JP2759892B2 - 不可視物体探査方法 - Google Patents
不可視物体探査方法Info
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- JP2759892B2 JP2759892B2 JP2058173A JP5817390A JP2759892B2 JP 2759892 B2 JP2759892 B2 JP 2759892B2 JP 2058173 A JP2058173 A JP 2058173A JP 5817390 A JP5817390 A JP 5817390A JP 2759892 B2 JP2759892 B2 JP 2759892B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成開口法を用いた不可視物体探査方法に
関するものである。
関するものである。
従来のこの種の装置として地下埋設物探知装置を例に
とって説明する。
とって説明する。
第10図に示すように地中２に埋設されている管路１を
探知するために、パルス発生装置３から出力されるパル
ス信号を送信アンテナ４を介して電磁波として地中２に
向けて放射する。この電磁波は地中２に埋設されている
管路１で反射され、受信アンテナ５により反射波として
受信される。受信アンテナ５により受信された反射波は
サンプリング装置６を介して演算装置７に供給され、こ
こで所定の演算が施された後、表示装置８に表示される
ようになっている。
探知するために、パルス発生装置３から出力されるパル
ス信号を送信アンテナ４を介して電磁波として地中２に
向けて放射する。この電磁波は地中２に埋設されている
管路１で反射され、受信アンテナ５により反射波として
受信される。受信アンテナ５により受信された反射波は
サンプリング装置６を介して演算装置７に供給され、こ
こで所定の演算が施された後、表示装置８に表示される
ようになっている。
これを動作するには上記探知装置を第10図に示すよう
に地表９の上を矢印101で示す方向に移動しながら或る
走査距離毎に測定を行ない、この測定で得られる入力信
号を演算装置７に記憶しておき、走査完了後に地中断面
単位の反射像を表示装置８に表示している。
に地表９の上を矢印101で示す方向に移動しながら或る
走査距離毎に測定を行ない、この測定で得られる入力信
号を演算装置７に記憶しておき、走査完了後に地中断面
単位の反射像を表示装置８に表示している。
第11図はその反射像の一例である。これは管路１が１
つ埋設されている場合のもので、横軸の上段は上述した
移動走査する場合の移動距離を示し、横軸の下段のスケ
ール102は電圧を示すスケールであり、各々の測定点で
の反射波の振幅値を示すためのものである。電圧は例え
ば50mV/divである。縦軸はパルス信号送信から反射波受
信までの時間を示している。上辺には送信アンテナ４か
ら受信アンテナ５への直接カップリングによる波形が現
れており、符号10に示す双曲線状の時間的位置を立上り
点として表示されている波形が管路１からの反射波であ
る。
つ埋設されている場合のもので、横軸の上段は上述した
移動走査する場合の移動距離を示し、横軸の下段のスケ
ール102は電圧を示すスケールであり、各々の測定点で
の反射波の振幅値を示すためのものである。電圧は例え
ば50mV/divである。縦軸はパルス信号送信から反射波受
信までの時間を示している。上辺には送信アンテナ４か
ら受信アンテナ５への直接カップリングによる波形が現
れており、符号10に示す双曲線状の時間的位置を立上り
点として表示されている波形が管路１からの反射波であ
る。
第10図において、送信アンテナ４と受信アンテナ５間
の距離ｙは地表９と管路１までの最短距離Ｚと比較し小
さい値であるため、送信アンテナ４から管路１を経て受
信アンテナ５に至る電磁波の伝搬経路の距離は、アンテ
ナ中心部から管路までの距離Ｌの２倍であると近似す
る。したがって、管路の深さをＺ、土２の比誘電率をε
ｓ、光の速度をＣとすると、管路１の真上からアンテナ
中心部までの距離Ｘと管路１からの反射波が戻るまでの
時間ｔとの間には、 の関係がある。この式は、 と変形することができ、これは、 を頂点とし（ただし、時間幾の負領域は考えない）、 を漸近線とする双曲線である。
の距離ｙは地表９と管路１までの最短距離Ｚと比較し小
さい値であるため、送信アンテナ４から管路１を経て受
信アンテナ５に至る電磁波の伝搬経路の距離は、アンテ
ナ中心部から管路までの距離Ｌの２倍であると近似す
る。したがって、管路の深さをＺ、土２の比誘電率をε
ｓ、光の速度をＣとすると、管路１の真上からアンテナ
中心部までの距離Ｘと管路１からの反射波が戻るまでの
時間ｔとの間には、 の関係がある。この式は、 と変形することができ、これは、 を頂点とし（ただし、時間幾の負領域は考えない）、 を漸近線とする双曲線である。
すなわち、このようにして得られた地中断面単位の反
射波データを合成開口処理して上記双曲線状に分布する
データをその頂点部分に集積すれば、管路１の位置が高
いデータ値となる画像データが得られ、その画像データ
により管路の存在位置を観測者が認識できる。あるい
は、データレベルを検出できる演算装置を用いて自動的
に算出することができる。
射波データを合成開口処理して上記双曲線状に分布する
データをその頂点部分に集積すれば、管路１の位置が高
いデータ値となる画像データが得られ、その画像データ
により管路の存在位置を観測者が認識できる。あるい
は、データレベルを検出できる演算装置を用いて自動的
に算出することができる。
しかしながら、得られた画像データは時間スケールの
もので前述の如く管路１の反射波がつくる双曲線は土２
の比誘電率によってその頂点および漸近線が変化するも
のであるため、長さスケールの画像データを得るために
は管路１が埋設されている土２の比誘電率を用いて時間
スケールから長さスケールへスケール変換をする必要が
ある。
もので前述の如く管路１の反射波がつくる双曲線は土２
の比誘電率によってその頂点および漸近線が変化するも
のであるため、長さスケールの画像データを得るために
は管路１が埋設されている土２の比誘電率を用いて時間
スケールから長さスケールへスケール変換をする必要が
ある。
