has a ratio exceeding a predetermined threshold. Multiplying the overall average value to output an image from which the first direction noise has been removed,
The second direction noise averaging processing step is obtained by performing the signal enhancement processing on the second divided image when the second divided image has a ratio exceeding the predetermined threshold. Multiplying the image by the overall average and outputting the display image;
The noise reduction method according to appendix 8.

(付記10)
複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像をコンピュータで処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減プログラムであって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、
前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理手順を、前記コンピュータに実行させる雑音低減プログラム。
(Appendix 10)
A plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect each other in a 90 ° relationship and are mounted as a linear array, and the received image from the cross fan beam type underwater image sonar is processed by a computer, A noise reduction program for outputting a display image for display on a display device, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
Electromagnetic induction from the received image to vibration between the plurality of transmitting elements, vibration between the plurality of receiving elements, and wiring connecting the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements to an electric circuit A two-dimensional noise averaging process for outputting the display image by removing the first direction noise and the second direction noise that are orthogonal to each other caused by at least one of the cases where noise leaks is provided to the computer. Noise reduction program to be executed.

(付記11)
前記2次元雑音平均処理手順は、前記コンピュータに、
前記受信画像に対して、前記第2方向の解析として、前記第1方向の画素の輝度平均値である第1方向平均値と前記受信画像の全体平均値とを求める第1方向平均値計算手順と、
前記受信画像に対して、前記第1方向の解析として、前記第2方向の画素の輝度平均値である第2方向平均値を求める第2方向平均値計算手順と、
同じ第2方向座標の前記受信画像を前記第1方向平均値で除算して第1の除算した画像を得、該第1の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力する第1方向雑音平均処理手順と、
前記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を前記第2方向平均値で除算して第2の除算した画像を得、該第2の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第2方向雑音が除去された、前記表示画像を出力する第2方向雑音平均処理手順と、
を実行させる、付記10に記載に雑音低減プログラム。
(Appendix 11)
The two-dimensional noise averaging processing procedure is performed on the computer.
A first direction average value calculation procedure for obtaining a first direction average value, which is a luminance average value of pixels in the first direction, and an overall average value of the received image as an analysis in the second direction for the received image. When,
A second direction average value calculation procedure for obtaining a second direction average value that is a luminance average value of pixels in the second direction as the analysis in the first direction for the received image;
The received image of the same second direction coordinate is divided by the first direction average value to obtain a first divided image, the first divided image is multiplied by the overall average value, and the first direction A first directional noise averaging process for outputting a noise-removed image;
The image of the same first direction coordinate from which the first direction noise is removed is divided by the second direction average value to obtain a second divided image, and the second divided image is multiplied by the overall average value. A second direction noise averaging process for outputting the display image from which the second direction noise has been removed;
The noise reduction program according to appendix 10, wherein:

(付記12)
前記第1方向雑音平均処理手順は、前記コンピュータに、前記第1の除算した画像が所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第1の除算した画像に対して信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力させ、
前記第2方向雑音平均処理手順は、前記コンピュータに、前記第2の除算した画像が前記所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第2の除算した画像に対して前記信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記表示画像を出力させる、
付記11に記載の雑音低減プログラム。
(Appendix 12)
In the first directional noise averaging processing procedure, when the first divided image has a ratio exceeding a predetermined threshold, the computer performs signal enhancement processing on the first divided image. The resulting image is multiplied by the overall average value to output an image from which the first direction noise has been removed,
In the second direction noise averaging processing procedure, when the second divided image has a ratio exceeding the predetermined threshold, the signal enhancement processing is performed on the second divided image. Multiplying the image obtained by applying the overall average value to output the display image;
The noise reduction program according to attachment 11.

1 縦方向雑音
2 横方向雑音
3 第1の水中物体信号
4 第2の水中物体信号
5 X軸(横方向)
6 Y軸(縦方向)
7 水中画像ソナー
8、8A 雑音低減装置
9 縦方向平均値計算処理部
10 横方向平均値計算処理部
11、11A 縦方向雑音平均処理部
12、12A 横方向雑音平均処理部
13 表示器
RI 受信画像
DI 表示画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Longitudinal noise 2 Lateral noise 3 1st underwater object signal 4 2nd underwater object signal 5 X-axis (horizontal direction)
6 Y-axis (vertical direction)
7 Underwater Image Sonar 8, 8A Noise Reduction Device 9 Vertical Average Value Calculation Processing Unit 10 Horizontal Direction Average Value Calculation Processing Unit 11, 11A Vertical Noise Average Processing Unit 12, 12A Horizontal Noise Average Processing Unit 13 Display RI Received Image DI display image

Claims (10)

