JP4168040B2 - Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program - Google Patents

Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program Download PDF

Info

Publication number
JP4168040B2
JP4168040B2 JP2005108952A JP2005108952A JP4168040B2 JP 4168040 B2 JP4168040 B2 JP 4168040B2 JP 2005108952 A JP2005108952 A JP 2005108952A JP 2005108952 A JP2005108952 A JP 2005108952A JP 4168040 B2 JP4168040 B2 JP 4168040B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
buried
exploration
embedded
image data
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2005108952A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005283590A (en
Inventor
和彦 谷口
Original Assignee
株式会社きんでん
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社きんでん filed Critical 株式会社きんでん
Priority to JP2005108952A priority Critical patent/JP4168040B2/en
Publication of JP2005283590A publication Critical patent/JP2005283590A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4168040B2 publication Critical patent/JP4168040B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、例えばコンクリート中や地中などの探査物体中の埋設物を探索するための埋設物探査処理方法及び装置、上記埋設物探査処理方法を用いた埋設物探査処理プログラム、並びに、これらのプログラムを記録した記録媒体に関する。   The present invention relates to a buried object exploration processing method and apparatus for searching for buried objects in exploration objects such as concrete and underground, a buried object exploration processing program using the buried object exploration processing method, and The present invention relates to a recording medium on which a program is recorded.

近年、ガス、水道、通信・電力ケーブル等の地下化が促進されているが、このような既設埋設管の位置を精度良く記録した図面が十分に整備されていないため、道路工事等において破損事故が発生している。また、改装工事着工数の増加に伴う既存建築物の電気設備、情報通信設備、空調・衛生設備の増設によるコンクリートスラブや壁の貫通工事においても、工事の際の水道管、ガス管、電線管などの破損事故も増加している。このため、以上のような事故を未然に防止するためには事前に工事を行う周辺の内部構造を知る必要があり、地中や構造物の埋設物探査装置として電磁波探査法や超短波探索法が利用されている。   In recent years, undergrounding of gas, water supply, communication / power cables, etc. has been promoted, but there are not enough drawings to accurately record the position of such existing buried pipes, so there is a damage accident in road construction etc. Has occurred. In addition, in the construction of concrete slabs and walls through the installation of electrical equipment, information and communication equipment, air conditioning and sanitary equipment for existing buildings accompanying the increase in the number of renovation starts, water pipes, gas pipes, and electric pipes during construction The number of accidents such as damage is increasing. For this reason, in order to prevent the above-mentioned accidents, it is necessary to know the internal structure of the surroundings where the work is to be performed in advance. It's being used.

例えば、電磁波法では、電磁波を送信アンテナから地中又は構造物に照射して伝搬させ、誘電率等電気定数の異なる物体に当たるときの反射波を受信アンテナによりとらえて計測するが、送信アンテナから広角度に放射され、かつアンテナを移動して反射信号を受信するため、断面画像において埋設管の反射像は双曲線状となり、さらに他の埋設物等の信号も重畳するので、受信した信号が探知目標の埋設管からのものか、それ以外のものなのかを区別することが大変困難であり、熟練した知識が必要となり、操作者は熟練の経験者である必要があるという問題点があった。   For example, in the electromagnetic wave method, an electromagnetic wave is irradiated from the transmitting antenna to the ground or a structure and propagated, and the reflected wave when it hits an object with different electrical constants such as dielectric constant is measured by the receiving antenna. Since the reflected signal is radiated at an angle and the antenna is moved to receive the reflected signal, the reflected image of the embedded tube is a hyperbola in the cross-sectional image, and the signal of other embedded objects is also superimposed, so that the received signal is the detection target Therefore, it is very difficult to distinguish between the pipes from the buried pipe and those other than the above, and there is a problem that skilled knowledge is required and that the operator needs to be a skilled person.

また、超音波法では、超音波が金属、非金属に関係なく反射すること、深い埋設位置の探査も可能であること、人体への悪影響もなく、取り扱いが容易であることなどの特徴から、次世代の非破壊検査技術として注目を集めている。しかしながら、超音波を用いた非破壊検査は試験体の探傷法(ひび割れ探査)として広く利用されているが、コンクリート中の配管構成の推定にはあまり適用されていない。これはコンクリートが多孔質のための散乱・減衰があり、それらがコンクリート内部の不均質性から一定でなく、波形解析を困難にしていることに起因している。先に述べたようにコンクリート内部では散乱・減衰が一定でないため、受信波形の振幅の値そのものを比較するのは非常に難しいという問題点があった。   In addition, in the ultrasonic method, ultrasonic waves are reflected regardless of metal or non-metal, it is possible to explore deep buried positions, there are no adverse effects on the human body, and the features such as easy handling, It is attracting attention as the next generation non-destructive inspection technology. However, the non-destructive inspection using ultrasonic waves is widely used as a flaw detection method (crack exploration) of a specimen, but is not so much applied to estimation of a pipe configuration in concrete. This is due to the fact that the concrete is scattered and attenuated due to the porosity, which is not constant due to the inhomogeneity inside the concrete, making it difficult to analyze the waveform. As described above, since scattering and attenuation are not constant inside the concrete, there is a problem that it is very difficult to compare the amplitude values of the received waveforms.

以上の問題点を解決するために、本発明者は、特許文献1において、「探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法において、上記受信した反射波のデータに基づいて、上記埋設物の探査のための所定の特徴パラメータのデータを抽出するステップと、上記抽出された特徴パラメータのデータに基づいて、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記埋設物の位置を推定するステップと、上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力するステップとを含む埋設物探査処理方法」を提案している。   In order to solve the above problems, the present inventor disclosed in Patent Document 1 “Searching for an electromagnetic wave or ultrasonic transmission wave through a buried object continuously extending in a predetermined length direction in an exploration object. In the buried object exploration processing method for radiating from the surface of the object, receiving the reflected wave of the transmission wave, and exploring based on the reflected wave data, the exploration of the buried object is performed based on the received reflected wave data. Extracting data of predetermined feature parameters for estimating the position of the embedded object using knowledge that the embedded object extends continuously based on the extracted feature parameter data And a step of generating and outputting an image of the embedded object in the form of a three-dimensional image based on the estimated position of the embedded object.

この埋設物探査処理方法を用いた埋設物探査システムは、具体的には、パルスレーダセンサを用いて互いに直交するX軸方向とY軸方向の2方向を一定間隔で走査し、受信した振幅に基づいて256階調の断層画像を取得し、走査された複数枚の画像から入力データを構成し、解析アルゴリズムを適用した結果、出力データは3次元で表現される。なお、埋設管位置は、入力画像から得られる埋設管データをシステムに取り込み、抽出アルゴリズムを適用することにより、濃度や双曲線形状といった熟練者の知識に関する測定パラメータや、埋設深度や周囲の状況といった各知識の優先度に関する測定パラメータから埋設管に属する計算を行うことで推定される。これらの測定パラメータは、具体的には、濃度の知識に関するパラメータと、双曲線形状に関するパラメータ、埋設管の推定位置などに関するパラメータを含み、これらの測定パラメータはいままでの実験に基づき経験的に予め設定されている。   Specifically, the buried object exploration system using this buried object exploration processing method scans two directions of the X axis direction and the Y axis direction orthogonal to each other using a pulse radar sensor at a constant interval, and generates a received amplitude. As a result of obtaining a tomographic image of 256 gradations, constructing input data from a plurality of scanned images, and applying an analysis algorithm, output data is expressed in three dimensions. The buried pipe position is obtained by importing the buried pipe data obtained from the input image into the system and applying an extraction algorithm to measure each parameter such as the measurement parameters related to the expert's knowledge such as density and hyperbolic shape, the buried depth, and the surrounding conditions. It is estimated by performing a calculation belonging to the buried pipe from the measurement parameters related to the priority of knowledge. Specifically, these measurement parameters include parameters related to concentration knowledge, parameters related to hyperbolic shape, parameters related to the estimated position of the buried pipe, etc., and these measurement parameters are empirically set in advance based on past experiments. Has been.

特開2000−338255号公報。JP 2000-338255 A. 特開2000−221267号公報。JP 2000-212267 A. 特開2001−311781号公報。JP 2001-311781 A. 特開平11−006879号公報。Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-006879. 特開平8−152481号公報。JP-A-8-152481. 特開平9−281229号公報。JP-A-9-281229.

この埋設物探査システム内で実装されている従来の埋設管推定処理は、埋設管の推定を抑制する方向の処理であり、それに加えて、このシステムはパラメータが同一探査環境下における好ましい値に固定されているため、探査環境によって埋設管未抽出の現象が現れるという問題点があった。その場合、手動での調整をして未抽出の埋設管を探索する必要があるが、測定パラメータは複数でそれらの組み合わせは膨大となるので、測定パラメータを最適値に設定できず、従来の精度が得られないことがあった。また、パラメータと埋設管の抽出数との関係は非線形であり、測定パラメータの最適値を容易に決定することができないという問題点があった。   The conventional buried pipe estimation process implemented in this buried object exploration system is a process in which the estimation of the buried pipe is suppressed, and in addition, this system has parameters fixed to preferred values in the same exploration environment. Therefore, there has been a problem that the phenomenon of unextracted buried pipes appears depending on the exploration environment. In that case, it is necessary to manually adjust and search for unextracted buried pipes, but since there are multiple measurement parameters and their combinations are enormous, the measurement parameters cannot be set to the optimum values, and the conventional accuracy May not be obtained. Further, the relationship between the parameter and the number of buried pipes extracted is non-linear, and there is a problem that the optimum value of the measurement parameter cannot be easily determined.

本発明の目的は以上の問題点を解決し、埋設物探査処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら埋設物探査処理を実行することができ、種々の探査物体中で埋設物を容易にかつ高精度で探索し、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができる埋設物探査処理方法及び装置、埋設物探査処理プログラム、並びにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to execute the buried object searching process while adaptively controlling the measurement parameter used when executing the buried object searching process to the optimum value. A buried object exploration processing method and apparatus, a buried object exploration processing program, and a recording medium in which the program is recorded, which enables an easy and high-accuracy search for a buried object and allows anyone to easily confirm the position of the buried object by visual recognition. Is to provide.

本発明に係る埋設物探査処理方法は、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法において、
上記受信した反射波のデータに基づいて、上記埋設物の探査のための所定の特徴パラメータのデータを抽出するステップと、
上記抽出された特徴パラメータのデータに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記埋設物の位置を推定するステップと、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力するステップとを含むことを特徴とする。
The embedded object exploration processing method according to the present invention radiates an electromagnetic wave or an ultrasonic transmission wave from the surface of an exploration object to an embedded object continuously extending in a predetermined length direction in the exploration object, and transmits the transmission wave. In the buried object exploration processing method for receiving the reflected wave and exploring based on the reflected wave data,
Extracting data of predetermined characteristic parameters for exploring the buried object based on the received reflected wave data;
Based on the extracted feature parameter data, using a genetic algorithm, the embedded object is continuously controlled while adaptively controlling the position estimation processing parameters so that the degree of fitness of the position estimation processing parameters is high. Estimating the position of the buried object using the knowledge of extending;
And generating and outputting an image of the embedded object in the form of a three-dimensional image based on the estimated position of the embedded object.

また、本発明に係る埋設物探査処理方法は、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法において、
上記受信した反射波のデータに基づいて、上記探査物体の表面とは直交する少なくとも1つの断面の濃度データを有する画像データを生成し、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記生成した画像データから埋設物が存在しない画像データを除去することにより上記埋設物の候補点を示す少なくとも1つの断面の候補点画像データを生成するステップと、
上記生成された少なくとも1つの断面の候補点画像データを3次元空間上に仮想的に配置するように画像メモリに格納するステップと、
上記画像メモリに格納された候補点画像データに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて候補点を連結することにより上記埋設物の位置を推定するステップと、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力するステップとを含むことを特徴とする。
The buried object exploration processing method according to the present invention radiates an electromagnetic wave or ultrasonic transmission wave from the surface of the exploration object to the buried object continuously extending in a predetermined length direction in the exploration object, In the buried object exploration processing method for receiving the reflected wave of the transmitted wave and exploring based on the reflected wave data,
Based on the received reflected wave data, image data having density data of at least one cross section orthogonal to the surface of the exploration object is generated, and using the knowledge that the embedded object extends continuously. Generating candidate point image data of at least one cross section indicating candidate points of the embedded object by removing image data in which no embedded object exists from the generated image data;
Storing the generated candidate point image data of at least one cross section in an image memory so as to be virtually arranged in a three-dimensional space;
Based on the candidate point image data stored in the image memory, using a genetic algorithm, the embedded object is controlled while adaptively controlling the position estimation processing parameters so that the degree of fitness of the position estimation processing parameters is high. Estimating the position of the buried object by connecting candidate points using the knowledge of extending continuously;
And generating and outputting an image of the embedded object in the form of a three-dimensional image based on the estimated position of the embedded object.

上記埋設物探査処理方法において、好ましくは、上記埋設物の位置を推定するステップの後に、
(a)上記埋設物の両端が探査物体の端部に近く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置しないとき埋設物である確率が高いという第1の規則と、
(b)上記埋設物の両端が探査物体の端部に遠く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置するとき埋設物である確率が低いという第2の規則とを含むファジィルールを用いて、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記推定された埋設物の位置が埋設物であるか否かを判断し、埋設物ではないと判断したときに上記推定された埋設物の位置のデータから除去するステップをさらに含むことを特徴とする。
In the buried object exploration processing method, preferably, after the step of estimating the position of the buried object,
(A) the first rule that both ends of the buried object are close to the end of the exploration object, and the depth of the buried object is not between the cover thicknesses of the exploration object layer, the probability of being an embedded object is high;
(B) a second rule that the probability that the object is a buried object is low when both ends of the buried object are far from the end of the exploration object and the depth of the buried object is between the cover thicknesses of the exploration object layer. Using fuzzy rules,
Based on the estimated position of the embedded object, it is determined whether or not the estimated position of the embedded object is an embedded object, and when the estimated position of the embedded object is determined to be not an embedded object, The method further includes a step of removing from the data.

また、上記埋設物探査処理方法において、上記埋設物の位置を推定するステップは、好ましくは、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける濃度の知識を表し、濃度変化の平均角度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第1のメンバーシップ関数を用いて第1の埋設物の度合いを計算するステップと、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける双曲線形状の知識を表し、上記候補点画像データにおける濃度を参照して得られた双曲線と理論双曲線との一致度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第2のメンバーシップ関数を用いて第2の埋設物の度合いを計算するステップと、
上記計算された第1の埋設物の度合いと、上記計算された第2の埋設物の度合いとを所定の重み付け係数の関数を用いた線形結合により統合した第3の埋設物の度合いを計算するステップと、
上記第3の埋設物の度合いに基づいて埋設物候補の画像データであるか否かを判断することにより上記埋設物の位置を推定するステップとを含むことを特徴とする。
In the buried object exploration processing method, the step of estimating the position of the buried object is preferably,
The knowledge of the density in the candidate point image data stored in the image memory is expressed, and a predetermined first membership function is used to indicate the degree of the buried position candidate based on the average angle of density change. Calculating the degree,
Represents knowledge of hyperbolic shape in candidate point image data stored in the image memory, and indicates the degree of the embedded position candidate based on the degree of coincidence between the hyperbola obtained by referring to the density in the candidate point image data and the theoretical hyperbola. Calculating a degree of the second embedded object using a predetermined second membership function shown;
The degree of the third buried object is calculated by integrating the calculated degree of the first buried object and the calculated degree of the second buried object by linear combination using a function of a predetermined weighting coefficient. Steps,
And a step of estimating the position of the embedded object by determining whether or not the image data is an embedded object candidate based on the degree of the third embedded object.

さらに、上記埋設物探査処理方法において、上記位置推定処理用パラメータは、好ましくは、上記第1のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記第2のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記重み付け係数の関数を定義するためのパラメータとを含むことを特徴とする。   Further, in the embedded object exploration processing method, the position estimation processing parameters are preferably a parameter for defining the first membership function, and a parameter for defining the second membership function. And a parameter for defining a function of the weighting coefficient.

またさらに、上記埋設物探査処理方法において、上記適合度は、好ましくは、上記画像メモリに格納された候補点画像データにおいて推定して抽出された各埋設管の長さの総和で表したことを特徴とする。   Still further, in the buried object exploration processing method, the fitness is preferably expressed as a sum of lengths of the buried pipes estimated and extracted from the candidate point image data stored in the image memory. Features.

本発明に係る埋設物探査処理装置は、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理装置において、
上記受信した反射波のデータに基づいて、上記埋設物の探査のための所定の特徴パラメータのデータを抽出する抽出手段と、
上記抽出された特徴パラメータのデータに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記埋設物の位置を推定する推定手段と、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
An embedded object exploration processing apparatus according to the present invention radiates an electromagnetic wave or an ultrasonic transmission wave from a surface of an exploration object to an embedded object continuously extending in a predetermined length direction in the exploration object, and transmits the transmission wave. In the buried object exploration processing device that receives the reflected wave of and searches based on the reflected wave data,
Based on the received reflected wave data, extracting means for extracting data of predetermined feature parameters for exploring the buried object;
Based on the extracted feature parameter data, using a genetic algorithm, the embedded object is continuously controlled while adaptively controlling the position estimation processing parameters so that the degree of fitness of the position estimation processing parameters is high. An estimation means for estimating the position of the buried object using the knowledge that it extends,
Output means for generating and outputting an image of the embedded object in the form of a three-dimensional image based on the estimated position of the embedded object.

また、本発明に係る埋設物探査処理装置は、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理装置において、
上記受信した反射波のデータに基づいて、上記探査物体の表面とは直交する少なくとも1つの断面の濃度データを有する画像データを生成し、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記生成した画像データから埋設物が存在しない画像データを除去することにより上記埋設物の候補点を示す少なくとも1つの断面の候補点画像データを生成する生成手段と、
上記生成された少なくとも1つの断面の候補点画像データを3次元空間上に仮想的に配置するように画像メモリに格納する格納手段と、
上記画像メモリに格納された候補点画像データに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて候補点を連結することにより上記埋設物の位置を推定する位置推定手段と、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する出力手段とを含むことを特徴とする。
Further, the buried object exploration processing apparatus according to the present invention radiates electromagnetic waves or ultrasonic transmission waves from the surface of the exploration object to the buried object that continuously extends in the predetermined length direction in the exploration object, and In the buried object exploration processing device that receives the reflected wave of the transmitted wave and searches based on the reflected wave data,
Based on the received reflected wave data, image data having density data of at least one cross section orthogonal to the surface of the exploration object is generated, and using the knowledge that the embedded object extends continuously. Generating means for generating candidate point image data of at least one cross section indicating candidate points of the embedded object by removing image data in which no embedded object exists from the generated image data;
Storing means for storing the generated candidate point image data of at least one cross section in an image memory so as to be virtually arranged in a three-dimensional space;
Based on the candidate point image data stored in the image memory, using a genetic algorithm, the embedded object is controlled while adaptively controlling the position estimation processing parameters so that the degree of fitness of the position estimation processing parameters is high. Position estimation means for estimating the position of the buried object by connecting candidate points using the knowledge of extending continuously;
Output means for generating and outputting an image of the embedded object in the form of a three-dimensional image based on the estimated position of the embedded object.