すなわち、土２の比誘電率εｓを正確に求めれば、管
路埋設位置を精度よく探知できることになる。これまで
の土の比誘電率決定方法として、一つには土中の含水量
や土の静電容量など比誘電率と関係する物理量を測定し
て、これらの量から間接的に比誘電率を推定する方法が
あった。この方法は専用測定系を必要とし、各測定作業
が煩雑かつ時間のかかるものであるという欠点があっ
た。
路埋設位置を精度よく探知できることになる。これまで
の土の比誘電率決定方法として、一つには土中の含水量
や土の静電容量など比誘電率と関係する物理量を測定し
て、これらの量から間接的に比誘電率を推定する方法が
あった。この方法は専用測定系を必要とし、各測定作業
が煩雑かつ時間のかかるものであるという欠点があっ
た。
第二の方法は、前述した第11図に示すような反射像の
中から双曲線状に分布している反射波を観測者が認識
し、第11図の（x0,t0）で示すその双曲線の頂点に位置
する反射波の立上り点と（x1,t1）で示す（x0,t0）から
任意の水平距離だけ離れ、上記双曲線上に位置する反射
波の立上り点の２点の座標を観測者が計測し、三角法を
用いて土の比誘電率を算出するものである。すなわち、
地中の管路の深さをZ0、上記観測者が計測した２点間の
水平距離（x1−x0）をＸ、上記（x1,t1）の測定点に相
当する地点と管路との距離をZ1、地中での電波の速度を
Ｖ、上記管路が埋設されている土の比誘電率をεｓ、光
速をＣとすると、 t0＝2Z0/V ……（１） t1＝2Z1/V ……（２） また、ピタゴラスの定理により、 Z0 2＋X2＝Z1 2 ……（３） （１），（２）式により Z1＝Z0・t1/t0 ……（４） （４）式を（３）式に代入すると、 であるから、（１）式により よって、（６）式に（５）式を代入すると、 となり、前記観測者が測定したt0、t1およびＸの値を
（７）式に代入することで管路の埋設されている土の比
誘電率を算出できる。
中から双曲線状に分布している反射波を観測者が認識
し、第11図の（x0,t0）で示すその双曲線の頂点に位置
する反射波の立上り点と（x1,t1）で示す（x0,t0）から
任意の水平距離だけ離れ、上記双曲線上に位置する反射
波の立上り点の２点の座標を観測者が計測し、三角法を
用いて土の比誘電率を算出するものである。すなわち、
地中の管路の深さをZ0、上記観測者が計測した２点間の
水平距離（x1−x0）をＸ、上記（x1,t1）の測定点に相
当する地点と管路との距離をZ1、地中での電波の速度を
Ｖ、上記管路が埋設されている土の比誘電率をεｓ、光
速をＣとすると、 t0＝2Z0/V ……（１） t1＝2Z1/V ……（２） また、ピタゴラスの定理により、 Z0 2＋X2＝Z1 2 ……（３） （１），（２）式により Z1＝Z0・t1/t0 ……（４） （４）式を（３）式に代入すると、 であるから、（１）式により よって、（６）式に（５）式を代入すると、 となり、前記観測者が測定したt0、t1およびＸの値を
（７）式に代入することで管路の埋設されている土の比
誘電率を算出できる。
しかし、この方法では、上記のとおり測定した反射像
の中から基点となる２点の座標位置の決定が観測者の主
観に委ねられること、および観測者によって計測誤差が
生じるという欠点があった。
の中から基点となる２点の座標位置の決定が観測者の主
観に委ねられること、および観測者によって計測誤差が
生じるという欠点があった。
第３の方法は特開昭53−305278号公報に記載の方法で
あり、その一実施例を第12図に示す。この方法は収集し
た反射波データ20の包絡線検出を行なって（ステップST
20）、反射波包絡線によるデータ21を作成し、この反射
波包絡線によるデータ21を仮の比誘電率の設定値を所定
のステップで変化させながら合成開口処理を行なって
（ステップST21）、それぞれの画像データ22を得、物標
の埋設されている土の比誘電率を各画像データ22上の物
標スポットの尖鋭度に基づいて決定するものである。
あり、その一実施例を第12図に示す。この方法は収集し
た反射波データ20の包絡線検出を行なって（ステップST
20）、反射波包絡線によるデータ21を作成し、この反射
波包絡線によるデータ21を仮の比誘電率の設定値を所定
のステップで変化させながら合成開口処理を行なって
（ステップST21）、それぞれの画像データ22を得、物標
の埋設されている土の比誘電率を各画像データ22上の物
標スポットの尖鋭度に基づいて決定するものである。
しかし、この土の比誘電率を決定するために各画像デ
ータ22上の物標スポットの尖鋭度を評価する手段とし
て、第12図のST22,ST23およびデータ22,23に示されるよ
うに、物標スポットの所定のレベルにおける底面積Siと
当該レベルから高さHiとを求め、両者の比の値を当該す
る物標スポット全てについて加算した値Ａ（ε）＝Σ
（Si/Hi）によって定義されたフォーカス評価関数の当
該仮の比誘電率εにおける値を算出し、その値の極小値
を与える比誘電率を検出しているため、物標スポットが
同一画像データ上に複数存在している場合には、該当す
る物標スポット全てによる平均的な比誘電率を決定する
ことになり、個々の物体に対する比誘電率は求まらず、
誤差が生じるという欠点があった。
ータ22上の物標スポットの尖鋭度を評価する手段とし
て、第12図のST22,ST23およびデータ22,23に示されるよ
うに、物標スポットの所定のレベルにおける底面積Siと
当該レベルから高さHiとを求め、両者の比の値を当該す
る物標スポット全てについて加算した値Ａ（ε）＝Σ
（Si/Hi）によって定義されたフォーカス評価関数の当
該仮の比誘電率εにおける値を算出し、その値の極小値
を与える比誘電率を検出しているため、物標スポットが
同一画像データ上に複数存在している場合には、該当す
る物標スポット全てによる平均的な比誘電率を決定する
ことになり、個々の物体に対する比誘電率は求まらず、
誤差が生じるという欠点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、専用測定系や付帯作業を必要
とせず、得られる反射波データから媒体の比誘電率を自
動測定でき、物体が埋設されている各々の位置を個別に
決定することができる不可視物体探査方法を得ることに
