JP3562998B2 - リアルタイム探査方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒質の表面または媒質中で送受信部を移動させながら、電磁波または音波による波動信号を媒質中へ放射し、その媒質中に存在する物体からの反射信号を受信することにより、媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なリアルタイム探査方法及び装置としては、電磁波の反射を用いて地中にある埋設物または空洞を探査するリアルタイム探査方法及び装置がある。例えば、電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．９５，Ｎｏ．１９１、ｐｐ９〜１４「地中断面観測パターンに含まれる双曲線形状のリアルタイム認識方法」（１９９５年７月）に開示されている方法（以下、従来方法という。）が知られている。
この従来方法の場合、図１２に示すフローチャートに基づいて、アンテナが１ｃｍ移動する毎にステップ３から８までの処理が繰り返し実行される。ステップ４では反射信号を受信し、ステップ５では反射信号の極大値と極小値を抽出し、各々を「１」と「−１」に、それ以外を「０」とする。ステップ６のセグメント化処理では、同一の値となった座標の一定範囲内の近傍（例えば、反射時間で±２ｎｓ）にある座標を同一のセグメントとして分類する。そして、ステップ７の加算処理では、ステップ６のセグメント化処理で分類された、同一のセグメントに属する座標の組に対して、反射時間の差が加算され、その加算値が所定の値を超えた時に、ステップ８でブザーを鳴動させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来方法では、ステップ６のセグメント化処理において、同一の値となった座標の一定範囲内の近傍にある座標を同一のセグメントとして分類したうえ、ステップ７の加算処理において、それらを単純に加算しているだけであり、当該セグメントの傾き（双曲線形状の傾きに相当）は全く考慮されていないため、電磁波の地中伝搬速度Ｖを正しく推定することができない。例えば、伝搬速度Ｖ＝０．２ｃ_０ （比誘電率２５）の地中において、地表から深さ１００ｃｍに埋設された物体からの電磁波の反射時間は３３ｎｓであるが、平均的な地中の電磁波の伝搬速度Ｖ＝０．３３ｃ_０ （比誘電率９）で深さを計算すると、深さは１６５ｃｍと大きな誤差を生じてしまう。尚、ｃ_０ は真空中の光速である（以下、本明細書中において同じ。）。従って、埋設物の深さに相当する送受信アンテナからの正確な深さ方向の距離Ｙをリアルタイムで求めることができないことが分かる。
【０００４】
また、かかる深さ検出ができないという問題を解決すべく、反射信号を保存する度に、前記移動方向前方への前記送受信アンテナからの距離Ｘ、前記移動方向に垂直な方向への前記送受信アンテナからの距離Ｙ、波動信号の地中における伝搬速度Ｖ毎に加算の規則を変更しながら加算処理を行っていては、処理時間が長くなり、探査速度が遅くなってしまうという問題がある。
加えて、ブザーを鳴動させるか否かの判定を行う際に、伝搬速度が遅くなるような土壌（電磁波の減衰が大きい粘土に相当）の場合に、反射信号強度が弱くなり、埋設物を検知できないという問題が生じる。同様に、前記移動方向に垂直な方向への前記送受信アンテナからの距離Ｙが大きい場合も、距離が遠い分だけ反射信号強度が弱くなるため、同様の問題が発生する。
【０００５】
更に、上記従来方法を、媒質中で送受信アンテナを回転させ且つその移動方向を中心軸として回転移動させながら探査する方法に適用する場合、回転に対する認識方法が配慮されていないため、埋設物が存在する方向を検出することができない。また、かかる回転する送受信アンテナを用いた探査に適応したリアルタイム探査方法はなかった。
【０００６】
本発明は上述のような従来技術の有する問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、媒質中の物体の存在をリアルタイムで検出でき、同時に、物体までの深さ検出も短時間で行えるリアルタイム探査方法及び装置、更には、媒質中で送受信アンテナを回転移動させながら探査が行えるリアルタイム探査方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係るリアルタイム探査方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、媒質の表面または媒質中で送受信部を移動させながら、前記送受信部から電磁波または音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を前記送受信部が受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査方法であって、前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を予め作成する配列作成工程と、前記送受信部を移動させながら、所定の時間間隔または所定の移動距離毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存工程と、前記信号保存工程が実行される度に、前記３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存工程で保存された信号強度を単純加算または加重加算する信号加算工程と、前記信号加算工程が実行される度に、前記３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出工程とを備えてなる点にある。
【０００８】
尚、本明細書中、座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列は、Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ を夫々引数とする３次元配列と同意である。ここで、ｉ，ｊ，ｋは夫々座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の添字で例えば自然数であり、ｉ，ｊ，ｋを夫々特定することで、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ が夫々特定され、更には、３次元配列の一つの配列要素（ボクセルという）が特定される。また、Ｘ方向またはＸ軸方向という場合、添字ｊ，ｋが共通するボクセル群の配列方向と同意である。＋Ｘ方向とは、添字ｉの増加する方向で、−Ｘ方向とは、添字ｉの減少する方向である。Ｙ及びＶについても同様である。
