JP3237041B2 - 水中監視システム - Google Patents
水中監視システムInfo
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- JP3237041B2 JP3237041B2 JP17879994A JP17879994A JP3237041B2 JP 3237041 B2 JP3237041 B2 JP 3237041B2 JP 17879994 A JP17879994 A JP 17879994A JP 17879994 A JP17879994 A JP 17879994A JP 3237041 B2 JP3237041 B2 JP 3237041B2
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- Japan
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- underwater
- alarm
- monitoring system
- signal
- underwater monitoring
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- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水域に面する重要施設
を水中からの侵入者から守ることを目的とし、水中から
の侵入者を検知し警報を発する水中監視システムに関す
るものである。
を水中からの侵入者から守ることを目的とし、水中から
の侵入者を検知し警報を発する水中監視システムに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置には特開平４−２７
９８８１号公報に開示されているものがある。その水中
監視システムにおいては、送受波器から超音波を発射
し、それが水中の物体に当たって反射してくると、その
反射エコーを送受波器により受信して電気信号に変換
し、その反射エコー信号に対してビームフォーミング演
算を行った後にビデオ信号に変換してＢモード映像信号
を得ている。そして、Ｂモード映像信号をＲＧＢ方式に
変換してデジタル化した後に記憶装置に格納し、この格
納された信号のレベルとクラゲ等の特定種類の物体の反
射レベルとを比較して、特定種類の物体からの反射エコ
ー信号のみを抽出し、それを計数してその計数結果に基
いて特定種類の物体を検知している。
９８８１号公報に開示されているものがある。その水中
監視システムにおいては、送受波器から超音波を発射
し、それが水中の物体に当たって反射してくると、その
反射エコーを送受波器により受信して電気信号に変換
し、その反射エコー信号に対してビームフォーミング演
算を行った後にビデオ信号に変換してＢモード映像信号
を得ている。そして、Ｂモード映像信号をＲＧＢ方式に
変換してデジタル化した後に記憶装置に格納し、この格
納された信号のレベルとクラゲ等の特定種類の物体の反
射レベルとを比較して、特定種類の物体からの反射エコ
ー信号のみを抽出し、それを計数してその計数結果に基
いて特定種類の物体を検知している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
水中監視システムを、人間（侵入者）を検知する目的に
利用する場合を考えると、この構成では検知した物体が
目的の物体か否かを、検知された反射エコーのレベルが
予め設定したレベル帯域に入っているかどうかのみで判
断しているため、目的外の物体であっても、その物体の
集まり具合や超音波ビームの当たり具合によって目的の
物体として誤検知する可能性があり、信頼性の点で問題
がある。更に、上記の水中監視システムでは、水中の人
間（侵入者）に対して、侵入を抑止する機能は備えてお
らず、侵入防止を目的とするシステムとしては不十分で
ある。
水中監視システムを、人間（侵入者）を検知する目的に
利用する場合を考えると、この構成では検知した物体が
目的の物体か否かを、検知された反射エコーのレベルが
予め設定したレベル帯域に入っているかどうかのみで判
断しているため、目的外の物体であっても、その物体の
集まり具合や超音波ビームの当たり具合によって目的の
物体として誤検知する可能性があり、信頼性の点で問題
がある。更に、上記の水中監視システムでは、水中の人
間（侵入者）に対して、侵入を抑止する機能は備えてお
らず、侵入防止を目的とするシステムとしては不十分で
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水中監視シ
ステムは、水中に超音波を発射し、水中物体からの反射
波を受信して電気信号に変換する送受信手段と、送受信
手段からの受信信号をビデオ信号に変換する変換手段
と、そのビデオ信号に基いて、物体の在否、物体の反射
強度、物体の移動速度及び物体の移動方向をそれぞれ判
定をする画像処理手段と、その判定結果に基いて所定の
目標物が所定の領域に侵入しているかどうかを判定する
データ処理手段と、データ処理手段の判定結果に基いて
警報を発生する警報発生手段とを有する。
ステムは、水中に超音波を発射し、水中物体からの反射