ある。
その目的とするところは、専用測定系や付帯作業を必要
とせず、得られる反射波データから媒体の比誘電率を自
動測定でき、物体が埋設されている各々の位置を個別に
決定することができる不可視物体探査方法を得ることに
ある。
このような目的を達成するために本発明は、収集した
反射波データについて符号変更点であり振幅値が０もし
くは０に最も近い値を「１」に、その他の振幅値を
「０」に規格化して規格化データを作成し、この規格化
データを仮の比誘電率を所定のステップで変化させなが
ら合成開口処理を行なってそれぞれ画像データを得、そ
れぞれの画像データについて一定レベル以上の有効デー
タを抽出し、個々に集結しているエリアごとに区分して
そのエリアごとに有効データの最大値を検出して最大有
効データとし、各エリアごとに最大有効データが最も大
きな値になるときの仮の比誘電率をもって当該エリアの
位置における媒体の比誘電率と自動的に決定するように
したものである。
反射波データについて符号変更点であり振幅値が０もし
くは０に最も近い値を「１」に、その他の振幅値を
「０」に規格化して規格化データを作成し、この規格化
データを仮の比誘電率を所定のステップで変化させなが
ら合成開口処理を行なってそれぞれ画像データを得、そ
れぞれの画像データについて一定レベル以上の有効デー
タを抽出し、個々に集結しているエリアごとに区分して
そのエリアごとに有効データの最大値を検出して最大有
効データとし、各エリアごとに最大有効データが最も大
きな値になるときの仮の比誘電率をもって当該エリアの
位置における媒体の比誘電率と自動的に決定するように
したものである。
本発明による不可視物体探査方法は、従来の第１の方
法で必要であった比誘電率決定のための付帯作業や第２
の方法で観測者の主観に委ねられていた比誘電率の決定
のための計測作業を不要にするとともに、第３の方法で
全体画像の平均比誘電率を決定していたのを、個々の物
体位置の比誘電率を決定できるようにしている。
法で必要であった比誘電率決定のための付帯作業や第２
の方法で観測者の主観に委ねられていた比誘電率の決定
のための計測作業を不要にするとともに、第３の方法で
全体画像の平均比誘電率を決定していたのを、個々の物
体位置の比誘電率を決定できるようにしている。
第１図は本発明の第１の発明（請求項１記載の発明）
の一実施例の説明図である。本実施例では媒体を土、不
可視物体を地中管路として説明する。
の一実施例の説明図である。本実施例では媒体を土、不
可視物体を地中管路として説明する。
第１図において、ST30はST34以降の自動演算に必要な
初期設定値であり、合成開口処理によって得られる画像
データ値におけるしきい値をあらかじめ設定するステッ
プである。
初期設定値であり、合成開口処理によって得られる画像
データ値におけるしきい値をあらかじめ設定するステッ
プである。
ST31はST34以降の自動演算に必要な初期設定値であ
り、ある点を中心に画像データ内に設定するウインドウ
の範囲をあらかじめ設定するステップである。
り、ある点を中心に画像データ内に設定するウインドウ
の範囲をあらかじめ設定するステップである。
ST32はST34以降の自動演算に必要な初期設定値であ
り、合成開口処理に用いられる仮の比誘電率εｋにおけ
る初期値ε０をあらかじめ設定するステップである。
り、合成開口処理に用いられる仮の比誘電率εｋにおけ
る初期値ε０をあらかじめ設定するステップである。
ST33は反射波データの符号変更点を検出して反射波デ
ータを規格化し、規格化データを作成するステップであ
る。
ータを規格化し、規格化データを作成するステップであ
る。
ST34は得られた規格化データを合成開口処理して画像
データを得るステップである。
データを得るステップである。
ST35は得られた画像データにおいてST30であらかじめ
設定されたしきい値を越えるデータを抽出して有効デー
タとし、その有効データのデータ値、座標および設定し
た仮の比誘電率を算出するステップである。
設定されたしきい値を越えるデータを抽出して有効デー
タとし、その有効データのデータ値、座標および設定し
た仮の比誘電率を算出するステップである。
ST36は有効データの中から最大値となる最大有効デー
タ（Ｈmax.ij）を検出し、その最大有効データのデータ
値、座標および設定した仮の比誘電率を算出するステッ
プである。
タ（Ｈmax.ij）を検出し、その最大有効データのデータ
値、座標および設定した仮の比誘電率を算出するステッ
プである。
ST37はST36で得られた最大有効データが有する座標を
中心としてST31で設定した範囲内に該当する座標のデー
タ全てを有効データから除去するステップである。
中心としてST31で設定した範囲内に該当する座標のデー
タ全てを有効データから除去するステップである。
ST38は終了検出のステップである。ST38の分岐からは
ST36へ処理が戻される。
ST36へ処理が戻される。
ST39は仮の比誘電率εｋを所定のステップΔεｋだけ
増加させるステップである。
増加させるステップである。
ST40は終了検出のステップである。ST40の分岐からは
ST34へ処理が戻される。
ST34へ処理が戻される。
ST41は各々の管路埋設位置に対応する土の比誘電率ε
ｓ決定のステップである。
ｓ決定のステップである。
ST42はST41で決定した比誘電率εｓを用いて各々の管
路の深さを算出するステップである。
路の深さを算出するステップである。
ST43は各々の管路埋設位置を決定するステップであ
る。
る。
また、30はステップST33における規格化に用いられる
反射波データ、31はステップST34で合成開口処理に用い
られる規格化データ、32はその合成開口処理によって得
られた画像データ、33はステップST36で算出した最大有
効データ、34はステップ36で算出した最大有効データの
座標を中心としたステップST31で設定したウインドウの
範囲に該当するエリアを示すデータである。また、35は
設定した仮の比誘電率ごとに得られた同一座標の最大有
効データのプロット結果データ、36は決定した個々の管
路位置の表示結果を示す表示図である。
反射波データ、31はステップST34で合成開口処理に用い
られる規格化データ、32はその合成開口処理によって得