【０００９】
同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した通り、媒質中で送受信部をその移動方向を中心軸として回転移動させながら、前記送受信部から電磁波または音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を前記送受信部が受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査方法であって、前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を前記送受信部の所定の複数の回転角に対応させて予め複数作成する配列作成工程と、前記送受信部を回転移動させながら、前記送受信部の回転角が前記所定の回転角となる毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存工程と、前記信号保存工程が実行される度に、前記複数の３次元配列の内の前記信号保存工程実行時の回転角に対応する一の３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存工程で保存された信号強度を単純加算または加重加算する信号加算工程と、前記信号加算工程が実行される度に、前記一の３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出工程とを備えてなる点にある。
【００１０】
ここで、送受信部の回転角とは、送受信部の基準回転姿勢からの回転軸芯回りの回転角である。また、送受信部の所定の複数の回転角とは、例えば、基準回転姿勢の回転角０°と、その後３０°刻みで３０°〜３３０°の値をとる。尚、刻み幅（角度）は任意であり、また、必ずしも等間隔でなくてもよい。
【００１１】
同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記配列作成工程において、前記信号保存工程が実行される各回転角に対応する前記複数の３次元配列以外に、これらと同じ大きさの追加の３次元配列を作成し、前記信号加算工程が実行される度に、前記複数の３次元配列の各ボクセル毎の総和を、前記追加の３次元配列において計算する配列加算工程を実行し、前記信号保存工程実行時の回転角に対応する一の３次元配列を使用する代わりに、前記配列加算工程で得られた前記追加の３次元配列を使用して前記物体検出工程を実行する点にある。
【００１２】
同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した通り、上述の第二または第三の特徴構成に加えて、前記物体検出工程において、前記所定の閾値を超えた前記３次元配列のボクセル値の座標（Ｘ_ｉ ’，Ｙ_ｊ ’，Ｖ_ｋ ’）に対応する前記各回転角毎の前記複数の３次元配列のボクセル値を比較し、そのボクセル値が最大となる３次元配列に対応する前記回転角を前記物体が存在する方位であると判定する方位検出工程を実行する点にある。
【００１３】
同第五の特徴構成は、特許請求の欄の請求項５に記載した通り、上述の第一、第二、第三または第四の特徴構成に加えて前記座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間は、前記３次元配列と同じ大きさのルックアップテーブルに予め計算されて格納されているものを使用する点にある。
尚、前記座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間は、前記信号加算工程において使用される反射時間である。
【００１４】
同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項６に記載した通り、上述の第一、第二、第三、第四または第五の特徴構成に加えて、前記信号加算工程において加重加算を実行する場合、加算するボクセルの座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される振幅補正値を係数として前記信号強度に乗じてから加算する点にある。
【００１５】
同第七の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項７に記載した通り、上述の第一、第二、第三、第四または第五の特徴構成に加えて、前記信号加算工程において単純加算を実行する場合、後続の前記物体検出工程において、前記所定の閾値として、判定対象のボクセルの座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される閾値を用いる点にある。
【００１６】
同第八の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項８に記載した通り、上述の第六または第七の特徴構成に加えて、前記座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される値は、前記３次元配列と同じ大きさのルックアップテーブルに予め計算されて格納されているものを使用する点にある。
【００１７】
前記座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される値とは、上記第六の特徴構成を備える場合、即ち前記信号加算工程において加重加算を実行する場合は、前記信号加算工程において使用される前記振幅補正値のことであり、上記第七の特徴構成を備える場合、即ち前記信号加算工程において単純加算を実行する場合は、前記物体検出工程において使用される前記閾値のことである。
【００１８】
この目的を達成するための本発明に係るリアルタイム探査装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項９に記載した通り、電磁波または音波による波動信号を送受信可能な送受信部を備え、媒質の表面または媒質中で前記送受信部を移動させながら、前記波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査装置であって、前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を作成する配列作成手段と、前記送受信部を移動させながら、所定の時間間隔または所定の移動距離毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存手段と、前記信号保存手段が前記保存処理を実行する度に、前記３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存手段が保存した信号強度を単純加算または加重加算する信号加算手段と、前記信号加算手段が前記加算処理を実行する度に、前記３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出手段とを備えてなる点にある。