波を受信して電気信号に変換する送受信手段と、送受信
手段からの受信信号をビデオ信号に変換する変換手段
と、そのビデオ信号に基いて、物体の在否、物体の反射
強度、物体の移動速度及び物体の移動方向をそれぞれ判
定をする画像処理手段と、その判定結果に基いて所定の
目標物が所定の領域に侵入しているかどうかを判定する
データ処理手段と、データ処理手段の判定結果に基いて
警報を発生する警報発生手段とを有する。
【０００５】
【作用】本発明においては、送受信手段が水中に超音波
を発射し、そして、水中物体からの反射波を受信して電
気信号に変換する。その受信信号は変換手段によりビデ
オ信号に変換され、画像処理手段はそのビデオ信号に基
いて、物体の在否、物体の反射強度、物体の移動速度及
び物体の移動方向をそれぞれ判定する。データ処理手段
は、その判定結果に基いて所定の目標物が所定の領域に
侵入しているかどうかを判定する。データ処理手段が所
定の目標物が所定の領域に侵入していると判断した場合
には、警報発生手段は警報を発生する。
を発射し、そして、水中物体からの反射波を受信して電
気信号に変換する。その受信信号は変換手段によりビデ
オ信号に変換され、画像処理手段はそのビデオ信号に基
いて、物体の在否、物体の反射強度、物体の移動速度及
び物体の移動方向をそれぞれ判定する。データ処理手段
は、その判定結果に基いて所定の目標物が所定の領域に
侵入しているかどうかを判定する。データ処理手段が所
定の目標物が所定の領域に侵入していると判断した場合
には、警報発生手段は警報を発生する。
【０００６】
（第１の実施例）図１は本発明の第１の実施例に係る水
中監視システムの構成を示すブロック図である。図にお
いて、２１は送波器アレイ、２２は送信アンプ、２３は
送信信号発生部、２４は受波器アレイ、２５は受信信号
増幅・検波回路、２６はＡ／Ｄ変換回路、２７はデータ
多重化回路であり、２８ａ，２８ｂはデータ送受信部で
ある。２９ａ，２９ｂはデータ伝送部、３０は操作卓、
３１はコントロールプロセッサ、３２は送受ビームフォ
ーマ回路、３３はディスプレイプロセッサ、３４は画像
処理装置、３５はデータ処理装置、３６は警報発生装
置、３７は水中警報装置、３８，３９はＣＲＴである。
中監視システムの構成を示すブロック図である。図にお
いて、２１は送波器アレイ、２２は送信アンプ、２３は
送信信号発生部、２４は受波器アレイ、２５は受信信号
増幅・検波回路、２６はＡ／Ｄ変換回路、２７はデータ
多重化回路であり、２８ａ，２８ｂはデータ送受信部で
ある。２９ａ，２９ｂはデータ伝送部、３０は操作卓、
３１はコントロールプロセッサ、３２は送受ビームフォ
ーマ回路、３３はディスプレイプロセッサ、３４は画像
処理装置、３５はデータ処理装置、３６は警報発生装
置、３７は水中警報装置、３８，３９はＣＲＴである。
【０００７】図１の水中監視システムにおいて、操作卓
３０の操作により検知エリア及び反射レベルの設定を行
うと、コントロールプロセッサ３１では、設定したデー
タに基づいて各パラメータを計算し、その計算結果を送
受ビームフォーマ回路３２に入力し送信信号のタイミン
グを決定する。決定されたタイミング信号は、データ送
受信部２８ｂ、データ伝送部２９ｂ、データ伝送部２９
ａ及びデータ送受信部２８ａを介して送信信号発生部２
３に入力される。送信信号発生部２３は入力されたタイ
ミング信号に基いたタイミングで送波信号を発生し、送
波信号は送波アンプ２２で増幅された後に送波器アレイ
２１に入力され、超音波を水中に発射する。そして、こ
の超音波が水中物体に当たって反射し、その反射波を受
波器アレイ２４が受信すると、その受信信号は受信信号
増幅・検波回路２５によって増幅・検波され、更にＡ／
Ｄ変換回路２６によってアナログ信号からデジタル信号
に変換された後、データ多重化回路２７にてデータが多
重化され、データ送受信部２８ａ、データ伝送部２９
ａ，２９ｂ、及びデータ送受信部２８ｂを介して送受ビ
ームフォーマ回路３２へ入力される。送受ビームフォー
マ回路３２では、この受信信号から各方位ごとの信号強
度が計算され、その計算結果はディスプレイプロセッサ
３３でビデオ信号に変換され、ＣＲＴ３８に表示され
る。
３０の操作により検知エリア及び反射レベルの設定を行
うと、コントロールプロセッサ３１では、設定したデー
タに基づいて各パラメータを計算し、その計算結果を送
受ビームフォーマ回路３２に入力し送信信号のタイミン
グを決定する。決定されたタイミング信号は、データ送
受信部２８ｂ、データ伝送部２９ｂ、データ伝送部２９
ａ及びデータ送受信部２８ａを介して送信信号発生部２
３に入力される。送信信号発生部２３は入力されたタイ
ミング信号に基いたタイミングで送波信号を発生し、送
波信号は送波アンプ２２で増幅された後に送波器アレイ
２１に入力され、超音波を水中に発射する。そして、こ
の超音波が水中物体に当たって反射し、その反射波を受
波器アレイ２４が受信すると、その受信信号は受信信号
増幅・検波回路２５によって増幅・検波され、更にＡ／
Ｄ変換回路２６によってアナログ信号からデジタル信号
に変換された後、データ多重化回路２７にてデータが多
重化され、データ送受信部２８ａ、データ伝送部２９
ａ，２９ｂ、及びデータ送受信部２８ｂを介して送受ビ
