JP4380890B2 - Search underwater vehicle system, underwater vehicle, marine search command device, and image processing method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オペレータの指令で機雷等の処理を行う捜索用水中航走体システムに関するものであり、特に、オペレータに対して高精度な立体（３次元）画像を提供可能な捜索用水中航走体システム、船舶用捜索指令装置、水中航走体、およびその画像処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の捜索用水中航走体システムについて説明する。従来、船舶と水中航走体との間では、音響を用いた通信が行われていた。すなわち、音源から出力される音波の周波数や反射の状況等から、お互いの位置を認識していた。また、お互いの距離が近い場合には、無線（電波）による通信も可能であった。
【０００３】
たとえば、従来の捜索用水中航走体システムでは、上記従来技術を応用し、船舶上のオペレータが、水中航走体から送られてくる、「エコーレベルで色分けされたソーナー画像」、または「限定された範囲を撮影したテレビカメラ画像」、に基づいて、機雷等の捜索および水中航走体に対する指令を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の捜索用水中航走体システムにおいては、水中航走体から送られてくる、前記ソーナー画像またはテレビカメラ画像が、海面や海底による反射で、劣化する、または伝わらない場合がある、という問題があった。特に、無線通信となるテレビカメラ画像については、船舶が水中航走体の極近くにいる必要があり、遠隔操作ができない、という問題があった。
【０００５】
また、従来の捜索用水中航走体システムの船舶において、たとえば、得られるデータがソーナー画像の場合には、映し出される対象物の距離に関してはある程度正確に認識できるが、単にエコーレベルの色づけであるため、その対象物が実際に何であるかを視覚的に判断できない。一方、得られるデータがテレビカメラ画像の場合には、映し出される対象物を視覚的に認識できるが、２次元画像であるため、対象物との距離を正確に把握できない。また、テレビカメラ画像の場合、見える範囲でしか対象物を捜索できないため、捜索範囲が比較的近距離に限られてしまう。これらにより、従来の捜索用水中航走体システムにおいては、直感的に、すなわち、俊敏に、対象物に対する処理の指令を出すことができない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度な立体（３次元）画像の提供により遠隔操作を可能とし、さらに、映し出された対象物に対してオペレータが俊敏に処理に関する指令を出すことが可能な捜索用水中航走体システム、船舶用捜索指令装置、水中航走体、および画像処理方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる捜索用水中航走体システムにあっては、船舶用捜索指令装置および水中航走体間の通信を中継する中継器を備え、前記船舶用捜索指令装置および前記中継器間に無線通信を採用し、前記水中航走体および前記中継器間に水中音響高速ディジタル通信を採用することを特徴とし、さらに、２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得し、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記２次元画像データに前記ソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成する水中航走体と、前記水中航走体から、前記中継器を経由して前記３次元画像データを受け取り、それに基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する船舶用捜索指令装置と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、船舶用捜索指令装置および中継器間の通信を電波による無線通信とし、さらに、水中航走体および中継器間の通信を水中音響高速ディジタル通信とし、この条件で、水中航走体で生成した立体画像を、船舶用捜索指令装置が表示する。
【０００９】
つぎの発明にかかる捜索用水中航走体システムにあっては、船舶用捜索指令装置および水中航走体間の通信を中継する中継器を備え、前記船舶用捜索指令装置および前記中継器間に無線通信を採用し、前記水中航走体および前記中継器間に水中音響高速ディジタル通信を採用することを特徴とし、さらに、２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得し、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成する水中航走体と、前記水中航走体から、前記中継器を経由して前記２次元画像データおよび前記ソーナー画像データを受け取り、その後、その２次元画像データにソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成し、その生成結果に基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する船舶用捜索指令装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、船舶用捜索指令装置および中継器間の通信を電波による無線通信とし、さらに、水中航走体および中継器間の通信を水中音響高速ディジタル通信とし、この条件で、水中航走体が、取得／生成した２次元画像データおよびソーナー画像データを送信し、船舶用捜索指令装置が、それらのデータに基づいて再現した立体映像を表示する。
【００１１】
つぎの発明にかかる捜索用水中航走体システムにあっては、船舶用捜索指令装置および水中航走体間の通信を中継する中継器を備え、前記船舶用捜索指令装置および前記中継器間に無線通信を採用し、前記水中航走体および前記中継器間に水中音響高速ディジタル通信を採用することを特徴とし、さらに、２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得する水中航走体と、前記水中航走体から、前記中継器を経由して前記２次元画像データおよび前記ソーナーデータを受け取り、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記受け取った２次元画像データにそのソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成し、その生成結果に基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する船舶用捜索指令装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、船舶用捜索指令装置および中継器間の通信を電波による無線通信とし、さらに、水中航走体および中継器間の通信を水中音響高速ディジタル通信とし、この条件で、水中航走体が、取得した２次元画像データおよびソーナーデータを送信し、船舶用捜索指令装置が、取得した２次元画像データおよびソーナーデータから生成したソーナー画像データに基づいて再現した立体映像を表示する。
【００１３】