られた画像データ、33はステップST36で算出した最大有
効データ、34はステップ36で算出した最大有効データの
座標を中心としたステップST31で設定したウインドウの
範囲に該当するエリアを示すデータである。また、35は
設定した仮の比誘電率ごとに得られた同一座標の最大有
効データのプロット結果データ、36は決定した個々の管
路位置の表示結果を示す表示図である。
次に動作について説明する。まず、ステップST33〜43
までの自動的に実施される処理に必要となる各初期設定
値をあらかじめ設定する。まず、ステップST30では、ス
テップST35において、画像データから、管路からの反射
波データによる或る一定のレベルを越えたデータのみを
抽出するために、そのしきい値となる所定の値を設定す
る。
までの自動的に実施される処理に必要となる各初期設定
値をあらかじめ設定する。まず、ステップST30では、ス
テップST35において、画像データから、管路からの反射
波データによる或る一定のレベルを越えたデータのみを
抽出するために、そのしきい値となる所定の値を設定す
る。
次に、ステップST31ではST37において最大有効データ
を中心に含む或る一定の範囲を設定するときの所定の範
囲を設定する。なお、その範囲についてはデータ34に示
すａを水平位置の分解能程度の値に設定し、ｂを受信波
の２波長程度の時間に設定することが望ましい。
を中心に含む或る一定の範囲を設定するときの所定の範
囲を設定する。なお、その範囲についてはデータ34に示
すａを水平位置の分解能程度の値に設定し、ｂを受信波
の２波長程度の時間に設定することが望ましい。
次に、ステップST32ではST34において合成開口処理を
行なう際に用いる仮の比誘電率εｋの初期値ε０の値を
設定する。初期値としては土の比誘電率で考えられる最
小値の３に設定することが望ましい。
行なう際に用いる仮の比誘電率εｋの初期値ε０の値を
設定する。初期値としては土の比誘電率で考えられる最
小値の３に設定することが望ましい。
以上の初期設定値があらかじめ設定された上で以下の
動作が開始される。まず、地中断面単位の反射波データ
30の収集が行なわれる。これは地表上に沿って送信およ
び受信アンテナを移動することにより従来の技術による
方法と全く同様の方法で行なわれ、横軸をアンテナ移動
距離、縦軸をパルス信号送信から反射波受信までの時間
とする反射波データ30が収集される。反射波データ30が
得られれば、ステップST33〜ST43までは自動的に処理が
実行される。
動作が開始される。まず、地中断面単位の反射波データ
30の収集が行なわれる。これは地表上に沿って送信およ
び受信アンテナを移動することにより従来の技術による
方法と全く同様の方法で行なわれ、横軸をアンテナ移動
距離、縦軸をパルス信号送信から反射波受信までの時間
とする反射波データ30が収集される。反射波データ30が
得られれば、ステップST33〜ST43までは自動的に処理が
実行される。
ステップST33では第２図に示すように得られた反射波
データ30について、振幅値のうち符号変更点にあり０も
しくは０に最も近い値を「１」に、その他の振幅値を
「０」に規格化し、規格化データ31を作成し、次にステ
ップST34では順次設定される仮の比誘電率εｋを用いて
上記規格化データを合成開口処理し、画像データ32を得
ている。データ32におけるTHはしきい値である。
データ30について、振幅値のうち符号変更点にあり０も
しくは０に最も近い値を「１」に、その他の振幅値を
「０」に規格化し、規格化データ31を作成し、次にステ
ップST34では順次設定される仮の比誘電率εｋを用いて
上記規格化データを合成開口処理し、画像データ32を得
ている。データ32におけるTHはしきい値である。
次に、ステップST35では、ST34で得られた画像データ
32についてST30であらかじめ設定していたしき値THを越
えるデータを有効データとし、その有効データ全てにつ
いてのデータ値（Hji）とその座標（Xi,Tj）および設定
した仮の比誘電率εｋを順次算出する。
32についてST30であらかじめ設定していたしき値THを越
えるデータを有効データとし、その有効データ全てにつ
いてのデータ値（Hji）とその座標（Xi,Tj）および設定
した仮の比誘電率εｋを順次算出する。
ステップST35で得られた有効データ32における突起状
にデータが集結している部分は管路からの反射波データ
によるものであり、その頂点の座標位置が管路の埋設位
置である。第３図にその拡大図を示す。仮の比誘電率ε
ｋに変わる度に、その突起部頂点の座標位置は変わらな
いが、高さすなわちデータ値が変化する。これは、仮の
比誘電率εｋが真の比誘電率εｓから離れるほど合成開
口処理時のデータの集積度が低く小さいデータ値にな
り、真の値に近づくほど集積度が高く大きいデータ値に
なり、真の値と一致したとき最大値となる。よって、そ
の頂点の高さの仮の比誘電率εｋによる変化によってそ
の頂点の位置における真の比誘電率εｓが求められる。
なお、同一画像データ内に複数の突起状の集結データが
存在する場合には、それは別々の管路からの反射波によ
るものなので、データ32では２つのデータグループに区
分する必要がある。
にデータが集結している部分は管路からの反射波データ
によるものであり、その頂点の座標位置が管路の埋設位
置である。第３図にその拡大図を示す。仮の比誘電率ε
ｋに変わる度に、その突起部頂点の座標位置は変わらな
いが、高さすなわちデータ値が変化する。これは、仮の
比誘電率εｋが真の比誘電率εｓから離れるほど合成開
口処理時のデータの集積度が低く小さいデータ値にな
り、真の値に近づくほど集積度が高く大きいデータ値に
なり、真の値と一致したとき最大値となる。よって、そ
の頂点の高さの仮の比誘電率εｋによる変化によってそ
の頂点の位置における真の比誘電率εｓが求められる。
なお、同一画像データ内に複数の突起状の集結データが
存在する場合には、それは別々の管路からの反射波によ
るものなので、データ32では２つのデータグループに区
分する必要がある。
そこで、得られた有効データを２つに区分し、かつ各
々の位置における真の比誘電率を決定する。すなわち、
ST36ではデータ33に示すようにST35で得られた有効デー