ームフォーマ回路３２へ入力される。送受ビームフォー
マ回路３２では、この受信信号から各方位ごとの信号強
度が計算され、その計算結果はディスプレイプロセッサ
３３でビデオ信号に変換され、ＣＲＴ３８に表示され
る。
【０００８】一方、ディスプレイプロセッサ３３におい
て変換されたビデオ信号は画像処理装置３４にも入力さ
れ、物体の在否、物体の反射強度、物体の移動速度、物
体の移動方向等の要素判定を行い、データ処理装置３５
はその要素判定に基いて人間（侵入者）か否かの総合判
定を行う。なお、ＣＲＴ３９は、以上の一連の処理状況
をモニタすると共に、必要に応じて画像処理装置３４に
対して各種条件設定を行う際のモニタとして使用され
る。データ処理装置３５において、水中に人間（侵入
者）がいると判断された場合は、警報発生装置３６によ
り陸上の監視員にはブザー等で異常を知らせ、水中の人
間（侵入者）には水中警告装置３７で警告を発し例えば
退去を命ずる。
て変換されたビデオ信号は画像処理装置３４にも入力さ
れ、物体の在否、物体の反射強度、物体の移動速度、物
体の移動方向等の要素判定を行い、データ処理装置３５
はその要素判定に基いて人間（侵入者）か否かの総合判
定を行う。なお、ＣＲＴ３９は、以上の一連の処理状況
をモニタすると共に、必要に応じて画像処理装置３４に
対して各種条件設定を行う際のモニタとして使用され
る。データ処理装置３５において、水中に人間（侵入
者）がいると判断された場合は、警報発生装置３６によ
り陸上の監視員にはブザー等で異常を知らせ、水中の人
間（侵入者）には水中警告装置３７で警告を発し例えば
退去を命ずる。
【０００９】図２は画像処理装置３４において物体の在
否を判断するときの処理の説明図である。物体の在否の
判断は差分処理により変化領域を抽出する。例えば図示
のように画像処理装置３４に背景画像４０を予め登録し
ておき、その登録画像とディスプレイプロセサ３３から
順次入力される処理画像４１との差分処理を行い、その
後２値化処理を行う。そして、抽出された変化領域４２
の面積を求め、その面積が予め設定された範囲に入って
いるかどうかに基いて物体の存否の判断をする。
否を判断するときの処理の説明図である。物体の在否の
判断は差分処理により変化領域を抽出する。例えば図示
のように画像処理装置３４に背景画像４０を予め登録し
ておき、その登録画像とディスプレイプロセサ３３から
順次入力される処理画像４１との差分処理を行い、その
後２値化処理を行う。そして、抽出された変化領域４２
の面積を求め、その面積が予め設定された範囲に入って
いるかどうかに基いて物体の存否の判断をする。
【００１０】図３は画像処理装置３４において物体の移
動速度を判断するときの処理の説明図である。この移動
速度は、変化領域４２の重心４３が画像更新毎にどれだ
け移動したかを求めることにより得られる。
動速度を判断するときの処理の説明図である。この移動
速度は、変化領域４２の重心４３が画像更新毎にどれだ
け移動したかを求めることにより得られる。
【００１１】図４は画像処理装置３４において物体の移
動方向を判断するときの処理の説明図である。物体の移
動方向は、上記の変化領域４２の重心４３を画像が更新
する毎に結び、そして、それにより得られたベクトルか
ら求める。
動方向を判断するときの処理の説明図である。物体の移
動方向は、上記の変化領域４２の重心４３を画像が更新
する毎に結び、そして、それにより得られたベクトルか
ら求める。
【００１２】以上の説明から明らかなように本実施例に
よれば、従来の超音波水中映像装置に画像処理装置３
４、警報装置３６，３７等を組合わせることにより、物
体の在否、物体の反射強度、物体の移動速度、物体の移
動方向等の要素判定を行って水中に人間（侵入者）がい
るかどうかを判断するようにしたので、人間（侵入者）
の検知を高精度に行うことができ、また、その検知され
た人間（侵入者）に対しては警報を発するようにしたの
で、侵入の抑止効果が期待できる。更に、画像処理装置
３４には反射レベルや動きのデータを任意に設定できる
ので、検知したい物体を個別に選定することもでき、様
々な場所での活用が可能である。
よれば、従来の超音波水中映像装置に画像処理装置３
４、警報装置３６，３７等を組合わせることにより、物
体の在否、物体の反射強度、物体の移動速度、物体の移
動方向等の要素判定を行って水中に人間（侵入者）がい
るかどうかを判断するようにしたので、人間（侵入者）
の検知を高精度に行うことができ、また、その検知され
た人間（侵入者）に対しては警報を発するようにしたの
で、侵入の抑止効果が期待できる。更に、画像処理装置
３４には反射レベルや動きのデータを任意に設定できる
ので、検知したい物体を個別に選定することもでき、様
々な場所での活用が可能である。
【００１３】（第２の実施例）図５は本発明の第２の実
施例の水中監視システムの構成を示したブロック図であ
る。図において、水中監視システムＡ１００及び水中監
視システムＢ１０３はそれぞれ図１の構成からなり、そ
して、制御部１０５により制御される。送受波器Ａ１０
２及び送受波器Ｂ１０４は、それぞれ図１の送波器アレ
イ２１及び受波器アレイ２４から構成されている。