【００１９】
同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１０に記載した通り、電磁波または音波による波動信号を送受信可能な送受信部を備え、媒質中で前記送受信部をその移動方向を中心軸として回転移動させながら、前記波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査装置であって、前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を前記送受信部の所定の複数の回転角に対応させて複数作成する配列作成手段と、前記送受信部を回転移動させながら、前記送受信部の回転角が前記所定の回転角となる毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存手段と、前記信号保存手段が前記保存処理を実行する度に、前記複数の３次元配列の内のその保存処理実行時の回転角に対応する一の３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存手段が保存した信号強度を単純加算または加重加算する信号加算手段と、前記信号加算手段が前記加算処理を実行する度に、前記一の３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出手段とを備えてなる点にある。
【００２０】
以下に上記特徴構成の作用及び効果を説明する。
上記リアルタイム探査方法に係る第一の特徴構成によれば、探査対象の範囲において、且つ、必要となる精度で、前記送受信部の所定個所、例えば送信アンテナと受信アンテナの中間点の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ の三つのパラメータの範囲と刻みを設定して、前記３次元配列を作成し、前記３次元配列に上記した手順で座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存手段が保存した信号強度を加算する加算処理を行うため、この加算処理により、伝搬速度Ｖ_ｋ が媒質中の伝搬速度と一致する場合には、媒質中に物体が存在する場合に反射信号強度の最大値が距離Ｘと反射時間ｔを座標とする２次元平面上で形成する双曲線に沿って、当該最大値を加算する処理に相当することから、前記３次元配列のボクセル値が所定の閾値を超えた時に前記媒質中に物体が存在するものと判定することができる。逆に、媒質中に物体が存在しない場合は、反射信号強度の最大値が距離Ｘと反射時間ｔを座標とする前記２次元平面上で双曲線を形成しないため、設定範囲内の伝搬速度Ｖ_ｋ では加算処理毎に増加していくボクセル値が存在しないため、前記媒質中に物体が存在するものとは判定されない。
更に、前記閾値を超えたボクセル値に対応する座標値Ｙ_ｊ ’より、埋設物の深さに相当する前記移動方向に垂直な方向への前記送受信部から物体までの距離Ｙをリアルタイムで求めることができる。
【００２１】
同第二の特徴構成によれば、前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を前記送受信部の所定の複数の回転角に対応させて予め複数作成し、前記送受信部の回転角が前記所定の回転角となる毎に、上記第一の特徴構成と同様の信号保存工程、信号加算工程、物体検出工程を実行することから、各回転角について、上記第一の特徴構成と同様の作用効果を発揮し、回転軸芯回りのどの方向に物体が存在していても、物体の存在をリアルタイムで検出できるとともに、物体の回転軸芯からの離隔距離Ｙ（埋設物の深さに相当）をリアルタイムで求めることができる。
【００２２】
更に、同第三の特徴構成によれば、前記波動信号の放射方向の中心から逸れたところに物体が存在しても反射信号を受信することから、前記物体の存在する方位と一致する或いは近い回転角以外の回転角についての信号加算工程においても物体の存在に対応して媒質中の伝搬速度と一致する伝搬速度Ｖ_ｋ のボクセルは加算処理毎にボクセル値が増加するため、配列加算工程により、全ての回転角に対応する３次元配列の処理結果を加算することで、所謂Ｓ／Ｎ比の向上が図られ、物体の存在の判定をより精度良く行うことができる。
【００２３】
また、第四の特徴構成によれば、物体が存在する方位もリアルタイムで検出することができる。
【００２４】
第五の特徴構成によれば、前記信号加算工程において、前記反射時間の計算を、その都度実行する必要がなくなり、各工程の処理時間の短縮化が図れるので、探査速度を速くすることができる。
ところで、物体までの距離、特に回転軸芯からの離隔距離Ｙが遠い場合には反射信号が減衰しているため、前方距離Ｘが徐々に短くなるにもかかわらず、ボクセル値の加算が十分でない場合があり得る。また、伝搬速度が遅くなるような媒質中（土壌）でも反射信号が減衰しているため、ボクセル値の加算が十分でない場合があり得る。かかる場合は、Ｓ／Ｎ比が低下することになり、物体の存在の判定精度が低下する。
【００２５】
しかし、第六の特徴構成によれば、反射強度が減衰している場合でも、離隔距離Ｙ_ｊ や伝搬速度Ｖ_ｋ に応じて振幅補正することで、物体までの距離が遠い場合や伝搬速度が遅くなるような媒質中でも、物体の存在の判定を精度良く行うことができる。
【００２６】
また、第七の特徴構成によれば、物体までの距離が遠い場合や伝搬速度が遅くなるような媒質中でも、その状況に応じて、前記物体検出工程において使用する閾値を調整することができ、上記第六の特徴構成と同様に物体の存在の判定を精度良く行うことができる。
【００２７】
第八の特徴構成によれば、前記信号加算工程において、前記振幅補正値の計算、或いは、前記物体検出工程において前記閾値の計算を、その都度実行する必要がなくなり、各工程の処理時間の短縮化が図れるので、探査速度を速くすることができる。
【００２８】
上記リアルタイム探査装置に係る第一の特徴構成は、各手段が対応する上記リアルタイム探査方法に係る第一の特徴構成の各工程を実行可能であるため、上記リアルタイム探査方法に係る第一の特徴構成と同様の作用効果を奏することができる。
【００２９】