上記埋設物探査処理装置において、好ましくは、上記位置推定手段の処理の後において、
(a)上記埋設物の両端が探査物体の端部に近く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置しないとき埋設物である確率が高いという第1の規則と、
(b)上記埋設物の両端が探査物体の端部に遠く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置するとき埋設物である確率が低いという第2の規則とを含むファジィルールを用いて、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記推定された埋設物の位置が埋設物であるか否かを判断し、埋設物ではないと判断したときに上記推定された埋設物の位置のデータから除去する除去手段をさらに備えたことを特徴とする。
In the buried object exploration processing apparatus, preferably, after the processing of the position estimation means,
(A) the first rule that both ends of the buried object are close to the end of the exploration object, and the depth of the buried object is not between the cover thicknesses of the exploration object layer, the probability of being an embedded object is high;
(B) a second rule that the probability that the object is a buried object is low when both ends of the buried object are far from the end of the exploration object and the depth of the buried object is between the cover thicknesses of the exploration object layer. Using fuzzy rules,
Based on the estimated position of the embedded object, it is determined whether or not the estimated position of the embedded object is an embedded object, and when the estimated position of the embedded object is determined to be not an embedded object, It is further characterized by further comprising a removing means for removing from the data.

また、上記埋設物探査処理装置において、上記位置推定手段は、好ましくは、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける濃度の知識を表し、濃度変化の平均角度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第1のメンバーシップ関数を用いて第1の埋設物の度合いを計算する第1の計算手段と、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける双曲線形状の知識を表し、上記候補点画像データにおける濃度を参照して得られた双曲線と理論双曲線との一致度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第2のメンバーシップ関数を用いて第2の埋設物の度合いを計算する第2の計算手段と、
上記計算された第1の埋設物の度合いと、上記計算された第2の埋設物の度合いとを所定の重み付け係数の関数を用いた線形結合により統合した第3の埋設物の度合いを計算する第3の計算手段と、
上記第3の埋設物の度合いに基づいて埋設物候補の画像データであるか否かを判断することにより上記埋設物の位置を推定する埋設物位置推定手段とを備えたことを特徴とする。
In the buried object exploration processing apparatus, the position estimation means is preferably
The knowledge of the density in the candidate point image data stored in the image memory is expressed, and a predetermined first membership function is used to indicate the degree of the buried position candidate based on the average angle of density change. A first calculating means for calculating the degree;
Represents knowledge of hyperbolic shape in candidate point image data stored in the image memory, and indicates the degree of the embedded position candidate based on the degree of coincidence between the hyperbola obtained by referring to the density in the candidate point image data and the theoretical hyperbola. Second calculating means for calculating a degree of the second embedded object using a predetermined second membership function shown;
The degree of the third buried object is calculated by integrating the calculated degree of the first buried object and the calculated degree of the second buried object by linear combination using a function of a predetermined weighting coefficient. A third calculating means;
And a buried object position estimating means for estimating the position of the buried object by determining whether the image data is a candidate for a buried object based on the degree of the third buried object.

さらに、上記埋設物探査処理装置において、上記位置推定処理用パラメータは、好ましくは、上記第1のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記第2のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記重み付け係数の関数を定義するためのパラメータとを含むことを特徴とする。   Furthermore, in the buried object exploration processing device, the position estimation processing parameters are preferably a parameter for defining the first membership function, and a parameter for defining the second membership function. And a parameter for defining a function of the weighting coefficient.

またさらに、上記埋設物探査処理装置において、上記適合度は、好ましくは、上記画像メモリに格納された候補点画像データにおいて推定して抽出された各埋設管の長さの総和で表したことを特徴とする。   Still further, in the embedded object exploration processing apparatus, the fitness is preferably expressed as a sum of the lengths of the respective buried pipes estimated and extracted from the candidate point image data stored in the image memory. Features.

本発明に係る埋設物探査処理プログラムは、上記埋設物探査処理方法の各ステップを含むことを特徴とする。   The buried object search processing program according to the present invention includes each step of the buried object search processing method.

また、本発明に係る記録媒体は、上記埋設物探査処理プログラムを記録したことを特徴とする。   The recording medium according to the present invention is characterized in that the above-described buried object search processing program is recorded.

従って、本発明に係る埋設物探査処理方法又は装置によれば、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法又は装置において、上記受信した反射波のデータに基づいて、上記埋設物の探査のための所定の特徴パラメータのデータを抽出し、上記抽出された特徴パラメータのデータに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記埋設物の位置を推定し、上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する。従って、埋設物探査処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら埋設物探査処理を実行することができ、種々の探査物体中で埋設物を容易にかつ、従来技術に比較して高精度で探索し、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができる。   Therefore, according to the buried object exploration processing method or apparatus according to the present invention, the buried object continuously extending in the predetermined length direction in the exploration object is transmitted from the surface of the exploration object by electromagnetic waves or ultrasonic waves. In a buried object exploration processing method or apparatus for radiating, receiving a reflected wave of the transmitted wave, and exploring based on the reflected wave data, for exploring the buried object based on the received reflected wave data Based on the extracted feature parameter data, the feature estimation parameter is adaptively controlled based on the extracted feature parameter data using a genetic algorithm so that the fitness of the location estimation process parameter is increased. However, the position of the embedded object is estimated using knowledge that the embedded object extends continuously, and the image of the embedded object is three-dimensionally based on the estimated position of the embedded object. Generating and outputting in the form of an image. Therefore, the embedded object exploration process can be executed while adaptively controlling the measurement parameters used when executing the embedded object exploration process to the optimum values, and the embedded object in various exploration objects can be easily compared with the prior art. Thus, it is possible to search with high accuracy, and anyone can easily confirm the position of the buried object by visual recognition.

また、本発明に係る埋設物探査処理方法又は装置によれば、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法又は装置において、上記受信した反射波のデータに基づいて、上記探査物体の表面とは直交する少なくとも1つの断面の濃度データを有する画像データを生成し、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記生成した画像データから埋設物が存在しない画像データを除去することにより上記埋設物の候補点を示す少なくとも1つの断面の候補点画像データを生成し、上記生成された少なくとも1つの断面の候補点画像データを3次元空間上に仮想的に配置するように画像メモリに格納し、上記画像メモリに格納された候補点画像データに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて候補点を連結することにより上記埋設物の位置を推定し、上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する。従って、埋設物探査処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら埋設物探査処理を実行することができ、種々の探査物体中で埋設物を容易にかつ、従来技術に比較して高精度で探索し、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができる。   Further, according to the buried object exploration processing method or apparatus according to the present invention, the buried object continuously extending in the predetermined length direction in the exploration object is transmitted from the surface of the exploration object by electromagnetic waves or ultrasonic waves. In a buried object exploration processing method or apparatus for radiating, receiving a reflected wave of the transmitted wave, and exploring based on reflected wave data, orthogonal to the surface of the exploration object based on the received reflected wave data Generating image data having density data of at least one cross section, and using the knowledge that the embedded object extends continuously, removing image data having no embedded object from the generated image data Candidate point image data of at least one cross section indicating a candidate point of the embedded object is generated, and the generated at least one cross section candidate point image data is virtually arranged in a three-dimensional space. The position estimation parameters are adaptively controlled using genetic algorithms based on the candidate image data stored in the image memory and using the genetic algorithm. However, the position of the buried object is estimated by connecting candidate points using knowledge that the buried object continuously extends, and based on the estimated position of the buried object, An image is generated and output in the form of a three-dimensional image. Therefore, the embedded object exploration process can be executed while adaptively controlling the measurement parameters used when executing the embedded object exploration process to the optimum values, and the embedded object in various exploration objects can be easily compared with the prior art. Thus, it is possible to search with high accuracy, and anyone can easily confirm the position of the buried object by visual recognition.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
図1は、本発明に係る第1の実施形態である測定パラメータの適応制御処理を備えた測定処理を示すフローチャートである。この第1の実施形態においては、所定の測定パラメータを用いて実行される所定の測定処理において、上記測定パラメータを適応制御しながら当該測定処理を実行することを特徴としている。ここで、当該測定処理は、例えばデジタル計算機などのコンピュータにより実行され、当該測定処理を実行する測定装置として構成できる。また、測定処理としては、第2の実施形態に示す埋設物探査処理のほか、物理現象に係る測定処理や、電気システム又は配電システムに係る測定処理、電気通信システムに係る測定処理などに広く適用することができる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a flowchart showing a measurement process including an adaptive control process for measurement parameters according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, in a predetermined measurement process executed using a predetermined measurement parameter, the measurement process is executed while adaptively controlling the measurement parameter. Here, the measurement process is executed by a computer such as a digital computer, for example, and can be configured as a measurement apparatus that executes the measurement process. In addition to the buried object exploration process shown in the second embodiment, the measurement process is widely applied to a measurement process related to a physical phenomenon, a measurement process related to an electrical system or a power distribution system, a measurement process related to a telecommunications system, and the like. can do.

図1において、まず、ステップS101において測定された入力データを受信し、ステップS102において測定パラメータの初期値を発生して設定する。次いで、ステップS103において測定された入力データに基づいて、上記設定された測定パラメータを用いて所定の測定処理を実行することにより測定処理結果を得る。そして、ステップS104において測定処理結果に基づいて遺伝的アルゴリズムを用いて、上記測定パラメータの適合度が高くなるように測定パラメータを適応制御して設定し、ステップS105において所定の終了条件を満たしているか否かを判断し、上記終了条件を満たしていないときステップS103に戻り、上述の処理を繰り返す一方、上記終了条件を満たしているとき、ステップS106において最後のステップS103における測定処理結果を出力データとして出力し、当該測定処理を終了する。   In FIG. 1, first, input data measured in step S101 is received, and initial values of measurement parameters are generated and set in step S102. Next, based on the input data measured in step S103, a predetermined measurement process is executed using the set measurement parameter to obtain a measurement process result. Then, in step S104, using the genetic algorithm based on the measurement processing result, the measurement parameter is adaptively controlled and set so that the degree of fitness of the measurement parameter is high. In step S105, whether a predetermined termination condition is satisfied. When the end condition is not satisfied, the process returns to step S103, and the above process is repeated. On the other hand, when the end condition is satisfied, the measurement process result in the last step S103 is output as the output data in step S106. Output, and the measurement process ends.

ここで、終了条件としては、ステップS103からステップS104までの処理の繰り返し回数を計数して所定の回数となれば、終了してもよいし、もしくは、測定パラメータの適応制御前後のパラメータ値の差が所定の値よりも小さくなり収束状態となったと仮定して終了してもよい。また、適合度とは、適合度が高くなりにつれて、上記測定処理の測定精度又は正確さが高くなる一方、適合度が低くなりにつれて、上記測定処理の測定精度又は正確さが低くなるように予め定められる尺度である。   Here, the termination condition may be terminated if the number of repetitions of the processing from step S103 to step S104 is counted to be a predetermined number, or the difference in parameter values before and after the adaptive control of the measurement parameter. The process may be terminated on the assumption that becomes smaller than a predetermined value and has converged. In addition, the degree of conformity is determined in advance so that the measurement accuracy or accuracy of the measurement process increases as the conformity increases, while the measurement accuracy or accuracy of the measurement process decreases as the conformance decreases. It is a defined scale.

図1の測定処理の各ステップはプログラムとして生成され、そのプログラムはコンピュータの記憶装置に格納された後、コンピュータにより実行される。もしくは、図1の測定処理の各ステップはプログラムとして生成され、そのプログラムはCD−ROM、CD−R、DVDなどのコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、記録されたプログラムはコンピュータの記憶装置にロードされた後、コンピュータにより実行される。   Each step of the measurement process of FIG. 1 is generated as a program, and the program is stored in a storage device of the computer and then executed by the computer. Alternatively, each step of the measurement process of FIG. 1 is generated as a program, and the program is recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, CD-R, or DVD, and the recorded program is a storage device of the computer. After being loaded, it is executed by the computer.

以上説明したように、第1の実施形態によれば、所定の測定処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら測定処理を実行することができ、しかも当該測定処理を適合度が高くなるように高精度で実行できる。   As described above, according to the first embodiment, the measurement process can be executed while adaptively controlling the measurement parameter used when executing the predetermined measurement process to the optimum value, and the measurement process is adapted. It can be executed with high accuracy so as to increase the degree.

<第2の実施形態>
図2は、本発明に係る第2の実施形態である埋設物探査システムの構成を示すブロック図であり、図3は、図2の画像処理装置10のCPU20によって実行される埋設物探査画像処理(メインルーチン)を示すフローチャートである。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the buried object search system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows the buried object search image processing executed by the CPU 20 of the image processing apparatus 10 of FIG. It is a flowchart which shows (main routine).

この実施形態の埋設物探査システムは、探査物体中において所定の長さ方向で連続して存在する埋設物を、電磁波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査するものである。ここで、画像処理装置10は図3に示す埋設物探査画像処理を実行することにより、容易にかつ高精度で探索することができ、上記埋設物の位置を示す3次元画像の形式で、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができることを特徴としている。本実施形態においては、埋設物は、例えばコンクリート中や地中に埋設される、例えば鋼管、CD管(ケーブル管)、銅管、鉄筋などの、所定の方向で連続して延在する管形状の埋設管である電線管、ガス管、水道管等を対象としている。なお、埋設管は、探査物体において、直線状に連続して延在してもよいし、曲線状に曲がって連続して延在してもよい。   The buried object exploration system of this embodiment radiates an electromagnetic wave transmitted from the surface of the exploration object and receives the reflected wave of the transmitted wave from the surface of the exploration object that is continuously present in the exploration object in a predetermined length direction. The exploration is based on the reflected wave data. Here, the image processing apparatus 10 can easily and highly accurately search by executing the embedded object exploration image processing shown in FIG. 3, and in the form of a three-dimensional image showing the position of the embedded object, However, it is characterized in that the position of the buried object can be easily confirmed by visual recognition. In the present embodiment, the buried object is, for example, a pipe shape that is continuously embedded in a predetermined direction, such as a steel pipe, a CD pipe (cable pipe), a copper pipe, and a reinforcing bar, which is buried in concrete or the ground. It is intended for electric pipes, gas pipes, water pipes, etc., which are buried pipes. In the exploration object, the buried pipe may extend continuously in a straight line, or may be bent in a curved line and continuously extended.

本実施形態の画像処理システムは、図2に示すように、大きく分けて、
(a)埋設物探査のための電磁波の送信波信号を探査物体の表面から放射した後、上記送信波の反射波信号を受信して、そのデータを画像処理装置10に伝送する埋設物探査用電磁波送受信装置(以下、電磁波送受信装置という。)1と、
(b)デジタル計算機で構成され、上記受信した反射波信号のデータに基づいて、図3に示す埋設物探査画像処理を実行することにより、容易にかつ高精度で探索することができ、上記埋設物の位置を示す3次元画像の形式で表示又は印字して出力する。
As shown in FIG. 2, the image processing system of this embodiment is roughly divided into
(A) After radiating a transmission wave signal of an electromagnetic wave for exploring an embedded object from the surface of the exploration object, receiving the reflected wave signal of the transmission wave and transmitting the data to the image processing apparatus 10 An electromagnetic wave transmitting / receiving device (hereinafter referred to as an electromagnetic wave transmitting / receiving device) 1;
(B) It is configured by a digital computer, and by executing the embedded object search image processing shown in FIG. 3 based on the received reflected wave signal data, the embedded object can be searched easily and with high accuracy. It is displayed or printed in the form of a three-dimensional image showing the position of the object and output.

図2の電磁波送受信装置1は、図23に示すように、モータ(図示せず。)又は手動により駆動回転される車輪R1を有する車体1RRに搭載され、探査物体91の表面である探査面92上を、図16に示すように互いに直交する2つの方向で、所定の間隔Δx、Δyずつ移動させて、探査物体を走査する。なお、探査面92に対して直交する方向をZ方向にとり、探査面92からの距離を埋設深度と定義する。電磁波送受信装置1には、所定の周波数スペクトルを有する電磁波の送信波信号を発生し増幅して送信アンテナ2を介して探査物体に対して送信放射する送信機4と、上記送信波信号の探査物体からの反射波信号を受信アンテナ3を用いて受信して増幅し、その反射信号を所定の時間タイミングでサンプリングして反射波データとして出力する受信機5とを備える。また、電磁波送受信装置1には、送信機4の送信タイミングと、受信機5の受信タイミングとを示すタイミング信号を発生して出力することにより送信機4及び受信機5の動作を制御するコントローラ6と、信号変換などの信号処理を実行する通信インターフェース7とを備える。受信機5から出力される反射波信号のデータは、通信インターフェース7及び通信ケーブル51を介して画像処理装置10に伝送される。ここで、これらの通信インターフェース7,61は例えば所定の通信プロトコルや信号形式を有する通信インターフェースである。   As shown in FIG. 23, the electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus 1 of FIG. 2 is mounted on a vehicle body 1RR having wheels R1 that are driven and rotated by a motor (not shown) or manually, and a search surface 92 that is the surface of the search object 91. As shown in FIG. 16, the object to be scanned is moved by predetermined intervals Δx and Δy in two directions orthogonal to each other as shown in FIG. The direction orthogonal to the exploration surface 92 is taken as the Z direction, and the distance from the exploration surface 92 is defined as the embedding depth. The electromagnetic wave transmission / reception apparatus 1 includes a transmitter 4 that generates and amplifies a transmission wave signal of an electromagnetic wave having a predetermined frequency spectrum and transmits the signal to a search object via the transmission antenna 2 and the search object of the transmission wave signal. The receiver 5 receives and amplifies the reflected wave signal from the receiver 5 using the receiving antenna 3, samples the reflected signal at a predetermined time timing, and outputs it as reflected wave data. The electromagnetic wave transmitter / receiver 1 also generates and outputs a timing signal indicating the transmission timing of the transmitter 4 and the reception timing of the receiver 5 to control the operations of the transmitter 4 and the receiver 5. And a communication interface 7 that executes signal processing such as signal conversion. The data of the reflected wave signal output from the receiver 5 is transmitted to the image processing apparatus 10 via the communication interface 7 and the communication cable 51. Here, these communication interfaces 7 and 61 are communication interfaces having a predetermined communication protocol and signal format, for example.