施例の水中監視システムの構成を示したブロック図であ
る。図において、水中監視システムＡ１００及び水中監
視システムＢ１０３はそれぞれ図１の構成からなり、そ
して、制御部１０５により制御される。送受波器Ａ１０
２及び送受波器Ｂ１０４は、それぞれ図１の送波器アレ
イ２１及び受波器アレイ２４から構成されている。
【００１４】図６は図５の実施例の運用例を示した水中
における垂直断面図である。先ず、制御部１０５の制御
により送受波器Ａ１０２から超音波ビームを送波し、そ
して反射波を受波して、水中監視システムＡ１００にお
いて検知エリアＡの検知を行う。次に、送受波器Ｂ１０
４からの超音波ビームにより同様にして水中監視システ
ムＡ１０３において検知エリアＢの検知を行う。この運
用例においては、単独の水中監視システムのみの場合と
比較すると、一方のシステムが持つ死角（送受波器の近
傍）を他方のシステムがカバーすることになり、検知エ
リアが広がるとともに、死角を著しく軽減することが可
能となる。
における垂直断面図である。先ず、制御部１０５の制御
により送受波器Ａ１０２から超音波ビームを送波し、そ
して反射波を受波して、水中監視システムＡ１００にお
いて検知エリアＡの検知を行う。次に、送受波器Ｂ１０
４からの超音波ビームにより同様にして水中監視システ
ムＡ１０３において検知エリアＢの検知を行う。この運
用例においては、単独の水中監視システムのみの場合と
比較すると、一方のシステムが持つ死角（送受波器の近
傍）を他方のシステムがカバーすることになり、検知エ
リアが広がるとともに、死角を著しく軽減することが可
能となる。
【００１５】以上の説明から明らかなように本実施例に
よれば、複数のシステムを採用したことにより、単独の
システムの有する検知エリアを広げるとともに、死角を
著しく軽減することが可能となり、検知確率を著しく向
上させることができる。
よれば、複数のシステムを採用したことにより、単独の
システムの有する検知エリアを広げるとともに、死角を
著しく軽減することが可能となり、検知確率を著しく向
上させることができる。
【００１６】なお、第１の実施例においては、人間（侵
入者）を検知するためのシステムとして説明したが画像
処理装置及び信号処理装置における設定条件を変更すれ
ば、人間（侵入者）以外の物体（魚、くらげ、ごみ）等
を検知するシステムも構築でき、生簀の監視等にも利用
できる。更に、送受波器は固定状態であったが、送受波
器を水中旋回装置に設置し回転させることにより広範囲
な検知が可能となる。また、第２の実施例においては、
２構成のシステムでの相互監視について説明したが、３
構成以上の複数のシステムを制御する制御部を設けて超
音波の送波間隔を制御し、各システム間での相互干渉を
防止することにより更に広範囲を高速に検知することも
できる。
入者）を検知するためのシステムとして説明したが画像
処理装置及び信号処理装置における設定条件を変更すれ
ば、人間（侵入者）以外の物体（魚、くらげ、ごみ）等
を検知するシステムも構築でき、生簀の監視等にも利用
できる。更に、送受波器は固定状態であったが、送受波
器を水中旋回装置に設置し回転させることにより広範囲
な検知が可能となる。また、第２の実施例においては、
２構成のシステムでの相互監視について説明したが、３
構成以上の複数のシステムを制御する制御部を設けて超
音波の送波間隔を制御し、各システム間での相互干渉を
防止することにより更に広範囲を高速に検知することも
できる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、水中物体
からの反射波を受信して電気信号に変換してそれをビデ
オ信号に変換し、そのビデオ信号に基いて、物体の在否
判定、物体の反射強度判定、物体の移動速度判定及び物
体の移動方向判定をすることにより所定の目標物が所定
の領域に侵入しているかどうかを判定するようにしたの
で、人間を含めて所定の目標物が侵入しているかどうか
を高精度に判断することができ、また、侵入していると
判断した場合には警報を発生するようにしたので、注意
を喚起することができる。
からの反射波を受信して電気信号に変換してそれをビデ
オ信号に変換し、そのビデオ信号に基いて、物体の在否
判定、物体の反射強度判定、物体の移動速度判定及び物
体の移動方向判定をすることにより所定の目標物が所定
の領域に侵入しているかどうかを判定するようにしたの
で、人間を含めて所定の目標物が侵入しているかどうか
を高精度に判断することができ、また、侵入していると
判断した場合には警報を発生するようにしたので、注意
を喚起することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の水中監視システムの構
成を示したブロック図である。
成を示したブロック図である。
【図２】図１の画像処理装置において物体の在否を判断
するときの処理の説明図である。
するときの処理の説明図である。
【図３】図１の画像処理装置において物体の移動速度を
判断するときの処理の説明図である。
判断するときの処理の説明図である。
【図４】図１の画像処理装置において物体の移動方向を
判断するときの処理の説明図である。
