JP5517429B2 - Sound imaging device - Google Patents

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本発明は、音波撮像装置に関し、特にソーナーなどの水中での音波撮像装置に関する。   The present invention relates to an acoustic imaging apparatus, and more particularly to an acoustic imaging apparatus in water such as a sonar.

海底の堆積層の中の構造や、海底堆積層内の対象物を画像化するための手法として、音響的手法による画像化技術が検討されている。海底堆積層の内部には光が透過せず、また海水/堆積層の電磁気の透過率が著しく低いことから、海底堆積層内の画像化に対してはソーナー(SONAR)などを用いた音響的手法が第一選択となる。しかしながら、堆積物は海水に比べて著しく音波の減衰率が大きいという特徴を持っている。特に音波が高い周波数になるに従って指数関数的に減衰率が大きくなるため、ソーナー高周波化(短波長化)によってソーナー画像の空間分解能を向上させようという試みに対する大きな障壁となる。そのため、この障壁を越えて、高いコントラストかつ高いS/N比(信号/雑音比)で海底堆積層内の画像を生成するための音波撮像方式や信号処理方式/アルゴリズムが望まれている。   An imaging technique using an acoustic technique is being studied as a technique for imaging the structure in the seabed sedimentary layer and the objects in the seabed sedimentary layer. Light is not transmitted inside the seabed and the electromagnetic transmission of the seawater / sedimentary layer is extremely low, so acoustic images using sonar (SONAR) are used for imaging in the seabed. The method is the first choice. However, the sediment has a characteristic that the attenuation rate of the acoustic wave is remarkably larger than that of seawater. In particular, since the attenuation rate increases exponentially as the frequency of sound waves increases, this is a great barrier to attempts to improve the spatial resolution of sonar images by increasing the sonar frequency (shortening the wavelength). Therefore, an acoustic imaging method and a signal processing method / algorithm for generating an image in the seafloor sediment layer with high contrast and a high S / N ratio (signal / noise ratio) beyond this barrier are desired.

海底堆積層の影響を考えた技術に関して、以下のものがある。特開2002-311136号公報には、上下に2分割されたソーナーの受信信号からラグタイムの差分を求め、目標が海底面上か、海底下に埋没しているかを、閾値を用いて判別する技術が開示されている。特開平9-304527号公報には、BL(Bottom Loss)データを用いて、反射損失から堆積層の密度や減衰係数で表される音響パラメータを推定する技術が開示されている。本技術によれば、堆積層が深さ方向に均質な特性を持つと仮定したときの、密度や減衰率を推算することができる。特開平10-221444号公報には、堆積層深度方向に周波数を少しずつ変化させた音波を照射することによって、深さ方向の密度分布を測定する技術が開示されている。また、WO1999004287A1には、堆積層に埋まっている被対象物に視点をおき、対象物の音響的な歪み変形が反射音信号への非線形歪みとして表れることを用いて、堆積層に埋没した物体を探知する技術が開示されている。   Regarding technologies that consider the effects of seabed sedimentary layers, there are the following. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-311136 obtains a difference in lag time from a received signal of a sonar that is divided into two vertically, and determines whether a target is buried on the seabed or below the seabed using a threshold value. Technology is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-304527 discloses a technique for estimating acoustic parameters represented by the density and attenuation coefficient of a deposited layer from reflection loss using BL (Bottom Loss) data. According to the present technology, it is possible to estimate the density and the attenuation rate when it is assumed that the deposited layer has uniform characteristics in the depth direction. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-221444 discloses a technique for measuring a density distribution in the depth direction by irradiating a sound wave whose frequency is gradually changed in the depth direction of the deposited layer. In addition, WO1999004287A1 focuses on the object buried in the deposition layer, and uses the fact that the acoustic distortion deformation of the object appears as a nonlinear distortion to the reflected sound signal. A technique for detecting is disclosed.

特開2002-311136号公報JP 2002-311136 A 特開平9-304527号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-304527 特開平10-221444号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-221444 WO1999004287A1WO1999004287A1

これまで、堆積層の物理的特性を推定する技術と、予め存在するデータベースとしての堆積層の特性と音響データとを照らし合わせて音響パラメータを推算する技術が知られている。しかしながら、海底堆積層内の音波伝搬の影響、すなわち堆積層が存在することによって生じる画像のズレや歪み分を、画像処理の中で補正する技術はなかった。   Conventionally, a technique for estimating the physical characteristics of the deposited layer and a technique for estimating acoustic parameters by comparing the characteristics of the deposited layer as a pre-existing database with acoustic data are known. However, there has been no technique for correcting the influence of sound wave propagation in the seabed sedimentary layer, that is, image shift or distortion caused by the presence of the sedimentary layer, during image processing.

本発明は、海底堆積層が存在することによって生じる音波画像の位置のズレ・低いコントラスト(ぼやけ)・輪郭の歪み解消し、高精細・高解像度の音波画像を形成することのできる音波撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention relates to an acoustic imaging apparatus capable of forming a high-definition, high-resolution acoustic image by eliminating positional deviation, low contrast (blurring), and contour distortion caused by the presence of a seabed sediment layer. The purpose is to provide.

本発明の音波撮像装置は、海底堆積層による音波伝搬の影響を補正する画像処理アルゴリズムを備える。この画像処理アルゴリズムでは、まず堆積層の物理パラメータを推定し、推定された物理パラメータからソーナー画像処理中の計算パラメータの補正を行う。この補正された計算パラメータを用いてソーナー画像の生成を行い、堆積層の音波伝搬に起因する受信信号もしくは画像のズレや歪みが補正されたソーナー画像を得る。さらに、補正されたソーナー画像と基準画像とを比較し、その残渣分をさらなる補正にフィードバックして補正の高精度化を行う。   The acoustic imaging apparatus of the present invention includes an image processing algorithm that corrects the influence of acoustic propagation by the seabed sedimentary layer. In this image processing algorithm, first, the physical parameters of the deposited layer are estimated, and calculation parameters during sonar image processing are corrected from the estimated physical parameters. A sonar image is generated using the corrected calculation parameter to obtain a sonar image in which a received signal or image deviation or distortion caused by acoustic wave propagation in the deposited layer is corrected. Further, the corrected sonar image is compared with the reference image, and the residue is fed back to further correction to improve the accuracy of the correction.

さらに、本発明の音波撮像装置は、前記の補償において推定された堆積層の物理パラメータを利用して、場所によって異なる堆積層の物理パラメータに対して、音波の送信条件を制御して与えることで、より好適な条件で音波の送受信を行う音波送波アルゴリズムを備える。   Furthermore, the acoustic imaging apparatus of the present invention uses the physical parameter of the deposited layer estimated in the compensation to control and give the transmission condition of the acoustic wave to the physical parameter of the deposited layer that varies depending on the location. And a sound wave transmission algorithm for transmitting and receiving sound waves under more suitable conditions.

本発明によれば、海底堆積層内の音波伝搬特性が音波画像に与える影響を補正して、画像のズレ分や歪みを解消し、音波画像の分解能、S/N比、コントラスト、及び海底堆積層内の物体の検出感度を向上させることができる。   According to the present invention, the influence of the sound wave propagation characteristics in the seabed sedimentary layer on the soundwave image is corrected to eliminate the image shift and distortion, and the resolution of the soundwave image, the S / N ratio, the contrast, and the seabed deposition. The detection sensitivity of objects in the layer can be improved.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、図1及び図2を用いて海中及び海底堆積層内の画像化について説明を行う。次に、図3から図8を用いて、本発明の音波撮像装置における画像処理アルゴリズムを詳しく説明する。その後、図9から図25を用いて、本発明における音波撮像装置の具体的な実施例について、画像処理アルゴリズム中の各種処理の説明及び堆積層内の音波伝搬シミュレーションの結果を交えて、さらに詳しく説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, imaging in the sea and in the bottom sedimentary layer will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Next, an image processing algorithm in the sound wave imaging apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Thereafter, with reference to FIG. 9 to FIG. 25, a specific example of the acoustic imaging apparatus according to the present invention will be described in more detail with the explanation of various processes in the image processing algorithm and the result of the acoustic wave propagation simulation in the deposited layer. Give an explanation.

図1は、海中における音波撮像装置の概略図である。海中での音波撮像は、船体100や、航走体101に備え付けられたソーナー102を用いて行われる。船体100では例えば、船体の真下に備え付けられたハル型ソーナーなどが使用される。ハル型ソーナーでは、海水面の高さからのオペレーションしかできないため、近年、無人航走体(UUV:Unmanned Underwater Vehicle)、自律型航走体(AUV:Automatic Underwater Vehicle)と呼ばれる、無人/自動の航走体101を利用した海中・海底の音響撮像が盛んに検討されている。UUVやAUVを使用することで水深が深い所での音波画像取得が可能になる。ソーナー102からの送信音波103は、対象物104や海底面105に到達し、その反射音が受波音波106となって、ソーナー102において受波される。複数の方向や異なる場所において受信された受波音波106を合成することで、対象物104や海底面105の形状を反映した、ソーナー画像107が作られる。   FIG. 1 is a schematic view of a sound wave imaging device in the sea. Sound imaging in the sea is performed using a sonar 102 provided on the hull 100 and the navigation body 101. In the hull 100, for example, a hull sonar provided under the hull is used. Hull sonar can only be operated from sea level, so in recent years it has been called unmanned underwater vehicles (UUVs) and autonomous underwater vehicles (AUVs). Underwater and seabed acoustic imaging using the traveling body 101 has been actively studied. By using UUV or AUV, it is possible to acquire a sound image at a deep water depth. The transmitted sound wave 103 from the sonar 102 reaches the object 104 and the sea bottom surface 105, and the reflected sound becomes the received sound wave 106 and is received by the sonar 102. By combining the received sound waves 106 received in a plurality of directions and different places, a sonar image 107 reflecting the shapes of the object 104 and the sea floor 105 is created.