次いで、図2を参照して、画像処理装置10の構成について説明する。画像処理装置10は、
(a)当該画像処理装置10の動作及び処理を演算及び制御するコンピュータのCPU(中央演算処理装置)20と、
(b)オペレーションプログラムなどの基本プログラム及びそれを実行するために必要なデータを格納するROM(読み出し専用メモリ)21と、
(c)CPU20のワーキングメモリとして動作し、画像処理で必要なパラメータやデータを一時的に格納するRAM(ランダムアクセスメモリ)22と、
(d)例えばハードディスクメモリで構成され、電磁波送受信装置1から受信した反射波信号のデータを格納する受信メモリ26と、
(e)例えばハードディスクメモリで構成され、図3の埋設物探査画像処理を実行するときに処理途中のデータを一時的に格納する処理メモリ25と、
(f)例えばハードディスクメモリで構成され、図3の埋設物探査画像処理を実行するときに一時的に画像データを格納する画像メモリ23と、
(g)例えばハードディスクメモリで構成され、CD−ROMドライブ装置45を用いて読みこんだ図3の埋設物探査画像処理のプログラムを格納するプログラムメモリ24と、
(h)電磁波送受信装置1の通信インターフェース7と接続され、通信インターフェース7とデータを送受信する通信インターフェース61と、
(i)所定のデータや指示コマンドを入力するためのキーボード41に接続され、キーボード41から入力されたデータや指示コマンドを受信して所定の信号変換などのインターフェース処理を行ってCPU20に伝送するキーボードインターフェース31と、
(j)CRTディスプレイ43上で指示コマンドを入力するためのマウス42に接続され、マウス42から入力されたデータや指示コマンドを受信して所定の信号変換などのインターフェース処理を行ってCPU20に伝送するマウスインターフェース32と、
(k)CPU20によって処理された画像データや設定指示画面などを表示するCRTディスプレイ43に接続され、表示すべき画像データをCRTディスプレイ43用の画像信号に変換してCRTディスプレイ43に出力して表示するディスプレイインターフェース33と、
(l)CPU20によって処理された画像データ及び所定の解析結果などを印字するプリンタ44に接続され、印字すべき印字データの所定の信号変換などを行ってプリンタ44に出力して印字するプリンタインターフェース34と、
(m)埋設物探査画像処理プログラムが記憶されたCD−ROM45aから画像処理プログラムのプログラムデータを読み出すCD−ROMドライブ装置45に接続され、読み出された埋設物探査画像処理プログラムのプログラムデータを所定の信号変換などを行ってプログラムメモリ24に転送するドライブ装置インターフェース35とを備え、これらの回路20−26、31−35及び61はバス30を介して接続される。
Next, the configuration of the image processing apparatus 10 will be described with reference to FIG. The image processing apparatus 10
(A) a CPU (central processing unit) 20 of a computer that calculates and controls the operation and processing of the image processing apparatus 10;
(B) a ROM (read only memory) 21 for storing a basic program such as an operation program and data necessary for executing the basic program;
(C) A RAM (random access memory) 22 that operates as a working memory of the CPU 20 and temporarily stores parameters and data necessary for image processing;
(D) a reception memory 26 configured by, for example, a hard disk memory and storing reflected wave signal data received from the electromagnetic wave transmission / reception device 1;
(E) a processing memory 25 configured by, for example, a hard disk memory and temporarily storing data during processing when executing the embedded object exploration image processing of FIG. 3;
(F) An image memory 23 configured, for example, by a hard disk memory and temporarily storing image data when executing the embedded object exploration image processing of FIG.
(G) a program memory 24 configured by, for example, a hard disk memory and storing the embedded object search image processing program of FIG. 3 read using the CD-ROM drive device 45;
(H) a communication interface 61 that is connected to the communication interface 7 of the electromagnetic wave transmission / reception device 1 and transmits / receives data to / from the communication interface 7;
(I) A keyboard that is connected to a keyboard 41 for inputting predetermined data and instruction commands, receives the data and instruction commands input from the keyboard 41, performs interface processing such as predetermined signal conversion, and transmits the data to the CPU 20 Interface 31;
(J) Connected to a mouse 42 for inputting instruction commands on the CRT display 43, receives data and instruction commands input from the mouse 42, performs predetermined signal conversion and other interface processing, and transmits them to the CPU 20. A mouse interface 32;
(K) Connected to a CRT display 43 that displays image data processed by the CPU 20, a setting instruction screen, and the like, converts image data to be displayed into an image signal for the CRT display 43, and outputs the image signal to the CRT display 43 for display. Display interface 33,
(L) A printer interface 34 that is connected to a printer 44 that prints image data processed by the CPU 20, predetermined analysis results, and the like, performs predetermined signal conversion of print data to be printed, and outputs the data to the printer 44 for printing. When,
(M) Connected to a CD-ROM drive device 45 that reads program data of an image processing program from a CD-ROM 45a in which an embedded object search image processing program is stored, and the read program data of the embedded object search image processing program is predetermined. And a drive device interface 35 for performing signal conversion and transferring to the program memory 24, and these circuits 20-26, 31-35 and 61 are connected via a bus 30.

次いで、測定方法について説明する。本実施形態では、広帯域の周波数成分を含む電磁波を用いて探査を行う。図14に送信機4より送出される電磁波の周波数スペクトルを示す。送信機4内のパルス発生器の出力端でのパルス幅は約0.7nsecである。また、送信アンテナ2から電波として出力されるときには送信アンテナ2により帯域制限されるのでパルス幅は多少変化するが、打ち出される電磁波はおよそ図15に示すような波形となる。   Next, the measurement method will be described. In the present embodiment, the search is performed using an electromagnetic wave including a broadband frequency component. FIG. 14 shows the frequency spectrum of the electromagnetic wave transmitted from the transmitter 4. The pulse width at the output end of the pulse generator in the transmitter 4 is about 0.7 nsec. Further, when output from the transmission antenna 2 as a radio wave, the band is limited by the transmission antenna 2 so that the pulse width changes somewhat, but the emitted electromagnetic wave has a waveform as shown in FIG.

本実施形態では、探査物体91である試験体の表面を送信アンテナ2及び受信アンテナ4を有する電磁波送受信装置1を備えた探査装置を図16に示すように、互いに直交するX方向及びY方向に、一定間隔Δx,Δyで連続的に走らせ探査する。送信アンテナ2から5mm間隔で探査物体91内に電磁波が打ち込まれる。電磁波は図17に示すように埋設管など周囲媒質と電気的性質が異なる箇所で反射するため、その伝搬時間より埋設物までの距離を測定する。埋設物までの距離は次式により求められる。なお、当該明細書において、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数番号と、数式が文字入力された大括弧の数式番号とを混在して用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式(1)」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して用いることとする。   In the present embodiment, as shown in FIG. 16, an exploration device including the electromagnetic wave transmission / reception device 1 having the transmitting antenna 2 and the receiving antenna 4 on the surface of the test body that is the exploration object 91 is arranged in the X and Y directions orthogonal to each other. , And continuously explore at constant intervals Δx and Δy. Electromagnetic waves are driven into the probe object 91 from the transmission antenna 2 at intervals of 5 mm. As shown in FIG. 17, the electromagnetic wave is reflected at a location where the electrical property is different from that of the surrounding medium, such as a buried pipe, and therefore the distance to the buried object is measured from its propagation time. The distance to the buried object is obtained by the following formula. In this specification, the number number of the black brackets in which the mathematical formula is imaged and the formula number of the square brackets in which the mathematical formula is input are used in combination. The formula number is assigned to the last part of the formula using the format of “formula (1)” as the formula number.

[数1]
V=C/√(ε) [m/sec] (1)
[数2]
D=(VT)/2 [m] (2)
[Equation 1]
V = C / √ (ε) [m / sec] (1)
[Equation 2]
D = (VT) / 2 [m] (2)

ここで、Vはコンクリート内での電磁波の速度であり、Cは真空中での電磁波の速度であり、εはコンクリートの比誘電率であり、Dは埋設物までの距離であり、Tは電磁波の往復伝搬時間である。   Where V is the velocity of electromagnetic waves in the concrete, C is the velocity of electromagnetic waves in vacuum, ε is the relative permittivity of concrete, D is the distance to the buried object, and T is the electromagnetic wave Is the round-trip propagation time.

また、本探査装置には完全な指向性が無く広範囲の反射波を受信するため、探査点の真下に埋設物が存在していなくても、近傍に存在していればその反射波を受信する。しかしながら、真下に埋設物が存在する場合とでは伝搬時間が異なるため、公知の通り、埋設物の反射波群は図18に示すような双曲線の形状となる。受信波は図19の(a)に示すように、表面の反射成分、埋設物の反射成分、広域の埋設物の反射成分(ノイズの波形)で構成されている。そして、探査結果は受信波の振幅をもとに、例えば図19(b)及び図19(c)に示すような256階調の濃淡画像で表現される。   In addition, since this exploration device does not have perfect directivity and receives a wide range of reflected waves, even if there is no buried object directly under the exploration point, it receives the reflected wave if it exists in the vicinity. . However, since the propagation time is different from that in the case where the buried object exists immediately below, the reflected wave group of the buried object has a hyperbolic shape as shown in FIG. As shown in FIG. 19A, the received wave is composed of a reflection component on the surface, a reflection component of the buried object, and a reflection component (noise waveform) of the buried object in a wide area. Then, based on the amplitude of the received wave, the search result is expressed as a grayscale image with 256 gradations as shown in FIGS. 19B and 19C, for example.

次いで、受信波形の特徴について説明する。埋設物の反射波群は基本的に双曲線という特徴的な形状を有している。しかしながら、この形状は埋設深度が浅い場合、もしくは単独の埋設物を探査した場合であり、埋設深度が深く複数の埋設物が存在している場合は、反射波の相互干渉の影響を大きくうけるため、必ずしも反射波群が双曲線パターンを形成するとは限らない。   Next, characteristics of the received waveform will be described. The reflected wave group of the buried object basically has a characteristic shape called a hyperbola. However, this shape is when the burial depth is shallow or when a single burial object is explored, and when there are multiple burial depths and there are multiple burial objects, the influence of mutual interference of reflected waves is greatly affected. However, the reflected wave group does not necessarily form a hyperbolic pattern.

本実施形態では、受信波の振幅に注目する。埋設物が存在する場合の受信波形と探査結果画像を図20及び図21にそれぞれ示す。図20(b)に示す波形は図20(a)のLa線上で観測される波形であり、基本的な埋設物の反射波を受信した例である。図20に示すように埋設物の反射波は明らかに大きな振幅のピークを持つため、容易に埋設位置を判断することができる。これに対して、図21(b)に示す波形は、図21(a)のLb線上で観測される波形である。この波形では、埋設物の反射波と試験体表面の反射波との間に相互干渉がおこり、受信波形に大きな歪みが生じている。この歪みは、深度の浅い埋設物の反射波に大きな影響を及ぼし、図21(c)に示すようにその振幅上昇を抑制してしまう。この場合ノイズの波形との間に明確な差を見つけることが困難となり、結果として埋設位置を判断することが困難となる。しかしながら、干渉波が反射波を抑制するのは主に振幅上昇であり、振幅降下は振幅上昇ほど抑制されず、ノイズの波形に比べて十分に小さな値まで下降するという特徴がある。この振幅が下降する部分は画像上で暗部となるため、低濃度領域に対象を限定することで埋設位置を推定することができる。以上の特徴より、本実施形態では、低濃度領域と反射波群の双曲線パターンに着目することにより埋設位置の推定を行う。   In the present embodiment, attention is paid to the amplitude of the received wave. The received waveform and the search result image when there is an embedded object are shown in FIGS. 20 and 21, respectively. The waveform shown in FIG. 20B is a waveform observed on the La line in FIG. 20A, and is an example in which a reflected wave of a basic buried object is received. As shown in FIG. 20, since the reflected wave of the embedded object has a clearly large peak, the embedded position can be easily determined. On the other hand, the waveform shown in FIG. 21B is a waveform observed on the Lb line in FIG. In this waveform, mutual interference occurs between the reflected wave of the buried object and the reflected wave of the surface of the test object, and a large distortion occurs in the received waveform. This distortion has a large effect on the reflected wave of the buried object having a shallow depth, and suppresses the increase in amplitude as shown in FIG. In this case, it is difficult to find a clear difference from the noise waveform, and as a result, it is difficult to determine the embedded position. However, the interference wave suppresses the reflected wave mainly due to an increase in amplitude, and the decrease in amplitude is not suppressed as much as the increase in amplitude, and the characteristic is that it drops to a sufficiently small value compared to the noise waveform. Since the portion where the amplitude decreases is a dark portion on the image, the embedded position can be estimated by limiting the target to the low density region. From the above characteristics, in the present embodiment, the embedded position is estimated by paying attention to the hyperbolic pattern of the low concentration region and the reflected wave group.

次いで、図3を参照して、埋設物探査画像処理(メインルーチン)について説明する。図3において、まず、ステップS1において反射波信号データの受信及び記憶処理を実行する。ここでは、電磁波送受信装置1から送信される反射波信号のデータを通信インターフェース61を介して受信して受信メモリ26に格納する。次いで、ステップS2において推定処理用パラメータ(第1の実施形態における測定パラメータに対応する。)の初期値(予め決められた値)を発生して設定し、ステップS3においてX方向の走査時の反射波信号データに基づく埋設位置候補推定処理(図4)を実行する。ここでは、受信メモリ26内の反射波信号のデータのうちX方向の走査時の反射波信号データに基づいて双曲線パターンを注目して埋設位置候補のXZ断面の画像データ(以下、XZスライスの画像データという。)を抽出して画像メモリ23に格納する。さらに、ステップS4においてY方向の走査時の反射波信号データに基づく埋設位置候補推定処理(図5)を実行する。ここでは、受信メモリ26内の反射波信号のデータのうちY方向の走査時の反射波信号データに基づいて双曲線パターンを注目して埋設位置候補のYZ断面の画像データ(以下、YZスライスの画像データという。)を抽出して画像メモリ23に格納する。これらステップS3及びS4の推定処理では、画像の低濃度領域を抽出するため原画像を3領域に量子化し、次に量子化された領域にラベリングを施し、反射波群の双曲線パターンと反射波の振幅の特徴を利用し埋設物の位置を推定する。   Next, the embedded object exploration image processing (main routine) will be described with reference to FIG. In FIG. 3, first, in step S1, the reflected wave signal data is received and stored. Here, the data of the reflected wave signal transmitted from the electromagnetic wave transmitting / receiving apparatus 1 is received via the communication interface 61 and stored in the reception memory 26. Next, in step S2, an initial value (predetermined value) of an estimation processing parameter (corresponding to the measurement parameter in the first embodiment) is generated and set, and in step S3, reflection during scanning in the X direction is performed. The embedded position candidate estimation process (FIG. 4) based on the wave signal data is executed. Here, among the reflected wave signal data in the reception memory 26, the hyperbolic pattern is focused on the basis of the reflected wave signal data at the time of scanning in the X direction (hereinafter referred to as XZ slice image data). Data)) is extracted and stored in the image memory 23. Further, in step S4, an embedded position candidate estimation process (FIG. 5) based on the reflected wave signal data at the time of scanning in the Y direction is executed. Here, among the reflected wave signal data in the reception memory 26, the hyperbolic pattern is focused on the basis of the reflected wave signal data at the time of scanning in the Y direction, and image data of the YZ slice of the embedded position candidate (hereinafter referred to as an image of the YZ slice). Data)) is extracted and stored in the image memory 23. In these estimation processes in steps S3 and S4, the original image is quantized into three regions in order to extract a low density region of the image, and then the quantized region is labeled, and the hyperbolic pattern of the reflected wave group and the reflected wave are reflected. The position of the buried object is estimated using the amplitude feature.

そして、ステップS5において2つの推定処理結果のデータを3次元空間上に合成して配置するように、仮想的にアドレス割り当てして画像メモリ23に記憶する。さらに、ステップS6において埋設位置の候補点を連結して探査して連結データを生成する連結探査処理(図10及び図11)を実行した後、ステップS7において上記連結データに基づいて所定のファジィルールを用いて所定の方向で連続して延在する埋設管などの埋設物である否かを判断する埋設物抽出処理(図12)を実行する。次いで、ステップS8において抽出処理結果に基づいて遺伝的アルゴリズムを用いて推定処理用パラメータを適応制御して設定する処理(図13)を実行し、ステップS9において所定の終了条件を満たすか否かが判断され、NOのときはステップS3に戻り上記の処理を繰り返す一方、YESのときはステップS10に進む。ここで、終了条件としては、例えば、
(a)ステップS3からステップS9までの処理を実行した反復回数を計数し、所定の反復回数のしきい値を超えたこと(図39を参照して後述するように収束状態となる予めしきい値である。)、もしくは、
(b)ステップS8の適応制御処理の前後の推定処理用パラメータの差が所定のしきい値以下となったこと(適応制御処理の前後の推定処理用パラメータの差がほとんど変化しない収束状態となったとき)
に設定できる。
In step S5, the data of the two estimation processing results are virtually assigned addresses and stored in the image memory 23 so as to be combined and arranged in the three-dimensional space. Further, after executing the link search process (FIGS. 10 and 11) for generating the link data by connecting and searching the candidate points of the embedded position in step S6, a predetermined fuzzy rule is based on the link data in step S7. The embedded object extraction process (FIG. 12) for determining whether the object is an embedded object such as an embedded pipe continuously extending in a predetermined direction is executed. Next, in step S8, a process (FIG. 13) is executed to adaptively control and set the estimation process parameters using a genetic algorithm based on the extraction process result. In step S9, whether a predetermined end condition is satisfied or not is determined. If the determination is NO, the process returns to step S3 and the above process is repeated. If the determination is YES, the process proceeds to step S10. Here, as an end condition, for example,
(A) Counting the number of iterations in which the processing from step S3 to step S9 has been performed, and exceeding a predetermined iteration number threshold value (a threshold that is in a converged state as will be described later with reference to FIG. 39) Value), or
(B) The difference between the estimation processing parameters before and after the adaptive control processing in step S8 is equal to or less than a predetermined threshold value (a convergence state in which the difference between the estimation processing parameters before and after the adaptive control processing hardly changes). When)
Can be set.

最後に、ステップS10の埋設物画像出力処理においては、上記埋設物抽出処理で埋設物であると判断された探査物体内の埋設物の画像(構造物の内部構成を示す画像)を3次元画像の形式でCRTディスプレイ43上で表示又はプリンタ44で印字して出力し、当該埋設物探査画像処理を終了する。   Finally, in the embedded object image output process in step S10, an image of the embedded object in the exploration object determined to be an embedded object in the embedded object extraction process (an image showing the internal structure of the structure) is a three-dimensional image. Is displayed on the CRT display 43 or printed by the printer 44 and output, and the buried object search image processing is terminated.