つぎの発明にかかる水中航走体にあっては、中継器を中継することで船舶用捜索指令装置との通信を実現し、２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得し、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記２次元画像データに前記ソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、水中航走体が、取得した２次元画像データと、取得したソーナーデータから生成したソーナー画像データと、を合成し、３次元画像データを生成する。
【００１５】
つぎの発明にかかる船舶用捜索指令装置にあっては、中継器を中継することで水中航走体との通信を実現し、前記水中航走体から、前記中継器を経由して２次元画像データおよびソーナーデータを受け取り、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記受け取った２次元画像データにそのソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成し、その生成結果に基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、船舶用捜索指令装置が、取得した２次元画像データおよび取得したソーナーデータから生成したソーナー画像データに基づいて再現した立体映像を表示する。
【００１７】
つぎの発明にかかる画像処理方法にあっては、船舶用捜索指令装置および水中航走体間で通信を行うことを特徴とし、さらに、２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音波による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得するソーナーデータ取得ステップと、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成するソーナー画像データ生成ステップと、前記２次元画像データに前記ソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成する３次元画像データ生成ステップと、前記３次元画像データに基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する表示ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、取得した２次元画像データ、およびソーナーデータから生成したソーナー画像データ、に基づいて再現した立体映像を表示する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる捜索用水中航走体システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる捜索用水中航走体システムの構成を示す図である。図１において、１は船舶用捜索指令装置として動作する没入型立体画像表示装置であり、２は自走中継器であり、３は水中航走体として動作する捜索用航走体であり、４は没入型立体画像表示装置１および自走中継器２間の伝送路となる無線通信回線（ネットワーク）である。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、自走中継器２を経由して、没入型立体画像表示装置１および捜索用航走体３間の通信を実現するが、これに限らず、たとえば、通信機能を備えるものであれば、自立航走型以外の中継器または中継装置を用いることとしてもよい。このように、没入型立体画像表示装置１および自走中継器２間については空中における通信となるので、本発明にかかる捜索用水中航走体システムでは、船舶と水中航走体が直接通信を行う従来技術と比較して、より遠い場所からの制御、すなわち、遠隔制御が可能となる。
【００２２】
つぎに、上記のように構成される捜索用水中航走体システムにおける本実施の形態の画像処理方法を説明する。図２は、本実施の形態の画像処理方法を示すフローチャートである。
【００２３】
捜索用水中航走体システムにおいて、海中に存在する機雷等の対象物を捜索する場合、まず、捜索用水中航走体システムでは、オペレータの操作で、無線通信（電波）により、自走中継器２に対して音波発生の指示を通知する（ステップＳ１）。そして、自走中継器２が、水中音響高速ディジタル通信を用いて、捜索用航走体３に対して音波の発生を指示する。
【００２４】
つぎに、捜索用航走体３では、上記音波発生の指示を受け取り（ステップＳ２）、対象物との距離を計測するための水中音波を発生する（ステップＳ３）。そして、テレビカメラ画像データとともに、オートフォーカス機能により対象物に対する焦点のずれを調整しつつ、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得する（ステップＳ４）。なお、ここでは、テレビカメラ画像に限らず、たとえば、ＣＣＤカメラ等の光学系カメラを用いて画像データを取得することとしてもよい。
【００２５】
つぎに、捜索用航走体３では、合成開口信号処理技術を用いて、取得したソーナーデータに基づいてスペクトルの推定処理を行い（ステップＳ５）、さらに、その推定結果を用いてコントラストの最適化処理を行う（ステップＳ６）。なお、ここでいうコントラストの最適化処理では、たとえば、時間をずらして取得したソーナーデータに基づいて推定されたスペクトルに基づいて、すなわち、時間サンプリング単位のソーナーデータに基づいて推定されたスペクトルにおける「捜索用航走体３自体の揺れ」，「姿勢角の変化」，「速度の変化」等を考慮して、スペクトル単位に色づけを行う。
【００２６】
また、色々な方角からソーナーデータを取得した方が、より正確な立体画像を再現できる。そこで、本実施の形態の捜索用航走体３では、より正確な立体画像を生成するために、ある特定の間隔で配置された２つの音源から交互に出力する音波に基づいて、ソーナーデータを取得する。なお、ここでは、２つの音源を用いることとして説明を行うが、これに限らず、たとえば、コストを低減するために１つの音源を用いることとしてもよく、また、より正確な立体画像を生成するために、特定の間隔で配置された３，４，５…個の音源を用いることとしてもよい。
【００２７】
つぎに、捜索用航走体３では、先に取得しておいたテレビカメラ画像データに、最適化処理後のデータを合成して立体（３次元）画像データを生成し（ステップＳ７）、この立体画像データを、水中音響高速ディジタル通信を用いて、自走中継器２に対して送信する。そして、自走中継器２が、受け取った立体画像データを、無線通信により、没入型立体画像表示装置１に対して送信する（ステップＳ８）。
【００２８】
最後に、没入型立体画像表示装置１では、立体画像データを受け取り（ステップＳ９）、そのデータに基づいて生成した立体映像を全周囲型画面に表示する（ステップＳ１０）。
【００２９】
このように、本実施の形態においては、没入型立体画像表示装置１および自走中継器２間の通信を電波による無線通信とすることで、船舶と水中航走体が直接通信を行う従来技術と比較して、より遠い場所からの制御が可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、捜索用航走体３で生成した立体画像を、没入型立体画像表示装置１が受け取り、表示することにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することができる。これにより、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能となる。
【００３１】
実施の形態２．