通常、このようなソーナー画像は海中の音波伝搬を仮定して作られる。例えば、ソーナー102から角度θ=60°で送波された送波音波に対する対象物104からの反射音波がソーナー102において0.1秒後に受波されたとき、対象物のソーナーからの水平距離dは、片道分の音波伝搬時間t=0.05[s]及び、海水中の音速c=1,522[m/s]を用いて、
d=c×t×cosθ=1,522[m/s]×0.05[s]×cos60°=38.05[m]
と計算され、ソーナー画像107の上に対象物の結像画像108として描出される。一方で、このような海中での音響画像取得においては、海底堆積層109の存在が問題となる。例えば、図1に示されるように対象物110が海底堆積層109に埋まってしまっている場合がある。このとき、対象物110をソーナー画像として結像させるに際し、周囲の海底堆積層109の内部での音波伝搬特性が大きく影響することは明らかである。
Usually, such a sonar image is created assuming the propagation of sound waves in the sea. For example, when a reflected sound wave from the object 104 with respect to the transmitted sound wave transmitted from the sonar 102 at an angle θ = 60 ° is received in the sonar 102 after 0.1 second, the horizontal distance d from the sonar of the object. Using one-way acoustic wave propagation time t = 0.05 [s] and sound velocity c = 1,522 [m / s] in seawater,
d = c × t × cos θ = 1,522 [m / s] × 0.05 [s] × cos 60 ° = 38.05 [m]
And is drawn on the sonar image 107 as an image 108 of the object. On the other hand, the existence of the seabed sediment layer 109 becomes a problem in such acoustic image acquisition in the sea. For example, as shown in FIG. 1, the object 110 may be buried in the seabed sediment layer 109. At this time, when the object 110 is imaged as a sonar image, it is obvious that the sound wave propagation characteristics inside the surrounding seabed sediment layer 109 are greatly affected.

図2を用いて、海底堆積層内部の音波伝搬特性がソーナー画像の生成に及ぼす影響を説明する。まず海中に対象物がある場合、ソーナー200から送信される音波201は、海中のみを伝搬して対象物202に到達する。そのため、図1のソーナー画像107と同様に、ソーナー画像203の中には対象物の結像204が行われる。一方で、堆積層205の中に対象物206が存在した場合、ソーナーからの送信音波207は海底堆積層に入射する。海底堆積層の音速は海中での音速と違うため、音波の屈折が生じて音の伝搬経路は海中のときと異なってしまう。また、海底堆積層内での音の減衰率は海中と比べて大きいため、音波の大きさも小さくなる。さらに、海底面は、海水と堆積層の間での密度不連続面となるため、海底面での反射も小さくない。これらの結果として、得られるソーナー画像208の中に表れる対象物206の結像画像209は、海中での結像画像と比べたときに、屈折による位置のズレ、小さい音波の大きさによる画像の低コントラスト(ぼやけ)、及び海底面での散乱に起因した画像の輪郭の歪みなどを生じてしまう。さらに、堆積層の特性によって、これら屈折、減衰及び散乱の程度がさらに大きくなると、海底堆積層内の対象物はソーナー画像の中に結像しない(像がない)場合もある。すなわち、海底堆積層内の画像化、もしくは海底堆積層内の対象物の結像を正確に行うためには、以下の不都合、すなわち、(a)海底堆積層の影響によってソーナー画像に位置ズレ・ぼやけ・輪郭の歪みを生じること、(b)海底堆積層の影響によって対象物がソーナー画像内に結像しないこと、の2点を解消する必要がある。   With reference to FIG. 2, the influence of the sound wave propagation characteristics inside the seafloor sediment layer on the generation of the sonar image will be described. First, when there is an object in the sea, the sound wave 201 transmitted from the sonar 200 propagates only in the sea and reaches the object 202. Therefore, similarly to the sonar image 107 in FIG. 1, the object 204 is imaged in the sonar image 203. On the other hand, when the target object 206 exists in the sedimentary layer 205, the transmission sound wave 207 from the sonar enters the seafloor sedimentary layer. Since the sound velocity of the ocean bottom sediment layer is different from the sound velocity in the sea, the refraction of sound waves occurs and the sound propagation path is different from that in the sea. In addition, since the sound attenuation rate in the seafloor sedimentary layer is larger than that in the sea, the magnitude of sound waves is also reduced. Furthermore, since the sea bottom is a density discontinuity between the sea water and the sedimentary layer, the reflection at the sea bottom is not small. As a result of these, the image 209 of the object 206 appearing in the obtained sonar image 208 has a positional deviation due to refraction and a small sound wave size when compared with the image formed in the sea. Low contrast (blurring), distortion of the contour of the image due to scattering at the sea bottom, and the like are caused. Furthermore, if the degree of refraction, attenuation and scattering is further increased due to the characteristics of the sedimentary layer, the object in the seafloor sedimentary layer may not be imaged (no image) in the sonar image. That is, in order to accurately image the seabed sediment or to image the object in the seabed sediment, the following inconveniences are caused: (a) the position of the sonar image is shifted by the influence of the seabed sediment. There are two points that need to be resolved: blur and contour distortion, and (b) the object does not form an image in the sonar image due to the influence of the seabed sedimentary layer.

本発明においては、2通りの方法で上記の不都合を解消する。まず、(1)ソーナー画像の生成処理中に堆積層の音波伝搬特性に起因するズレ分を補正し、堆積層の影響を補正した画像を作ること。次に、(2)堆積層の特性に対して好適な音波送波条件で音波を送信すること、である。図3〜図7は(1)の処理アルゴリズムの例について説明するものであり、図8が(2)の処理アルゴリズムの例について説明するものである。なお、図3〜図8には、画像処理アルゴリズム及びそのような画像処理アルゴリズムを備えた音波撮像装置の骨格を示し、アルゴリズム内部に表れるパラメータ・画像・データの詳細については後述する。   In the present invention, the above inconvenience is solved by two methods. First, (1) To correct the deviation due to the sound wave propagation characteristics of the deposited layer during the sonar image generation process, and to create an image in which the influence of the deposited layer is corrected. Next, (2) transmitting a sound wave under a sound wave transmission condition suitable for the characteristics of the deposited layer. 3 to 7 illustrate an example of the processing algorithm (1), and FIG. 8 illustrates an example of the processing algorithm (2). 3 to 8 show an image processing algorithm and a skeleton of a sound wave imaging apparatus including such an image processing algorithm, and details of parameters, images, and data appearing in the algorithm will be described later.

図3に、本発明による音波撮像装置の実施例と共に、本発明による画像処理アルゴリズムの一実施例を示す。図3に示したアルゴリズムは、堆積層音波伝搬特性を補償する本発明の基本アルゴリズムである。本実施例においては、まず第1送受部として、ソーナー送受信部300が具備される。ソーナー送受信部300は音波を送波し受波を行う。音波を送波した方向に海底堆積層が存在する場合、図1,図2で示したように、受波信号は海底堆積層の影響を受ける。一方でこの場合、受波信号の中には、海底の音波伝搬特性の情報が含まれることも明らかである。そこで、ソーナーの受信信号301は第1計算部である底質計算部302に伝達される。後で詳しく説明を行うが、ここで「底質」とは堆積層内の密度分布や透水係数といった物理パラメータの一つもしくはその複数の物理パラメータの集合を表す。底質計算部302は、ソーナー送受信部が受信した受信信号に基づいて、堆積層の底質を表す物理パラメータすなわち演算用パラメータ303を推算する。   FIG. 3 shows an embodiment of the image processing algorithm according to the present invention together with the embodiment of the sound wave imaging apparatus according to the present invention. The algorithm shown in FIG. 3 is the basic algorithm of the present invention that compensates for deposited layer acoustic wave propagation characteristics. In the present embodiment, a sonar transmission / reception unit 300 is provided as a first transmission / reception unit. The sonar transmission / reception unit 300 transmits and receives sound waves. When the seabed sedimentary layer exists in the direction in which the sound wave is transmitted, the received signal is affected by the seabed sedimentary layer as shown in FIGS. On the other hand, in this case, it is clear that the received signal includes information on the sound propagation characteristics of the seabed. Accordingly, the received signal 301 of the sonar is transmitted to the bottom sediment calculation unit 302 which is the first calculation unit. As will be described later in detail, the “sediment” represents one or a set of a plurality of physical parameters such as a density distribution in the sedimentary layer and a hydraulic conductivity. Based on the received signal received by the sonar transmission / reception unit, the bottom sediment calculation unit 302 estimates a physical parameter representing the sediment of the deposited layer, that is, a calculation parameter 303.

次に、この演算用パラメータ303は、第2計算部である画像補償計算部304へと伝達される。画像補償計算部304では、堆積層の補正用データ305を計算する。補正用データ305は、例えばソーナー画像処理プロセスにおける堆積層の補償量や処理プロセス内部での補償係数である。次に、補正用データ305は第3計算部である補償画像処理部306へ伝達される。補償画像処理部306へは同時に、ソーナーの受信信号307も伝達される。補償画像処理部306では、ソーナーの受信信号を画像処理してソーナー画像を作成する時に、補正用データ305を用いて、堆積層の音波伝搬特性が補償された補正画像データ308を生成する。ここまでの補正画像データ308の生成プロセスにおいて、一次的な堆積層の底質を補償した処理が完了する。補償画像処理部306で生成されたソーナー画像は、画像表示部に表示される。   Next, the calculation parameter 303 is transmitted to the image compensation calculation unit 304 which is a second calculation unit. The image compensation calculation unit 304 calculates the deposition layer correction data 305. The correction data 305 is, for example, a compensation amount of a deposited layer in a sonar image processing process and a compensation coefficient inside the processing process. Next, the correction data 305 is transmitted to the compensation image processing unit 306 which is a third calculation unit. At the same time, the sonar received signal 307 is also transmitted to the compensation image processing unit 306. The compensation image processing unit 306 generates correction image data 308 in which the sound wave propagation characteristics of the deposited layer are compensated using the correction data 305 when image processing is performed on the received signal of the sonar to generate a sonar image. In the process of generating the corrected image data 308 so far, the processing for compensating the primary sediment bottom sediment is completed. The sonar image generated by the compensation image processing unit 306 is displayed on the image display unit.