タの中からその値が最大である最大有効データをただ一
つ抽出し、そのデータ値（Ｈmax・ij）とその座標（Xi,
Tj）および設定した仮の比誘電率εｋを算出する。次に
ST37では上記抽出した最大有効データの有する座標（X
i,Tj）を中心としてST31であらかじめ設定した範囲の座
標を算出し、その座標上のデータ全てを有効データから
除去する。
々の位置における真の比誘電率を決定する。すなわち、
ST36ではデータ33に示すようにST35で得られた有効デー
タの中からその値が最大である最大有効データをただ一
つ抽出し、そのデータ値（Ｈmax・ij）とその座標（Xi,
Tj）および設定した仮の比誘電率εｋを算出する。次に
ST37では上記抽出した最大有効データの有する座標（X
i,Tj）を中心としてST31であらかじめ設定した範囲の座
標を算出し、その座標上のデータ全てを有効データから
除去する。
次に、ST38では有効データが全て除去されたかどうか
を判断し、有効データが残っている場合にはST36に処理
が何度も戻され、全て除去された場合にはST39に処理が
移される。
を判断し、有効データが残っている場合にはST36に処理
が何度も戻され、全て除去された場合にはST39に処理が
移される。
以上ST36からST38までの算出結果は、例えば仮の比誘
電率εｋが３から50まで設定され、上記処理が２回ずつ
繰り返された場合には次のように得られる。
電率εｋが３から50まで設定され、上記処理が２回ずつ
繰り返された場合には次のように得られる。
ST39によって仮の比誘電率εｋを所定のステップΔε
ｋだけ増加させながらST40で終了を検出するまで、例え
ば仮の比誘電率εｋが所定の値に達するまでST34からST
39までの処理を繰り返す。
ｋだけ増加させながらST40で終了を検出するまで、例え
ば仮の比誘電率εｋが所定の値に達するまでST34からST
39までの処理を繰り返す。
ステップST40で終了を検出すると、ステップST41では
ST36で算出されたデータを同一座標ごとに区分して整理
し、例えば２つに区分された場合には次のような結果を
得る。
ST36で算出されたデータを同一座標ごとに区分して整理
し、例えば２つに区分された場合には次のような結果を
得る。
このように区分された各々の座標をもって深さを時間
スケールとする管路埋設位置（Xi,Tj）と決定する。次
に、区分された個々の管路埋設位置ごとのデータについ
てデータ35に示すように最大有効データＨmax.jiの最大
値を抽出してピークデータPHmax.ijとし、ピークデータ
が得られたときの仮の比誘電率εｋをもって各々の管路
埋設位置に対応する土の比誘電率εｓと決定する。
スケールとする管路埋設位置（Xi,Tj）と決定する。次
に、区分された個々の管路埋設位置ごとのデータについ
てデータ35に示すように最大有効データＨmax.jiの最大
値を抽出してピークデータPHmax.ijとし、ピークデータ
が得られたときの仮の比誘電率εｋをもって各々の管路
埋設位置に対応する土の比誘電率εｓと決定する。
ステップST42では、上記得られた管路埋設位置におけ
る時間軸の値Tjを上記個々の管路埋設位置に対応する土
の比誘電率を用いて長さすなわち深さに換算する。その
深さをZj、時間軸の値をTj、土の比誘電率をεｓ、光速
をＣとすると、 により算出できる。
る時間軸の値Tjを上記個々の管路埋設位置に対応する土
の比誘電率を用いて長さすなわち深さに換算する。その
深さをZj、時間軸の値をTj、土の比誘電率をεｓ、光速
をＣとすると、 により算出できる。
ステップST43では、ST41およびST42で算出された管路
水平位置Xiおよび深さZjをもってデータ36に示すように
深さを長さスケールとする管路埋設位置（Xi,Zj）を決
定している。
水平位置Xiおよび深さZjをもってデータ36に示すように
深さを長さスケールとする管路埋設位置（Xi,Zj）を決
定している。
なお、媒体が空気の場合はST32の初期値設定で比誘電
率を１とすれば良い。また、媒体が水の場合は比誘電率
は81となる。従って、媒体が全く不明の場合は比誘電率
を１から81まで所定の刻みで変化させれば良い。
率を１とすれば良い。また、媒体が水の場合は比誘電率
は81となる。従って、媒体が全く不明の場合は比誘電率
を１から81まで所定の刻みで変化させれば良い。
次に、本発明の第１の発明の他の実施例について第４
図および第５図を用いて説明する。本実施例では、媒体
を土、不可視物体を地中の多条管路として説明する。ま
ず、第４図について説明する。
図および第５図を用いて説明する。本実施例では、媒体
を土、不可視物体を地中の多条管路として説明する。ま
ず、第４図について説明する。
ステップST60からST63までは第１の実施例のST30から
ST33（第１図参照）までと同じ構成を成すステップであ
る。
ST33（第１図参照）までと同じ構成を成すステップであ
る。
ステップST64は集積点よりアンテナ移動と反対方向側
のデータを集積させる合成開口処理を行ない、画像デー
タを得るステップである。
のデータを集積させる合成開口処理を行ない、画像デー
タを得るステップである。
ステップST74は集積点よりアンテナ移動方向側のデー
タを集積させる合成開口処理を行ない、画像データを得
るステップである。
タを集積させる合成開口処理を行ない、画像データを得
るステップである。
ステップST65からST72まで、およびST75からST82まで
は第１の実施例のステップST35からST42までと同じ構成
を成すステップである。
は第１の実施例のステップST35からST42までと同じ構成
を成すステップである。
ステップST73はST72までの算出結果をもとにアンテナ
移動と反対方向側の多条管路端部の位置を決定するステ
ップである。
移動と反対方向側の多条管路端部の位置を決定するステ
ップである。
ステップST83はST82までの算出結果をもとにアンテナ
移動方向側の多条管路端部の位置を決定するステップで
ある。
移動方向側の多条管路端部の位置を決定するステップで
ある。
ステップST84はST73およびST83の決定をもとに多条管
路の埋設範囲を決定するステップである。
路の埋設範囲を決定するステップである。
60は多条管路の埋設状況図、61はST63における規格化