判断するときの処理の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例の水中監視システムの構
成を示したブロック図である。
成を示したブロック図である。
【図６】図５の実施例の運用例を示した水中における垂
直断面図である。
直断面図である。
２１ 送波器アレイ ２４ 受波器アレイ ３３ ディスプレイプロセッサ ３４ 画像処理装置 ３５ データ処理装置 ３６ 警報発生装置 ３７ 水中警報装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海法 宇治 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (72)発明者 山崎 ▲莞▼▲じ▼ 東京都港区虎ノ門１丁目21番17号 日本 原子力防護システム株式会社内 (72)発明者 山田 庄一 東京都港区虎ノ門１丁目21番17号 日本 原子力防護システム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−262996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−59298（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279881（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G08B 13/00 - 15/02 G01S 1/72 - 1/82 G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/66 G01S 15/00 - 15/96 A01K 63/00
Claims (3)
- 【請求項１】 水中に超音波を発射し、水中物体からの
反射波を受信して電気信号に変換する送受信手段と、 該送受信手段からの受信信号をビデオ信号に変換する変
換手段と、 前記ビデオ信号に基いて、物体の在否、物体の反射強
度、物体の移動速度及び物体の移動方向をそれぞれ判定
をする画像処理手段と、 前記の判定結果に基いて、所定の目標物が所定の領域に
侵入しているかどうかを判定するデータ処理手段と、 前記データ処理手段の判定結果に基いて警報を発生する
警報発生手段とを有することを特徴とする水中監視シス
テム。 - 【請求項２】 前記警報発生手段は、陸上に設置され監
視員に警報を発する警報発生装置、及び水中に配置され
所定の目標物に警告を発する水中警告装置を含むことを
特徴とする請求項１記載の水中監視システム。 - 【請求項３】 検知エリアが相互に一部重複するように
配置された複数の請求項１記載の水中監視システムと、
該水中監視システムの超音波の発射タイミングを、相互
に干渉しないように制御する制御手段とを有することを
特徴とする水中監視システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17879994A JP3237041B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 水中監視システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17879994A JP3237041B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 水中監視システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0844960A JPH0844960A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3237041B2 true JP3237041B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=16054854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17879994A Expired - Fee Related JP3237041B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 水中監視システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3237041B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005049303A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 超音波画像化装置及び画像化方法 |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17879994A patent/JP3237041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0844960A (ja) | 1996-02-16 |
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