さらに、ステップS3及びS4において行う候補濃度の抽出処理について詳述する。探査結果画像の濃度分布を図22に示す。まず、振幅が下降する部分にあたる低濃度領域を抽出するため、振幅の平均値Thでしきい値処理を行う。次いで、しきい値Th以下の濃度領域に対して公知のヒストグラム均等化法をを適用し2階調に量子化する。図23(a)に示す原画像に対してこの処理を適用した結果を図23(b)に示す。これにより、埋設物が存在する確率の高い低濃度領域Aと、ノイズと埋設物の混在領域B、そして、A、B以外の領域Cの3領域を得る。なお、表面反射成分は深度の情報に基づいて予め除去しておく。   Further, the candidate concentration extraction process performed in steps S3 and S4 will be described in detail. The density distribution of the search result image is shown in FIG. First, in order to extract a low concentration region corresponding to a portion where the amplitude decreases, threshold processing is performed with the average value Th of the amplitude. Next, a known histogram equalization method is applied to a density region that is equal to or lower than the threshold value Th, and is quantized to two gradations. FIG. 23B shows the result of applying this processing to the original image shown in FIG. As a result, three regions are obtained: a low-concentration region A with a high probability that an embedded object exists, a mixed region B of noise and embedded material, and a region C other than A and B. The surface reflection component is previously removed based on the depth information.

抽出された領域の中で、図24の領域RRaのように中心に埋設物が存在する確率の高い低濃度領域が存在し、これを囲むようにノイズと埋設物の混在領域が存在する領域は埋設物の像である確率が非常に高い。しかしながら、図24の領域RRbのようにノイズと埋設物の混在領域のみで構成されている領域は埋設物の像である確率が低いと考えられる。さらに、この領域が前後のスライスで連続性を持っていない場合、埋設物の像ではないといえる。以上の知識をもとにノイズと埋設物の混在領域のみで構成され連続性を持たない領域を除去する。これより、埋設物の像である確率の高い領域のみが候補領域として残る。   Among the extracted regions, there is a low-concentration region with a high probability that an embedded object exists in the center like the region RRa in FIG. 24, and a region where a mixed region of noise and embedded material exists so as to surround this region. There is a very high probability that it is an image of a buried object. However, it is considered that there is a low probability that an area composed only of a mixed area of noise and embedded objects, such as the area RRb in FIG. 24, is an image of the embedded object. Furthermore, if this area does not have continuity in the preceding and following slices, it can be said that it is not an image of an embedded object. Based on the above knowledge, a region that is composed only of a mixed region of noise and embedded objects and has no continuity is removed. As a result, only a region having a high probability of being an embedded image remains as a candidate region.

次いで、ステップS3及びS4の推定処理で行う埋設位置の推定処理について詳述する。先の抽出処理により得られた埋設物候補領域に対してラベリングを施す。図23(b)に示されている抽出結果の場合、図25(a)に示すように7つの領域(N1乃至N7)に分けることができる。次に、各領域ごとに原画像データを参照し埋設位置の推定を行う。埋設物の反射波は探査点から埋設物までの距離がより近ければ、つまり探査点の真下に埋設物が存在していればより大きな振幅の波形となる。本実施形態では、低濃度領域に着目しているため、各候補領域の極小点を求め、この点を埋設物の推定位置とすることができる。   Next, the embedded position estimation process performed in the estimation processes in steps S3 and S4 will be described in detail. Labeling is performed on the embedded candidate region obtained by the previous extraction process. The extraction result shown in FIG. 23B can be divided into seven regions (N1 to N7) as shown in FIG. 25A. Next, the embedded position is estimated with reference to the original image data for each region. The reflected wave of the buried object has a larger amplitude waveform if the distance from the exploration point to the buried object is closer, that is, if the buried object exists immediately below the exploration point. In this embodiment, since attention is paid to the low-concentration region, the minimum point of each candidate region can be obtained, and this point can be used as the estimated position of the embedded object.

全ての候補領域が反射波の相互干渉の影響を受けていないと仮定すると、基本的に1領域につき1点の推定位置を挙げることができる。しかしながら、図26に示す領域N4のように極小点を3点有する領域も存在する。この領域には埋設管が2本ありその間が近接しているため反射波が相互干渉により強めあい、本来何もない場所に埋設物の像と同じ濃度領域の像を生成している。その結果、極小点が3カ所できる。現段階ではどの部分が強めあっている部分であると確定することが難しいため、3カ所とも埋設位置の候補として挙げておく。極小点探査による埋設位置の推定結果を図25(b)に示す。   Assuming that all candidate areas are not affected by the mutual interference of reflected waves, one estimated position per area can be basically listed. However, there is a region having three minimum points, such as a region N4 shown in FIG. Since there are two buried pipes in this area and they are close to each other, the reflected waves are strengthened by mutual interference, and an image of the same density area as the image of the buried object is generated in a place where nothing originally exists. As a result, there are three minimum points. Since it is difficult to determine which part is strengthening at this stage, all three places are listed as candidates for burial positions. FIG. 25B shows the estimation result of the buried position by the local minimum point search.

反射波の相互干渉の影響は他にも挙げることができる。図27に示す埋設物候補領域では、表面近くに埋設物が複数存在しているため、その相互干渉の影響が埋設物の反射波を減衰させてしまい、極小点による探査を困難にしている。このような領域には反射波群の特徴である双曲線パターンを用いて、埋設位置の推定ができる。まず、原画像の濃度を参照し候補領域の谷線を抽出する。次に、反射波群が双曲線パターンを形成するとき、埋設物は凸型双曲線の頂点の位置にあたるため、谷線の凸型双曲線の頂点を抽出し埋設物の推定位置とする。   The influence of the mutual interference of the reflected waves can be cited as well. In the buried object candidate region shown in FIG. 27, since there are a plurality of buried objects near the surface, the influence of the mutual interference attenuates the reflected wave of the buried object, making it difficult to search by the minimum point. In such a region, a buried position can be estimated using a hyperbolic pattern which is a characteristic of the reflected wave group. First, the valleys of candidate areas are extracted with reference to the density of the original image. Next, when the reflected wave group forms a hyperbola pattern, the buried object corresponds to the position of the vertex of the convex hyperbola, so the vertex of the convex hyperbola of the valley line is extracted and used as the estimated position of the buried object.

以上の要素を考慮し、極小点と双曲線パターンの両方を用いて埋設位置の推定を行う。また、場合によっては1つの領域で極小点による推定位置と、双曲線パターンによる推定位置とが求められる。この場合は双曲線パターンによる推定位置を優先する。   Considering the above factors, the embedded position is estimated using both the minimum point and the hyperbolic pattern. In some cases, an estimated position based on a minimum point and an estimated position based on a hyperbolic pattern are obtained in one region. In this case, priority is given to the estimated position by the hyperbolic pattern.

次いで、ステップS6で行う推定位置の連結処理について詳述する。上述の推定処理により抽出された埋設管の推定位置はXZスライス又はYZスライス上の点であり、探査区域内の空間上の点に相当する。このため、同じ管を推定していると考えられる推定結果を繋げていく。まず、抽出されたX方向、Y方向の全埋設位置推定結果を3次元空間上に配置する。次に、図28に示すように、各推定結果より処理する候補点から所定の半径内の球内で探索を行い、推定位置間の距離が最短になる点と連結していく。この際、同一の方向のスライスの推定結果を優先して連結を行う。すなわち、XZスライスの画像データであれば、X方向の推定結果を優先して連結し、候補点がないときのみ、別の方向であるY方向の推定結果を連結する。また、YZスライスの画像データであれば、Y方向の推定結果を優先して連結し、候補点がないときのみ、別の方向であるX方向の推定結果を連結する。   Next, the estimated position coupling process performed in step S6 will be described in detail. The estimated position of the buried pipe extracted by the above estimation process is a point on the XZ slice or YZ slice, and corresponds to a point on the space in the exploration area. For this reason, the estimation result considered to have estimated the same pipe | tube is connected. First, the extracted total embedded position estimation results in the X direction and the Y direction are arranged in a three-dimensional space. Next, as shown in FIG. 28, a search is performed within a sphere within a predetermined radius from candidate points to be processed based on each estimation result, and the points between the estimated positions are connected to the shortest point. At this time, concatenation is performed with priority given to estimation results of slices in the same direction. That is, in the case of XZ slice image data, the estimation results in the X direction are connected with priority, and the estimation results in the Y direction, which is another direction, are connected only when there is no candidate point. In the case of YZ slice image data, the Y direction estimation results are connected with priority, and the X direction estimation results, which are different directions, are connected only when there is no candidate point.

さらに、ステップS7で行う埋設管の抽出処理について詳述する。この抽出処理では、埋設管の形状、連続性と深度の知識をもとに推定位置の連結結果を評価し、埋設管のみの抽出を行うことにより、より高精度に埋設管の位置を抽出する。本実施形態で目的とする埋設管は、主に電線管、ガス管、水道管等であるため、埋設管が探査域の途中で途切れていることはなく、探査区域内の端から端まで繋がっていると仮定している。また、実施例であるコンクリート構造物はその構造上、コンクリート表面から内部配管までの間に、コンクリートのみの層であるかぶり厚が数cmあり、このかぶり厚の間に埋設管は存在しない。上記の知識により下記に示す規則を作ることができる。この規則によりファジィ推論を行い、埋設管の抽出を行う。また、図29にメンバーシップ関数を示す。   Further, the buried pipe extraction process performed in step S7 will be described in detail. In this extraction process, the connection result of the estimated position is evaluated based on the knowledge of the shape, continuity and depth of the buried pipe, and the position of the buried pipe is extracted with higher accuracy by extracting only the buried pipe. . Since the target buried pipes in this embodiment are mainly electric lines, gas pipes, water pipes, etc., the buried pipes are not interrupted in the middle of the exploration area and are connected from end to end within the exploration area. Assuming that Moreover, the concrete structure which is an Example has the cover thickness which is a concrete only layer several cm between the concrete surface and internal piping on the structure, and there is no buried pipe between this cover thickness. Based on the above knowledge, the following rules can be created. Fuzzy reasoning is performed according to this rule, and buried pipes are extracted. FIG. 29 shows a membership function.

[数3]
規則1:
“IF推定位置を連結した結果、その両端が探査域の端に近く、
埋設管の深度がかぶり厚の間に位置しない。
THEN埋設管である確率が高い(grade A)。“ (3)
[数4]
規則2:
“IF推定位置を連結した結果、その両端が探査域の端から遠く、
埋設管の深度がかぶり厚の間に位置する。
THEN埋設管である確率が低い(grade B)。“ (4)
[Equation 3]
Rule 1:
“As a result of connecting IF estimated positions, both ends are close to the end of the exploration area,
The depth of the buried pipe is not between the cover thicknesses.
There is a high probability of being a THEN buried pipe (grade A). “(3)
[Equation 4]
Rule 2:
“As a result of connecting IF estimated positions, both ends are far from the end of the exploration area,
The depth of the buried pipe is located between the cover thicknesses.
The probability of being a THEN buried pipe is low (grade B). “(4)

ここで、探査域からの遠い近いは連結結果の両端点から探査域外周までの最短距離を用い、深度は連結結果の深度の平均値を用いる。推定位置連結結果の外周からの距離の度合いをGP、深度の度合いをGDとし、埋設管である度合いをgrade A、埋設管でない度合いをgrade Bとする。grade A、grade Bは次式により求められる。 Here, the shortest distance from the end points of the connection result to the outer periphery of the search area is used for the near distance from the search area, and the average value of the depth of the connection result is used for the depth. The degree of G P of the distance from the outer periphery of the estimated position concatenation, the degree of depth and G D, to a degree which is buried pipe grade A, the degree not buried pipes and grade B. Grade A and grade B are obtained by the following equations.

[数5]
grade A
=W1PNear+W1PNear+W2DMiddle (5)
[数6]
grade B
=W1PFar+W1PFar+W2DDeep+W2DShallow (6)
[Equation 5]
grade A
= W 1 G PNear + W 1 G PNear + W 2 G DMiddle (5)
[Equation 6]
grade B
= W 1 G PFar + W 1 G PFar + W 2 G DDeep + W 2 G DShallow (6)

ここで、W1、W2は重み付け係数であり、好ましい実施例においてはそれぞれ1に設定される。そして、grade A>grade Bとなる連結結果を、連続して延在する埋設物である埋設管と判断する。本実施形態において、例えばあぶり厚を3cmとし、探査物体の埋設深度方向(Z方向)の厚さを100cmとし、外周からの距離が3cmでは「近い」とし、6cmでは「遠い」とする。このとき、図29の各パラメータL1,L2,L3,L4,L5は以下の通りである。
L1=3cm。
L2=6cm。
L3=3cm。
L4=94cm。
L5=97cm。
Here, W 1 and W 2 are weighting factors, and are set to 1 in the preferred embodiment. Then, the connection result satisfying grade A> grade B is determined as a buried pipe which is a buried object extending continuously. In the present embodiment, for example, the cover thickness is 3 cm, the thickness of the exploration object in the embedment depth direction (Z direction) is 100 cm, the distance from the outer periphery is 3 cm, and the distance is 3 km, and the distance is 6 cm. At this time, each parameter L1, L2, L3, L4, L5 of FIG. 29 is as follows.
L1 = 3 cm.
L2 = 6 cm.
L3 = 3 cm.
L4 = 94 cm.
L5 = 97 cm.

さらに、ステップS8を除く図3の各サブルーチンの処理について以下に詳述する。   Further, the processing of each subroutine of FIG. 3 excluding step S8 will be described in detail below.

図4は、図3のサブルーチンであるX方向の走査時の反射波信号データに基づく埋設位置候補推定処理(ステップS3)を示すフローチャートである。図4において、まず、ステップS11においてX方向の走査時の反射波信号データを振幅の大きさに応じて256階調の濃度データに変換し、濃度データを有するXZスライスの画像データを生成する。次いで、ステップS12において、図22に示すように、XZスライスの画像データを濃淡方向の3領域に量子化し、ステップS13において低濃度領域の画像データを抽出して埋設位置候補の画像データとする。そして、ステップS14において、図24に示すように、埋設位置候補のXZスライスの画像データにおいてY方向の前後関係に基づいて連続性を持たない領域の画像データを除去する。さらに、ステップS15において、図25及び図26に示すように、除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて濃淡の極小点探査などにより埋設位置候補の画像データを推定する処理(図6)を実行する。最後に、ステップS16において、推定された埋設位置候補のXZスライスの画像データを抽出して画像メモリ23に記憶した後、元のメインルーチンに戻る。   FIG. 4 is a flowchart showing an embedded position candidate estimation process (step S3) based on reflected wave signal data at the time of scanning in the X direction, which is a subroutine of FIG. In FIG. 4, first, in step S11, the reflected wave signal data at the time of scanning in the X direction is converted into density data of 256 gradations according to the amplitude, and image data of an XZ slice having density data is generated. Next, in step S12, as shown in FIG. 22, the image data of the XZ slice is quantized into three areas in the light and shade direction, and in step S13, the image data of the low density area is extracted and used as the embedded position candidate image data. Then, in step S14, as shown in FIG. 24, the image data of the region having no continuity is removed from the image data of the XZ slice as the embedment position candidate based on the front-rear relationship in the Y direction. Further, in step S15, as shown in FIG. 25 and FIG. 26, a process for estimating the image data of the embedded position candidate by searching for the minimum point of the shade based on the image data of the XZ slice of the embedded position candidate after the removal (FIG. 6) is executed. Finally, in step S16, image data of the estimated embedment position candidate XZ slice is extracted and stored in the image memory 23, and then the process returns to the original main routine.

図5は、図3のサブルーチンであるY方向の走査時の反射波信号データに基づく埋設位置候補推定処理(ステップS4)を示すフローチャートである。図5において、まず、ステップS21においてY方向の走査時の反射波信号データを振幅の大きさに応じて256階調の濃度データに変換し、濃度データを有するYZスライスの画像データを生成する。次いで、ステップS22において、図22に示すように、YZスライスの画像データを濃淡方向の3領域に量子化し、ステップS23において低濃度領域の画像データを抽出して埋設位置候補の画像データとする。そして、ステップS24において、図24に示すように、埋設位置候補のYZスライスの画像データにおいてX方向の前後関係に基づいて連続性を持たない領域の画像データを除去する。さらに、ステップS25において、図25及び図26に示すように、除去後の埋設位置候補のYZスライスの画像データに基づいて濃淡の極小点探査などにより埋設位置候補の画像データを推定する処理を、図6の処理と同様に実行する。最後に、ステップS26において、推定された埋設位置候補のYZスライスの画像データを抽出して画像メモリ23に記憶した後、元のメインルーチンに戻る。   FIG. 5 is a flowchart showing an embedded position candidate estimation process (step S4) based on the reflected wave signal data at the time of scanning in the Y direction, which is a subroutine of FIG. In FIG. 5, first, in step S21, the reflected wave signal data at the time of scanning in the Y direction is converted into density data of 256 gradations according to the magnitude of the amplitude, and image data of YZ slices having density data is generated. Next, in step S22, as shown in FIG. 22, the image data of the YZ slice is quantized into three areas in the light and shade direction, and in step S23, the image data of the low density area is extracted and used as the embedded position candidate image data. Then, in step S24, as shown in FIG. 24, the image data of the region having no continuity is removed from the image data of the YZ slice as the embedment position candidate based on the front-rear relationship in the X direction. Further, in step S25, as shown in FIG. 25 and FIG. 26, a process of estimating the image data of the embedded position candidate by searching for the minimum point of the shade based on the image data of the YZ slice of the embedded position candidate after the removal, The same processing as that in FIG. 6 is executed. Finally, in step S26, the image data of the estimated YZ slice of the embedded position candidate is extracted and stored in the image memory 23, and then the process returns to the original main routine.

次いで、図4のステップS15及び図5のステップS25における埋設位置候補の画像データを推定する処理における埋設位置推定方法について以下に説明する。   Next, the embedded position estimation method in the process of estimating the embedded position candidate image data in step S15 of FIG. 4 and step S25 of FIG. 5 will be described below.