本発明では、さらに補正画像データ308を第4計算部である対照情報生成部309に伝達する。対照情報生成部309には別途、基準画像310が入力される。対照情報生成部309においては、この基準画像310と堆積層の一次的な補償を行った補正画像データ308を比較して、対照情報311すなわち堆積層の補正効果を表す量を計算する。さらにこの対照情報311は第5計算部である底質パラメータ修正部312に伝達される。この底質パラメータ修正部においては、対照情報311を用いて、底質計算部302で計算された演算用パラメータの修正量もしくは修正後のより確からしい堆積層の底質を表す、修正された演算用パラメータを計算する。以上、図3に示した実施例によれば、堆積層の音波伝搬特性による影響が一次的に補正されたソーナー画像及び、修正された堆積層の物理パラメータを計算することができる。   In the present invention, the corrected image data 308 is further transmitted to the reference information generation unit 309 which is the fourth calculation unit. A reference image 310 is input to the contrast information generation unit 309 separately. In the reference information generation unit 309, the reference image 310 and the corrected image data 308 subjected to the primary compensation of the deposited layer are compared to calculate the reference information 311, that is, an amount representing the effect of correcting the deposited layer. Further, the control information 311 is transmitted to the bottom sediment parameter correction unit 312 which is the fifth calculation unit. In this bottom sediment parameter correction unit, using the control information 311, a corrected calculation that represents the correction amount of the calculation parameter calculated by the bottom sediment calculation unit 302 or the more likely sediment bottom sediment after the correction. Calculate the parameters. As described above, according to the embodiment shown in FIG. 3, it is possible to calculate the sonar image in which the influence of the acoustic wave propagation characteristics of the deposited layer is primarily corrected and the physical parameters of the modified deposited layer.

図4に、本発明の音波撮像装置の実施例及び画像処理アルゴリズムの実施例のひとつを示す。図4は、図3における基準画像310についてより詳しい実施例を示すものである。基準画像310は対照情報生成部309に対して入力される画像データであるが、その画像データには2通りの実施例がある。   FIG. 4 shows an embodiment of the sound wave imaging apparatus of the present invention and an embodiment of the image processing algorithm. FIG. 4 shows a more detailed example of the reference image 310 in FIG. The reference image 310 is image data input to the contrast information generation unit 309, and there are two examples of the image data.

まず、一方の実施例について図4を使って説明する。ここでは第6計算部である通常ソーナー画像処理部400が具備される。通常ソーナー画像処理部400では、ソーナー送受信部300が受信する音波信号に基づいて、図3に示した本発明による堆積層補正の一次的処理を通さずに、通常のソーナーによる音波画像を生成する。すなわち通常ソーナー画像処理部は、ソーナー送受信部の受信信号401(図3の307と同一の情報)の入力を受け、原画像すなわち通常のソーナー画像402を生成する。通常のソーナー画像402はそのまま、対照情報生成部309へ入力する基準画像310として使用することができる。対照情報生成部309においては、基準画像310としての通常のソーナー画像402と、補償画像処理部306から送られた補正画像308の比較を行い、通常ソーナー画像402からどれだけ補正が行われたかどうか、すなわち通常ソーナー画像402からの変化量を計算する。この補正量の大きさが、ここでの対照情報311となる。   First, one embodiment will be described with reference to FIG. Here, a normal sonar image processing unit 400 as a sixth calculation unit is provided. In the normal sonar image processing unit 400, based on the sound wave signal received by the sonar transmission / reception unit 300, a sound image by the normal sonar is generated without passing through the primary processing of the deposited layer correction according to the present invention shown in FIG. . That is, the normal sonar image processing unit receives the received signal 401 (the same information as 307 in FIG. 3) of the sonar transmission / reception unit, and generates an original image, that is, a normal sonar image 402. The normal sonar image 402 can be used as it is as the reference image 310 to be input to the control information generation unit 309. The comparison information generation unit 309 compares the normal sonar image 402 as the reference image 310 with the correction image 308 sent from the compensation image processing unit 306, and how much correction is performed from the normal sonar image 402. That is, the amount of change from the normal sonar image 402 is calculated. The magnitude of this correction amount is the reference information 311 here.

もう一方の実施例を、同じく図4を使って説明する。本実施例の場合、メモリ/記憶部である参照画像記憶部403を具備する。参照画像記憶部403には、予め用意された最適な補償画像が保持されており、この最適な補償画像404が基準画像として利用される。この最適な補償画像404は、そのまま対照情報生成部309へ入力する基準画像310として使用することができる。対照情報生成部309においては、基準画像310としての最適な補償画像404と、補償画像処理部306から送られた補正画像308の比較を行い、最適な補償画像404にどれだけ補正が近づいたかどうか、すなわち、最適な補償画像404との漸近の程度を表す量を計算する。この漸近の程度を表す量が、ここでの対照情報310となる。   Another embodiment will be described with reference to FIG. In the case of the present embodiment, a reference image storage unit 403 which is a memory / storage unit is provided. The reference image storage unit 403 holds an optimal compensation image prepared in advance, and this optimal compensation image 404 is used as a reference image. This optimal compensation image 404 can be used as the reference image 310 that is input to the contrast information generation unit 309 as it is. In the reference information generation unit 309, the optimum compensation image 404 as the reference image 310 is compared with the correction image 308 sent from the compensation image processing unit 306, and how much the correction approaches the optimum compensation image 404. That is, an amount representing an asymptotic degree with the optimal compensation image 404 is calculated. The amount representing the asymptotic degree is the reference information 310 here.

さらに図4を用いて、上記の2つの基準画像出力ブロックが両方具備された実施例について説明する。本実施例では、基準画像として、通常ソーナー画像402もしくは最適な補償画像404のどちらかを選択して使用する。この場合、図4に示したように、第6計算部である通常ソーナー画像処理部400とメモリ/記憶部である参照画像記憶部403の両方が具備され、さらに第4計算部である対照情報生成部309に対して入力される基準画像310を、原画像である通常ソーナー画像402とメモリ/記憶部に有する最適な補償画像404のいずれかに切り替える、第1入力切替部405を有する。   Furthermore, an embodiment in which both of the two reference image output blocks are provided will be described with reference to FIG. In this embodiment, either the normal sonar image 402 or the optimal compensation image 404 is selected and used as the reference image. In this case, as shown in FIG. 4, both the normal sonar image processing unit 400 as the sixth calculation unit and the reference image storage unit 403 as the memory / storage unit are provided, and the reference information as the fourth calculation unit. The first input switching unit 405 is configured to switch the reference image 310 input to the generation unit 309 to either the normal sonar image 402 that is the original image or the optimum compensation image 404 in the memory / storage unit.

図5に、本発明の音波撮像装置の実施例及び画像処理アルゴリズムの実施例の一つとして、演算用パラメータのフィードバックループを備えた実施例を示す。ここでは、第5計算部である底質パラメータ修正部312で計算された修正された演算用パラメータ500を、新たに第2計算部である画像補償計算部304への入力として用いる。また、図5には、第2入力切替部である入力切替部501が具備されているが、この入力切替部501を用いて、底質計算部302で一次的に計算された底質である演算用パラメータ303と、前記修正された演算用パラメータ500のいずれかを切り替えて新たに画像補償計算部へ入力される演算用パラメータ502としてもよい。本実施例では、演算用パラメータのフィードバックループを備えることによって、ソーナーの送受信部300によって受信された受信信号301から一次的に推算された堆積層の物理パラメータを修正することにより、演算用パラメータをより実際の底質を表すと考えられる物理パラメータに近づけてゆくことが可能となり、よりズレが少なく、コントラスト比が向上し、さらに輪郭のぼやけの少ない、高画質・高分解能な堆積層の音波伝搬特性が補正されたソーナー画像を得ることができる。   FIG. 5 shows an embodiment provided with a feedback loop for calculation parameters as one embodiment of the sound wave imaging apparatus of the present invention and one embodiment of the image processing algorithm. Here, the corrected calculation parameter 500 calculated by the bottom sediment parameter correction unit 312 which is the fifth calculation unit is newly used as an input to the image compensation calculation unit 304 which is the second calculation unit. Further, FIG. 5 includes an input switching unit 501 that is a second input switching unit, and the bottom sediment is primarily calculated by the bottom sediment calculation unit 302 using the input switching unit 501. The calculation parameter 303 and the corrected calculation parameter 500 may be switched to be the calculation parameter 502 that is newly input to the image compensation calculation unit. In this embodiment, by providing a calculation parameter feedback loop, the physical parameter of the deposited layer that is primarily estimated from the received signal 301 received by the transmitting / receiving unit 300 of the sonar is corrected, thereby calculating the calculation parameter. It is possible to move closer to physical parameters that are considered to represent the actual bottom sediment, less deviation, improved contrast ratio, less blurring of contours, high-quality, high-resolution acoustic wave propagation in the deposited layer A sonar image with corrected characteristics can be obtained.