また、上記リアルタイム探査装置に係る第二の特徴構成は、各手段が対応する上記リアルタイム探査方法に係る第二の特徴構成の各工程を実行可能であるため、上記リアルタイム探査方法に係る第二の特徴構成と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のリアルタイム探査方法及び装置実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、媒質である土壌１にガス等の流体を配送する鋼管などの物体２が埋設されており、送受信手段である送受信機１０とデータ解析手段であるデータ解析装置２０を備えたリアルタイム探査装置３の本体部３ａに接続された送受信部１６を付帯したボーリング装置の回転先端部１７が地中に向かって回転移動しながら、前記物体２の埋設位置を探査する。前記送受信部１６は送信アンテナ１１と受信アンテナ１２からなり、前記送信アンテナ１１と前記受信アンテナ１２は一定間隔で前記回転推進先端部１７の先端部分に配置されている。前記送受信機１０は例えば１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの図２（１）に例示する単発のパルス信号を送信回路１３で発生し、前記送信アンテナ１１より電磁波として土壌１に放射する。
【００３１】
前記回転推進先端部１７はその長手方向の中心軸を回転軸芯として回転しながらその軸芯方向（図１中のｘ方向）に向かって移動するため、前記回転推進先端部１７の回転に伴って、前記送信アンテナ１１から放射される電磁波の放射方向も前記回転軸芯回りに回転する。
【００３２】
前記送信アンテナ１１より放射された電磁波の中の物体に入射した入射波４は物体２表面で反射散乱し、その中の反射波５が前記受信アンテナ１２で受信された後、前記送受信機１０の受信回路１４において、図２（２）に例示するような反射信号として復調増幅される。前記送信アンテナ１１より放射され、受信アンテナ１２で受信されるまでの時間差ΔＴは前記送受信部１６の前記送信アンテナ１１と前記受信アンテナ１２の中間点から物体２までの距離と土壌１の比誘電率εまたは電磁波の伝搬速度ｖより一義的に決定される。
【００３３】
前記送受信機１０に、前記受信回路１４の増幅部の利得を前記時間差ΔＴに応じて変調する信号強度変調手段１５を設け、前記時間差ΔＴが長くなるにつれて土壌１を伝搬する前記パルス信号の損失が大きくなり、反射信号強度が減衰するのを振幅補正し、前記時間差ΔＴ、つまりは反射時間ｔの増加に対して急激に減衰しない反射信号強度分布を得ることができ、次段以降の信号処理に必要な信号強度を確保する。具体的には、前記信号強度変調手段１５は前記単発のパルス信号の送信タイミングに同期して、前記時間差ΔＴの増加に伴い減衰率を所定の変化率で自動的に低下させる減衰器で構成され、前記増幅部の所定個所に挿入してある。
【００３４】
データ解析装置２０はマイクロコンピュータや半導体メモリ等によって構成されるデータ処理部２１と外部からの操作指示を入力するキーボード等の入力部２２と各処理段階での画像データや出力結果を表示する陰極線管ディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示部２３と前記各処理段階での画像データや出力結果等を保管格納する磁気ディスク等の外部補助記憶部２４から構成されている。受信回路１４において反射信号は、前記信号強度変調手段１５による振幅補正後に、波形のスムージング等の雑音除去処理やＡ／Ｄ変換処理等の前置処理が施され、ディジタル信号として前記データ処理部２１へ出力される。
【００３５】
前記データ解析装置２０では前記ディジタル化された反射信号より、前記送受信部１６の移動距離ｘと前記反射波５の前記物体２からの反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする２次元画像データが、前記送受信部１６の移動に伴い逐次生成される。尚、前記送受信部１６は、ｘ方向への移動に伴い回転するので、その回転角αはα＝ｆ（ｘ）で表される移動距離ｘの関数となり、移動距離ｘに応じて回転角αの方位に埋設された物体２からの反射波を受信することとなる。ここで、反射信号強度を−１２７〜１２８の２５６階調で輝度表示し、図２（２）に示すように、信号強度の正値を白（輝度大）、信号強度の負値を黒（輝度小）、信号強度０を中間階調として表示部２３に表示する。
【００３６】
図３に、伝搬速度Ｖ＝０．４５ｃ_０ （比誘電率５）の地中において、地表面から深さｘ＝１００ｃｍ、ボーリング位置から水平距離ｙ＝２５ｃｍに埋設された物体を、前記送受信部１６の移動距離ｘが０．０６ｃｍ刻みで地表面から１５０ｃｍ移動した時に探査して得られた２次元画像例を示す。但し、図３では、高輝度部分のみを黒色で表示し、低輝度及び中間階調部分は紙面地色のままである。また、本実施形態の前記回転推進先端部１７は移動距離ｘが０．０６ｃｍ進む毎に３０°回転するので、０．７２ｃｍ移動した時に丁度１回転する。表１に本実施形態における移動距離ｘと回転角αの関係の一部を示す。
ところで、図３より、前記送受信部１６が前記物体の存在する方位に向いている時に専ら反射信号を受信するため、高輝度部分が断続的に破線状になっていることが分かる。
【００３７】
【表１】

【００３８】
図４に示すように、前記データ処理部２１は、制御部３０、配列作成手段３１、信号保存手段３２、信号加算手段３３、配列加算手段３４、物体検出手段３５、方位検出手段３６、２次元画像データ生成手段３７、出力処理手段３８、内部データバス３９、制御・アドレスバス４０等を備えて構成されている。
【００３９】
前記配列作成手段３１、前記信号保存手段３２、前記信号加算手段３３、前記配列加算手段３４、前記物体検出手段３５及び前記方位検出手段３６は、夫々後述する配列作成工程、信号保存工程、信号加算工程、配列加算工程、物体検出工程及び方位検出工程を個別に実行するための手段である。
前記制御部３０は上記各手段及びデータの入出力を管理制御する。前記２次元画像データ生成手段３７は図３に例示したような２次元画像データを生成し前記表示部２３に出力する。また、前記出力処理手段３８は後述する種々の探査結果を前記表示部２３へ出力したり、必要に応じて音声出力等するための処理手段である。
尚、上述のように、前記データ処理部２１は、マイクロコンピュータや半導体メモリ等によって具体的に構成されるが、図４に示す各機能手段はこれらマイクロコンピュータや半導体メモリ等の一部または全部を使用して、内部データバス３９、制御・アドレスバス４０によって有機的に結合され、所定のプログラムを実行することで実現される。
【００４０】