本実施の形態では、前述した実施の形態１とは異なる画像処理方法について説明する。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図３は、本実施の形態の画像処理方法を示すフローチャートである。
【００３２】
本実施の形態の捜索用水中航走体システムにおいて、海中に存在する機雷等の対象物を捜索する場合、没入型立体画像表示装置１では、前述した実施の形態１と同様に、オペレータの操作で、無線通信により、自走中継器２に対して音波発生の指示を通知する（ステップＳ１）。そして、自走中継器２が、水中音響高速ディジタル通信を用いて、捜索用航走体３に対して音波の発生を指示する。
【００３３】
つぎに、捜索用航走体３では、上記音波発生の指示を受け取り（ステップＳ２）、対象物との距離を計測するための水中音波を発生する（ステップＳ３）。そして、テレビカメラ画像データとともに、前述同様、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得する（ステップＳ４）。つぎに、捜索用航走体３では、前述同様、合成開口信号処理技術を用い、取得したソーナーデータに基づいてスペクトルの推定処理を行い（ステップＳ５）、さらに、その推定結果を用いてコントラストの最適化処理を行う（ステップＳ６）。
【００３４】
つぎに、捜索用航走体３では、先に取得しておいたテレビカメラ画像データとともに、最適化処理後のデータ、すなわち、ソーナー画像データを、水中音響高速ディジタル通信を用いて、自走中継器２に対して送信する。そして、自走中継器２が、受け取ったテレビカメラ画像データおよびソーナー画像データを、無線通信により、没入型立体画像表示装置１に対して送信する（ステップＳ１１）。
【００３５】
つぎに、没入型立体画像表示装置１では、テレビカメラ画像データおよびソーナー画像データを受け取り（ステップＳ１２）、テレビカメラ画像データとソーナー画像データを合成して立体（３次元）画像データを生成する（ステップＳ１３）。
【００３６】
最後に、没入型立体画像表示装置１では、生成した立体画像データに基づいて、立体映像を再現し、それを全周囲型画面に表示する（ステップＳ１４）。
【００３７】
このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態１と同様に、没入型立体画像表示装置１および自走中継器２間の通信を電波による無線通信とすることで、船舶と水中航走体が直接通信を行う従来技術と比較して、より遠い場所からの制御が可能となる。
【００３８】
また、本実施の形態においては、捜索用航走体３が、取得／生成したテレビカメラ画像データおよびソーナー画像データを送信し、没入型立体画像表示装置１が、それらのデータに基づいて生成した立体映像を表示する。これにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することができる。また、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能となる。
【００３９】
さらに、本実施の形態においては、捜索用航走体３の合成機能を削減できるため、実施の形態１と比較して、捜索用航走体３の構成を簡素化することが可能となる。
【００４０】
実施の形態３．
本実施の形態では、前述した実施の形態１または２とは異なる画像処理方法について説明する。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図４は、本実施の形態の画像処理方法を示すフローチャートである。
【００４１】
本実施の形態の捜索用水中航走体システムにおいて、海中に存在する機雷等の対象物を捜索する場合、没入型立体画像表示装置１では、前述した実施の形態１と同様に、オペレータの操作で、無線通信により、自走中継器２に対して音波発生の指示を通知する（ステップＳ１）。そして、自走中継器２が、水中音響高速ディジタル通信を用いて、捜索用航走体３に対して音波の発生を指示する。
【００４２】
つぎに、捜索用航走体３では、上記音波発生の指示を受け取り（ステップＳ２）、対象物との距離を計測するための水中音波を発生する（ステップＳ３）。そして、テレビカメラ画像データとともに、前述同様、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得する（ステップＳ４）。
【００４３】
つぎに、捜索用航走体３では、上記テレビカメラ画像データおよびソーナーデータを、水中音響高速ディジタル通信を用いて、自走中継器２に対して送信する。そして、自走中継器２が、受け取ったテレビカメラ画像データおよびソーナーデータを、無線通信により、没入型立体画像表示装置１に対して送信する（ステップＳ２１）。
【００４４】
つぎに、没入型立体画像表示装置１では、テレビカメラ画像データおよびソーナーデータを受け取り（ステップＳ２２）、その後、合成開口信号処理技術を用い、取得したソーナーデータに基づいてスペクトルの推定処理を行い（ステップＳ２３）、さらに、その推定結果を用いてコントラストの最適化処理を行い（ステップＳ２４）、ソーナー画像データを生成する。なお、スペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理の詳細については、先に説明した実施の形態１における処理と同様である。
【００４５】
つぎに、没入型立体画像表示装置１では、上記テレビカメラ画像データと生成したソーナー画像データを合成し、さらに立体（３次元）画像データを生成する（ステップＳ２５）。
【００４６】
最後に、没入型立体画像表示装置１では、生成した立体画像データに基づいて立体映像を再現し、それを全周囲型画面に表示する（ステップＳ２６）。
【００４７】
このように、本実施の形態においては、前述した実施の形態１および２と同様に、没入型立体画像表示装置１および自走中継器２間の通信を電波による無線通信とすることで、船舶と水中航走体が直接通信を行う従来技術と比較して、より遠い場所からの制御が可能となる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、捜索用航走体３が、取得したテレビカメラ画像データおよびソーナーデータを送信し、没入型立体画像表示装置１が、取得したテレビカメラ画像データ、およびソーナーデータから生成したソーナー画像データ、に基づいて再現した立体映像を表示する。これにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することができる。また、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能となる。
【００４９】
さらに、本実施の形態においては、捜索用航走体３の合成機能のみならず、コントラストの最適化処理を削減できるため、実施の形態２と比較して、捜索用航走体３の構成をより簡素化することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、船舶用捜索指令装置および中継器間の通信を電波による無線通信とすることで、船舶と水中航走体が直接通信を行う従来技術と比較して、より遠い場所から水中航走体を制御することが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。また、水中航走体で生成した立体画像を、船舶用捜索指令装置が受け取り、表示することにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。さらに、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００５１】