図6に、本発明の音波撮像装置の実施例及び画像処理アルゴリズムの実施例のひとつとして、第2送受部である底質測定器600を具備する場合について説明する。底質測定器600は第1送受部とは別に、独立して音波の送受を行う送受信部であり、第1送受部とは異なる音波を海底堆積層に向かって送波し、海底堆積層からの反射音を受信する。底質測定器600で受信された信号は受信信号601として、第1計算部である底質計算部302に入力される演算用パラメータ603として利用することができる。   FIG. 6 illustrates a case where a bottom sediment measuring device 600 as a second transmitting / receiving unit is provided as one example of the acoustic imaging apparatus of the present invention and an example of the image processing algorithm. The bottom sediment measuring instrument 600 is a transmission / reception unit that transmits and receives sound waves independently of the first transmission / reception unit, and transmits sound waves different from the first transmission / reception unit toward the seabed sedimentary layer. Receives the reflected sound. The signal received by the bottom sediment measuring instrument 600 can be used as a reception signal 601 as a calculation parameter 603 input to the bottom sediment calculation unit 302 as the first calculation unit.

第1送受部であるソーナー送受信部300では、ソーナー画像取得を行うために音波の送受を行うという制約がある。ソーナー送受信部300とは別に底質測定器600を備えることによって、底質パラメータの推算のみに特化した音波の送受信が可能となる。例えば、ソーナー送受信部300では、5kHzの周波数を送信し、一方で底質測定器600では100kHzの音波を送受信することが可能となる。これにより、ソーナー画像作成においてはソーナー送受信部300で受信された5kHzの送信音波に対する受信音波を用い、一方で底質推算すなわち本発明における演算用パラメータの推算においては底質測定器600で受信した100kHzの送信音波に対する受信信号を用いて、より詳細な底質を表す物理パラメータの推算を行うことができる。また、本実施例においては、ソーナー送受信部300で受信された受信信号301と底質測定器600で受信された受信信号601を切り替える第3入力切替部602を有し、いずれかの信号を、底質計算部302へ伝達される入力信号603とすることができるように構成してもよい。   In the sonar transmission / reception unit 300 as the first transmission / reception unit, there is a restriction that transmission / reception of sound waves is performed in order to obtain a sonar image. By providing the bottom sediment measuring instrument 600 separately from the sonar transceiver 300, it is possible to transmit and receive sound waves specialized only for estimation of bottom sediment parameters. For example, the sonar transmission / reception unit 300 can transmit a frequency of 5 kHz, while the bottom sediment measuring device 600 can transmit and receive a sound wave of 100 kHz. Thus, in the sonar image creation, the received sound wave with respect to the transmitted sound wave of 5 kHz received by the sonar transmission / reception unit 300 is used, while the bottom sediment estimation, that is, the computation parameter estimation in the present invention, is received by the bottom sediment measuring device 600. A physical parameter representing a more detailed bottom sediment can be estimated using a reception signal with respect to a transmission sound wave of 100 kHz. In the present embodiment, the third input switching unit 602 switches between the reception signal 301 received by the sonar transmission / reception unit 300 and the reception signal 601 received by the bottom sediment measuring device 600, You may comprise so that it can be set as the input signal 603 transmitted to the bottom sediment calculation part 302. FIG.

次に、図6を用いて本発明の音波撮像装置の実施例及び画像処理アルゴリズムの実施例の一つとして、データベース部である既知密度分布データ604を具備する場合について説明する。予め、ソーナーの画像化を行う海域の底質が既知の場合がある。事前のオペレーションや底質調査によって、堆積層内の密度分布などの物理パラメータの情報が取得されている場合である。このとき、海底堆積層の底質データすなわち本発明における演算用パラメータを格納するデータベース部すなわち既知密度分布データ604を具備していてもよい。既知密度分布データ604は、第2計算部に対して入力する演算用パラメータ605を出力することができる。また、既知密度分布データ604は第2入力切替部501に対して既知の演算用パラメータ605として入力することができ、さらに、第2入力切替部501は、底質計算部302で計算された演算用パラメータ303と第5計算部で修正された演算用パラメータ500と既知の演算用パラメータ605のうちいずれか1つの演算用パラメータを切り替えて、第2計算部である画像補償計算部304に対して伝達される演算用パラメータ606として出力することができるように構成してもよい。
底質測定器600及び/又はデータベース部である既知密度分布データ604は、図3〜図5に示した音波撮像装置に付加してもよい。
Next, the case where the known density distribution data 604 which is a database part is provided is demonstrated as one of the Example of the sound wave imaging device of this invention, and the Example of an image processing algorithm using FIG. In some cases, the bottom sediment of the sea area where the sonar is imaged is known in advance. This is a case where physical parameter information such as density distribution in the sedimentary layer has been acquired by prior operations or sediment investigation. At this time, it may be provided with a database portion for storing bottom sediment data of the seabed sedimentary layer, that is, a calculation parameter in the present invention, that is, known density distribution data 604. The known density distribution data 604 can output an operation parameter 605 that is input to the second calculation unit. In addition, the known density distribution data 604 can be input to the second input switching unit 501 as a known calculation parameter 605, and the second input switching unit 501 further performs the calculation calculated by the bottom sediment calculation unit 302. For the image compensation calculation unit 304, which is the second calculation unit, by switching any one of the calculation parameter 500, the calculation parameter 500 modified by the fifth calculation unit, and the known calculation parameter 605. You may comprise so that it can output as the parameter 606 for a calculation transmitted.
The bottom sediment measuring instrument 600 and / or the known density distribution data 604 which is a database unit may be added to the acoustic imaging apparatus shown in FIGS.

図7を用いて、本発明の音波撮像装置の実施例及び画像処理アルゴリズムの実施例のひとつとして、演算用パラメータの調整部がある場合について説明する。本実施例においては、調整部である底質パラメータツマミ部700が具備される。ここで、底質パラメータツマミ部700は、第2計算部である画像補償計算部304に対して入力される演算用パラメータ(502,606など)の値を調整することができ、調整された演算用パラメータ702として画像補償計算部304に入力することができる。さらに、画像補償計算部304は、調整された演算用パラメータを用いて、補正用データ305を計算する。また、調整部である底質パラメータツマミ部700は、図3〜図6に示した音波撮像装置に付加してもよい。   With reference to FIG. 7, a case where there is a calculation parameter adjustment unit will be described as one embodiment of the sound wave imaging apparatus of the present invention and one embodiment of the image processing algorithm. In the present embodiment, a bottom sediment parameter knob portion 700 which is an adjustment portion is provided. Here, the bottom sediment parameter knob unit 700 can adjust the value of the operation parameter (502, 606, etc.) input to the image compensation calculation unit 304 as the second calculation unit. It can be input to the image compensation calculation unit 304 as the use parameter 702. Further, the image compensation calculation unit 304 calculates the correction data 305 using the adjusted calculation parameter. Further, the bottom sediment parameter knob 700 that is an adjustment unit may be added to the acoustic imaging apparatus shown in FIGS.

図7は、さらに、本発明の音波撮像装置の実施例及び画像処理アルゴリズムの実施例のひとつとして、演算用パラメータの表示部703がある場合について説明するものである。ここでは、第1計算部である底質計算部で計算された演算用パラメータ、前記データベース部に用意された演算用パラメータ(これらは、図7では底質パラメータ704として示している)及び前記調整部である底質パラメータツマミ部で調整された演算用パラメータ705のうち一つもしくは複数の組み合わせの演算用パラメータの値を表示する表示部である底質表示部703を具備する。この底質表示部703は、図3〜図6に示した音波撮像装置に付加してもよい。   FIG. 7 further illustrates a case where there is a calculation parameter display unit 703 as one of the embodiments of the sound wave imaging apparatus of the present invention and the image processing algorithm. Here, the calculation parameters calculated by the bottom sediment calculation section, which is the first calculation section, the calculation parameters prepared in the database section (these are shown as bottom sediment parameters 704 in FIG. 7) and the adjustment A bottom sediment display unit 703 which is a display unit for displaying one or a plurality of combinations of computation parameter values among the computation parameters 705 adjusted by the bottom sediment parameter knob unit which is a unit. The bottom sediment display unit 703 may be added to the acoustic imaging apparatus shown in FIGS.

以上、図3〜図7を用いて本発明の音波撮像装置の実施例及び海底堆積層の画像補償アルゴリズムの実施例について説明を行ったが、海底堆積層の底質を表す物理パラメータが計算されることが本発明の特徴の一つであり、この物理パラメータは画像処理のみならず、ソーナーの送信条件の制御にも利用することができる。すなわち、ソーナーを使用するその場その場に応じて、堆積層の影響を考えたソーナー送信条件を決定するためにも利用することができる。   The embodiment of the acoustic imaging device of the present invention and the embodiment of the image compensation algorithm for the seabed sedimentary layer have been described above with reference to FIGS. 3 to 7, but physical parameters representing the sediment quality of the seabed sedimentary layer are calculated. This is one of the characteristics of the present invention, and this physical parameter can be used not only for image processing but also for controlling the transmission conditions of the sonar. That is, it can also be used to determine sonar transmission conditions that take into account the influence of the deposited layer, depending on the spot where the sonar is used.