まず、濃度に関する知識について以下に説明する。図4のステップS14又は図5のステップS24までに得られた濃淡の画像データ中で埋設管は図30(a)に示すような局所的な濃度変化として表れる。このため、濃度極小点の探索は埋設位置を推定するための手段として有効である。しかしながら、この濃度変化と類似した特徴が図30(b)に示すように反射波の干渉によっても生成されるため、極小点の探索だけでは埋設位置の推定は困難である。そこで、本実施形態に係る方法では極小点からその周辺への濃度変化に注目する。図30(a)及び図30(b)に示すように埋設管付近では極小点周辺の濃度変化が鈍角であるのに対して、干渉領域では鋭角である。このとき、濃度変化の角度をθazとすると、以下に示すファジーのIf−Thenルールを構築することができる。 First, the knowledge about density will be described below. In the grayscale image data obtained up to step S14 in FIG. 4 or step S24 in FIG. 5, the buried pipe appears as a local density change as shown in FIG. For this reason, the search for the concentration minimum point is effective as a means for estimating the buried position. However, since a feature similar to this change in density is also generated by interference of reflected waves as shown in FIG. 30B, it is difficult to estimate the buried position only by searching for a minimum point. Therefore, in the method according to the present embodiment, attention is paid to the density change from the minimum point to the periphery thereof. As shown in FIGS. 30 (a) and 30 (b), the concentration change around the minimum point is an obtuse angle in the vicinity of the buried pipe, whereas it is an acute angle in the interference region. At this time, if the angle of density change is θ az , the fuzzy If-Then rule shown below can be constructed.

[数7]
If 濃度変化の角度θazが鋭角(Acute)、Then埋設管の所属度は低い(Low)。 (7)
[数8]
If 濃度変化の角度θazが鈍角(Obtuse)、Then埋設管の所属度は高い(High)。 (8)
[数9]
If 濃度変化の角度θazが平角(Straight)、Then埋設管の所属度は低い(Low)。 (9)
[Equation 7]
If the angle θ az of the concentration change is acute (Acute), the degree of belonging of the Ten buried pipe is low (Low). (7)
[Equation 8]
If the angle θ az of concentration change is obtuse (Obtuse), the degree of belonging of the Ten buried pipe is high (High). (8)
[Equation 9]
Angle theta az is rectangular of If concentration change (Straight), affiliation of the Then buried pipe is low (Low). (9)

そして、濃度の知識に基づく埋設管に属する度合いμgIは図31に示すメンバーシップ関数より公知のMin−Max重心法で求める。図31(a)の入力のメンバーシップ関数において、以下の値が本実施形態に係る推定処理用パラメータである。
(a)「鈍角」のメンバーシップ関数のグレードが0となるときの濃度変化の平角度T1,T5。
(b)「鋭角」のメンバーシップ関数のグレードが1から低下するときの境界の濃度変化の平角度T2。
(c)「鋭角」及び「平角」のメンバーシップ関数のグレードが0となるときの濃度変化の平角度T3。
(d)「平角」のメンバーシップ関数のグレードが1になるときの境界の濃度変化の平角度T4。
The degree μgI belonging to the buried pipe based on the knowledge of the concentration is obtained by a known Min-Max centroid method from the membership function shown in FIG. In the input membership function of FIG. 31A, the following values are parameters for estimation processing according to the present embodiment.
(A) Flat angles T1 and T5 of density change when the grade of membership function of “obtuse angle” is zero.
(B) The flat angle T2 of the density change at the boundary when the grade of the membership function of “acute angle” decreases from 1.
(C) Flat angle T3 of density change when the grade of membership function of “acute angle” and “flat angle” becomes zero.
(D) Flat angle T4 of the density change at the boundary when the grade of membership function of “flat angle” is 1.

すなわち、図31の例では、濃度変換の平均角度θazがTinであるとき、「鈍角」と「平角」のメンバーシップ関数の各関数直線と交わり、これらの交点を出力のメンバーシップ関数に水平方向に延ばし、ここで、「鈍角」の交点から延ばした直線が出力の「高い」のメンバーシップ関数の関数曲線と交わるグレード以下の面積Aと、「平角」の交点から延ばした直線が出力の「低い」のメンバーシップ関数の関数曲線と交わるグレード以下の面積Aとの和集合の面積における面積重心μgIを求め、それを埋設管の度合いの出力値μgIとする。 That is, in the example of FIG. 31, when the average angle θ az of density conversion is T in , it intersects with the function lines of the “obtuse angle” and “flat angle” membership functions, and these intersection points become the output membership function. extending horizontally, wherein the membership area grades below crossing the function curve of the function a H of the "high" straight line of the output, extending from the intersection of the "obtuse", a straight line extended from the intersection of the "flat" seeking centroid mu gI in the area of union of the membership functions of the function curve and intersecting grade following area a L of the "low" output, that it with the output value mu gI degree of buried pipe.

次いで、双曲線形状に関する知識について以下に説明する。図4のステップS14又は図5のステップS24までに得られた濃淡の画像データ中で埋設管は図32(a)に示す双曲線形状として現れる。この頂点を探索することにより埋設位置を推定することができる。ここで、双曲線形状は受信波の極小点を“0”、それ以外を“1”とする2値化処理により図32(b)のように求める。画像データから得られた双曲線と理論双曲線(図18又は図32(c)参照)との一致度αを求め、以下に示すファジーのIf−Thenルールで、双曲線形状の知識にもとづく埋設管に属する度合いμgHPを求める。なお、画像データから得られた双曲線と理論双曲線との一致度αについては、例えば、理論双曲線の極大点と、画像データから得られた双曲線の極大点を対応させ、画像データをメッシュ形状で細かく区分したメッシュ中で一致する区分数を一致度として計算することができる。 Next, knowledge about the hyperbolic shape will be described below. In the grayscale image data obtained up to step S14 in FIG. 4 or step S24 in FIG. 5, the buried pipe appears as a hyperbolic shape shown in FIG. The embedded position can be estimated by searching for this vertex. Here, the hyperbolic shape is obtained as shown in FIG. 32B by binarization processing in which the minimum point of the received wave is “0” and the others are “1”. The degree of coincidence α between the hyperbola obtained from the image data and the theoretical hyperbola (see FIG. 18 or FIG. 32 (c)) is obtained, and belongs to the buried pipe based on the knowledge of the hyperbola shape by the fuzzy If-Then rule shown below. The degree μg HP is determined. As for the degree of coincidence α between the hyperbola obtained from the image data and the theoretical hyperbola, for example, the maximum point of the theoretical hyperbola is associated with the maximum point of the hyperbola obtained from the image data, and the image data is finely meshed. The number of matching sections in the sectioned mesh can be calculated as the degree of matching.

[数10]
If 一致度αが多い(Many)、Then 埋設管の所属度が高い(High)、
(10)
[数11]
If 一致度αが少ない(Few)、Then 埋設管の所属度が低い(Low)。
(11)
[Equation 10]
If the degree of coincidence α is high (Many), the degree of the buried pipe is high (High),
(10)
[Equation 11]
If The degree of coincidence α is low (Few), and the degree of membership of the Ten buried pipe is low (Low).
(11)

そして、双曲線形状の知識に基づく埋設管に属する度合いμgHPは図33に示すメンバーシップ関数より公知のMin−Max重心法で求める。図33(a)の入力のメンバーシップ関数において、以下の値が本実施形態に係る推定処理用パラメータである。
(a)「多い」のメンバーシップ関数のグレードが0となるときの一致度A1。
(b)「少ない」のメンバーシップ関数のグレードが1から低下するときの境界の一致度A2。
(c)「少ない」のメンバーシップ関数のグレードが0となるときの一致度A3。
(d)「多い」のメンバーシップ関数のグレードが1になるときの境界の濃度変化の平角度A4。
Then, the degree μgHP belonging to the buried pipe based on the knowledge of the hyperbolic shape is obtained by a known Min-Max centroid method from the membership function shown in FIG. In the input membership function of FIG. 33A, the following values are parameters for estimation processing according to the present embodiment.
(A) The degree of coincidence A1 when the membership function grade of “many” becomes 0.
(B) Boundary coincidence A2 when the grade of the membership function of “low” decreases from 1.
(C) A degree of coincidence A3 when the grade of the membership function “less” becomes zero.
(D) The flat angle A4 of the density change at the boundary when the grade of the membership function of “many” becomes 1.

すなわち、図33の例では、一致度αがAinであるとき、「多い」と「少ない」のメンバーシップ関数の各関数直線と交わり、これらの交点を出力のメンバーシップ関数に水平方向に延ばし、ここで、「多い」の交点から延ばした直線が出力の「高い」のメンバーシップ関数の関数曲線と交わるグレード以下の面積A’と、「少ない」の交点から延ばした直線が出力の「低い」のメンバーシップ関数の関数曲線と交わるグレード以下の面積A’との和集合の面積における面積重心μgHPを求め、それを埋設管の度合いの出力値μgHPとする。 That is, in the example of FIG. 33, when the degree of coincidence α is A in , it intersects with the function lines of the “large” and “small” membership functions and extends these intersections horizontally to the output membership function. Here, the area A H 'below the grade where the straight line extending from the intersection of “many” intersects the function curve of the membership function of “high” output, and the straight line extending from the intersection of “small” is the output “ The area centroid μgHP in the area of the union with the area A L ′ below the grade that intersects the function curve of the “low” membership function is obtained, and is used as the output value μgHP of the degree of the buried pipe.

さらに、濃度の知識と双曲線形状の知識の統合について以下に説明する。埋設探査の熟練者は、上記の2つの知識を深度に応じて重み付けて、埋設管を推定する。深度が浅い位置では双曲線形状の知識を優先し、深度が深い位置にかけて濃度の知識を優先する。そこで、本実施形態に係る手法では各所属度の重み付け係数を図34に示すように深度に応じて変化させる。ここでwは所属度μgIの重み付け係数であり、wは所属度μgHPの重みである。図34は、深さに対する重み付け係数の関数であり、左側の台形形状の関数は重み付け係数wの関数であり、右側の台形形状の関数は重み付け係数wの関数である。ここで、2つの台形において、台形の底辺の長さ(D6−D1)と上辺の長さDaは等しく設定され、当該重み付け係数の関数において、推定処理用パラメータとしてD1,D2,D4,Da,D6の5つのパラメータ値を決定できれば、当該関数は定義される。なお、図34の最左側の部分は浅部に位置する、いわゆる「かぶり」の部分である。 Further, the integration of knowledge of density and knowledge of hyperbolic shape will be described below. The expert of buried exploration estimates the buried pipe by weighting the above two knowledge according to the depth. Prioritize knowledge of the hyperbolic shape at shallow depths, and prioritize knowledge of density at deeper depths. Therefore, in the method according to the present embodiment, the weighting coefficient for each degree of membership is changed according to the depth as shown in FIG. Here, w i is the weighting coefficient of belonging degree μ gI, is w h is the weight of belonging degree μ gHP. Figure 34 is a function of the weighting coefficient for the depth, the function of the left of the trapezoidal shape is a function of the weighting coefficients w i, a function of the right trapezoidal shape is a function of the weighting coefficient w h. Here, in the two trapezoids, the base length (D6-D1) of the trapezoid and the length Da of the top side are set to be equal, and D1, D2, D4, Da, If the five parameter values of D6 can be determined, the function is defined. Note that the leftmost portion in FIG. 34 is a so-called “fogging” portion located in the shallow portion.

さらに、上記で得られた所属度μgI,μgHPと重み付け係数w,wを次式のように結合することにより、全ての知識に基づく埋設管の度合いμTDを求める。そして、μTD>0.5を満たす画像データを埋設管候補の画像データとする。 Further, by combining the affiliation degrees μ gI and μ gHP obtained above and the weighting coefficients w i and w h as shown in the following expression, the degree of buried pipe μ TD based on all knowledge is obtained. Then, the image data satisfying μ TD > 0.5 is set as the image data of the buried pipe candidate.

[数12]
μTD=(w×μgI+w×μgHP)/2 (12)
[Equation 12]
μ TD = (w i × μ gI + w h × μ gHP) / 2 (12)

さらに、濃度の知識と、双曲線形状の知識と、それらの統合方法を用いる処理を実行する図6乃至図9の各サブルーチンの処理について以下に説明する。   Further, the processing of each subroutine shown in FIGS. 6 to 9 for executing processing using knowledge of density, knowledge of hyperbolic shape, and the integration method thereof will be described below.

図6は、図4のサブルーチンである埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて濃淡の極小点探査により埋設位置候補を推定する処理(ステップS15)を示すフローチャートである。図6において、まず、ステップS71において除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて濃淡の極小点探査により埋設位置候補を推定する処理(図7)を実行し、ステップS72において除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データにおいて、濃度を参照して谷線を抽出し、凸方向の双曲線パターンを見ることにより埋設位置候補を推定する処理(図8)を実行する。さらに、ステップS73において上記2つの埋設位置候補を推定する処理を重み付けにより統合させる処理(図9)を実行して、元のルーチンに戻る。   FIG. 6 is a flowchart showing a process (step S15) of estimating a buried position candidate by searching for a minimum point of light and shade based on image data of an XZ slice of a buried position candidate, which is a subroutine of FIG. In FIG. 6, first, in step S71, a process (FIG. 7) for estimating a buried position candidate is performed by searching for the minimum point of gray based on the image data of the XZ slice of the buried position candidate after removal, and after removal in step S72. In the image data of the XZ slice of the embedded position candidate, a valley line is extracted with reference to the density, and a process of estimating the embedded position candidate by executing a hyperbolic pattern in the convex direction (FIG. 8) is executed. Further, in step S73, a process of integrating the processes for estimating the two embedded position candidates by weighting (FIG. 9) is executed, and the process returns to the original routine.

なお、図6のステップS15は除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて埋設位置候補の画像データを推定する処理である一方、図5のステップS25は除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて埋設位置候補の画像データを推定する処理であり、図6の処理と同様に実行される。   Note that step S15 in FIG. 6 is processing for estimating the image data of the embedded position candidate based on the image data of the XZ slice of the embedded position candidate after removal, while step S25 in FIG. 5 is the process of estimating the embedded position candidate after removal. This is a process for estimating the image data of the embedded position candidate based on the image data of the XZ slice, and is executed in the same manner as the process of FIG.

図7は、図6のサブルーチンである濃淡の極小点探査により埋設位置候補を推定する処理(ステップS71)を示すフローチャートである。図7において、まず、ステップS81において除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて、濃淡の極小点からその周辺への濃度変化の角度θazを求める。次いで、ステップS82において濃度変化の平均角度θazに基づいた埋設位置候補の度合いμgIを図31に示すメンバーシップ関数を用いてMin−Max重心法で求め、元のルーチンに戻る。 FIG. 7 is a flowchart showing a process (step S71) of estimating the embedment position candidate by the gray minimum point search which is the subroutine of FIG. In FIG. 7, first, in step S81, based on the image data of the XZ slice of the embedment position candidate after removal, the angle θaz of the density change from the minimum gray point to the periphery thereof is obtained. Then, determined by Min-Max gravity method using a membership function representing the degree mu gI buried position candidates based on the average angle theta az change in concentration in Figure 31 at step S82, the flow returns to the original routine.

図8は、図6のサブルーチンである双曲線パターンを見ることにより埋設位置候補を推定する処理(ステップS72)を示すフローチャートである。図8において、まず、ステップS83において除去後の埋設位置候補のXZスライスの画像データにおいて、濃度を参照して得られた双曲線と理論双曲線との一致度αを求める。次いで、ステップS84において濃度を参照して得られた双曲線と理論双曲線との一致度αに基づいた埋設位置候補の度合いμgHPを図33に示すメンバーシップ関数を用いてMin−Max重心法で求め、元のルーチンに戻る。 FIG. 8 is a flowchart showing a process (step S72) of estimating the embedded position candidate by looking at the hyperbolic pattern which is the subroutine of FIG. In FIG. 8, first, in step S83, the degree of coincidence α between the hyperbola obtained by referring to the density and the theoretical hyperbola is obtained from the image data of the XZ slice of the embedded position candidate after removal. Next, the degree μgHP of the buried position candidate based on the degree of coincidence α between the hyperbola obtained by referring to the concentration in step S84 and the theoretical hyperbola is obtained by the Min-Max centroid method using the membership function shown in FIG. Return to the original routine.

図9は、図6のサブルーチンである上記2つの埋設位置候補を推定する処理を重み付けにより統合させる処理(ステップS73)を示すフローチャートである。図9において、ステップS85において極小点探査による埋設位置候補の度合いμgIの重み付け係数wと双曲線パターンによる埋設位置候補の度合いμgHPの重み付け係数wを図34に示すように深度に応じて変化させて求める。次いで、ステップS86において、得られた度合いと重み付け係数を式(12)を用いて線形結合することにより、全ての知識に基づく埋設管の度合いμTDを求める。さらに、ステップS87においてμTD>0.5を満たす画像データを埋設管候補の画像データとして抽出し、元のルーチンに戻る。 FIG. 9 is a flowchart showing a process (step S73) of integrating the process of estimating the two embedded position candidates, which is the subroutine of FIG. 6, by weighting. 9, in accordance with weighting coefficients w h degree mu GHP buried position candidates by weighting coefficients w i and hyperbolic pattern degree mu gI buried position candidate according to the minimum point exploration in the depth as shown in Figure 34 in step S85 Change and seek. Next, in step S86, the degree μ TD of the buried pipe based on all knowledge is obtained by linearly combining the obtained degree and the weighting coefficient using Expression (12). Further, in step S87, image data satisfying μ TD > 0.5 is extracted as the embedded pipe candidate image data, and the process returns to the original routine.

図10及び図11は、図3のサブルーチンである連結探査処理(ステップS5)を示すフローチャートである。   10 and 11 are flowcharts showing the connection exploration process (step S5), which is a subroutine of FIG.

図10のステップS31において、まず、1つのXY平面上において候補点の画像データを探査して一時メモリである処理メモリ25に格納する。次いで、ステップS32において1つの候補点の画像データを選択し、ステップS33において選択した候補点を中心とする範囲球内で候補点を探査する。そして、ステップS34において選択した候補点はXZスライスの画像データか否かが判断され、YESのときはステップS35に進む一方、NOのときはステップS37に進む。ステップS35では、他のXZスライスの画像データで候補点を発見したか否かが判断され、YESのときはステップS40に進む一方、NOのときはステップS36に進む。また、ステップS36では、別のYZスライスの画像データで候補点を発見したかか否かが判断され、YESのときはステップS40に進む一方、NOのときはステップS42に進む。さらに、ステップS37において他のYZスライスの画像データで候補点を発見したかか否かが判断され、YESのときはステップS40に進む一方、NOのときはステップS38に進む。また、ステップS38では、別のXZスライスの画像データで候補点を発見したかか否かが判断され、YESのときはステップS40に進む一方、NOのときはステップS42に進む。   In step S31 of FIG. 10, first, image data of candidate points is searched on one XY plane and stored in the processing memory 25 which is a temporary memory. Next, image data of one candidate point is selected in step S32, and the candidate point is searched for in a range sphere centered on the candidate point selected in step S33. Then, it is determined whether or not the candidate point selected in step S34 is image data of an XZ slice. If YES, the process proceeds to step S35, and if NO, the process proceeds to step S37. In step S35, it is determined whether a candidate point has been found in the image data of another XZ slice. If YES, the process proceeds to step S40, and if NO, the process proceeds to step S36. In step S36, it is determined whether a candidate point has been found in the image data of another YZ slice. If YES, the process proceeds to step S40. If NO, the process proceeds to step S42. Further, in step S37, it is determined whether or not a candidate point has been found in the image data of another YZ slice. If YES, the process proceeds to step S40, and if NO, the process proceeds to step S38. In step S38, it is determined whether a candidate point has been found in the image data of another XZ slice. If YES, the process proceeds to step S40. If NO, the process proceeds to step S42.