に用いられる上記多条管路による反射波データ、62はST
64およびST74における合成開口処理に用いられる規格化
データ、63はS73で決定したアンテナ移動開始点を基準
に前側の多条管路端部位置の表示結果を示す表示図、64
はST83で決定したアンテナ移動開始点を基準に後側の多
条管路端部位置の表示結果を示す表示図、65はST73およ
びST83で決定した多条管路両端部の位置をもとに決定さ
れる多条管埋設範囲の表示結果を示す表示図である。
に用いられる上記多条管路による反射波データ、62はST
64およびST74における合成開口処理に用いられる規格化
データ、63はS73で決定したアンテナ移動開始点を基準
に前側の多条管路端部位置の表示結果を示す表示図、64
はST83で決定したアンテナ移動開始点を基準に後側の多
条管路端部位置の表示結果を示す表示図、65はST73およ
びST83で決定した多条管路両端部の位置をもとに決定さ
れる多条管埋設範囲の表示結果を示す表示図である。
次に動作について説明する。ステップST60からST63ま
では第１の実施例のST30からST33までの動作と全く同じ
動作により規格化データが作成される。その後、処理は
二分され、ST63からST64とST74とに移行する。
では第１の実施例のST30からST33までの動作と全く同じ
動作により規格化データが作成される。その後、処理は
二分され、ST63からST64とST74とに移行する。
ST64では、規格化データ62に対し、集積点よりアンテ
ナ移動と反対方向側のデータを集積させる合成開口処理
を行ない、画像データを得ている。またST74では、集積
点よりアンテナ移動方向側のデータを集積させる合成開
口処理を行ない、画像データを得ている。すなわち、第
５図において、点（x0,t0）を規格化データ上の集積点
とし、（x0,t0）、（x0−a,t1）〜（x0−na,tn）および
（x0＋a,t1）〜（x0＋na,tn）で成される一連の双曲線
状の座標を、所定の比誘電率を用いて算出した集積計算
すべきデータの座標であるとすれば、ST64ではｐおよび
q1〜qnの値を集積して点（x0,t0）に代表させる合成開
口処理を行ない、ST74ではｐおよびr1〜rnまでの値を集
積して点（x0,t0）に代表させる合成開口処理を行な
う。多条管路による規格化データ62は或る一点を頂点と
して双曲線状にデータが分布せず、ａおよびｃによって
示す多条管路の端部による規格化データおよびｂによっ
て示す多条管路の中央部による規格化データがそれぞれ
分布しているため、ST64による合成開口処理ではデータ
62のａによって示す規格化データがアンテナ移動と反対
側の多条管路端部位置に大幅に集積され、高いデータ値
を有する画像データが得られる。ST74による合成開口処
理ではデータ62のｃによって示す規格化データがアンテ
ナ移動方向側の多条管路端部位置に大幅に集積され、高
いデータ値を有する画像データが得られる。以下、ST65
からST73まで、およびST75からST83までの処理は第１の
実施例のST35からST43までの処理と全く同じ動作を行な
い、ST73では表示図63に示すように多条管路のアンテナ
移動と反対方向側の多条管路端部位置（XL,ZL）を決定
している。また、ST64では表示図64に示すようにアンテ
ナ移動方向側の多条管路端部位置（XR,ZR）を決定して
いる。
ナ移動と反対方向側のデータを集積させる合成開口処理
を行ない、画像データを得ている。またST74では、集積
点よりアンテナ移動方向側のデータを集積させる合成開
口処理を行ない、画像データを得ている。すなわち、第
５図において、点（x0,t0）を規格化データ上の集積点
とし、（x0,t0）、（x0−a,t1）〜（x0−na,tn）および
（x0＋a,t1）〜（x0＋na,tn）で成される一連の双曲線
状の座標を、所定の比誘電率を用いて算出した集積計算
すべきデータの座標であるとすれば、ST64ではｐおよび
q1〜qnの値を集積して点（x0,t0）に代表させる合成開
口処理を行ない、ST74ではｐおよびr1〜rnまでの値を集
積して点（x0,t0）に代表させる合成開口処理を行な
う。多条管路による規格化データ62は或る一点を頂点と
して双曲線状にデータが分布せず、ａおよびｃによって
示す多条管路の端部による規格化データおよびｂによっ
て示す多条管路の中央部による規格化データがそれぞれ
分布しているため、ST64による合成開口処理ではデータ
62のａによって示す規格化データがアンテナ移動と反対
側の多条管路端部位置に大幅に集積され、高いデータ値
を有する画像データが得られる。ST74による合成開口処
理ではデータ62のｃによって示す規格化データがアンテ
ナ移動方向側の多条管路端部位置に大幅に集積され、高
いデータ値を有する画像データが得られる。以下、ST65
からST73まで、およびST75からST83までの処理は第１の
実施例のST35からST43までの処理と全く同じ動作を行な
い、ST73では表示図63に示すように多条管路のアンテナ
移動と反対方向側の多条管路端部位置（XL,ZL）を決定
している。また、ST64では表示図64に示すようにアンテ
ナ移動方向側の多条管路端部位置（XR,ZR）を決定して
いる。
次に、ST84では、アンテナ移動距離対深さの同一画面
で、ST73およびST83で決定した多条管路の両端部位置を
重ね合わせてその位置関係を比較し、表示図65に示すよ
うに、同じ深さで且つ（XL,ZL）がアンテナ移動と反対
方向側に、（XR,ZR）がアンテナ移動方向側に対を成し
ている（XL,ZL）と（XR,ZR）を検出し、その検出した
（XL,ZL）と（XR,ZR）によって挟まれる範囲Ｓをアンテ
ナ移動方向の地中断面における多条管路埋設範囲である
と決定している。
で、ST73およびST83で決定した多条管路の両端部位置を
重ね合わせてその位置関係を比較し、表示図65に示すよ
うに、同じ深さで且つ（XL,ZL）がアンテナ移動と反対
方向側に、（XR,ZR）がアンテナ移動方向側に対を成し
ている（XL,ZL）と（XR,ZR）を検出し、その検出した
（XL,ZL）と（XR,ZR）によって挟まれる範囲Ｓをアンテ
ナ移動方向の地中断面における多条管路埋設範囲である
と決定している。