図8に、上記を鑑みた本発明の音波撮像装置の実施例を示す。本実施例は、ソーナー送信信号制御部800を具備する。底質パラメータの計算は、図3〜図7に示した画像処理アルゴリズムのブロック801で行われる。ソーナー送信信号制御部800は、図3〜図7中で説明されたいかなる演算用パラメータの入力802受けてもよい。例えば、第1計算部である底質計算部において計算された底質の物理パラメータを推算した値である演算用パラメータであっても、データベース部に蓄えられた演算用パラメータであっても、第5計算部である底質パラメータ修正部において修正された演算用パラメータであってもよい。ソーナー送信信号制御部800では、伝達されたいずれかの演算用パラメータ802を用いて、対象とする堆積層に適した音波送信条件を決定する。例えば、ソーナー送受信部での送信音波の周波数として、5kHzが使用されているときに、計算された演算用パラメータから、海底堆積層内部に直線で伝搬する周波数を計算し、たとえば、好適な周波数が8kHzであった場合に、第1送受部であるソーナー送受信部300に、制御信号803を入力することで新たに、ソーナー送受信部300から制御された8kHzの周波数の送信音波804を送信することができる。   FIG. 8 shows an embodiment of the sound wave imaging device of the present invention in view of the above. The present embodiment includes a sonar transmission signal control unit 800. The sediment parameter calculation is performed in block 801 of the image processing algorithm shown in FIGS. The sonar transmission signal control unit 800 may receive the input 802 of any calculation parameter described in FIGS. For example, even if the calculation parameter is a value obtained by estimating the physical parameter of the bottom sediment calculated in the bottom sediment calculation unit which is the first calculation unit, or the calculation parameter stored in the database unit, The calculation parameter corrected in the bottom sediment parameter correction unit, which is the five calculation unit, may be used. The sonar transmission signal control unit 800 uses one of the transmitted calculation parameters 802 to determine a sound wave transmission condition suitable for the target deposition layer. For example, when 5 kHz is used as the frequency of the transmitted sound wave in the sonar transmission / reception unit, the frequency that propagates in a straight line inside the seabed sedimentary layer is calculated from the calculated calculation parameters. When the frequency is 8 kHz, a transmission sound wave 804 having a frequency of 8 kHz controlled by the sonar transmission / reception unit 300 can be newly transmitted by inputting the control signal 803 to the sonar transmission / reception unit 300 as the first transmission / reception unit. it can.

これにより、より好適な音波照射条件において取得された受信信号に基づいて、海底堆積層音波伝搬特性を補償した画像処理を行うことが可能となり、よりズレが少なく、コントラスト比が向上し、さらに輪郭のぼやけの少ない、高画質・高分解能な堆積層の音波伝搬特性が補正されたソーナー画像を得ることができる。   As a result, it is possible to perform image processing that compensates the seabed sedimentary wave propagation characteristics based on the received signal acquired under more suitable sound wave irradiation conditions, with less deviation, improved contrast ratio, and further contouring. It is possible to obtain a sonar image in which the sound wave propagation characteristics of the deposited layer are corrected with high image quality and high resolution.

以上、図3〜図8を用いて、本発明による音波撮像装置及び海底堆積層音波伝搬特性を補正する画像処理アルゴリズムに関する骨格を示した。以下、図9〜図25を用いて、図3〜図8の中に表れる各ブロック、各種パラメータ、補正データやソーナー画像に関して発明の効果を交えながら説明を行う。   As described above, the skeleton relating to the acoustic imaging device according to the present invention and the image processing algorithm for correcting the sound propagation characteristics of the seabed sediment layer has been shown using FIGS. Hereinafter, the blocks, various parameters, correction data, and sonar images appearing in FIGS. 3 to 8 will be described with reference to FIGS.

最初に、図9を用いて、海底堆積層の「底質」に関して説明を行う。図9に示すように、海底堆積層900は、固体粒子901と、固体粒子の間に存在する海水などの液体である間隙流体902の混合物として、多孔質媒質を構成する。このような海底堆積層の「底質」を最も大きく特徴づけるパラメータとしては、海底堆積層を構成する固体粒子901の平均粒径dがある。一般的に平均粒径dの大きさが3.9μm以下のものをClay(泥)、62.5μm以上のものをSand(砂)、その間の平均粒径のものをSilt(シルト)と呼ぶ。海底堆積層の物理パラメータには他にも様々な量が存在するが、基本的にこの平均粒径dが海底堆積層の音波伝搬特性を大きく支配する。   First, the “bed sediment” of the seabed sedimentary layer will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the seabed sedimentary layer 900 constitutes a porous medium as a mixture of solid particles 901 and interstitial fluid 902 that is a liquid such as seawater existing between the solid particles. The parameter that characterizes the “bed sediment” of the seabed sediment layer the most is the average particle diameter d of the solid particles 901 constituting the seabed sediment layer. In general, those having an average particle size d of 3.9 μm or less are called Clay (mud), those having an average particle size of 62.5 μm or more are called Sand (sand), and those having an average particle size between them are called Silt. There are various other physical parameters of the seabed sediment layer, but basically this average particle diameter d largely governs the sound wave propagation characteristics of the seabed sediment layer.

次に、重要な海底堆積層の「底質」を表すパラメータは間隙率βである。間隙率βは海底堆積層900に含まれる間隙流体902の体積分率を表す0〜1の量である。すなわち、海底堆積層の密度ρ(液体と固体の混合物としての密度)は、固体粒子901の密度ρr及び間隙流体902の密度ρfを用いて、以下の(1)式で表すことができる。
ρ=ρr(1−β)+ρfβ (1)
Next, the parameter representing the “bed sediment” of the important seabed sediment is the porosity β. The porosity β is an amount of 0 to 1 that represents the volume fraction of the pore fluid 902 contained in the seabed sedimentary layer 900. That is, the density ρ (density as a mixture of liquid and solid) of the seabed sedimentary layer can be expressed by the following equation (1) using the density ρ r of the solid particles 901 and the density ρ f of the pore fluid 902. .
ρ = ρ r (1−β) + ρ f β (1)

この(1)式から明らかなように、間隙率βは海底堆積層の「混合物としての密度」と密接に絡んでおり、極めて重要な海底堆積層の物理パラメータである。一方で、海底堆積層の平均粒径dと間隙率βの間には一般的に、図9の下図に904で示すように、平均粒子径が大きくなるに従って、間隙率βが小さくなる、という相関関係がある。よって海底堆積層の平均粒径dがわかれば、おおよその間隙率βが予測でき、また間隙率βがわかれば、海底堆積層のおおよその平均粒径dを予測することができる。さらには、間隙率βはそのほかにも、後述の堆積層物理パラメータを予測するために重要なパラメータとなっており、海底堆積層の「底質」を表す最も重要なパラメータの一つである。   As apparent from the equation (1), the porosity β is closely related to the “density as a mixture” of the seabed sedimentary layer, and is a very important physical parameter of the seabed sedimentary layer. On the other hand, between the average particle diameter d of the seabed sediment layer and the porosity β, the porosity β generally decreases as the average particle diameter increases, as indicated by 904 in the lower diagram of FIG. There is a correlation. Therefore, if the average particle diameter d of the seabed sedimentary layer is known, the approximate porosity β can be predicted, and if the porosity β is known, the approximate average particle diameter d of the seabed sedimentary layer can be predicted. Furthermore, the porosity β is also an important parameter for predicting the sedimentary layer physical parameters described later, and is one of the most important parameters representing the “sediment” of the seabed sedimentary layer.

次に、図10を用いて、送受部から送信される送信音波の周波数の選定について説明する。図10のグラフの横軸はHz(ヘルツ)で表した音波の周波数であり、縦軸は海底堆積層内の音波のdB/mで表した減衰率である。また、図中の線は、さまざまな底質における音波の減衰率のシミュレーション結果を表している。ここでの底質とは堆積物内の粒子の粒径を意味しており、粒径Sandから、順に粒径が小さくなる方向に、Silty Sand、Sandy Silt、Silt、Clayey Silt、Clayのケースを併せて示している。βと平均粒径が一次的には一対一対応することは図9において説明したとおりである。また図10中のプロット◇は、過去の実験データ(E. L. Hamilton, “Geoacoustic modeling of the sea floor,”J. Acoust. Soc. Am., 68(5), 1313-1340(1980))である。   Next, selection of the frequency of the transmission sound wave transmitted from the transmission / reception unit will be described with reference to FIG. The horizontal axis of the graph of FIG. 10 is the frequency of sound waves expressed in Hz (Hertz), and the vertical axis is the attenuation rate expressed in dB / m of sound waves in the seafloor sedimentary layer. Moreover, the line in a figure represents the simulation result of the attenuation factor of the sound wave in various bottom sediments. The bottom sediment here means the particle size of the particles in the sediment. The cases of Silty Sand, Sandy Silt, Silt, Clayey Silt, and Clay are arranged in the direction of decreasing particle size in order from the particle size Sand. It also shows. As described with reference to FIG. 9, β and the average particle size have a one-to-one correspondence. Also, the plot ◇ in FIG. 10 is past experimental data (E. L. Hamilton, “Geoacoustic modeling of the sea floor,” J. Acoust. Soc. Am., 68 (5), 1313-1340 (1980)).

図10をみると、粒径の違いによる多少の値の大小はあるものの、周波数が高くなるに従って減衰率は大きくなっていることがわかる。ここで音波の周波数1MHzのときを見ると、減衰率はほぼ100dB/mとなっている。200dBの大きさの音波が堆積層に入射したときに、1mの深さに音波が伝搬して、返ってきたときに、往復で音波の大きさがほぼゼロになってしまうことを意味する。また、100kHzのときの減衰量はほぼすべての底質に対して10dB/m以上となっている。このとき、1mの往復で音波の減衰は20dB以上、すなわち、受信音波の大きさは1/10以下となってしまう。以上により、本発明においてソーナー送受信部からの音波の送信周波数は1MHz以下とする。さらに好ましくは、100kHz以下の周波数とする。   FIG. 10 shows that the attenuation rate increases as the frequency increases, although there are some values depending on the particle size. Here, when the frequency of the sound wave is 1 MHz, the attenuation rate is almost 100 dB / m. This means that when a sound wave having a magnitude of 200 dB is incident on the deposited layer, the sound wave propagates to a depth of 1 m and returns, and when it returns, the magnitude of the sound wave becomes substantially zero. The attenuation at 100 kHz is 10 dB / m or more for almost all sediment. At this time, the attenuation of the sound wave is 20 dB or more in a round trip of 1 m, that is, the magnitude of the received sound wave is 1/10 or less. As described above, in the present invention, the transmission frequency of the sound wave from the sonar transmission / reception unit is 1 MHz or less. More preferably, the frequency is 100 kHz or less.