つぎの発明によれば、水中航走体が、取得／生成した２次元画像データおよびソーナー画像データを送信し、船舶用捜索指令装置が、それらのデータに基づいて再現した立体映像を表示する。これにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。また、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。さらに、水中航走体の合成機能を削減できるため、水中航走体の構成を簡素化することが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００５２】
つぎの発明によれば、水中航走体が、取得した２次元画像データおよびソーナーデータを送信し、船舶用捜索指令装置が、取得した２次元画像データ、およびソーナーデータから生成したソーナー画像データ、に基づいて再現した立体映像を表示する。これにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。また、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。さらに、水中航走体の合成機能のみならず、コントラストの最適化処理を削減できるため、水中航走体の構成をより簡素化することが可能な捜索用水中航走体システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００５３】
つぎの発明によれば、水中航走体で生成した立体画像を、船舶用捜索指令装置が受け取り、表示する。これにより、映し出される対象物を視覚的に認識させることができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識させることが可能な水中航走体を得ることができる、という効果を奏する。さらに、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出させることが可能な水中航走体を得ることができる、という効果を奏する。
【００５４】
つぎの発明によれば、水中航走体が、取得した２次元画像データおよびソーナーデータを送信し、船舶用捜索指令装置が、取得した２次元画像データおよびソーナーデータから生成したソーナー画像データに基づいて再現した立体映像を表示する。これにより、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識することが可能な船舶用捜索指令装置を得ることができる、という効果を奏する。また、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことが可能な船舶用捜索指令装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００５５】
つぎの発明によれば、取得した２次元画像データ、およびソーナーデータから生成したソーナー画像データ、に基づいて再現した立体映像を表示する。これにより、オペレータが、映し出される対象物を視覚的に認識することができ、同時に、映し出される対象物との距離を正確に認識できる。また、オペレータが遠隔地にいるような場合、すなわち、船舶に限らず陸上にいるような場合においても、映し出された対象物に対して、俊敏に、処理に関する指令を出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる捜索用水中航走体システムの構成を示す図である。
【図２】 実施の形態１の画像処理方法を示すフローチャートである。
【図３】 実施の形態２の画像処理方法を示すフローチャートである。
【図４】 実施の形態３の画像処理方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 没入型立体画像表示装置
２ 自走中継器
３ 捜索用航走体
４ 無線通信回線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a search underwater vehicle system for processing mines and the like according to an operator's command, and in particular, a search underwater vehicle system capable of providing a highly accurate three-dimensional (three-dimensional) image to an operator. , A marine search command device, an underwater vehicle, and an image processing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a conventional underwater vehicle system for searching will be described. Conventionally, communication using sound has been performed between a ship and an underwater vehicle. That is, the positions of each other are recognized from the frequency of the sound wave output from the sound source, the state of reflection, and the like. Further, when the distance between each other is short, communication by radio (radio wave) was also possible.
[0003]
For example, in a conventional search underwater vehicle system, the above-described conventional technology is applied, and an operator on a ship sends a “sonic image color-coded sonar image” or “limited” sent from the underwater vehicle. Based on the TV camera image of the range, the search for mines and instructions to the underwater vehicle.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional underwater vehicle system for search described above, the sonar image or TV camera image sent from the underwater vehicle may be deteriorated or not transmitted due to reflection from the sea surface or the seabed. There was a problem. In particular, television camera images for wireless communication have the problem that the ship needs to be very close to the underwater vehicle and cannot be remotely controlled.