次に、前記データ処理部２１における典型的なデータ処理手順及び各部の動作を、図３に示す探査データの探査対象（媒質及び物体）を探査した実施例（以下、第１実施例という。）について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４１】
図５に示す配列作成工程において、前記配列作成手段３１が前記送受信部１６の前記中間点を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列Ｄ_ｌ を、前記送受信部１６の所定の複数の回転角α_ｌ （ｌは自然数）に対応させて複数作成する。
本実施形態では、上述の如く前記回転推進先端部１７は移動距離ｘが０．０６ｃｍ増加する毎に３０°回転するので、前記所定の複数の回転角α_ｌ は、隣接する回転角の間隔を３０°に設定し、０°〜３３０°の１２通りとした。即ち、α_１＝０°、α_２ ＝３０°、…………、α_１２＝３３０°となる。
【００４２】
また、距離Ｘ_ｉ とＹ_ｊ の範囲を、２５ｃｍ≦Ｘ_ｉ ≦４９．４８ｃｍ、０ｃｍ≦Ｙ_ｊ ≦３５ｃｍとし、距離Ｘ_ｉ とＹ_ｊ の刻みを夫々０．７２ｃｍと２．５ｃｍとした。尚、距離Ｘ_ｉ の刻みを０．７２ｃｍとしたのは、前記送受信部１６の回転角αがある回転角α_ｌ から同じ回転角α_ｌ まで１回転するのに要する移動距離ｘが０．７２ｃｍとなるからである。
【００４３】
また、伝搬速度Ｖ_ｋ は数１で定義され、ｋは１〜１１の自然数とした。
【００４４】
【数１】
Ｖ_ｋ ＝ｃ_０ ×１０^{−０．０４ｋ−０．３２}
【００４５】
従って、３次元配列Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）の大きさは、３５×１５×１１となり、この大きさの３次元配列Ｄ_ｌ が前記回転角α_ｌ （ｌ＝１〜１２）に対応して１２個作成される。
【００４６】
更に、この配列作成工程において、後述する配列加算工程で使用する３次元配列Ｄ_ｌ （ｌ＝１〜１２）と同じ大きさの３次元配列Ｄ_１３（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）を準備しておく。
【００４７】
図５に示す信号保存工程において、前記信号保存手段３２が、前記移動距離ｘが０．０６ｃｍ増加し、前記送受信部１６の回転角αが前記回転角α_ｌ と一致する毎に逐次、図２（２）で表されるような物体からの反射信号の前記受信回路１４においてディジタル化された所定の反射時間ｔの範囲内のものを、サンプリングして保存する。本実施形態では、前記反射信号のサンプリングは、反射時間ｔが０〜２０ｎｓの範囲を０．０７８ｎｓの時間間隔で行われ、１回の信号保存処理で２５６点の信号強度が保存される。
【００４８】
次に、前記信号保存工程が実行される度に、図５に示す信号加算工程において、前記信号加算手段３３が、前記複数の３次元配列Ｄ_ｌ の内の前記信号保存工程実行時の回転角α_ｌ に対応する一の３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存工程で保存された前記信号強度を加重加算する。
【００４９】
上記シフト処理と加重加算は、数２及び数３に示す要領で同時に処理される。尚、数２はｉ＝１〜３４の各ボクセルに対する処理を、数３はｉ＝３５の各ボクセルの処理を示しており、Ｂ（ｉ，ｊ，ｋ）は座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）のボクセル値を表している。ここで、数２の右辺第１項がシフト処理を、数２の右辺第２項が加重加算を夫々表しており、数３の場合は、シフト処理で０が代入されるため、右辺がシフト処理と加重加算を表している。
【００５０】
【数２】
Ｂ（ｉ，ｊ，ｋ）＝Ｂ（ｉ＋１，ｊ，ｋ）＋Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} ×ｒ（ｔ_{ｉ，ｊ，ｋ} ）
【数３】
Ｂ（３５，ｊ，ｋ）＝Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} ×ｒ（ｔ_{３５，ｊ，ｋ}）
【００５１】
数２及び数３において、ｒ（ｔ_{ｉ，ｊ，ｋ} ）は、前記信号保存工程において保存された前記反射信号強度の反射時間ｔにおける信号強度である。また、反射時間ｔ_{ｉ，ｊ，ｋ} は座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間で、数４で表される。
【００５２】
【数４】
ｔ_{ｉ，ｊ，ｋ} ＝２（Ｘ_ｉ ^２ ＋Ｙ_ｊ ^２ ）^１／２ ／Ｖ_ｋ
【００５３】
更に、Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} は加重加算処理における係数で、加算される前記反射信号強度ｒ（ｔ_{ｉ，ｊ，ｋ} ）の振幅補正値である。本実施形態では、Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} は数５で表され、伝搬速度が遅くなるような媒質中で反射信号強度が減衰する場合においても、加算処理が適正に実行できるように対処している。従って、当該振幅補正値Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} は伝搬速度Ｖ_ｋ のみの関数として表されている。
【００５４】
【数５】
Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} ＝Ｖ_ｋ ^−１．５
【００５５】
ところで、数２及び数３の演算処理において、数４及び数５の計算を逐次実行しても構わないが、各座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ は、前記配列作成工程において既に決定されているため、前記反射時間ｔ_{ｉ，ｊ，ｋ} と前記振幅補正値Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} を予めルックアップテーブルとして計算したものを使用することで、加重加算処理の処理時間を短縮化できる。
【００５６】
次に、前記信号加算工程が実行される度に、図５に示す配列加算工程において、前記配列加算手段３４が、数６に示すように、前記回転角α_ｌ （ｌ＝１〜１２）に対応する１２個の３次元配列Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）の各ボクセル値の総和を求め、前記他の一つの３次元配列Ｄ_１３（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）に代入する。
【００５７】
【数６】