第６図は、本発明の第２の発明（請求項２記載の発
明）の実施例を説明するためのフローチャートである。
本実施例では、媒体を土、不可視物体を地中管路として
説明する。まず、第６図について説明する。
明）の実施例を説明するためのフローチャートである。
本実施例では、媒体を土、不可視物体を地中管路として
説明する。まず、第６図について説明する。
ステップST90からST94までは第１の実施例のST30から
ST34までと同じ構成を成すステップである。
ST34までと同じ構成を成すステップである。
ステップST95は、得られた画像データにおいてST90で
あらかじめ設定されたしきい値をこえるデータを抽出
し、そのデータの個々の集結エリアでデータがＸ字状に
分布している場合に当該データを有効データとし、その
有効データのデータ値、座標および設定した仮の比誘電
率を算出するステップである。ST96からST103までは第
１の実施例のST36からST43までと同じ構成を成すステッ
プである。
あらかじめ設定されたしきい値をこえるデータを抽出
し、そのデータの個々の集結エリアでデータがＸ字状に
分布している場合に当該データを有効データとし、その
有効データのデータ値、座標および設定した仮の比誘電
率を算出するステップである。ST96からST103までは第
１の実施例のST36からST43までと同じ構成を成すステッ
プである。
次に動作について説明する。ST90からST94においてア
ンテナ移動距離対時間の画像データが得られるまでは第
１の実施例のST30からT34までの動作と全く同じ動作が
成される。その後、得られた画像データについてST90で
あらかじめ設定していたしきい値を越えるデータを抽出
し、その抽出したデータの個々の焼結エリアでの分布状
況の特徴を検出し、それがＸ字状に分布している場合に
は有効データとして維持し、Ｘ字状に分布しない場合に
はそのデータ全てを除去する。第７図は上記抽出してデ
ータの集結エリアを拡大して示している。抽出したデー
タ90がＸ字状に分布しているかどうかの特徴を検出する
方法として、例えばその集結エリアにおいて、横軸であ
る距離を所定の間隔でx1,x2,x3と変えた時の縦軸である
時間方向のデータの分布状況が第８図に示すように２個
所の離れた低い値のデータ分布が徐々に近づき１つの高
い値のデータ分布となり、やがて再び２個所に離れた低
いデータ分布となっていく。または第９図に示すよう
に、縦軸である時間を所定の間隔でt1,t2,t3と変えたと
きの横軸である距離方向のデータの分布状況が上記と同
様になる場合には第７図における抽出したデータ90はＸ
字状に分布していると決定する。
ンテナ移動距離対時間の画像データが得られるまでは第
１の実施例のST30からT34までの動作と全く同じ動作が
成される。その後、得られた画像データについてST90で
あらかじめ設定していたしきい値を越えるデータを抽出
し、その抽出したデータの個々の焼結エリアでの分布状
況の特徴を検出し、それがＸ字状に分布している場合に
は有効データとして維持し、Ｘ字状に分布しない場合に
はそのデータ全てを除去する。第７図は上記抽出してデ
ータの集結エリアを拡大して示している。抽出したデー
タ90がＸ字状に分布しているかどうかの特徴を検出する
方法として、例えばその集結エリアにおいて、横軸であ
る距離を所定の間隔でx1,x2,x3と変えた時の縦軸である
時間方向のデータの分布状況が第８図に示すように２個
所の離れた低い値のデータ分布が徐々に近づき１つの高
い値のデータ分布となり、やがて再び２個所に離れた低
いデータ分布となっていく。または第９図に示すよう
に、縦軸である時間を所定の間隔でt1,t2,t3と変えたと
きの横軸である距離方向のデータの分布状況が上記と同
様になる場合には第７図における抽出したデータ90はＸ
字状に分布していると決定する。
次に、決定した有効データ全てについてそのデータ値
Hijとその座標（Xi,Tj）および設定した仮の比誘電率ε
ｋを順次算出する。
Hijとその座標（Xi,Tj）および設定した仮の比誘電率ε
ｋを順次算出する。
以下、ST96からST103で個々の管理埋設位置を決定す
るまでは第１の実施例のST36からST43までの動作と全く
同じ動作が成される。
るまでは第１の実施例のST36からST43までの動作と全く
同じ動作が成される。
以上説明したように本発明によれば、所定のステップ
で順次設定される仮の比誘電率毎に反射波振幅値の符号
変更点を検出して規格化した規格化データの合成開口処
理を行なって得た画像データ上のデータ値の変化に基づ
いて個々の物体位置に対応する媒体の比誘電率を決定し
ていることにより、比誘電率測定のための付帯作業およ
び専用測定系を必要とせず、また観測者の主観に委ねら
れる計測等の作業を行なうことなく、精度の良い物体埋
設位置の測定が可能となる。
で順次設定される仮の比誘電率毎に反射波振幅値の符号
変更点を検出して規格化した規格化データの合成開口処
理を行なって得た画像データ上のデータ値の変化に基づ
いて個々の物体位置に対応する媒体の比誘電率を決定し
ていることにより、比誘電率測定のための付帯作業およ
び専用測定系を必要とせず、また観測者の主観に委ねら
れる計測等の作業を行なうことなく、精度の良い物体埋
設位置の測定が可能となる。
第１図は本発明の第１の発明の第１の実施例としての地
中管路探査方法の説明図、第２図は反射波データの規格
化の説明図、第３図は有効データの突起状にデータが集
結している部分の拡大図、第４図は本発明の第１の発明
の他の実施例としての地中多条管路探査方法の説明図、
第５図は集積点よりアンテナ移動と反対方向側とアンテ
ナ方向側のデータを個別に集積させる合成開口処理の説
明図、第６図は本発明の第２の発明の実施例としての地
中管路探査方法を説明するためのフローチャート、第７
図はしきい値を越える画像データの集積エリアを説明す
る拡大図、第８図および第９図はしきい値を越える画像
データの集結エリアにおける分布状況の説明図、第10図
は従来の不可視物体探査方法における測定系の説明図、
第11図は従来の不可視物体探査方法によって得られる反
射波像の一例の説明図、第12図は従来の土の比誘電率測
定方法の一例の説明図である。
中管路探査方法の説明図、第２図は反射波データの規格