[0005]
Further, in the case of a ship with a conventional underwater vehicle system for search, for example, when the obtained data is a sonar image, the distance of the object to be projected can be recognized to some extent accurately, but it is simply an echo level coloring. It is impossible to visually determine what the object is actually. On the other hand, when the obtained data is a television camera image, the object to be projected can be visually recognized, but since it is a two-dimensional image, the distance to the object cannot be accurately grasped. Further, in the case of a television camera image, an object can be searched only within a visible range, so that the search range is limited to a relatively short distance. As a result, the conventional searching underwater vehicle system has a problem that it is not possible to issue a processing command for an object intuitively, that is, quickly.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and enables remote control by providing a high-precision three-dimensional (three-dimensional) image. Further, the operator can promptly perform processing commands on the projected object. It is an object to obtain a search underwater vehicle system, a marine search command device, an underwater vehicle, and an image processing method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the search underwater vehicle system according to the present invention includes a marine search command device and a repeater that relays communication between the underwater vehicle, Adopting wireless communication between the marine search command device and the repeater, adopting underwater acoustic high-speed digital communication between the underwater vehicle and the repeater, and further, simultaneously with the two-dimensional image data In order to measure the distance to the object, sonar data is acquired using synthetic aperture technology using underwater acoustics, and spectrum estimation processing and contrast optimization processing are performed using synthetic aperture signal processing technology. An underwater vehicle that generates data and then generates the three-dimensional image data by combining the sonar image data with the two-dimensional image data; The via repeater receiving said 3-dimensional image data, characterized by comprising a marine search command device for displaying the entire circumference type screen stereo image reproduced on the basis of it, the.
[0008]
According to the present invention, the communication between the marine search command device and the repeater is radio communication using radio waves, and the communication between the underwater vehicle and the repeater is underwater acoustic high-speed digital communication. The three-dimensional image generated by the running body is displayed by the marine search command device.
[0009]
The underwater vehicle system for search according to the next invention includes a marine search command device and a repeater that relays communication between the underwater vehicle, and is wireless between the marine search command device and the repeater. Communication, and underwater acoustic high-speed digital communication between the underwater vehicle and the repeater, and further, underwater acoustics to measure the distance to the object simultaneously with two-dimensional image data The sonar data is acquired by using the synthetic aperture technology according to the above, and the underwater vehicle that generates the sonar image data by performing the spectrum estimation processing and the contrast optimization processing using the synthetic aperture signal processing technology, and the underwater navigation The two-dimensional image data and the sonar image data are received from the running body via the repeater, and then the sonar image data is added to the two-dimensional image data. Generates a 3-dimensional image data by combining the to the marine search command device for displaying a stereoscopic image that reproduces, based on the generated result to the entire circumference type screen, comprising: a.
[0010]
According to the present invention, the communication between the marine search command device and the repeater is radio communication using radio waves, and the communication between the underwater vehicle and the repeater is underwater acoustic high-speed digital communication. The traveling body transmits the acquired / generated two-dimensional image data and sonar image data, and the marine vessel search command device displays a stereoscopic image reproduced based on the data.
[0011]
The underwater vehicle system for search according to the next invention includes a marine search command device and a repeater that relays communication between the underwater vehicle, and is wireless between the marine search command device and the repeater. Communication, and underwater acoustic high-speed digital communication between the underwater vehicle and the repeater, and further, underwater acoustics to measure the distance to the object simultaneously with two-dimensional image data An underwater vehicle that obtains sonar data using the synthetic aperture technology according to the method, and receives the two-dimensional image data and the sonar data from the underwater vehicle via the repeater, and a synthetic aperture signal processing technology. The sonar image data is generated by performing spectrum estimation processing and contrast optimization processing using the received two-dimensional image data. By combining the image data to generate a three-dimensional image data, to the marine search command device for displaying a stereoscopic image that reproduces, based on the generated result to the entire circumference type screen, comprising: a.
[0012]
According to the present invention, the communication between the marine search command device and the repeater is radio communication using radio waves, and the communication between the underwater vehicle and the repeater is underwater acoustic high-speed digital communication. The traveling body transmits the acquired two-dimensional image data and sonar data, and the marine search command device displays a three-dimensional image reproduced based on the acquired two-dimensional image data and the sonar image data generated from the sonar data.
[0013]
In the underwater vehicle according to the next invention, in order to measure the distance to the object simultaneously with the two-dimensional image data by realizing communication with the marine search command device by relaying the repeater. The sonar data is acquired by using the synthetic aperture technique based on underwater acoustics, and further, the sonar image data is generated by performing the spectrum estimation process and the contrast optimization process using the synthetic aperture signal processing technique. Three-dimensional image data is generated by synthesizing the sonar image data with the three-dimensional image data.
[0014]
According to this invention, the underwater vehicle synthesizes the acquired two-dimensional image data and the sonar image data generated from the acquired sonar data to generate three-dimensional image data.
[0015]
In the marine search command device according to the next invention, communication with the underwater vehicle is realized by relaying a repeater, and a two-dimensional image is transmitted from the underwater vehicle via the repeater. Data and sonar data are received, and further, sonar image data is generated by performing spectral estimation processing and contrast optimization processing using a synthetic aperture signal processing technique, and then the received two-dimensional image data is subjected to the sonar processing. The image data is combined to generate three-dimensional image data, and a three-dimensional image reproduced based on the generation result is displayed on an all-around screen.