図11を用いて、底質を表す重要な堆積層の物理パラメータである間隙率βの深さ方向分布について説明を行う。図9により、底質において間隙率の大きさβは、堆積物の固体粒子の径dと相関があることを説明した。一方で、間隙率βの大きさは、海底堆積層表面から深くなるにしたがって、徐々に小さくなって行くという特性を持っている。図11は異なる2カ所(場所A・場所B)の堆積層の間隙率の深さ方向分布を示したものである。図中のプロット◇は場所Aでの計測結果、プロット◆は場所Bでの計測結果を示している。これらの計測結果は、堆積層の深さzを用いて、以下の(2)式によって近似することができる。
β=βmin+(1−βmin)exp(−pz-q) (2)
With reference to FIG. 11, the depth direction distribution of the porosity β, which is an important physical parameter of the sedimentary layer representing the sediment, will be described. FIG. 9 explains that the porosity β in the sediment is correlated with the diameter d of the solid particles in the sediment. On the other hand, the size of the porosity β has a characteristic that it gradually decreases as it becomes deeper from the surface of the seabed sediment layer. FIG. 11 shows the depth distribution of the porosity of the deposited layers at two different locations (location A and location B). The plot ◇ in the figure indicates the measurement result at the location A, and the plot ♦ indicates the measurement result at the location B. These measurement results can be approximated by the following equation (2) using the depth z of the deposited layer.
β = β min + (1−β min ) exp (−pz −q ) (2)

(2)式中のβminは、深いところでの最終間隙率に相当する。よって、図9の904のデータが示す間隙率βはこのβminに対応する。また、指数関数の係数であるpとqは、図11の近似曲線の形状を決定する値である。(2)式を用いることによって、深さ方向分布を含めた海底堆積層の間隙率分布をβmin、p、qという3つの定数を用いて表現することができる。すなわち、これらβmin、p、qという3つの値は、海底堆積層の底質を表す主要な3つのパラメータと考えることができる。例えば図11に示されている場所Aの間隙率分布の近似曲線1102はβmin=0.72、p=0.54、q=0.54であり、場所Bの近似曲線1103はβmin=0.52、p=0.37、q=0.74となり、これらβmin、p、qの値が決まることによって、堆積層内の間隙率分布を決定することができる。また、前述のように、間隙率βは堆積物の固体粒子の平均粒子径dと相関があることから、これらの値が決まることによって、海底堆積層がどのような底質であるかがわかることになる。 Β min in the equation (2) corresponds to the final porosity in a deep place. Therefore, the porosity β indicated by the data 904 in FIG. 9 corresponds to this β min . Moreover, p and q, which are coefficients of the exponential function, are values that determine the shape of the approximate curve in FIG. By using the equation (2), the porosity distribution of the seabed sedimentary layer including the distribution in the depth direction can be expressed using three constants β min , p, and q. That is, these three values β min , p, and q can be considered as three main parameters representing the sediment of the seabed sedimentary layer. For example, the approximate curve 1102 of the porosity distribution at the location A shown in FIG. 11 is β min = 0.72, p = 0.54, q = 0.54, and the approximate curve 1103 at the location B is β min = 0.52, p = 0.37, and q = 0.74. By determining the values of β min , p, and q, the porosity distribution in the deposited layer can be determined. Further, as described above, the porosity β has a correlation with the average particle diameter d of the solid particles of the sediment, and by determining these values, it is possible to know what kind of sediment the seabed sediment layer is. It will be.

このβmin、p、qが、本発明における演算用パラメータに対応する。ソーナー送受信部からの受信信号301を用いて、底質計算部302では、海底堆積層の間隙率分布である、βmin、p、qを計算する。次いで、これらの演算用パラメータが画像補償計算部(第2計算部)304へと伝達される。ここで、海底堆積層の深さ方向の物理パラメータの分布を示す値として、βmin、p、qを説明したが、本発明においては、海底堆積層の深さ方向の物理パラメータ分布を示す、いかなる複数のパラメータを演算用パラメータとして用いてもよいし、もちろん、(2)式以外の近似式を用いてもかまわない。 The β min , p, and q correspond to the calculation parameters in the present invention. Using the received signal 301 from the sonar transmission / reception unit, the bottom sediment calculation unit 302 calculates β min , p, q which are the porosity distribution of the seabed sedimentary layer. Next, these calculation parameters are transmitted to the image compensation calculation unit (second calculation unit) 304. Here, β min , p, and q have been described as values indicating the physical parameter distribution in the depth direction of the seabed sediment layer. In the present invention, the physical parameter distribution in the depth direction of the seabed sediment layer is indicated. Any number of parameters may be used as calculation parameters, and of course, an approximate expression other than the expression (2) may be used.

図12を用いて、βmin、p、q以外の海底堆積層内の物理パラメータの推算について説明を行う。βmin、p、q以外にも、海底堆積層内の音波伝搬特性に影響を及ぼすたくさんのパラメータが存在するが、これらのパラメータはすべて、βmin、p、qを利用することによって推算が可能である。例えば、海底堆積層の透水係数kは、間隙率βを用いた次の(3)式で表される。
k=d2β3/180(1−β2) (3)
The estimation of physical parameters in the seafloor sedimentary layer other than β min , p, and q will be described with reference to FIG. In addition to β min , p, and q, there are many parameters that affect the sound propagation characteristics in the seafloor sedimentary layer. All of these parameters can be estimated by using β min , p, and q. It is. For example, the permeability coefficient k of the seabed sedimentary layer is expressed by the following equation (3) using the porosity β.
k = d 2 β 3/180 (1-β 2) (3)

よって、場所A、場所Bそれぞれの間隙率分布(図11で示したもの)を利用して図12の様に透水係数kの堆積層深さ方向の分布を場所Aでは実線1200のように、場所Bでは一点鎖線1201の様に計算することができる。また、透水係数以外にも、間隙寸法パラメータ、構造因子、体積弾性率、剛性率などの海底堆積層の音波伝搬を特徴づける主要なパラメータを間隙率βから計算することができるため、βmin、p、qを基本の演算用パラメータとすることで、海底堆積層内の物理パラメータを明らかにすることができる。 Therefore, the distribution of the permeability coefficient k in the depth direction of the deposition layer as shown in FIG. 12 using the porosity distribution at each of the places A and B (as shown in FIG. 11) In the place B, it can be calculated like a one-dot chain line 1201. Further, water permeability in addition coefficient, it is possible to calculate the gap size parameters, structure factor, bulk modulus, the key parameters that characterize the sound propagation seabed sediments, such as modulus of porosity beta, beta min, By using p and q as basic calculation parameters, physical parameters in the seabed sedimentary layer can be clarified.

このように、海底堆積層の深さ方向の物理パラメータの分布を示す値として、例えばβmin、p、qを選ぶことによって求められた海底堆積層の特性を用いて、堆積層内の音波伝搬がどの程度、堆積層がない場合と比べて異なっているのか、すなわち音波伝搬のズレ分を計算することができる。画像補償計算部(第2計算部)304では、前記の演算用パラメータ303の入力を受けて、海底堆積層内の音波伝搬に基因するソーナー画像のズレ分を計算する。図13、図14を用いて、まず音波のズレ分の計算について説明し。図15、図16を用いて画像補償におけるズレ分の計算方法の実施例について説明する。 In this way, as a value indicating the distribution of physical parameters in the depth direction of the seabed sedimentary layer, for example, by using the characteristics of the seabed sedimentary layer obtained by selecting β min , p, q, the acoustic wave propagation in the sedimentary layer It is possible to calculate how much the difference is compared with the case where there is no deposited layer, that is, the deviation of the sound wave propagation. The image compensation calculation unit (second calculation unit) 304 receives the input of the calculation parameter 303 and calculates a deviation of the sonar image due to the sound wave propagation in the seabed sedimentary layer. First, calculation of the deviation of the sound wave will be described with reference to FIGS. An embodiment of a method for calculating a shift in image compensation will be described with reference to FIGS. 15 and 16.

図13は、海底堆積層1300に対して、ソーナー1301から送信音波1302がθ=30°の入射俯角で照射された時の、堆積層内の音波伝搬特性の計算結果を示すものである。ここで座標系は、海底堆積層に平行な方向1303が音波の到達レンジの方向、海底堆積層表面と垂直な方向1304が海底堆積層の深さ方向である。また、グラフ130が堆積層深さに対する音速の変化を、グラフ131が堆積層深さに対して音波の到達するレンジの大きさを示したもの、さらにグラフ132が到達レンジに対して音波の強度がどのようになっているかを示したものである。   FIG. 13 shows the calculation result of the acoustic wave propagation characteristics in the sedimentary layer when the transmitted acoustic wave 1302 is irradiated from the sonar 1301 to the seafloor sedimentary layer 1300 at an incident depression angle of θ = 30 °. Here, in the coordinate system, the direction 1303 parallel to the seabed sedimentary layer is the direction of the acoustic wave arrival range, and the direction 1304 perpendicular to the seabed sedimentary layer surface is the depth direction of the seabed sedimentary layer. Further, the graph 130 shows the change in sound velocity with respect to the deposition layer depth, the graph 131 shows the size of the range where the sound wave reaches the deposition layer depth, and the graph 132 shows the intensity of the sound wave with respect to the arrival range. It shows how it becomes.