化の説明図、第３図は有効データの突起状にデータが集
結している部分の拡大図、第４図は本発明の第１の発明
の他の実施例としての地中多条管路探査方法の説明図、
第５図は集積点よりアンテナ移動と反対方向側とアンテ
ナ方向側のデータを個別に集積させる合成開口処理の説
明図、第６図は本発明の第２の発明の実施例としての地
中管路探査方法を説明するためのフローチャート、第７
図はしきい値を越える画像データの集積エリアを説明す
る拡大図、第８図および第９図はしきい値を越える画像
データの集結エリアにおける分布状況の説明図、第10図
は従来の不可視物体探査方法における測定系の説明図、
第11図は従来の不可視物体探査方法によって得られる反
射波像の一例の説明図、第12図は従来の土の比誘電率測
定方法の一例の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿久津 晴司 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 増田 順一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 須藤 佳一 東京都台東区秋葉原５―８ アイレック 技建株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−305273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305278（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−217287（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】送信アンテナと受信アンテナを備え媒体表
面に沿って前記アンテナを一定のピッチで移動させなが
ら前記送信アンテナより媒体に向けて発信した電磁波の
反射波を前記受信アンテナで受信してその振幅値対時間
の反射波データをピッチごとに求め媒体中の所定の物体
を探知する不可視物体探査方法において、 前記反射波データについて振幅値のうち符号変更点に相
当する振幅値０もしくは０に最も近い値を「１」に、そ
の他の振幅値を「０」に規格化して規格化データを作成
する作成工程と、 仮の比誘電率を所定の刻みで且つ推定される比誘電率の
範囲で変化させながら順次設定してゆき、前記仮の比誘
電率の各設定値ごとに前記規格化データの合成開口処理
を行なう処理工程と、 得られたそれぞれの仮の比誘電率ごとのアンテナ移動距
離対時間の画像データ平面において振幅値が一定値以上
となる点を抽出する抽出工程と、 振幅値がアンテナ移動距離対時間平面上で集結している
エリアを定めるエリア決定工程と、 その個々のエリアにおける振幅値の最大値をそれぞれの
エリアごとに算出する算出工程と、 各エリアごとの振幅値の最大値と仮の比誘電率の関係を
求め、振幅値の最大値が仮の比誘電率に対して最大とな
る場合の仮の比誘電率をそれぞれのエリアの位置におけ
る埋設環境の比誘電率とする比誘電率決定工程と、 前記区分したエリアにおける電磁波の送信から受信まで
の時間を前記決定したエリアごとの比誘電率を用いて深
さに変換する変換工程と、 変換後の各エリアのアンテナ移動距離対深さの座標位置
が所定の物体の存在位置であると決定する位置決定工程
とを 備えたことを特徴とする不可視物体探査方法。 - 【請求項２】請求項１において、抽出工程に代えて、振
幅値が一定値以上となる点であり、かつその個々の集結
エリアでの分布状況の特徴がアンテナ移動距離対時間の
画像データ平面上においてＸ字状である場合に限って集
結点を抽出する工程を備えたことを特徴とする不可視物
体探査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058173A JP2759892B2 (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 不可視物体探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058173A JP2759892B2 (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 不可視物体探査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03261888A JPH03261888A (ja) | 1991-11-21 |
| JP2759892B2 true JP2759892B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=13076612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2058173A Expired - Fee Related JP2759892B2 (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 不可視物体探査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759892B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009103579A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Ntt Infranet Co Ltd | 埋設位置特定装置、埋設位置特定方法、及び、プログラム |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP2058173A patent/JP2759892B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03261888A (ja) | 1991-11-21 |
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|---|---|---|---|
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