ステップS40においては、選択した候補点と探査した候補した候補点が連結していると判断して、選択した候補点と探査した候補点のうちの最短の候補点を連結して連結データとして一時メモリである処理メモリ25に格納し、ステップS41において連結した候補点を選択した候補点とした後、さらなる連結処理を行うためにステップS33に戻る。ここで、連結データとは、1つの候補点の画像データと別の候補点の画像データとが連結していることを示すデータであって、当該2つの候補点の3次元画像の配置アドレスの対で表される。   In step S40, it is determined that the selected candidate point and the searched candidate point are connected, and the selected candidate point and the shortest candidate point of the searched candidate points are connected to temporarily serve as connected data. After the candidate points stored in the processing memory 25 as a memory and connected in step S41 are selected, the process returns to step S33 to perform further connection processing. Here, the concatenated data is data indicating that the image data of one candidate point and the image data of another candidate point are concatenated, and is an arrangement address of the three-dimensional image of the two candidate points. Expressed in pairs.

ステップS42において選択した以外の未処理の候補点の画像データはあるかか否かが判断され、YESのときはステップS43に進み、別の候補点の画像データを選択し、別の埋設管である連結状態を探査するために、ステップS33に戻る。一方、ステップS42でNOのときは図11のステップS44に進む。   It is determined whether or not there is image data of unprocessed candidate points other than those selected in step S42. If YES, the process proceeds to step S43 to select image data of another candidate point and use another embedded pipe. In order to search for a certain connected state, the process returns to step S33. On the other hand, if NO in step S42, the process proceeds to step S44 in FIG.

図11のステップS44では、未処理のXY平面はあるかか否かが判断され、YESのときはステップS45に進む一方、NOのときはステップS46に進む。ステップS45において別のXY平面上において候補点の画像データを探査した一時メモリである処理メモリ25に格納した後、別のXY平面の画像データについて処理を行うために、図10のステップS32に戻る。一方、ステップS46において収集した連結データにおける埋設物の候補線について平均間隔を算出し、所定の間隔以内の候補線は同一の埋設物と判断し、同一の埋設物と判断した複数の候補線のうちの1つ以外の候補線の連結データを処理メモリ25から除去する。そして、ステップS47において残った連結データを連結結果データとして処理メモリ25に格納して、元のメインルーチンに戻る。   In step S44 of FIG. 11, it is determined whether or not there is an unprocessed XY plane. If YES, the process proceeds to step S45, and if NO, the process proceeds to step S46. In step S45, after storing the image data of the candidate point on another XY plane in the processing memory 25 which is a temporary memory, the process returns to step S32 in FIG. 10 in order to process the image data of another XY plane. . On the other hand, an average interval is calculated for the candidate line of the embedded object in the concatenated data collected in step S46, candidate lines within the predetermined interval are determined to be the same embedded object, and a plurality of candidate lines determined to be the same embedded object. Connection data of candidate lines other than one of them is removed from the processing memory 25. Then, the concatenated data remaining in step S47 is stored in the processing memory 25 as concatenation result data, and the process returns to the original main routine.

図10及び図11において、ステップS31及びS45におけるXY平面の選択は、探査面92から順次埋設深度の方向で処理することが好ましく、また、1つのXY平面上の候補点の選択は、その平面の外周から同軸の位置にある候補点から探索して、内側方向に向かって同軸の位置にある候補点を探索しながら処理することが好ましい。   10 and 11, the selection of the XY plane in steps S31 and S45 is preferably performed sequentially from the exploration plane 92 in the direction of the embedding depth, and the selection of candidate points on one XY plane is the plane. It is preferable to perform processing while searching for a candidate point located at a coaxial position in the inner direction by searching for a candidate point located at a coaxial position from the outer periphery.

図12は、図3のサブルーチンである埋設物抽出処理(ステップS6)を示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart showing an embedded object extraction process (step S6) which is a subroutine of FIG.

図12において、まず、ステップS51において処理メモリ25内の連結結果データから1つの連結結果データを選択し、ステップS52において選択された連結結果データの両端に位置する2つの埋設位置候補について外周からの距離と、選択された連結結果データの複数の埋設位置候補についての探度の平均値を求める。次いで、ステップS53において図29(a)のメンバーシップ関数を用いて外周からの2つの距離に対する各グレードGpNear及びGpFarを計算し、ステップS54において図29(b)のメンバーシップ関数を用いて探度の平均値に対する各グレードGpShallow,GpMiddle,GpDeepを計算する。そして、ステップS55において式(5)を用いて埋設管の所属度grade Aを計算し、式(6)を用いて埋設管でない所属度grade Bを計算し、ステップS56においてgrade A>grade Bか否かが判断され、YESのときはステップS57に進む一方、NOのときはステップS58に進む。ステップS57において選択した連結結果データを、埋設管として抽出して画像メモリ23に記憶してステップS59に進む。一方、ステップS58において選択した連結結果データを、埋設管ではないと判断し、画像メモリ23に記憶せず、ステップS59に進む。さらに、ステップS59において未処理の連結結果データがあるかか否かが判断され、YESのときはステップS60に進み、処理メモリ25内の連結結果データから別の1つの連結結果データを選択してステップS52に戻る。一方、ステップS59でNOのときは当該埋設物抽出処理を終了して元のメインルーチンに戻る。 In FIG. 12, first, one concatenation result data is selected from the concatenation result data in the processing memory 25 in step S51, and two embedded position candidates located at both ends of the concatenation result data selected in step S52 from the outer periphery. The average value of the distance and the search for a plurality of embedded position candidates of the selected connection result data is obtained. Next, in step S53, the grades G pNear and G pFar for the two distances from the outer periphery are calculated using the membership function of FIG. 29A, and in step S54, the membership function of FIG. 29B is used. Each grade GpShallow , GpMiddle , GpDeep with respect to the average value of the search is calculated. In step S55, the degree of affiliation grade A of the buried pipe is calculated using equation (5), and the degree of affiliation grade B of the buried pipe is calculated using equation (6). In step S56, whether grade A> grade B is satisfied. If it is YES, the process proceeds to step S57. If it is NO, the process proceeds to step S58. The connection result data selected in step S57 is extracted as an embedded pipe and stored in the image memory 23, and the process proceeds to step S59. On the other hand, the connection result data selected in step S58 is determined not to be an embedded pipe, and is not stored in the image memory 23, and the process proceeds to step S59. Further, in step S59, it is determined whether or not there is unprocessed connection result data. If YES, the process proceeds to step S60 to select another connection result data from the connection result data in the processing memory 25. The process returns to step S52. On the other hand, if NO in step S59, the buried object extraction process is terminated and the process returns to the original main routine.

図13は、図3のサブルーチンである遺伝的アルゴリズムを用いて推定処理用パラメータを適応制御して設定する処理(ステップS8)を示すフローチャートである。図13において、まず、ステップS91において評価処理を実行し、ステップS92において選択処理を実行し、ステップS93において交叉処理を実行し、ステップS94で突然変異処理を実行した後、元のメインルーチンに戻る。これらステップS91乃至S94の各処理について以下に詳述する。   FIG. 13 is a flowchart showing a process (step S8) for adaptively controlling and setting the estimation process parameters using the genetic algorithm which is the subroutine of FIG. In FIG. 13, first, an evaluation process is executed in step S91, a selection process is executed in step S92, a crossover process is executed in step S93, a mutation process is executed in step S94, and the process returns to the original main routine. . Each processing of these steps S91 to S94 will be described in detail below.

適応制御することにより最適化が必要な推定処理用パラメータは、上述のように、以下の14個である。
(a)図31(a)における濃度の知識の入力のメンバーシップ関数を定義するための5つの推定処理用パラメータT1乃至T5。
(b)図33(a)における双曲線形状の知識の入力のメンバーシップ関数を定義する4つの推定処理用パラメータA1乃至A4。
(c)図34における重み付け係数の関数を定義する5つの推定処理用パラメータD1,D2,D4,D6,Da。
The estimation processing parameters that need to be optimized by adaptive control are the following 14 parameters as described above.
(A) Five estimation processing parameters T1 to T5 for defining the membership function of the concentration knowledge input in FIG.
(B) Four estimation processing parameters A1 to A4 defining the membership function of the hyperbolic shape knowledge input in FIG.
(C) Five estimation processing parameters D1, D2, D4, D6, and Da that define the function of the weighting coefficient in FIG.

本実施形態においては、遺伝的アルゴリズムにおける遺伝子の個体を、1ビットが0,1である配列として表現する。各推定処理用パラメータが持っているそれぞれ異なる変化範囲を8ビットで表現し、14個の推定処理用パラメータで合計112ビットの個体を例えば10個生成させ、初期個体集団を作成し、図3のステップS2において設定される当該推定処理用パラメータの初期値とする。ここで、本実施形態においては、最適解をより早く収束する目的で従来の単一環境下での最適値を各初期個体集団として割り当てた。なお、レーダー装置の仕様の変更やデータ変換方式の変更等、大きく環境が変化する場合は初期個体集団をランダムに生成した方が好ましい。   In this embodiment, an individual of a gene in the genetic algorithm is expressed as an array in which 1 bit is 0,1. A different change range of each estimation processing parameter is represented by 8 bits, and for example, 10 individuals with a total of 112 bits are generated with 14 estimation processing parameters, and an initial individual population is created. The initial value of the estimation processing parameter set in step S2 is used. Here, in the present embodiment, the optimum value under the conventional single environment is assigned as each initial individual population in order to converge the optimum solution earlier. In addition, when the environment changes greatly, such as a change in the specifications of the radar device or a change in the data conversion method, it is preferable to generate an initial population at random.

初期個体集団を生成すると、それに対して選択、交叉、突然変異の演算子に必要な適応度の評価処理(ステップS91)を行う。まず、本システムで使用する入力データについて、次のように仮定する。
<仮定1>入力データには、全埋設管に関する情報が含まれている。
<仮定2>入力データには、埋設管以外のものは何も存在しない。
すなわち、入力データには全ての埋設管が探査できており、埋設管以外の物はないものとする。これらの仮定から、本システムの抽出結果は次のように導かれる。
<結果1>抽出結果には、すべての埋設管が存在する。
<結果2>抽出結果には、埋設管以外は存在しない。
また、本システムでは各パラメータと埋設管の抽出数との関係は非線形であるため、適応度gを次式のように定義する。
When the initial individual population is generated, fitness evaluation processing (step S91) necessary for selection, crossover, and mutation operators is performed on the initial population. First, the input data used in this system is assumed as follows.
<Assumption 1> The input data includes information on all buried pipes.
<Assumption 2> There is nothing other than the buried pipe in the input data.
That is, it is assumed that all the buried pipes can be searched for the input data and there is nothing other than the buried pipe. From these assumptions, the extraction results of this system are derived as follows.
<Result 1> The extraction result includes all the buried pipes.
<Result 2> Extraction results do not exist except for buried pipes.
In this system, since the relationship between each parameter and the number of buried pipes extracted is non-linear, the fitness g is defined as follows:

Figure 0004168040
Figure 0004168040

ここで、nは抽出された埋設管の数であり、lはi番目の埋設管の長さである。<結果2>より抽出されたオブジェクトは全て埋設管であるので、その長さの総和(適応度g)は埋設管の抽出度合いとなる。そして、<結果1>が満たされたとき、適応度gは最大値を示す。例えば、図35(a)のように埋設管が抽出されていない場合に適応度gは低くなり、図35(b)のように正確に抽出されていれば適応度gは高くなる。このように、埋設管の長さの総和が大きい方が埋設管を正確に抽出できていることになり適応度gは高くなる。 Here, n is the number of extracted buried pipes, and l i is the length of the i-th buried pipe. Since the objects extracted from <Result 2> are all buried pipes, the sum of their lengths (fitness g) is the degree of extraction of the buried pipe. When <Result 1> is satisfied, the fitness g indicates the maximum value. For example, when the buried pipe is not extracted as shown in FIG. 35 (a), the fitness g is low, and when it is accurately extracted as shown in FIG. 35 (b), the fitness g is high. In this way, the larger the total length of the buried pipe, the more accurately the buried pipe can be extracted, and the fitness g becomes higher.

本実施形態に係る選択処理(ステップS92)においては公知のルーレット選択法を用いる。ルーレット選択法は、各個体の適応度から選択確率を変え、この確率に沿ってルーレットを回すように選択を行う方法であり、適応度の高い個体ほど選ばれやすい。ある個体iにおける適応度をgとし、個体数をMとするとき、次式に示すような選択確率Pで選択を行う。 In the selection process (step S92) according to the present embodiment, a known roulette selection method is used. The roulette selection method is a method in which selection probability is changed from the fitness of each individual, and selection is performed so that the roulette is rotated according to this probability. Individuals with higher fitness are more likely to be selected. When the fitness of an individual i is g i and the number of individuals is M, selection is performed with a selection probability P i as shown in the following equation.

Figure 0004168040
Figure 0004168040

図36に、本実施形態で用いたルーレット選択法による選択処理の実施例を示す。ここで、例えば本実施形態のようにそれぞれ異なるパラメータを持った10個の個体が与えられている場合、上記式(12)で示した評価関数を用いてそれぞれの適応度gを算出し、その結果からそれぞれの選択確率Pを求める。この選択確率Pを図36(d)に示すようにルーレットに配置したとき、選択確率Pが大きいほど大きな占有率であるため最も選択される確率は高いということになる。 FIG. 36 shows an example of selection processing by the roulette selection method used in this embodiment. Here, for example, when 10 individuals having different parameters are given as in the present embodiment, the fitness g i is calculated using the evaluation function shown in the equation (12), Each selection probability P i is obtained from the result. When this selection probability P i is arranged in the roulette as shown in FIG. 36 (d), the larger the selection probability P i is, the larger the occupation ratio is, and thus the highest selection probability is high.

次いで、交叉処理(ステップS93)においては、いわゆる一点交叉法を用いる。一点交叉法は、図37(a)及び(b)に示すように、交叉確率pで個体を2つ選び、1から111のビット境界においてランダムに交叉点を決定し、その点を境に後ろの遺伝子列を部分的に交換する。 Next, in the crossover process (step S93), a so-called single point crossover method is used. One-point crossover method, as shown in FIG. 37 (a) and (b), select two individuals with crossover probability p c, determine the crossover point at random in the bit boundaries of 1 to 111, the boundary of the point Partially replace the rear gene sequence.

さらに、突然変異処理(ステップS94)においては、図38に示すように、ランダムに個体を選び、突然変異確率pで突然変異を行うビットを1から112のビット中から決定し、そのビットを反転させる。 Furthermore, the mutation process (step S94), as shown in FIG. 38, randomly selected individuals, a bit is used to mutation mutation probability p m was determined from the bit of 1 from 112, the bit Invert.

図39は、図2の埋設物探査システムの実施例における世代数Tに対する適合度の推移を示すグラフである。本実施形態においては、図3に示すループにより世代数(反復回数)を変化させており、最終世代(反復回数)T=1000になるまでパラメータを更新することが好ましい。また、とって代わって、このパラメータの更新は、図39に示すように世代数の適応度の変化から、変化の割合が少なくなると終了してもよい。   FIG. 39 is a graph showing the transition of the fitness with respect to the generation number T in the embodiment of the buried object search system of FIG. In this embodiment, the number of generations (number of iterations) is changed by the loop shown in FIG. 3, and it is preferable to update the parameters until the final generation (number of iterations) T = 1000. Alternatively, the parameter update may be terminated when the rate of change decreases due to the change in the fitness of the number of generations as shown in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば、浅部及び単独の埋設物からの反射波群の特徴である双曲線パターンと、反射波の振幅下降が干渉波の影響を受けにくいという特徴に注目した埋設物の位置推定を行い、しかも推定処理用パラメータを遺伝的アルゴリズムを用いて適応制御し、その結果をもとに内部構造の3次元の画像を生成して出力した。これにより、高い精度での構造物内部の3次元構成の画像を生成することができ、この結果により工事の際に必要な構造物内部の情報を得ることができる。従って、埋設物探査処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら埋設物探査処理を実行することができ、種々の探査物体中で埋設物を容易にかつ高精度で探索し、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができる。   As described above, according to the present embodiment, attention is paid to the hyperbolic pattern that is a characteristic of the reflected wave group from the shallow portion and the single buried object, and the feature that the amplitude drop of the reflected wave is less affected by the interference wave. The position of the buried object was estimated, and the estimation parameters were adaptively controlled using a genetic algorithm. Based on the result, a three-dimensional image of the internal structure was generated and output. As a result, it is possible to generate an image of a three-dimensional structure inside the structure with high accuracy, and as a result, it is possible to obtain information inside the structure necessary for construction. Therefore, it is possible to execute the embedded object exploration process while adaptively controlling the measurement parameters used when executing the embedded object exploration process to the optimum values, and easily and accurately search the embedded object in various exploration objects. Anyone can easily confirm the position of the buried object by visual recognition.

以上の第2の実施形態においては、連結探査処理(ステップS6)を実行した後、埋設物抽出処理(ステップS7)を実行しているが、本発明はこれに限らず、後者の埋設物抽出処理を実行しなくてもよい。   In the above 2nd Embodiment, after performing a connection exploration process (step S6), the embedded object extraction process (step S7) is performed, However, this invention is not limited to this, The latter embedded object extraction It is not necessary to execute processing.

以上の第2の実施形態においては、ステップS4においてXZスライスとYZスライスの2つの断面の推定処理結果のデータを3次元空間上に合成して配置するように仮想的にアドレス割り当てして画像メモリ23に記憶しているが、本発明はこれに限らず、XZスライスとYZスライスのうちの少なくとも1つの断面の推定処理結果のデータを3次元空間上に合成して配置するように仮想的にアドレス割り当てして画像メモリ23に記憶してもよい。すなわち、1つのスライスの断面画像のみに基づいて埋設物の探査の処理を行ってもよい。   In the second embodiment described above, in step S4, the data of the estimation processing results of the two cross sections of the XZ slice and the YZ slice are virtually allocated to be arranged in a three-dimensional space and assigned to the image memory. However, the present invention is not limited to this, and the data of the estimation processing result of at least one cross section of the XZ slice and the YZ slice is virtually combined and arranged in a three-dimensional space. Addresses may be assigned and stored in the image memory 23. In other words, the buried object exploration process may be performed based only on the cross-sectional image of one slice.