まず、図13のグラフ130を見ると、異なる底質である場所A・場所Bにおいて、海底堆積層内の音速は大きく違うことがわかる。またこれらの音速は深さ方向に分布を持っている。実線1305は図11における場所Aの音速分布であり、一点鎖線1306は場所Bの音速分布である。1305,1306ともに、堆積層表面(0m地点)での音速1533m/s(海水中の音速)から、堆積層の深さが大きくなるに従って音速は徐々に大きくなってゆく。一方で、音速の変化の度合いは場所によって異なり、堆積層1m深さにおける音速は場所Aでは1555m/sであり、場所Bでは1660m/sとなっている。一方で、堆積層の間隙率分布(底質)がわかれば、このように底質の異なる場所に応じた、音速分布を計算することができる。さらに、グラフ130において、点線1307は堆積層が存在せず海水のみである時の音速を示している。当然、音速は1533m/sで一定である。よって場所Aの音速分布1305及び場所Bの音速分布1306と、海水中での音速1307を比較することで、堆積層が存在しないとき(海水のみのとき)と堆積層内の音速分布との差分値も計算することができる。   First, it can be seen from the graph 130 in FIG. 13 that the speed of sound in the seabed sedimentary layer is greatly different in the locations A and B which are different sediments. These sound velocities have a distribution in the depth direction. The solid line 1305 is the sound velocity distribution at the location A in FIG. 11, and the alternate long and short dash line 1306 is the sound velocity distribution at the location B. In both 1305 and 1306, the sound velocity gradually increases as the depth of the sedimentary layer increases from the acoustic velocity of 1533 m / s (sound velocity in seawater) on the surface of the sedimentary layer (0 m point). On the other hand, the degree of change in the sound speed differs depending on the location, and the sound velocity at the depth of 1 m of the deposited layer is 1555 m / s at the location A and 1660 m / s at the location B. On the other hand, if the porosity distribution (bottom quality) of the sedimentary layer is known, the sound velocity distribution corresponding to the location where the bottom sediment is different can be calculated. Further, in the graph 130, a dotted line 1307 indicates the speed of sound when there is no sedimentary layer and only seawater. Naturally, the speed of sound is constant at 1533 m / s. Therefore, by comparing the sound velocity distribution 1305 at location A and the sound velocity distribution 1306 at location B with the sound velocity 1307 in seawater, the difference between the sound velocity distribution in the sedimentary layer when no sedimentary layer is present (when only seawater is present) is obtained. Values can also be calculated.

次に、図13のグラフ131を見ると、音波が堆積層の中に伝搬するときに場所によって異なる屈折を受けて、異なるパスを通って進むことがわかる。実線1308は場所Aにおける堆積層内の音波の伝搬経路を示しており、一点鎖線1309は場所Bにおける堆積層内の音波の伝搬経路である。双方とも堆積層への入射俯角は30°である。場所Aにおいては、堆積層1mの深さにおいて15.6mの到達レンジであるが、場所Bにおいては16.5m程度の到達レンジとなっている。深さ1mの距離では1m近い場所のズレとなっていることがわかる。一方で、堆積層内の間隙率分布(底質)がわかれば、このように底質の異なる場所に応じた、音波の伝搬経路を計算することができる。さらに、グラフ131において点線1310は堆積層が存在せず海水のみであるときの音波の伝搬経路を示している。当然、物理パラメータが変化しないので、直線の伝搬経路となっている。よって、場所Aの伝搬経路1308及び場所Bの伝搬経路1309と、海水中での伝搬経路1310を比較することで、堆積層が存在しないとき(海水のみの時)と堆積層内の伝搬経路との差分値も計算することができる。   Next, looking at the graph 131 of FIG. 13, it can be seen that the sound wave travels through different paths with different refractions depending on the location when propagating into the deposited layer. A solid line 1308 indicates a propagation path of sound waves in the deposition layer at the location A, and a dashed line 1309 indicates a propagation path of sound waves in the deposition layer at the location B. In both cases, the incident depression angle to the deposited layer is 30 °. In the place A, the reach range is 15.6 m at the depth of the deposited layer 1 m, but in the place B, the reach range is about 16.5 m. It can be seen that when the distance is 1 m in depth, the displacement is close to 1 m. On the other hand, if the porosity distribution (sediment) in the deposited layer is known, it is possible to calculate the propagation path of the sound wave according to the location where the sediment is different. Further, in the graph 131, a dotted line 1310 indicates a propagation path of a sound wave when there is no sedimentary layer and only seawater. Naturally, since the physical parameter does not change, it is a linear propagation path. Therefore, by comparing the propagation path 1308 of the place A and the propagation path 1309 of the place B with the propagation path 1310 in seawater, the propagation path in the sedimentary layer and when there is no sedimentary layer (when only seawater is present) The difference value can also be calculated.

次に、図13のグラフ132を見ると、音波の強さの変化度合いが場所によって異なることがわかる。実線1311は場所Aにおける音波の到達レンジに対するdB(デシベル)表記された音波の強さであり、一点鎖線1312は場所Bにおける音波の到達レンジに対するdB表記された音波の強さである。音波の強さは、堆積層に入射したときの音波の強さからの変化分で表している。すなわち、堆積層表面(0m地点)において、100dBの音波の強さであったとき、例えば場所Bでは15.6mの到達レンジにおいて、100−10dB=90dBの強さになっている。場所A、場所Bを比べると、音波の強さが−10dBとなる到達レンジは、場所Aにおいては15.6m、場所Bにおいては16.5m程度となっており、場所によって異なる音波の減衰となっていることがわかる。一方で、堆積層内の間隙率分布(底質)がわかれば、このように底質の異なる場所に応じた、音波の減衰量の分布を計算することができる。さらにグラフ132において、点線1313は堆積層が存在せず海水のみであるときの音波の強さの変化を示している。海水中は0.01dB/mと、とても小さい減衰率であるために、グラフ132に示すような高々数m程度のレンジ方向の移動に対して、音波の強さに変化は見られない。よって、場所Aの音波の強さの分布1311及び場所Bの音波の強さの分布と、海水中での音波の強さの分布1313を比較することで、堆積層が存在しないとき(海水のみの時)と堆積層内の音波の強さの分布の差分値も計算することができる。   Next, it can be seen from the graph 132 in FIG. 13 that the degree of change in the intensity of the sound wave varies depending on the location. The solid line 1311 is the intensity of sound waves expressed in dB (decibel) with respect to the arrival range of sound waves at the location A, and the alternate long and short dash line 1312 is the intensity of sound waves expressed in dB relative to the arrival range of the sound waves at the location B. The intensity of the sound wave is represented by a change from the intensity of the sound wave when entering the deposited layer. That is, when the intensity of the sound wave is 100 dB on the surface of the deposited layer (point of 0 m), for example, in the place B, the intensity is 100-10 dB = 90 dB in the reach range of 15.6 m. Comparing place A and place B, the reach range where the intensity of sound waves is −10 dB is about 15.6 m at place A and about 16.5 m at place B. You can see that On the other hand, if the porosity distribution (sediment) in the deposited layer is known, it is possible to calculate the distribution of attenuation of sound waves according to the different locations of the sediment. Further, in the graph 132, a dotted line 1313 indicates a change in the intensity of sound waves when there is no sedimentary layer and only seawater. Since sea water has a very small attenuation rate of 0.01 dB / m, there is no change in the intensity of sound waves with respect to movement in the range direction of at most several meters as shown in the graph 132. Therefore, by comparing the sound wave intensity distribution 1311 at the place A and the sound wave intensity distribution 1313 at the place B with the sound wave intensity distribution 1313 in the seawater, when there is no sedimentary layer (only the seawater And the difference between the distributions of the intensity of sound waves in the deposited layer can be calculated.

以上、図13のグラフ130、グラフ131、グラフ132を使って、場所に応じて異なる底質を持つ堆積層内で、音波の伝搬特性が大きく異なることが示されると同時に、堆積層の底質(ここでは深さ方向の間隙率分布)がわかれば、海水しかないときと比べて、どれだけの量、音波の伝搬特性がシフトしているか、すなわちズレ分を算出することができる。これらのズレ分は、堆積層がないと仮定して作られる通常ソーナー画像へのズレ分でもあり、これらのズレ分を補正することで、ソーナー画像の質を向上させることができる。   As described above, using the graph 130, the graph 131, and the graph 132 in FIG. 13, it is shown that the propagation characteristics of the sound wave greatly differ in the sediment layer having different sediment depending on the location, and at the same time, the sediment of the sediment layer. If the (porosity distribution in the depth direction here) is known, it is possible to calculate how much the sound wave propagation characteristic is shifted, that is, the amount of deviation compared to when there is only seawater. These deviations are also deviations to a normal sonar image that is made assuming that there is no deposited layer, and the quality of the sonar image can be improved by correcting these deviations.

図14、図15を用いて、前記の音波伝搬特性のズレ分をどのように画像の補償値として用いるか説明を行う。これは第2計算部である画像補償計算部304で計算する堆積層の画像補償値、すなわち補正用データ305の実施例に対応する。   A description will be given of how to use the deviation of the sound wave propagation characteristics as an image compensation value with reference to FIGS. This corresponds to the embodiment of the image compensation value of the deposited layer calculated by the image compensation calculation unit 304 as the second calculation unit, that is, the correction data 305.

詳しい説明に先んじて、図14を用いてソーナーで堆積層内の画像を取得する形態について簡単に説明を行う。まず、ソーナー1400は画像を形成する際に、移動しながら画像を取得する。移動方向を1402に示している。また、ソーナーの移動方向をアジマス方向1403と呼ぶ。また、ソーナーから音波が照射される方向の水平距離をレンジ方向1404と呼ぶ。ソーナー1400から照射された音波の反射音を一本ずつ集めたものがソーナー画像1405である。ソーナー画像1405におけるアジマス方向1403及びレンジ方向1404も図中に示している。ソーナーから送信された音波は海水中1401を伝搬して、海底堆積層1406の表面に到達し投影面1407を形成する。海底面の画像化を行う場合は、この海底面の音波投影面1407からの反射音を一本一本集めたものとして、ソーナー画像1405が作成されるが、堆積層内の画像を取得するときには、音波が海底面に到達した後に、海底堆積層1406の中に伝搬し、海底堆積層内の音波投影面1408となることを考えなければならない。よってソーナー画像は海底堆積層内の音波投影面1408からの反射音信号1409を一本一本集めてソーナー画像1405を作成することになる。ここで、反射音信号1409にはこれまで説明してきたように、堆積層内音波伝搬の特性に起因した、音速、伝播経路及び減衰量などのズレ分が存在する。   Prior to the detailed description, a mode of acquiring an image in the deposited layer with a sonar will be briefly described with reference to FIG. First, the sonar 1400 acquires an image while moving when forming the image. The moving direction is shown at 1402. The sonar movement direction is referred to as an azimuth direction 1403. The horizontal distance in the direction in which sound waves are emitted from the sonar is referred to as a range direction 1404. A sonar image 1405 is a collection of reflected sounds of sound waves emitted from the sonar 1400 one by one. The azimuth direction 1403 and the range direction 1404 in the sonar image 1405 are also shown in the figure. The sound wave transmitted from the sonar propagates in the seawater 1401, reaches the surface of the seabed sedimentary layer 1406, and forms a projection surface 1407. When imaging the bottom of the sea, a sonar image 1405 is created as a collection of the reflected sounds from the sound projection surface 1407 on the bottom of the sea. When acquiring an image in the sedimentary layer, It must be considered that after the sound wave reaches the bottom of the sea, it propagates into the bottom sediment layer 1406 and becomes a sound projection surface 1408 in the bottom sediment layer. Therefore, the sonar image is created by collecting the reflected sound signals 1409 from the sound wave projection surface 1408 in the seabed sediment layer one by one. Here, as described above, the reflected sound signal 1409 includes deviations such as the sound speed, the propagation path, and the attenuation due to the characteristics of the acoustic wave propagation in the deposition layer.