[0016]
According to the present invention, the marine search command device displays a stereoscopic image reproduced based on the acquired two-dimensional image data and the sonar image data generated from the acquired sonar data.
[0017]
The image processing method according to the next invention is characterized in that communication is performed between the marine search command device and the underwater vehicle, and the distance to the object is measured simultaneously with the two-dimensional image data. Sonar data acquisition step for acquiring sonar data using synthetic aperture technology using underwater acoustic waves, and sonar image data is generated by performing spectrum estimation processing and contrast optimization processing using synthetic aperture signal processing technology A sonar image data generating step, a 3D image data generating step for generating 3D image data by combining the sonar image data with the 2D image data, and a stereoscopic image reproduced based on the 3D image data. And a display step for displaying on the peripheral screen.
[0018]
According to the present invention, a stereoscopic image reproduced based on the acquired two-dimensional image data and sonar image data generated from the sonar data is displayed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an underwater vehicle system for search according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
[0020]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an underwater vehicle system for search according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an immersive stereoscopic image display device that operates as a marine search command device, 2 is a self-propelled repeater, 3 is a search vehicle that operates as an underwater vehicle, Is a wireless communication line (network) serving as a transmission path between the immersive stereoscopic image display device 1 and the self-propelled repeater 2.
[0021]
In the present embodiment, communication between the immersive stereoscopic image display device 1 and the
[0022]
Next, the image processing method of the present embodiment in the search submersible vehicle system configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the image processing method of the present embodiment.
[0023]
When searching for an object such as a mine that exists in the sea in an underwater vehicle system for search, first, in the underwater vehicle system for search, an operator operates the wireless relay (radio wave) to the self-propelled repeater 2. An instruction to generate a sound wave is notified (step S1). Then, the self-propelled repeater 2 instructs the
[0024]
Next, the
[0025]
Next, the
[0026]
In addition, more accurate stereoscopic images can be reproduced by obtaining sonar data from various directions. Therefore, in the
[0027]
Next, the
[0028]
Finally, the immersive stereoscopic image display device 1 receives the stereoscopic image data (step S9) and displays the stereoscopic video generated based on the data on the all-around screen (step S10).
[0029]
As described above, in the present embodiment, the communication between the immersive stereoscopic image display device 1 and the self-propelled repeater 2 is wireless communication using radio waves, so that the ship and the underwater vehicle perform direct communication. Compared with, it becomes possible to control from a farther place.
[0030]
In the present embodiment, the immersive stereoscopic image display device 1 receives and displays the stereoscopic image generated by the
[0031]
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, an image processing method different from that of the first embodiment will be described. In addition, about the structure similar to Embodiment 1 demonstrated previously, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. FIG. 3 is a flowchart showing the image processing method of the present embodiment.
[0032]
In the searching underwater vehicle system of the present embodiment, when searching for an object such as a mine existing in the sea, the immersive stereoscopic image display device 1 can be operated by an operator as in the first embodiment. Then, an instruction to generate sound waves is sent to the self-propelled repeater 2 by wireless communication (step S1). Then, the self-propelled repeater 2 instructs the
[0033]
Next, the
[0034]
Next, in the
[0035]
Next, the immersive stereoscopic image display apparatus 1 receives the television camera image data and the sonar image data (step S12), and synthesizes the television camera image data and the sonar image data to generate stereoscopic (three-dimensional) image data ( Step S13).
[0036]
Finally, the immersive stereoscopic image display device 1 reproduces a stereoscopic video based on the generated stereoscopic image data and displays it on the all-around screen (step S14).
[0037]
Thus, in the present embodiment, similarly to the first embodiment described above, the communication between the immersive stereoscopic image display device 1 and the self-propelled repeater 2 is wireless communication using radio waves, so that Control from a farther place is possible compared to the conventional technology in which the medium traveling vehicle directly communicates.
[0038]
In the present embodiment, the
[0039]
Furthermore, in the present embodiment, since the synthesis function of the
[0040]
In the present embodiment, an image processing method different from that of the first or second embodiment will be described. In addition, about the structure similar to Embodiment 1 demonstrated previously, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. FIG. 4 is a flowchart showing the image processing method of the present embodiment.
[0041]
In the searching underwater vehicle system of the present embodiment, when searching for an object such as a mine existing in the sea, the immersive stereoscopic image display device 1 can be operated by an operator as in the first embodiment. Then, an instruction to generate sound waves is sent to the self-propelled repeater 2 by wireless communication (step S1). Then, the self-propelled repeater 2 instructs the
[0042]
Next, the
[0043]
Next, the
[0044]
Next, the immersive stereoscopic image display apparatus 1 receives the television camera image data and the sonar data (step S22), and then performs a spectrum estimation process based on the acquired sonar data using the synthetic aperture signal processing technique ( In step S23), the estimation result is used to perform contrast optimization processing (step S24), and sonar image data is generated. The details of the spectrum estimation process and the contrast optimization process are the same as those in the first embodiment described above.
[0045]
Next, in the immersive stereoscopic image display device 1, the television camera image data and the generated sonar image data are combined to generate stereoscopic (three-dimensional) image data (step S25).