複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像を処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減装置であって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、
前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理手段を有する、
雑音低減装置。
A plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect with each other at a 90 ° relationship and are mounted as a linear array, and process a received image from a cross fan beam type underwater image sonar, and display A noise reduction device that outputs a display image for display on the display, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other;
Electromagnetic induction from the received image to vibration between the plurality of transmitting elements, vibration between the plurality of receiving elements, and wiring connecting the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements to an electric circuit Two-dimensional noise averaging processing means for outputting the display image by removing the first direction noise and the second direction noise, which are caused by at least one of the cases where noise leaks, which are orthogonal to each other,
Noise reduction device.
前記2次元雑音平均処理手段は、
前記受信画像に対して、前記第2方向の解析として、前記第1方向の画素の輝度平均値である第1方向平均値と前記受信画像の全体平均値とを求める第1方向平均値計算手段と、
前記受信画像に対して、前記第1方向の解析として、前記第2方向の画素の輝度平均値である第2方向平均値を求める第2方向平均値計算手段と、
同じ第2方向座標の前記受信画像を前記第1方向平均値で除算して第1の除算した画像を得、該第1の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力する第1方向雑音平均処理手段と、
前記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を前記第2方向平均値で除算して第2の除算した画像を得、該第2の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第2方向雑音が除去された、前記表示画像を出力する第2方向雑音平均処理手段と、
から成る、請求項1に記載に雑音低減装置。
The two-dimensional noise average processing means includes
First direction average value calculating means for obtaining a first direction average value that is a luminance average value of pixels in the first direction and an overall average value of the received image as an analysis in the second direction with respect to the received image. When,
Second direction average value calculating means for obtaining a second direction average value, which is a luminance average value of pixels in the second direction, as the analysis in the first direction with respect to the received image;
The received image of the same second direction coordinate is divided by the first direction average value to obtain a first divided image, the first divided image is multiplied by the overall average value, and the first direction First direction noise averaging processing means for outputting an image from which noise has been removed;
The image of the same first direction coordinate from which the first direction noise is removed is divided by the second direction average value to obtain a second divided image, and the second divided image is multiplied by the overall average value. A second direction noise average processing means for outputting the display image from which the second direction noise has been removed;
The noise reduction device according to claim 1, comprising:
前記第1方向雑音平均処理手段は、前記第1の除算した画像が所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第1の除算した画像に対して信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力し、
前記第2方向雑音平均処理手段は、前記第2の除算した画像が前記所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第2の除算した画像に対して前記信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記表示画像を出力する、
請求項2に記載の雑音低減装置。
The first directional noise averaging processing means applies an image obtained by performing signal enhancement processing to the first divided image when the first divided image has a ratio exceeding a predetermined threshold. Multiplying the overall average value to output an image from which the first direction noise has been removed,
The second direction noise average processing means is obtained by performing the signal enhancement processing on the second divided image when the second divided image has a ratio exceeding the predetermined threshold. Multiplying the image by the overall average and outputting the display image;
The noise reduction device according to claim 2.
請求項1乃至3のいずれか1つに記載の雑音低減装置と、
前記クロスファンビーム方式の水中画像ソナーと、
前記表示器と、
を備えるソナー装置。
The noise reduction device according to any one of claims 1 to 3,
The cross fan beam underwater image sonar;
The indicator;
A sonar device comprising:
複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像を処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減方法であって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、
前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理ステップを含む、
雑音低減方法。
A plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect with each other at a 90 ° relationship and are mounted as a linear array, and process a received image from a cross fan beam type underwater image sonar, and display A noise reduction method for outputting a display image for display on the display, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
Electromagnetic induction from the received image to vibration between the plurality of transmitting elements, vibration between the plurality of receiving elements, and wiring connecting the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements to an electric circuit A two-dimensional noise averaging process step of outputting the display image by removing the first direction noise and the second direction noise, which are caused by at least one of cases where noise leaks, and which are orthogonal to each other;
Noise reduction method.
前記2次元雑音平均処理ステップは、
前記受信画像に対して、前記第2方向の解析として、前記第1方向の画素の輝度平均値である第1方向平均値と前記受信画像の全体平均値とを求める第1方向平均値計算ステップと、
前記受信画像に対して、前記第1方向の解析として、前記第2方向の画素の輝度平均値である第2方向平均値を求める第2方向平均値計算ステップと、
同じ第2方向座標の前記受信画像を前記第1方向平均値で除算して第1の除算した画像を得、該第1の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力する第1方向雑音平均処理ステップと、
前記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を前記第2方向平均値で除算して第2の除算した画像を得、該第2の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第2方向雑音が除去された、前記表示画像を出力する第2方向雑音平均処理ステップと、
から成る、請求項5に記載に雑音低減方法。
The two-dimensional noise averaging processing step includes:
A first direction average value calculating step for obtaining a first direction average value that is a luminance average value of pixels in the first direction and an overall average value of the received image as an analysis in the second direction with respect to the received image. When,