Ｄ_１３（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）＝Σ_{ｌ＝１−１２}Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）
【００５８】
次に、図５に示す物体検出工程において、前記物体検出手段３５が、前記配列加算工程で得られた前記３次元配列Ｄ_１３の全ボクセル値の最大値が所定の閾値を超えた時に、前記媒質中に物体が存在すると判定する。
【００５９】
図６に、前記閾値を６００００に設定した場合の前記物体の検出結果を示す。図６において、縦軸は前記物体までの推定離隔距離で距離Ｙ_ｊ に相当し、横軸は前記物体までの真の距離を示している。図中の◆印は、前記媒質中に物体が存在すると判定されたときの物体との位置関係を、前記３次元配列Ｄ_１３の最大ボクセル値を与える座標値Ｙ_ｊ に基づいて表している。
図６に示すように、前記送受信部１６から前記物体までの真の距離が約−４０ｃｍの地点（前記物体の約４０ｃｍ手前）から前記物体の検出が開始しており、３次元配列Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）の距離Ｘ_ｉ の設定範囲内（２５ｃｍ≦Ｘ_ｉ ≦４９．４８ｃｍ）で正しく検出されている。また、推定された物体までの離隔距離も１２．５ｃｍ〜３０ｃｍと、真の離隔距離２５ｃｍに対して妥当な値となっている。
【００６０】
次に、図５に示す方位検出工程において、前記方位検出手段３６が前記物体検出工程で前記所定の閾値を超えた前記３次元配列Ｄ_１３の最大ボクセル値の座標（Ｘ_ｉ ’，Ｙ_ｊ ’，Ｖ_ｋ ’）に対応する前記各回転角α_ｌ 毎の前記複数の３次元配列Ｄ_ｌ のボクセル値Ｂ（Ｘ_ｉ ’，Ｙ_ｊ ’，Ｖ_ｋ ’）を比較し、そのボクセル値が最大となる３次元配列Ｄ_ｌ に対応する前記回転角α_ｌ を前記物体が存在する方位であると判定する。
図３に示す探査データに適用して得られた物体の方位（回転角α_ｌ に相当）毎の前記ボクセル値Ｂ（Ｘ_ｉ ’，Ｙ_ｊ ’，Ｖ_ｋ ’）の前記送受信部１６の移動距離ｘに伴う変化を図７に示す。
図７に示すように、全ての移動距離ｘにおいて、回転角α_７ （＝１８０°）の時に、前記ボクセル値が最大となっている。本第１実施例では、１８０°の方位に前記物体が存在していることから妥当な結果となっている。
【００６１】
次に、本発明に係るリアルタイム探査方法を同じ手順で他の媒質中に適用した第２実施例を示す。
【００６２】
図８に、伝搬速度Ｖ＝０．２ｃ_０ （比誘電率２５）の地中（媒質中）において、地表面から深さｘ＝１００ｃｍ、ボーリング位置から水平距離ｙ＝２５ｃｍに埋設された物体を、前記送受信部１６の移動距離ｘが０．０６ｃｍ刻みで地表面から１５０ｃｍ移動した時に探査して得られた２次元画像例を示す。この媒質は伝搬速度が遅くなるような土壌（電磁波の減衰が大きい粘土に相当）であり、図８に示す画像より、反射信号強度が弱くなっており、５０ｃｍ手前では反射信号が得られていないことが分かる。
【００６３】
図９に、第２実施例における物体検出工程における、前記媒質中に埋設された物体の検出結果を示す。図９は上記第１実施例の図６に対応するもので、縦軸、横軸等の設定は同じである。
【００６４】
図９に示すように、前記送受信部１６から前記物体までの真の距離が約−２５ｃｍの地点（前記物体の約２５ｃｍ手前）から物体の検出が開始しており、３次元配列Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）の距離Ｘ_ｉ の設定範囲内（２５ｃｍ≦Ｘ_ｉ ≦４９．４８ｃｍ）で検出されている。また、推定された物体までの離隔距離も２０ｃｍ〜３５ｃｍと、真の離隔距離２５ｃｍに対して略妥当な値となっている。
【００６５】
このように、反射信号強度の減衰の大きな媒質中にもかかわらず、物体の検出が可能となっているのは、前記信号加算工程において、数５に示す前記振幅補正値Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} により振幅補正を行い、数２及び数３に示す加重加算処理を行った効果である。従って、かかる振幅補正を行わずに単純加算処理を行った場合は、閾値を６００００に設定したのでは、検出不可能である。尚、この閾値を下げると、伝搬速度が速く減衰が小さい土壌の場合、物体までの距離がかなり遠い時にも検出されてしまい、推定される物体までの離隔距離の算出誤差が大きくなるという問題が発生する。
【００６６】
更に、前記方位検出工程を実行した場合における、前記物体の方位（回転角α_ｌ に相当）毎の前記ボクセル値Ｂ（Ｘ_ｉ ’，Ｙ_ｊ ’，Ｖ_ｋ ’）の前記送受信部１６の移動距離ｘに伴う変化を図１０に示す。
図１０に示すように、全ての移動距離ｘにおいて、回転角α_７ （＝１８０°）の時に、前記ボクセル値が最大となっている。本第２実施例では、１８０°の方位に埋設物が存在していることから妥当な結果となっている。
【００６７】
以下に他の実施形態を説明する。
〈１〉上記実施の形態において、前記配列加算工程と前記物体検出工程を実行する代わりに、前記信号加算工程が実行される度に、その加算処理が実行されたときの回転角α_ｌ に対応する３次元配列Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出工程を実行しても構わない。
【００６８】
〈２〉前記３次元配列Ｄ_ｌ （Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）の大きさや、距離Ｘ_ｉ 、距離Ｙ_ｊ 並びに伝搬速度Ｖ_ｋ の範囲及び刻み幅は、必ずしも上記実施の形態の値に限定されるものではない。また、回転角α_ｌ の総数や設定値も、上記実施の形態の値に限定されるものではない。従って、前記３次元配列Ｄ_ｌ の個数も上記実施の形態の値に限定されるものではない。
【００６９】
〈３〉上記実施の形態の前記信号加算工程において、前記振幅補正値Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} による振幅補正を行わずに、数２及び数３における加重加算の係数Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} を１とする単純加算であっても構わない。媒質中の伝搬速度が予測可能な場合等においては、上記したような振幅補正を行う必要のない場合がある。