図40乃至図42は、それぞれ図2の埋設物探査システムの第1乃至第3の実施例における探索結果を示す図であって、これらの図の(a)は従来技術によるX線画像の測定結果を示す図であり、(b)本実施形態に係る方法を適応する前の探索結果画像を示す図であり、(c)は本実施形態に係る方法を適応した後の探索結果画像を示す図である。なお、図40乃至図42の(b)及び(c)に図示した結果中の破線(四角)はX線画像に対応する部分を示している。   FIGS. 40 to 42 are diagrams showing search results in the first to third embodiments of the embedded object search system of FIG. 2, respectively, and (a) of these drawings shows measurement of X-ray images according to the prior art. It is a figure which shows a result, (b) It is a figure which shows the search result image before applying the method concerning this embodiment, (c) shows the search result image after applying the method concerning this embodiment. FIG. Note that broken lines (squares) in the results illustrated in FIGS. 40B to 42B and 42C indicate portions corresponding to X-ray images.

図40乃至図42から明らかなように、従来法では3次元表示の際に、システムの14個の推定処理用パラメータを予め固定していたために、破線部分の埋設管が全く検出されていなかったが、図40乃至図42の楕円形状の破線で示すように、本実施形態に係る方法を適用することにより内部パラメータが自動的に最適化されたことで、従来法で検出されていなかった埋設管を検出できた。   As is apparent from FIGS. 40 to 42, in the conventional method, the 14 estimation processing parameters of the system were fixed in advance during the three-dimensional display, so that no buried pipe in the broken line portion was detected. However, as indicated by the elliptical broken lines in FIGS. 40 to 42, the internal parameters are automatically optimized by applying the method according to the present embodiment, so that the embedding that has not been detected by the conventional method is performed. The tube could be detected.

<変形例>
以上の実施形態においては、図3の埋設物探査画像処理のプログラムデータをCD−ROM45aに格納して実行するときにプログラムメモリ24にロードして実行しているが、本発明はこれに限らず、CD−R、CD−RW、DVD、MOなどの光ディスク又は光磁気ディスクの記録媒体、もしくは、フロッピーディスクなどの磁気ディスクの記録媒体など種々の記録媒体に格納してもよい。これらの記録媒体は,コンピュータで読み取り可能な記録媒体である。また、図3の埋設物探査画像処理のプログラムデータを予めプログラムメモリ24に格納して当該画像処理を実行してもよい。
<Modification>
In the above embodiment, when the program data of the embedded object exploration image processing of FIG. 3 is stored in the CD-ROM 45a and executed, it is loaded into the program memory 24 and executed. However, the present invention is not limited to this. , CD-R, CD-RW, DVD, MO, or other optical disk or magneto-optical disk recording medium, or a magnetic disk recording medium such as a floppy disk. These recording media are computer-readable recording media. Alternatively, the program data of the embedded object exploration image processing of FIG. 3 may be stored in advance in the program memory 24 and the image processing may be executed.

以上の実施形態においては、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法及び装置について説明しているが、本発明はこれに限らず、電磁波に代えて超音波を用いて埋設物の探索処理を同様に実行してもよい。   In the above embodiment, the embedded object that continuously extends in the predetermined length direction in the exploration object, radiates the transmission wave of the electromagnetic wave from the surface of the exploration object, receives the reflected wave of the transmission wave, Although the buried object exploration processing method and apparatus for exploring based on the reflected wave data are described, the present invention is not limited to this, and the buried object searching process is similarly performed using ultrasonic waves instead of electromagnetic waves. May be.

以上の実施形態においては、遺伝的アルゴリズムを用いた位置推定処理用パラメータの適応制御処理において、評価、選択、交叉、突然変異、判定の各処理について一例を示しているが、本発明はこれに限られるものではない。   In the above embodiment, in the adaptive control processing of the parameter for position estimation processing using the genetic algorithm, an example is shown for each processing of evaluation, selection, crossover, mutation, and determination. It is not limited.

以上詳述したように、本発明に係る埋設物探査処理方法又は装置によれば、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法又は装置において、上記受信した反射波のデータに基づいて、上記埋設物の探査のための所定の特徴パラメータのデータを抽出し、上記抽出された特徴パラメータのデータに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記埋設物の位置を推定し、上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する。従って、埋設物探査処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら埋設物探査処理を実行することができ、種々の探査物体中で埋設物を容易にかつ、従来技術に比較して高精度で探索し、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができる。   As described in detail above, according to the buried object exploration processing method or apparatus according to the present invention, the buried object continuously extending in the predetermined length direction in the exploration object is converted into an electromagnetic wave or ultrasonic transmission wave. In a buried object exploration processing method or apparatus that radiates from the surface of an exploration object, receives a reflected wave of the transmitted wave, and explores based on reflected wave data, the buried object is based on the received reflected wave data. Predictive feature parameter data is extracted for exploration, and based on the extracted feature parameter data, a genetic algorithm is used to estimate the position estimation processing parameter so that the degree of fitness of the position estimation processing parameter is high The position of the buried object is estimated using the knowledge that the buried object continuously extends while adaptively controlling the parameters for use, and the position of the buried object is determined based on the estimated position of the buried object. And it generates and outputs an image in the form of a 3-dimensional image. Therefore, the embedded object exploration process can be executed while adaptively controlling the measurement parameters used when executing the embedded object exploration process to the optimum values, and the embedded object in various exploration objects can be easily compared with the prior art. Thus, it is possible to search with high accuracy, and anyone can easily confirm the position of the buried object by visual recognition.

また、本発明に係る埋設物探査処理方法又は装置によれば、探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法又は装置において、上記受信した反射波のデータに基づいて、上記探査物体の表面とは直交する少なくとも1つの断面の濃度データを有する画像データを生成し、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて上記生成した画像データから埋設物が存在しない画像データを除去することにより上記埋設物の候補点を示す少なくとも1つの断面の候補点画像データを生成し、上記生成された少なくとも1つの断面の候補点画像データを3次元空間上に仮想的に配置するように画像メモリに格納し、上記画像メモリに格納された候補点画像データに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという知識を用いて候補点を連結することにより上記埋設物の位置を推定し、上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する。従って、埋設物探査処理を実行するときに用いる測定パラメータを最適値に適応制御しながら埋設物探査処理を実行することができ、種々の探査物体中で埋設物を容易にかつ、従来技術に比較して高精度で探索し、誰でも容易に埋設物の位置を視認により確認することができる。   Further, according to the buried object exploration processing method or apparatus according to the present invention, the buried object continuously extending in the predetermined length direction in the exploration object is transmitted from the surface of the exploration object by electromagnetic waves or ultrasonic waves. In a buried object exploration processing method or apparatus for radiating, receiving a reflected wave of the transmitted wave, and exploring based on reflected wave data, orthogonal to the surface of the exploration object based on the received reflected wave data Generating image data having density data of at least one cross section, and using the knowledge that the embedded object extends continuously, removing image data having no embedded object from the generated image data Candidate point image data of at least one cross section indicating a candidate point of the embedded object is generated, and the generated at least one cross section candidate point image data is virtually arranged in a three-dimensional space. The position estimation parameters are adaptively controlled using genetic algorithms based on the candidate image data stored in the image memory and using the genetic algorithm. However, the position of the buried object is estimated by connecting candidate points using knowledge that the buried object continuously extends, and based on the estimated position of the buried object, An image is generated and output in the form of a three-dimensional image. Therefore, the embedded object exploration process can be executed while adaptively controlling the measurement parameters used when executing the embedded object exploration process to the optimum values, and the embedded object in various exploration objects can be easily compared with the prior art. Thus, it is possible to search with high accuracy, and anyone can easily confirm the position of the buried object by visual recognition.

本発明に係る第1の実施形態である測定パラメータの適応制御処理を備えた測定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement process provided with the adaptive control process of the measurement parameter which is the 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施形態である埋設物探査システム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 buried object search system which is 2nd Embodiment which concerns on this invention. 図2の画像処理装置10のCPU20によって実行される埋設物探査画像処理(メインルーチン)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the buried object search image process (main routine) performed by CPU20 of the image processing apparatus 10 of FIG. 図3のサブルーチンであるX方向の走査時の反射波信号データに基づく埋設位置候補推定処理(ステップS2)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the burying position candidate estimation process (step S2) based on the reflected wave signal data at the time of the scanning of the X direction which is a subroutine of FIG. 図3のサブルーチンであるY方向の走査時の反射波信号データに基づく埋設位置候補推定処理(ステップS3)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the embedment position candidate estimation process (step S3) based on the reflected wave signal data at the time of the scanning of the Y direction which is a subroutine of FIG. 図4のサブルーチンである埋設位置候補のXZスライスの画像データに基づいて濃淡の極小点探査により埋設位置候補を推定する処理(ステップS15)を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing processing (step S15) for estimating a buried position candidate by searching for a minimum point of light and shade based on image data of an XZ slice of a buried position candidate, which is a subroutine of FIG. 図6のサブルーチンである濃淡の極小点探査により埋設位置候補を推定する処理(ステップS71)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (step S71) which estimates an embedment position candidate by the local minimum point search of the light and shade which is the subroutine of FIG. 図6のサブルーチンである双曲線パターンを見ることにより埋設位置候補を推定する処理(ステップS72)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (step S72) which estimates an embedment position candidate by seeing the hyperbolic pattern which is a subroutine of FIG. 図6のサブルーチンである上記2つの埋設位置候補を推定する処理を重み付けにより統合させる処理(ステップS73)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (step S73) which integrates the process which estimates the said 2 embedment position candidates which is a subroutine of FIG. 6 by weighting. 図3のサブルーチンである連結探査処理(ステップS5)の第1の部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st part of the connection search process (step S5) which is a subroutine of FIG. 図3のサブルーチンである連結探査処理(ステップS5)の第2の部分を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd part of the connection search process (step S5) which is a subroutine of FIG. 図3のサブルーチンである埋設物抽出処理(ステップS6)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the buried object extraction process (step S6) which is a subroutine of FIG. 図3のサブルーチンである遺伝的アルゴリズムを用いて推定処理用パラメータを適応制御して設定する処理(ステップS8)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (step S8) which adaptively controls and sets the parameter for estimation processes using the genetic algorithm which is a subroutine of FIG. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる送信波信号の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the frequency spectrum of the transmission wave signal used in the buried object search system of FIG. 図14の送信波信号の送信パルスの波形を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the waveform of the transmission pulse of the transmission wave signal of FIG. 図2の埋設物探査システムで用いる探査の走査方法を示す平面図である。It is a top view which shows the scanning method of the search used with the buried object search system of FIG. 図2の埋設物探査システムで用いる埋設物探査用送受信装置を備えた探査装置の測定原理を示す正面図である。It is a front view which shows the measurement principle of the exploration apparatus provided with the transmission / reception apparatus for buried object search used with the buried object search system of FIG. 図2の埋設物探査システムによって測定された反射波群の双曲線パターンを示す図及び画像の写真である。It is the figure and the photograph of an image which show the hyperbolic pattern of the reflected wave group measured by the buried object search system of FIG. (a)は図2の埋設物探査システムによって測定された受信波形の波形図であり、(b)はそのX方向の探査結果画像の写真であり、(c)はそのY方向の探査結果画像の写真である。(A) is a waveform diagram of a received waveform measured by the buried object search system of FIG. 2, (b) is a photograph of the X direction search result image, and (c) is the Y direction search result image. It is a photograph of. (a)は図2の埋設物探査システムによって測定された探査結果画像の写真であり、(b)は(a)におけるLa線上の波形を示す波形図である。(A) is a photograph of the exploration result image measured by the buried object exploration system of FIG. 2, and (b) is a waveform diagram showing the waveform on the La line in (a). (a)は図2の埋設物探査システムによって測定された探査結果画像の写真であり、(b)は(a)のLb線上の波形の波形図であり、(c)はその相互干渉部分の拡大図である。(A) is a photograph of the exploration result image measured by the buried object exploration system of FIG. 2, (b) is a waveform diagram of the waveform on the Lb line of (a), and (c) is the mutual interference portion. It is an enlarged view. 図2の埋設物探査システムによって測定された濃度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the density | concentration distribution measured by the buried object search system of FIG. 図2の埋設物探査システムによって測定された候補領域の抽出結果を示す図であって、(a)はその原画像の写真であり、(b)はその処理結果の画像を示す図である。It is a figure which shows the extraction result of the candidate area | region measured by the buried object search system of FIG. 2, Comprising: (a) is the photograph of the original image, (b) is a figure which shows the image of the processing result. (a)及び(b)はそれぞれ図1の埋設物探査システムによって測定された信号波形を示す波形図であり、(c)は処理前の画像を示す図であり、(d)は処理後の画像を示す図である。(A) And (b) is a wave form diagram which shows the signal waveform each measured by the buried object search system of FIG. 1, (c) is a figure which shows the image before a process, (d) is a figure after a process. It is a figure which shows an image. (a)は図2の埋設物探査システムによって測定されたラベリング結果の画像を示す図であり、(b)はその埋設位置推定結果の画像を示す図である。(A) is a figure which shows the image of the labeling result measured by the buried object search system of FIG. 2, (b) is a figure which shows the image of the buried position estimation result. 図2の埋設物探査システムによって測定された図19の領域N4の概略を示す3次元の斜視図である。FIG. 20 is a three-dimensional perspective view showing an outline of a region N4 of FIG. 19 measured by the buried object search system of FIG. 図2の埋設物探査システムによって測定された、極小点探査により埋設位置を推定できない例を示す画像の図及び3次元の斜視図である。It is the figure of an image and the three-dimensional perspective view which show the example which cannot estimate the embedment position by the minimum point search measured by the embedment search system of FIG. 図2の埋設物探査システムによって実行された推定位置の連結処理を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection process of the estimated position performed by the buried object search system of FIG. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる埋設管抽出のためのメンバーシップ関数であって、(a)は外周からの距離に関するメンバーシップ関数のグラフであり、(b)は深度に関するメンバーシップ関数のグラフである。It is a membership function for buried pipe extraction used in the buried object exploration system of FIG. 2, wherein (a) is a membership function graph related to the distance from the outer periphery, and (b) is a membership function graph related to the depth. It is. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる濃度の特徴を示す図であって、(a)は埋設管の場合における調査距離に対する伝搬時間を示した、電磁波の反射波群に係る探査結果の濃淡画像と、その濃淡画像における調査距離に対する濃度を示すグラフとを示す図であり、(b)は干渉領域の場合における調査距離に対する伝搬時間を示した、電磁波の反射波群に係る探査結果の濃淡画像と、その濃淡画像における調査距離に対する濃度を示すグラフとを示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the density | concentration used in the buried object search system of FIG. 2, Comprising: (a) is the grayscale image of the search result which concerns on the reflected wave group of electromagnetic waves which showed the propagation time with respect to the investigation distance in the case of a buried pipe, and And (b) is a graph showing the density with respect to the survey distance in the grayscale image, and (b) shows the grayscale image of the search result relating to the reflected wave group of the electromagnetic wave, showing the propagation time with respect to the survey distance in the interference region. It is a figure which shows the graph which shows the density | concentration with respect to the investigation distance in the gray image. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる濃度の知識のメンバーシップ関数であって、(a)は入力のメンバーシップ関数のグラフであり、(b)は出力のメンバーシップ関数のグラフである。FIG. 2 is a membership function of knowledge of concentration used in the embedded object search system of FIG. 2, wherein (a) is a graph of an input membership function, and (b) is a graph of an output membership function. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる双曲線形状の特徴を示す図であって、(a)は調査距離に対する伝搬時間を示した、電磁波の反射波群に係る探査結果の濃淡画像を示す図であり、(b)はその探査結果の濃淡画像における双曲線形状を示す図であり、(c)はその理論双曲線を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the hyperbola shape used in the buried object search system of FIG. 2, Comprising: (a) is a figure which shows the grayscale image of the search result which concerns on the reflected wave group of electromagnetic waves which showed the propagation time with respect to investigation distance. (B) is a figure which shows the hyperbola shape in the gray image of the search result, (c) is a figure which shows the theoretical hyperbola. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる双曲線形状の知識のメンバーシップ関数であって、(a)は入力のメンバーシップ関数のグラフであり、(b)は出力のメンバーシップ関数のグラフである。2 is a hyperbolic shape knowledge membership function used in the embedded object search system of FIG. 2, wherein (a) is a graph of an input membership function, and (b) is a graph of an output membership function. 図2の埋設物探査システムにおいて用いる深さに対する図9のステップS85の処理で用いる重み付け係数w,wの関数を示すグラフである。Weighting factors w i, for use in the process of step S85 in FIG. 9 to the depth used in buried objects exploration system of Figure 2 is a graph showing a function of w h. 図13の評価処理(ステップS91)における、適合度を用いた評価方法を示す図であって、(a)は適合度が低いときの埋設管の探索結果画像を示す図であり、(b)は適合度が高いときの埋設管の探索結果画像を示す図である。It is a figure which shows the evaluation method using the fitness in the evaluation process (step S91) of FIG. 13, Comprising: (a) is a figure which shows the search result image of an embedded pipe when a fitness is low, (b) FIG. 10 is a diagram showing a search result image of an embedded pipe when the fitness is high. 図13の選択処理(ステップS92)におけるルーレット選択法を用いた選択処理を示す図であって、(a)は選択処理における各個体のデータの一例を示す図であり、(b)は上記各個体に対する適合度gを示す図であり、(c)は上記各個体に対する選択確率Pを示す図であり、(d)は当該ルーレット選択の確率の円グラフを示す図である。It is a figure which shows the selection process using the roulette selection method in the selection process (step S92) of FIG. 13, Comprising: (a) is a figure which shows an example of each individual data in a selection process, (b) It is a figure which shows the fitness g with respect to an individual, (c) is a figure which shows the selection probability P with respect to said each individual, (d) is a figure which shows the pie chart of the said roulette selection probability. 図13の交叉処理(ステップS93)における一点交叉処理の一例を示す図であり、(a)は当該交叉処理前における選択された2つの固体のデータを示す図であり、(b)は当該交叉処理後における選択された2つの固体のデータを示す図である。It is a figure which shows an example of the one point crossover process in the crossover process (step S93) of FIG. 13, (a) is a figure which shows the data of two selected solids before the said crossover process, (b) is the said crossover. It is a figure which shows the data of two selected solids after a process. 図13の突然変異処理(ステップS93)における処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process in the mutation process (step S93) of FIG. 図2の埋設物探査システムの実施例における世代数Tに対する適合度の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the adaptability with respect to the generation number T in the Example of the embedded object search system of FIG. 図2の埋設物探査システムの第1の実施例における探索結果を示す図であって、(a)は従来技術によるX線画像の測定結果を示す図であり、(b)本実施形態に係る方法を適応する前の探索結果画像を示す図であり、(c)は本実施形態に係る方法を適応した後の探索結果画像を示す図である。It is a figure which shows the search result in 1st Example of the buried object search system of FIG. 2, Comprising: (a) is a figure which shows the measurement result of the X-ray image by a prior art, (b) It concerns on this embodiment It is a figure which shows the search result image before applying a method, (c) is a figure which shows the search result image after applying the method which concerns on this embodiment. 図2の埋設物探査システムの第2の実施例における探索結果を示す図であって、(a)は従来技術によるX線画像の測定結果を示す図であり、(b)本実施形態に係る方法を適応する前の探索結果画像を示す図であり、(c)は本実施形態に係る方法を適応した後の探索結果画像を示す図である。It is a figure which shows the search result in 2nd Example of the buried object search system of FIG. 2, Comprising: (a) is a figure which shows the measurement result of the X-ray image by a prior art, (b) It concerns on this embodiment It is a figure which shows the search result image before applying a method, (c) is a figure which shows the search result image after applying the method which concerns on this embodiment. 図2の埋設物探査システムの第3の実施例における探索結果を示す図であって、(a)は従来技術によるX線画像の測定結果を示す図であり、(b)本実施形態に係る方法を適応する前の探索結果画像を示す図であり、(c)は本実施形態に係る方法を適応した後の探索結果画像を示す図である。It is a figure which shows the search result in 3rd Example of the buried object search system of FIG. 2, Comprising: (a) is a figure which shows the measurement result of the X-ray image by a prior art, (b) It concerns on this embodiment It is a figure which shows the search result image before applying a method, (c) is a figure which shows the search result image after applying the method which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…埋設物探査用電磁波送受信装置、
1R…車輪、
1RR…車体、
2…送信アンテナ、
3…受信アンテナ、
4…送信機、
5…受信機、
6…コントローラ、
7…通信インターフェース、
10…画像処理装置、
20…CPU、
21…ROM、
22…RAM、
23…画像メモリ、
24…プログラムメモリ、
25…処理メモリ、
26…受信メモリ、
30…バス、
31…キーボードインターフェース、
32…マウスインターフェース、
33…ディスプレイインターフェース、
34…プリンタインターフェース、
35…ドライブ装置インターフェース、
41…キーボード、
42…マウス、
43…CRTディスプレイ、
44…プリンタ、
45…CD−ROMドライブ装置、
45a…CD−ROM、
51…通信ケーブル、
61…通信インターフェース。
90…埋設物、
91…探査物体、
92…探査面。
1 ... Electromagnetic wave transmitter / receiver for exploring buried objects,
1R ... wheel,
1RR ... car body,
2 ... Transmitting antenna,
3 ... receiving antenna,
4 ... Transmitter,
5 ... Receiver,
6 ... Controller,
7 ... Communication interface,
10 Image processing device,
20 ... CPU,
21 ... ROM,
22 ... RAM,
23. Image memory,
24 ... Program memory,
25 ... Processing memory,
26: Reception memory,
30 ... Bus
31 ... Keyboard interface,
32 ... Mouse interface,
33 ... Display interface,
34 ... Printer interface,
35 ... Drive device interface,
41 ... Keyboard,
42 ... mouse,
43 ... CRT display
44 ... Printer,
45 ... CD-ROM drive device,
45a ... CD-ROM,
51. Communication cable,
61: Communication interface.
90 ... buried object,
91 ... exploration object,
92: Exploration surface.