[0046]
Finally, the immersive stereoscopic image display device 1 reproduces a stereoscopic video based on the generated stereoscopic image data and displays it on the all-around screen (step S26).
[0047]
As described above, in the present embodiment, as in the first and second embodiments described above, the communication between the immersive stereoscopic image display device 1 and the self-propelled repeater 2 is a wireless communication using radio waves. Compared with the prior art in which the underwater vehicle communicates directly, control from a farther place becomes possible.
[0048]
In the present embodiment,
[0049]
Furthermore, in the present embodiment, not only the synthesis function of the
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the communication between the search command device for a ship and the repeater is a wireless communication using radio waves, so that the ship and the underwater vehicle can communicate directly with each other. There is an effect that it is possible to obtain a search underwater vehicle system capable of controlling the underwater vehicle from a farther place. In addition, the ship search command device receives and displays the stereoscopic image generated by the underwater vehicle, so that the operator can visually recognize the object to be projected, and at the same time, the object to be projected and It is possible to obtain a search underwater vehicle system capable of accurately recognizing the distance. Furthermore, when the operator is in a remote location, that is, not only on a ship but on land, the search water can be used to promptly issue a processing command to the projected object. There is an effect that a mid-running vehicle system can be obtained.
[0051]
According to the next invention, the underwater vehicle transmits the acquired / generated two-dimensional image data and sonar image data, and the marine vessel search command device displays a three-dimensional image reproduced based on the data. Thereby, the operator can visually recognize the object to be projected, and at the same time can obtain the underwater vehicle system for search capable of accurately recognizing the distance from the object to be projected. There is an effect. In addition, even when the operator is in a remote location, that is, when the operator is not only a ship but also on land, the water for search is capable of promptly issuing a processing command to the projected object. There is an effect that a mid-running vehicle system can be obtained. Furthermore, since the synthesis function of the underwater vehicle can be reduced, there is an effect that a search underwater vehicle system capable of simplifying the configuration of the underwater vehicle can be obtained.
[0052]
According to the next invention, the underwater vehicle transmits the acquired two-dimensional image data and sonar data, and the sonar image data generated by the marine search command device from the acquired two-dimensional image data and sonar data, A 3D image reproduced based on is displayed. Thereby, the operator can visually recognize the object to be projected, and at the same time can obtain the underwater vehicle system for search capable of accurately recognizing the distance from the object to be projected. There is an effect. In addition, even when the operator is in a remote location, that is, when the operator is not only a ship but also on land, the water for search is capable of promptly issuing a processing command to the projected object. There is an effect that a mid-running vehicle system can be obtained. Furthermore, since not only the underwater vehicle synthesis function but also the contrast optimization process can be reduced, an underwater vehicle system for search that can further simplify the configuration of the underwater vehicle can be obtained. There is an effect.
[0053]
According to the next invention, the three-dimensional image generated by the underwater vehicle is received and displayed by the marine search command device. Thereby, it is possible to visually recognize the object to be projected, and at the same time, it is possible to obtain an underwater vehicle capable of accurately recognizing the distance from the object to be projected. Furthermore, even when the operator is in a remote location, that is, when the operator is not only a ship but also on land, water that can promptly issue a processing command to the projected object. There is an effect that a medium running body can be obtained.
[0054]
According to the next invention, the underwater vehicle transmits the acquired two-dimensional image data and sonar data, and the marine search command device is based on the sonar image data generated from the acquired two-dimensional image data and sonar data. Display the 3D image reproduced. As a result, it is possible to visually recognize the object to be projected, and at the same time, it is possible to obtain a marine search command device capable of accurately recognizing the distance from the object to be projected. . In addition, even when the operator is at a remote location, that is, when the operator is on the land as well as the ship, it can be used to promptly issue processing instructions to the projected object. There is an effect that a search command device can be obtained.