A second direction average value calculating step for obtaining a second direction average value which is a luminance average value of pixels in the second direction as the analysis of the first direction with respect to the received image;
The received image of the same second direction coordinate is divided by the first direction average value to obtain a first divided image, the first divided image is multiplied by the overall average value, and the first direction A first direction noise averaging process step of outputting an image from which noise has been removed;
The image of the same first direction coordinate from which the first direction noise is removed is divided by the second direction average value to obtain a second divided image, and the second divided image is multiplied by the overall average value. A second direction noise averaging process step of outputting the display image from which the second direction noise has been removed;
The noise reduction method according to claim 5, comprising:
前記第1方向雑音平均処理ステップは、前記第1の除算した画像が所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第1の除算した画像に対して信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力し、
前記第2方向雑音平均処理ステップは、前記第2の除算した画像が前記所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第2の除算した画像に対して前記信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記表示画像を出力する、
請求項6に記載の雑音低減方法。
The first directional noise averaging processing step applies an image obtained by performing signal enhancement processing to the first divided image when the first divided image has a ratio exceeding a predetermined threshold. Multiplying the overall average value to output an image from which the first direction noise has been removed,
The second direction noise averaging processing step is obtained by performing the signal enhancement processing on the second divided image when the second divided image has a ratio exceeding the predetermined threshold. Multiplying the image by the overall average and outputting the display image;
The noise reduction method according to claim 6.
複数の送波素子と複数の受波素子とが互いに90°の関係で交差して直線状のアレイとして実装された、クロスファンビーム方式の水中画像ソナーからの受信画像をコンピュータで処理して、表示器へ表示するための表示画像を出力する雑音低減プログラムであって、前記受信画像は、互いに直交する第1方向および第2方向の複数の画素で構成されており、
前記受信画像から、前記複数の送波素子間の振動、前記複数の受波素子間の振動、及び前記複数の送波素子および前記複数の受波素子と電気回路とを接続する配線に電磁誘導ノイズが漏れ込む場合の少なくとも1つに起因して生起する互いに直交する、第1方向雑音および第2方向雑音を除去して、前記表示画像を出力する2次元雑音平均処理手順を、前記コンピュータに実行させる雑音低減プログラム。
A plurality of transmitting elements and a plurality of receiving elements intersect each other in a 90 ° relationship and are mounted as a linear array, and the received image from the cross fan beam type underwater image sonar is processed by a computer, A noise reduction program for outputting a display image for display on a display device, wherein the received image is composed of a plurality of pixels in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
Electromagnetic induction from the received image to vibration between the plurality of transmitting elements, vibration between the plurality of receiving elements, and wiring connecting the plurality of transmitting elements and the plurality of receiving elements to an electric circuit A two-dimensional noise averaging process for outputting the display image by removing the first direction noise and the second direction noise that are orthogonal to each other caused by at least one of the cases where noise leaks is provided to the computer. Noise reduction program to be executed.
前記2次元雑音平均処理手順は、前記コンピュータに、
前記受信画像に対して、前記第2方向の解析として、前記第1方向の画素の輝度平均値である第1方向平均値と前記受信画像の全体平均値とを求める第1方向平均値計算手順と、
前記受信画像に対して、前記第1方向の解析として、前記第2方向の画素の輝度平均値である第2方向平均値を求める第2方向平均値計算手順と、
同じ第2方向座標の前記受信画像を前記第1方向平均値で除算して第1の除算した画像を得、該第1の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力する第1方向雑音平均処理手順と、
前記第1方向雑音が除去された同じ第1方向座標の画像を前記第2方向平均値で除算して第2の除算した画像を得、該第2の除算した画像に前記全体平均値を乗算して、前記第2方向雑音が除去された、前記表示画像を出力する第2方向雑音平均処理手順と、
を実行させる、請求項8に記載に雑音低減プログラム。
The two-dimensional noise averaging processing procedure is performed on the computer.
A first direction average value calculation procedure for obtaining a first direction average value, which is a luminance average value of pixels in the first direction, and an overall average value of the received image as an analysis in the second direction for the received image. When,
A second direction average value calculation procedure for obtaining a second direction average value that is a luminance average value of pixels in the second direction as the analysis in the first direction for the received image;
The received image of the same second direction coordinate is divided by the first direction average value to obtain a first divided image, the first divided image is multiplied by the overall average value, and the first direction A first directional noise averaging process for outputting a noise-removed image;
The image of the same first direction coordinate from which the first direction noise is removed is divided by the second direction average value to obtain a second divided image, and the second divided image is multiplied by the overall average value. A second direction noise averaging process for outputting the display image from which the second direction noise has been removed;
The noise reduction program according to claim 8, wherein:
前記第1方向雑音平均処理手順は、前記コンピュータに、前記第1の除算した画像が所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第1の除算した画像に対して信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記第1方向雑音が除去された画像を出力させ、
前記第2方向雑音平均処理手順は、前記コンピュータに、前記第2の除算した画像が前記所定の閾値を超える比率を有する場合には、前記第2の除算した画像に対して前記信号強調処理を施して得られる画像に前記全体平均値を乗算して、前記表示画像を出力させる、
請求項9に記載の雑音低減プログラム。
In the first directional noise averaging processing procedure, when the first divided image has a ratio exceeding a predetermined threshold, the computer performs signal enhancement processing on the first divided image. The resulting image is multiplied by the overall average value to output an image from which the first direction noise has been removed,
In the second direction noise averaging processing procedure, when the second divided image has a ratio exceeding the predetermined threshold, the signal enhancement processing is performed on the second divided image. Multiplying the image obtained by applying the overall average value to output the display image;
The noise reduction program according to claim 9.
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