Claims (10)

探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理方法において、
上記受信した反射波のデータに基づいて、上記探査物体の表面とは直交する少なくとも1つの断面の濃度データを有する画像データを生成し、上記埋設物が連続して延在するという前提を用いて上記生成した画像データから埋設物が存在しない画像データを除去することにより上記埋設物の候補点を示す少なくとも1つの断面の候補点画像データを生成するステップと、
上記生成された少なくとも1つの断面の候補点画像データを3次元空間上に仮想的に配置するように画像メモリに格納するステップと、
上記画像メモリに格納された候補点画像データに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという前提を用いて候補点を連結することにより上記埋設物の位置を推定するステップと、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力するステップとを含み、
上記埋設物の位置を推定するステップは、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける濃度の知識を表し、濃度変化の平均角度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第1のメンバーシップ関数を用いて第1の埋設物の度合いを計算するステップと、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける双曲線形状の知識を表し、上記候補点画像データにおける濃度を参照して得られた双曲線と理論双曲線との一致度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第2のメンバーシップ関数を用いて第2の埋設物の度合いを計算するステップと、
上記計算された第1の埋設物の度合いと、上記計算された第2の埋設物の度合いとを所定の重み付け係数の関数を用いた線形結合により統合した第3の埋設物の度合いを計算するステップと、
上記第3の埋設物の度合いに基づいて埋設物候補の画像データであるか否かを判断することにより上記埋設物の位置を推定するステップとを含むことを特徴とする埋設物探査処理方法。
Reflected wave data is obtained by radiating an electromagnetic wave or ultrasonic transmission wave from the surface of the exploration object, receiving the reflected wave of the transmission wave, and the embedded object continuously extending in the predetermined length direction in the exploration object. In the buried object exploration processing method for exploring based on
Based on the received reflected wave data, image data having density data of at least one cross section orthogonal to the surface of the exploration object is generated, and using the premise that the embedded object extends continuously. Generating candidate point image data of at least one cross section indicating candidate points of the embedded object by removing image data in which no embedded object exists from the generated image data;
Storing the generated candidate point image data of at least one cross section in an image memory so as to be virtually arranged in a three-dimensional space;
Based on the candidate point image data stored in the image memory, using a genetic algorithm, the embedded object is controlled while adaptively controlling the position estimation processing parameters so that the degree of fitness of the position estimation processing parameters is high. Estimating the position of the buried object by connecting candidate points using the premise that they extend continuously;
Based on the position of the estimated buried object, it viewed including the step of generating and outputting an image of the buried object in a three-dimensional image format,
The step of estimating the position of the buried object is as follows:
The knowledge of the density in the candidate point image data stored in the image memory is expressed, and a predetermined first membership function is used to indicate the degree of the buried position candidate based on the average angle of density change. Calculating the degree,
Represents knowledge of hyperbolic shape in candidate point image data stored in the image memory, and indicates the degree of the embedded position candidate based on the degree of coincidence between the hyperbola obtained by referring to the density in the candidate point image data and the theoretical hyperbola. Calculating a degree of the second embedded object using a predetermined second membership function shown;
The degree of the third buried object is calculated by integrating the calculated degree of the first buried object and the calculated degree of the second buried object by linear combination using a function of a predetermined weighting coefficient. Steps,
And a step of estimating the position of the embedded object by determining whether or not the image data is an embedded object candidate based on the degree of the third embedded object .
請求項記載の埋設物探査処理方法において、
上記埋設物の位置を推定するステップの後に、
(a)上記埋設物の両端が探査物体の端部に近く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置しないとき埋設物である確率が高いという第1の規則と、
(b)上記埋設物の両端が探査物体の端部に遠く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置するとき埋設物である確率が低いという第2の規則とを含むファジィルールを用いて、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記推定された埋設物の位置が埋設物であるか否かを判断し、埋設物ではないと判断したときに上記推定された埋設物の位置のデータから除去するステップをさらに含むことを特徴とする埋設物探査処理方法。
In the buried object exploration processing method according to claim 1 ,
After the step of estimating the position of the buried object,
(A) the first rule that both ends of the buried object are close to the end of the exploration object, and the depth of the buried object is not between the cover thicknesses of the exploration object layer, the probability of being an embedded object is high;
(B) a second rule that the probability that the object is a buried object is low when both ends of the buried object are far from the end of the exploration object and the depth of the buried object is between the cover thicknesses of the exploration object layer. Using fuzzy rules,
Based on the estimated position of the embedded object, it is determined whether or not the estimated position of the embedded object is an embedded object, and when the estimated position of the embedded object is determined to be not an embedded object, The embedded object exploration processing method further comprising the step of removing from the data.
請求項1又は2記載の埋設物探査処理方法において、上記位置推定処理用パラメータは、上記第1のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記第2のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記重み付け係数の関数を定義するためのパラメータとを含むことを特徴とする埋設物探査処理方法。 3. The embedded object exploration processing method according to claim 1, wherein the position estimation processing parameters are a parameter for defining the first membership function and a parameter for defining the second membership function. And a parameter for defining the function of the weighting coefficient. 請求項1乃至のうちの1つに記載の埋設物探査処理方法において、上記適合度は、上記画像メモリに格納された候補点画像データにおいて推定して抽出された各埋設管の長さの総和で表したことを特徴とする埋設物探査処理方法。 In buried objects exploration method according to one of claims 1 to 3, the goodness of fit, the length of each buried pipe which is extracted by estimating the candidate point image data stored in the image memory A buried exploration processing method characterized by the summation. 探査物体中において所定の長さ方向で連続して延在する埋設物を、電磁波又は超音波の送信波を探査物体の表面から放射し、上記送信波の反射波を受信し、反射波のデータに基づいて探査する埋設物探査処理装置において、
上記受信した反射波のデータに基づいて、上記探査物体の表面とは直交する少なくとも1つの断面の濃度データを有する画像データを生成し、上記埋設物が連続して延在するという前提を用いて上記生成した画像データから埋設物が存在しない画像データを除去することにより上記埋設物の候補点を示す少なくとも1つの断面の候補点画像データを生成する生成手段と、
上記生成された少なくとも1つの断面の候補点画像データを3次元空間上に仮想的に配置するように画像メモリに格納する格納手段と、
上記画像メモリに格納された候補点画像データに基づいて、遺伝的アルゴリズムを用いて、位置推定処理用パラメータの適合度が高くなるように位置推定処理用パラメータを適応制御しながら、上記埋設物が連続して延在するという前提を用いて候補点を連結することにより上記埋設物の位置を推定する位置推定手段と、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記埋設物の画像を3次元画像の形式で生成して出力する出力手段とを含み、
上記位置推定手段は、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける濃度の知識を表し、濃度変化の平均角度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第1のメンバーシップ関数を用いて第1の埋設物の度合いを計算する第1の計算手段と、
上記画像メモリに格納された候補点画像データにおける双曲線形状の知識を表し、上記候補点画像データにおける濃度を参照して得られた双曲線と理論双曲線との一致度に基づいた埋設位置候補の度合いを示す所定の第2のメンバーシップ関数を用いて第2の埋設物の度合いを計算する第2の計算手段と、
上記計算された第1の埋設物の度合いと、上記計算された第2の埋設物の度合いとを所定の重み付け係数の関数を用いた線形結合により統合した第3の埋設物の度合いを計算する第3の計算手段と、
上記第3の埋設物の度合いに基づいて埋設物候補の画像データであるか否かを判断することにより上記埋設物の位置を推定する埋設物位置推定手段とを備えたことを特徴とする埋設物探査処理装置。
Reflected wave data is obtained by radiating an electromagnetic wave or ultrasonic transmission wave from the surface of the exploration object, receiving the reflected wave of the transmission wave, and the embedded object continuously extending in the predetermined length direction in the exploration object. In the buried object exploration processing equipment to explore based on
Based on the received reflected wave data, image data having density data of at least one cross section orthogonal to the surface of the exploration object is generated, and using the premise that the embedded object extends continuously. Generating means for generating candidate point image data of at least one cross section indicating candidate points of the embedded object by removing image data in which no embedded object exists from the generated image data;
Storing means for storing the generated candidate point image data of at least one cross section in an image memory so as to be virtually arranged in a three-dimensional space;
Based on the candidate point image data stored in the image memory, using a genetic algorithm, the embedded object is controlled while adaptively controlling the position estimation processing parameters so that the degree of fitness of the position estimation processing parameters is high. Position estimation means for estimating the position of the buried object by connecting candidate points using the premise that it extends continuously;
Based on the position of the estimated buried object, see containing and output means for generating and outputting an image of the buried object in the form of a 3-dimensional image,
The position estimating means includes
The knowledge of the density in the candidate point image data stored in the image memory is expressed, and a predetermined first membership function is used to indicate the degree of the buried position candidate based on the average angle of density change. A first calculating means for calculating the degree;
Represents knowledge of hyperbolic shape in candidate point image data stored in the image memory, and indicates the degree of the embedded position candidate based on the degree of coincidence between the hyperbola obtained by referring to the density in the candidate point image data and the theoretical hyperbola. Second calculating means for calculating a degree of the second embedded object using a predetermined second membership function shown;
The degree of the third buried object is calculated by integrating the calculated degree of the first buried object and the calculated degree of the second buried object by linear combination using a function of a predetermined weighting coefficient. A third calculating means;
An embedded system comprising: embedded position estimation means for estimating the position of the embedded object by determining whether the image data of the embedded object candidate is based on the degree of the third embedded object. Object exploration processing equipment.
請求項記載の埋設物探査処理装置において、
上記位置推定手段の処理の後において、
(a)上記埋設物の両端が探査物体の端部に近く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置しないとき埋設物である確率が高いという第1の規則と、
(b)上記埋設物の両端が探査物体の端部に遠く埋設物の深度が探査物体の層であるかぶり厚の間に位置するとき埋設物である確率が低いという第2の規則とを含むファジィルールを用いて、
上記推定された埋設物の位置に基づいて、上記推定された埋設物の位置が埋設物であるか否かを判断し、埋設物ではないと判断したときに上記推定された埋設物の位置のデータから除去する除去手段をさらに備えたことを特徴とする埋設物探査処理装置。
In the buried object exploration processing device according to claim 5 ,
After the processing of the position estimation means,
(A) the first rule that both ends of the buried object are close to the end of the exploration object, and the depth of the buried object is not between the cover thicknesses of the exploration object layer, the probability of being an embedded object is high;
(B) a second rule that the probability that the object is a buried object is low when both ends of the buried object are far from the end of the exploration object and the depth of the buried object is between the cover thicknesses of the exploration object layer. Using fuzzy rules,
Based on the estimated position of the embedded object, it is determined whether or not the estimated position of the embedded object is an embedded object, and when the estimated position of the embedded object is determined to be not an embedded object, A buried object exploration processing apparatus, further comprising a removal means for removing data.
請求項5又は6記載の埋設物探査処理装置において、上記位置推定処理用パラメータは、上記第1のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記第2のメンバーシップ関数を定義するためのパラメータと、上記重み付け係数の関数を定義するためのパラメータとを含むことを特徴とする埋設物探査処理装置。 7. The embedded object exploration processing apparatus according to claim 5, wherein the position estimation processing parameter includes a parameter for defining the first membership function and a parameter for defining the second membership function. And a parameter for defining the function of the weighting coefficient. 請求項乃至のうちの1つに記載の埋設物探査処理装置において、上記適合度は、上記画像メモリに格納された候補点画像データにおいて推定して抽出された各埋設管の長さの総和で表したことを特徴とする埋設物探査処理装置。 In buried object exploration processing apparatus according to one of claims 5 to 7, the goodness of fit, the length of each buried pipe which is extracted by estimating the candidate point image data stored in the image memory A buried object exploration processing device characterized by a sum. 請求項1乃至のうちの1つに記載の埋設物探査処理方法の各ステップを含むことを特徴とする埋設物探査処理プログラム。 Buried object exploration program, which comprises the steps of buried objects exploration method according to one of claims 1 to 4. 請求項記載の埋設物探査処理プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。 A recording medium in which the buried object search processing program according to claim 9 is recorded.
JP2005108952A 2005-04-05 2005-04-05 Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program Expired - Lifetime JP4168040B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005108952A JP4168040B2 (en) 2005-04-05 2005-04-05 Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005108952A JP4168040B2 (en) 2005-04-05 2005-04-05 Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002167636A Division JP2004012349A (en) 2002-06-07 2002-06-07 Method, apparatus, and program for adaptive control measurement and search for buried substance, and recording medium where those programs are recorded

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005283590A JP2005283590A (en) 2005-10-13
JP4168040B2 true JP4168040B2 (en) 2008-10-22

Family

ID=35182091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005108952A Expired - Lifetime JP4168040B2 (en) 2005-04-05 2005-04-05 Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4168040B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011079258A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-17 Hilti Aktiengesellschaft Method and device for detecting an object in a ground
KR101698985B1 (en) * 2015-09-17 2017-01-23 한국과학기술연구원 Image processing apparatus of radar system and method thereof
JP6984582B2 (en) * 2018-12-28 2021-12-22 オムロン株式会社 Buried object detection device and buried object detection method
JP7371370B2 (en) * 2019-07-09 2023-10-31 オムロン株式会社 Buried object detection device and buried object detection method
JP7216941B2 (en) * 2019-08-19 2023-02-02 金川 典代 Exploring device and method using broadband sound waves
JPWO2022264341A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005283590A (en) 2005-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3573783B2 (en) Sonar system
JP4168040B2 (en) Embedded object search processing method and apparatus, embedded object search processing program, and recording medium recording the program
WO2000013037A1 (en) Three-dimensional questing method, three-dimensional voxel data displaying method, and device therefor
Chen et al. Probabilistic robust hyperbola mixture model for interpreting ground penetrating radar data
CN110502973B (en) Automatic extraction and identification method for road marking based on vehicle-mounted laser point cloud
JP3299221B2 (en) Buried object exploration processing method and apparatus, and recording medium recording embedded object exploration processing program
CN114266892A (en) Pavement disease identification method and system for multi-source data deep learning
Chen et al. Probabilistic conic mixture model and its applications to mining spatial ground penetrating radar data
JP4318189B2 (en) Non-destructive exploration device, method and program
JP2004012349A (en) Method, apparatus, and program for adaptive control measurement and search for buried substance, and recording medium where those programs are recorded
JP6903196B1 (en) Road surface area detection device, road surface area detection system, vehicle and road surface area detection method
JP4691656B2 (en) Object search method in structure, computer program, and recording medium
JP3256655B2 (en) Method and apparatus for searching for buried objects
JP5200987B2 (en) Method and apparatus for exploring and classifying objects under water
JP2011039690A (en) Method and apparatus for processing image, and crack detection system
JP3409002B2 (en) Three-dimensional exploration method and apparatus
JPH0843539A (en) Processing method for received signal used for detection of buried object
US7417921B2 (en) Method for classifying a type of bottom, measuring device and computer program product for carrying out such a method
JPH116879A (en) Method and device for three dimensional survey
JP2000221266A (en) Three-dimensional voxel data display method and device
GB2600431A (en) Method of estimating polymetallic nodule abundance
JP3236532B2 (en) Region extraction method and exploration device
JP3658643B2 (en) Nondestructive inspection method using radar image processing system
CN116309552B (en) Method, device, equipment and medium for evaluating health state of existing line old retaining wall
JPH11271440A (en) Method and apparatus for three dimensional ditection

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080708

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4168040

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term