[0055]
According to the next invention, a stereoscopic image reproduced based on the acquired two-dimensional image data and sonar image data generated from the sonar data is displayed. Thereby, the operator can visually recognize the object to be projected, and at the same time, can accurately recognize the distance from the object to be projected. In addition, even when the operator is in a remote place, that is, when the operator is on the land as well as the ship, it is possible to promptly issue a processing command to the projected object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an underwater vehicle system for search according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an image processing method according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an image processing method according to the second embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an image processing method according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Immersive stereoscopic image display device
2 Self-propelled repeater
3 Search vehicle
4 wireless communication lines
Claims (6)
２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得し、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記２次元画像データに前記ソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成する水中航走体と、
前記水中航走体から、前記中継器を経由して前記３次元画像データを受け取り、それに基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する船舶用捜索指令装置と、
を備えることを特徴とする捜索用水中航走体システム。A relay for relaying communication between the marine search command device and the underwater vehicle, adopting wireless communication between the marine search command device and the relay, and between the underwater vehicle and the relay Underwater vehicle system for search that uses underwater acoustic high-speed digital communication,
Simultaneously with two-dimensional image data, sonar data is acquired using synthetic aperture technology using underwater acoustics to measure the distance to the object, and spectrum estimation processing and contrast optimization are performed using synthetic aperture signal processing technology. An underwater vehicle that generates sonar image data by performing a conversion process, and then generates 3D image data by combining the sonar image data with the 2D image data;
From the underwater vehicle, the three-dimensional image data is received via the repeater, and a three-dimensional video image reproduced based on the three-dimensional image data is displayed on the omnidirectional screen,
An underwater vehicle system for search, comprising:
２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得し、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成する水中航走体と、
前記水中航走体から、前記中継器を経由して前記２次元画像データおよび前記ソーナー画像データを受け取り、その後、その２次元画像データにソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成し、その生成結果に基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する船舶用捜索指令装置と、
を備えることを特徴とする捜索用水中航走体システム。A relay for relaying communication between the marine search command device and the underwater vehicle, adopting wireless communication between the marine search command device and the relay, and between the underwater vehicle and the relay Underwater vehicle system for search that uses underwater acoustic high-speed digital communication,
Simultaneously with two-dimensional image data, sonar data is acquired using synthetic aperture technology using underwater acoustics to measure the distance to the object, and spectrum estimation processing and contrast optimization are performed using synthetic aperture signal processing technology. An underwater vehicle that generates sonar image data by processing
From the underwater vehicle, the 2D image data and the sonar image data are received via the repeater, and then the sonar image data is combined with the 2D image data to generate 3D image data. A search command device for a ship that displays a stereoscopic image reproduced based on the generation result on an all-around screen,
An underwater vehicle system for search, comprising:
２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得する水中航走体と、
前記水中航走体から、前記中継器を経由して前記２次元画像データおよび前記ソーナーデータを受け取り、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記受け取った２次元画像データにそのソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成し、その生成結果に基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する船舶用捜索指令装置と、
を備えることを特徴とする捜索用水中航走体システム。A relay for relaying communication between the marine search command device and the underwater vehicle, adopting wireless communication between the marine search command device and the relay, and between the underwater vehicle and the relay Underwater vehicle system for search that uses underwater acoustic high-speed digital communication,
An underwater vehicle that obtains sonar data using synthetic aperture technology with underwater acoustics to measure the distance to the object simultaneously with the two-dimensional image data;
By receiving the two-dimensional image data and the sonar data from the underwater vehicle via the repeater, and further performing a spectrum estimation process and a contrast optimization process using a synthetic aperture signal processing technique. Generate sonar image data, then synthesize the sonar image data with the received 2D image data to generate 3D image data, and display the 3D image reproduced based on the generation result on the all-around screen A marine search command device,
An underwater vehicle system for search, comprising:
２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得し、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記２次元画像データに前記ソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成することを特徴とする水中航走体。In the underwater vehicle that realizes communication with the marine search command device by relaying the repeater,
Simultaneously with two-dimensional image data, sonar data is acquired using synthetic aperture technology using underwater acoustics to measure the distance to the object, and spectrum estimation processing and contrast optimization are performed using synthetic aperture signal processing technology. An underwater vehicle that generates sonar image data by performing a conversion process, and then generates three-dimensional image data by synthesizing the sonar image data with the two-dimensional image data.
前記水中航走体から、前記中継器を経由して２次元画像データおよびソーナーデータを受け取り、さらに、合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成し、その後、前記受け取った２次元画像データにそのソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成し、その生成結果に基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示することを特徴とする船舶用捜索指令装置。In the search command device for ships that realizes communication with the underwater vehicle by relaying the repeater,
Two-dimensional image data and sonar data are received from the underwater vehicle via the repeater, and a sonar image is obtained by performing spectrum estimation processing and contrast optimization processing using a synthetic aperture signal processing technique. Generating data, then synthesizing the sonar image data with the received two-dimensional image data to generate three-dimensional image data, and displaying the reproduced stereoscopic video on the all-around screen based on the generation result A marine search command device characterized by the above.
２次元画像データと同時に、対象物との距離を計測するために水中音響による合成開口技術を用いてソーナーデータを取得するソーナーデータ取得ステップと、
合成開口信号処理技術を用いてスペクトルの推定処理およびコントラストの最適化処理を行うことでソーナー画像データを生成するソーナー画像データ生成ステップと、
前記２次元画像データに前記ソーナー画像データを合成して３次元画像データを生成する３次元画像データ生成ステップと、
前記３次元画像データに基づいて再現した立体映像を全周囲型画面に表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。In the image processing method of the searcher for marine vessels and the underwater vehicle system for search that communicates between the underwater vehicles,
A sonar data acquisition step of acquiring sonar data using a synthetic aperture technique based on underwater acoustics in order to measure the distance to the object simultaneously with the two-dimensional image data;
A sonar image data generation step for generating sonar image data by performing spectrum estimation processing and contrast optimization processing using synthetic aperture signal processing technology;
A three-dimensional image data generation step for generating three-dimensional image data by combining the sonar image data with the two-dimensional image data;
A display step of displaying a stereoscopic image reproduced based on the three-dimensional image data on an all-around screen;
An image processing method comprising:
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