また、かかる振幅補正が必要な場合であっても、前記信号加算工程では単純加算を行い、前記物体検出工程における前記所定の閾値を、例えば、前記振幅補正値Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} で前記定数の閾値を除した値を使用するようにしてもよい。この場合、この閾値を予めルックアップテーブル化するようにすれば、判定時の計算時間が短縮できる。
更に、前記振幅補正値Ａ_{ｉ，ｊ，ｋ} は必ずしも数５に示す補正式に依らなくても構わない。例えば、距離Ｙ_ｊ 、或いは、距離Ｙ_ｊ と伝搬速度Ｖ_ｋ に応じて変化するものであっても構わない。
【００７０】
〈４〉上記実施の形態では、前記送受信部１６はボーリング装置の回転推進先端部１７に付帯し、媒質中を回転移動しながら、前記物体２の埋設位置を探査する構成のものであったが、媒質表面を回転せずに移動するものであっても構わない。
また、この場合、前記リアルタイム探査装置３の本体部３ａと別体で構成されるのではなく、前記本体部と一体化していても構わない。
前記送受信部１６が回転しない場合は、上記実施の形態のリアルタイム探査方法は、図１１に示すように簡略化することができる。
【００７１】
また、図１１に示す配列作成工程では、３次元配列は前記送受信部１６の回転角に対応させて複数作成する必要がないため、３次元配列を一つだけを作成する。また、３次元配列が一つだけであり、前記回転角を検出する必要がないため、図５に示す前記配列加算工程や前記方位検出工程は設ける必要がない。
【００７２】
図５に示す前記信号保存工程が前記送受信部１６の回転角αが前記回転角α_ｌ と一致する毎に実行されるのに対して、図１１に示す信号保存工程は、前記送受信部１６の所定の移動時間間隔または所定の移動距離毎に実行される点で異なる以外は、基本的に同じ処理を行っている。
また、信号加算工程は、常に同じ３次元配列を使用する点で、図５に示す前記信号加算工程と異なるが、加算処理自体は全く同じ処理を実行すればよい。
更に、図１１に示す物体検出工程では、図５に示す前記配列加算工程が不要であるため、当該工程で得られた前記他の一つの３次元配列Ｄ_１３の代わりに、図１１に示す信号加算工程で処理した３次元配列を使用すればよく、その他の実質的な処理は図５に示す物体検出工程と同様に処理可能である。
【００７３】
従って、前記送受信部１６が回転しない場合は、上記実施の形態のリアルタイム探査装置３は、前記配列加算手段３４と前記方位検出手段３６を必ずしも備えている必要はない。
また、前記配列加算手段３４と前記方位検出手段３６を備え、前記配列作成手段３１、前記信号保存手段３２、前記信号加算手段３３、及び、前記物体検出手段３５が前記送受信部１６が回転する場合と回転しない場合の両方に対応できるように構成されているのも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリアルタイム探査装置のブロック構成図
【図２】送信信号と受信信号の波形図
【図３】本発明に係るリアルタイム探査方法のデータ処理手順に使用した２次元探査画像（第１実施例の探査対象を表す）
【図４】本発明に係るリアルタイム探査装置のデータ解析装置の機能ブロック図
【図５】本発明に係るリアルタイム探査方法の一実施の形態のデータ処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明に係るリアルタイム探査方法を図３に示す探査対象に適用した物体検出工程における探査結果を示す図
【図７】本発明に係るリアルタイム探査方法を図３に示す探査対象に適用した方位検出工程における探査結果を示す図
【図８】本発明に係るリアルタイム探査方法のデータ処理手順に使用した２次元探査画像（第２実施例の探査対象を表す）
【図９】本発明に係るリアルタイム探査方法を図８に示す探査対象に適用した物体検出工程における探査結果を示す図
【図１０】本発明に係るリアルタイム探査方法を図８に示す探査対象に適用した方位検出工程における探査結果を示す図
【図１１】本発明に係るリアルタイム探査方法の別実施の形態のデータ処理手順を示すフローチャート
【図１２】従来技術のデータ処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１ 媒質
２ 物体
３ リアルタイム探査装置
４ 入射波
５ 反射波
１０ 送受信手段
１１ 送信アンテナ
１２ 受信アンテナ
１３ 送信回路
１４ 受信回路
１５ 信号強度変調手段
１６ 送受信部
１７ 回転推進先端部
２０ データ解析装置
２１ データ処理部
２１ａ メモリ
２２ 入力部
２３ 表示部
２４ 外部補助記憶部
３０ 制御部
３１ 配列作成手段
３２ 信号保存手段
３３ 信号加算手段
３４ 配列加算手段
３５ 物体検出手段
３６ 方位検出手段
３７ ２次元画像データ生成手段
３８ 出力処理手段

Claims (10)

1. 媒質の表面または媒質中で送受信部を移動させながら、前記送受信部から電磁波または音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を前記送受信部が受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査方法であって、
   前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を予め作成する配列作成工程と、
   前記送受信部を移動させながら、所定の時間間隔または所定の移動距離毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存工程と、
   前記信号保存工程が実行される度に、前記３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存工程で保存された信号強度を単純加算または加重加算する信号加算工程と、
   前記信号加算工程が実行される度に、前記３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出工程とを備えてなるリアルタイム探査方法。
2. 媒質中で送受信部をその移動方向を中心軸として回転移動させながら、前記送受信部から電磁波または音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を前記送受信部が受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査方法であって、
   前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を前記送受信部の所定の複数の回転角に対応させて予め複数作成する配列作成工程と、
   前記送受信部を回転移動させながら、前記送受信部の回転角が前記所定の回転角となる毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存工程と、
   前記信号保存工程が実行される度に、前記複数の３次元配列の内の前記信号保存工程実行時の回転角に対応する一の３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存工程で保存された信号強度を単純加算または加重加算する信号加算工程と、
   前記信号加算工程が実行される度に、前記一の３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出工程とを備えてなるリアルタイム探査方法。
3. 前記配列作成工程において、前記信号保存工程が実行される各回転角に対応する前記複数の３次元配列以外に、これらと同じ大きさの追加の３次元配列を作成し、
   前記信号加算工程が実行される度に、前記複数の３次元配列の各ボクセル毎の総和を、前記追加の３次元配列において計算する配列加算工程を実行し、
   前記信号保存工程実行時の回転角に対応する一の３次元配列を使用する代わりに、前記配列加算工程で得られた前記追加の３次元配列を使用して前記物体検出工程を実行することを特徴とする請求項２記載のリアルタイム探査方法。
4. 前記物体検出工程において、前記所定の閾値を超えた前記３次元配列のボクセル値の座標（Ｘ_ｉ ’，Ｙ_ｊ ’，Ｖ_ｋ ’）に対応する前記各回転角毎の前記複数の３次元配列のボクセル値を比較し、そのボクセル値が最大となる３次元配列に対応する前記回転角を前記物体が存在する方位であると判定する方位検出工程を実行することを特徴とする請求項２または３記載のリアルタイム探査方法。
5. 前記座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間は、前記３次元配列と同じ大きさのルックアップテーブルに予め計算されて格納されているものを使用することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のリアルタイム探査方法。
6. 前記信号加算工程において加重加算を実行する場合、加算するボクセルの座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される振幅補正値を係数として前記信号強度に乗じてから加算することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のリアルタイム探査方法。
7. 前記信号加算工程において単純加算を実行する場合、後続の前記物体検出工程において、前記所定の閾値として、判定対象のボクセルの座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される閾値を用いることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のリアルタイム探査方法。
8. 前記座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ の内の少なくとも一つの座標値に基づいて一義的に決定される値は、前記３次元配列と同じ大きさのルックアップテーブルに予め計算されて格納されているものを使用することを特徴とする請求項６または７記載のリアルタイム探査方法。
9. 電磁波または音波による波動信号を送受信可能な送受信部を備え、媒質の表面または媒質中で前記送受信部を移動させながら、前記波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査装置であって、
   前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を作成する配列作成手段と、
   前記送受信部を移動させながら、所定の時間間隔または所定の移動距離毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存手段と、
   前記信号保存手段が前記保存処理を実行する度に、前記３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存手段が保存した信号強度を単純加算または加重加算する信号加算手段と、
   前記信号加算手段が前記加算処理を実行する度に、前記３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出手段とを備えてなるリアルタイム探査装置。
10. 電磁波または音波による波動信号を送受信可能な送受信部を備え、媒質中で前記送受信部をその移動方向を中心軸として回転移動させながら、前記波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を受信することにより、前記媒質中に存在する物体を探査するリアルタイム探査装置であって、
    前記送受信部の所定個所の現在位置を基準とする前記送受信部の移動方向前方への距離Ｘ_ｉ と前記移動方向に垂直な方向への距離Ｙ_ｊ 及び前記波動信号の前記媒質中における伝搬速度Ｖ_ｋ を座標（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ ）とする３次元配列を前記送受信部の所定の複数の回転角に対応させて複数作成する配列作成手段と、
    前記送受信部を回転移動させながら、前記送受信部の回転角が前記所定の回転角となる毎に前記反射信号の反射時間と信号強度を対応付けて保存する信号保存手段と、
    前記信号保存手段が前記保存処理を実行する度に、前記複数の３次元配列の内のその保存処理実行時の回転角に対応する一の３次元配列の各ボクセル値を−Ｘ方向へ１ボクセル分シフトするとともに、前記シフト後の各ボクセル値に対して、座標値Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ，Ｖ_ｋ で決定される反射時間に対応する前記信号保存手段が保存した信号強度を単純加算または加重加算する信号加算手段と、
    前記信号加算手段が前記加算処理を実行する度に、前記一の３次元配列の各（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｊ ）座標におけるＶ軸方向の最大ボクセル値の何れかまたはその中の最大値が所定の閾値を超えたときに、前記媒質中に物体が存在すると判定する物体検出手段とを備えてなるリアルタイム探査装置。

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