図15を使って、これらのズレ分の補償について説明する。図15には、本発明における補正用データの好適な実施例のうち3つ、すなわち音速補正用データ150、伝搬経路補正用データ151及び減衰量補正用データ152、を説明するものである。それぞれ、図13で説明した、堆積層内音速分布、堆積層内伝搬経路及び堆積層内の音波の強さの計算結果に対応した補正用データとなっている。   Compensation for these deviations will be described with reference to FIG. FIG. 15 illustrates three preferred embodiments of the correction data according to the present invention, that is, the sound speed correction data 150, the propagation path correction data 151, and the attenuation correction data 152. Each of the correction data corresponds to the calculation result of the acoustic velocity distribution in the deposition layer, the propagation path in the deposition layer, and the intensity of the sound wave in the deposition layer, which has been described with reference to FIG.

まず音速補正用データ150について説明する。ここでは、図13のグラフ130で説明した、堆積層の底質から計算された音速分布を用いる。堆積層内の深さ方向の音速分布c(z)がわかることから、堆積層がない場合(海水のみの場合、1500)に距離Lの音波の伝搬時間は、海水の音速c0を用いて、t=L/c0秒かかるとき、堆積層内の場合(1501)、音波の伝搬時間t’は以下の(4)式から算出することができる。 First, the sound speed correction data 150 will be described. Here, the sound velocity distribution calculated from the sediment of the sedimentary layer described with reference to the graph 130 in FIG. 13 is used. Since the depth direction of the sound-velocity distribution c of the deposited layer (z) is known, (for only seawater, 1500) If there is no deposited layer distance L wave propagation time of the using the speed of sound c 0 of seawater , T = L / c When it takes 0 seconds, in the deposited layer (1501), the propagation time t ′ of the sound wave can be calculated from the following equation (4).

Figure 0005517429
Figure 0005517429

ここでθは堆積層への入射俯角の大きさ、zは堆積層深さ方向、Zは補正対象の堆積層深さであり、音波の伝搬方向の距離L(=Z/sinθ)の地点に対応する。   Here, θ is the magnitude of the incident depression angle on the deposition layer, z is the depth direction of the deposition layer, Z is the depth of the deposition layer to be corrected, and at a point of a distance L (= Z / sin θ) in the propagation direction of the sound wave. Correspond.

これより、堆積層があることによって生じる音波の伝搬時間のズレ分を(t’−t)秒と求めることができる。このズレ分(t’−t)は、1502に矢印で示すようにソーナー画像を構成する任意の点について算出することができる。また、1503のように、ソーナー画像を構成する元の受信信号の一本一本の(一回の音波の送受に対応する)データに対して個別に与えることもできる。   Thus, the deviation of the propagation time of the sound wave caused by the presence of the deposited layer can be obtained as (t′−t) seconds. This misalignment (t′−t) can be calculated for any point constituting the sonar image as indicated by an arrow 1502. Further, as in 1503, it is possible to individually give to each piece of data (corresponding to one transmission / reception of sound waves) of each original reception signal constituting the sonar image.

次に、伝搬経路補正用データ151について説明する。ここでは図13のグラフ131で説明した、堆積層内の底質から計算された音波伝搬経路を用いる。堆積層内に音波が伝搬するときには、海水のみの音波の伝搬経路1504と異なり、堆積層内で屈折を受け、1505のように伝搬経路が変わる。このとき、堆積層内深さZの地点において、伝搬経路の違いによるレンジ方向のズレ分1506を生じる。このレンジ方向ズレ分は、前出の音速分布に基因する画像のズレ分と同様に、1507に矢印で示すように、ソーナー画像上の任意の点について算出することができる。また、1508のように、ソーナー画像を構成する元の受信信号の一本一本の(一回の音波の送受に対応する)データに対して個別に与えることもできる。   Next, the propagation path correction data 151 will be described. Here, the sound wave propagation path calculated from the bottom sediment in the deposition layer, which is described in the graph 131 of FIG. 13, is used. When a sound wave propagates in the deposition layer, it is refracted in the deposition layer unlike the propagation path 1504 of the seawater only sound wave, and the propagation path changes like 1505. At this time, a deviation 1506 in the range direction due to the difference in the propagation path occurs at the point of the depth Z in the deposited layer. This range direction deviation can be calculated for any point on the sonar image, as indicated by the arrow 1507, in the same way as the image deviation due to the sound velocity distribution described above. Further, like 1508, the original received signal constituting the sonar image can be individually provided for each piece of data (corresponding to one transmission / reception of sound waves).

3つめに、減衰量補正用データ152について説明する。ここでは図13のグラフ132で説明した、堆積層内の底質から計算された音波の強さの分布を用いる。図13のグラフ132で説明したように、堆積層内に音波が伝搬するときには、海水のみの時と比べて、著しく音波が減衰し、また底質に応じてその減衰の度合いが異なる。このような減衰の度合の違いは、受信信号の強さと一対一対応し、最終的な画像の輝度を低下させる。このような減衰量の補正を行うときには、堆積層内の音波の伝搬距離が重要になってくる。図15の152に示すように、ソーナー1509から送信された音波は、堆積層への入射角度によって、堆積層内Zの深さにたどり着くまでの堆積層内の伝搬距離1510がa、b、c、dのように異なる。よって、a、b、c、dの順にレンジ方向の距離が大きくなるに従って、堆積層内で音波が受ける減衰量も大きくなる。よって、図15の下図に示すように横軸をレンジ方向、縦軸をソーナーが受信する音波の強さとすると、レンジ方向に対する受信音波の強さ1513は、レンジ方向長さが大きくなるに従って小さくなる。この傾向そのものは、音波が海水を伝わるときも同じである。しかしながら海底堆積層の減衰率は図13の132に示したように海水と比べて著しく大きいため、音波伝搬に伴う減衰の影響においては、実質的に海底堆積層内の減衰が支配的になる。よって曲線1513は、海底堆積層Zの地点における音波の減衰量として、ソーナー画像の補正用データとして用いることができる。この音波の減衰量は画像の輝度と対応し、1514に示すようにソーナー画像上の任意の点について輝度分布の補正量として算出することができる。また、1513の曲線をそのまま用いて、1515のようにソーナー画像を構成する元の受信信号の一本一本の(一回の音波の送受に対応する)データに対して個別に与えることもできる。   Third, the attenuation correction data 152 will be described. Here, the distribution of the intensity of the sound wave calculated from the bottom sediment in the deposited layer described with reference to the graph 132 in FIG. 13 is used. As described with reference to the graph 132 in FIG. 13, when the sound wave propagates in the sedimentary layer, the sound wave is significantly attenuated compared to the case of only seawater, and the degree of attenuation differs depending on the sediment. Such a difference in the degree of attenuation has a one-to-one correspondence with the strength of the received signal, and lowers the luminance of the final image. When correcting such attenuation, the propagation distance of the sound wave in the deposited layer becomes important. As indicated by 152 in FIG. 15, the sound wave transmitted from the sonar 1509 has the propagation distance 1510 in the deposition layer a, b, c until reaching the depth of Z in the deposition layer depending on the incident angle to the deposition layer. , D are different. Therefore, as the distance in the range direction increases in the order of “a”, “b”, “c”, and “d”, the attenuation amount that the sound wave receives in the deposited layer also increases. Therefore, as shown in the lower diagram of FIG. 15, when the horizontal axis is the range direction and the vertical axis is the intensity of the sound wave received by the sonar, the intensity 1513 of the received sound wave with respect to the range direction decreases as the length in the range direction increases. . This tendency itself is the same when sound waves are transmitted through seawater. However, since the attenuation rate of the seabed sedimentary layer is remarkably larger than that of seawater as indicated by 132 in FIG. 13, the attenuation in the seabed sedimentary layer becomes substantially dominant in the influence of the attenuation accompanying the sound wave propagation. Therefore, the curve 1513 can be used as correction data for the sonar image as the attenuation amount of the sound wave at the point of the seabed Z. The attenuation amount of the sound wave corresponds to the luminance of the image, and can be calculated as a correction amount of the luminance distribution at an arbitrary point on the sonar image as indicated by 1514. Further, by using the curve 1513 as it is, it can be individually given to each piece of original received signal (corresponding to one transmission / reception of sound waves) constituting the sonar image as in 1515. .

ここまで、補正用データ305の形は、ソーナー画像上任意の点について補正量を算出して与える形もしくは、ソーナーの受信信号の個別の一本一本のデータに対して与える補正量であると説明したが、補正量を与える対象は、音波の受信信号〜ソーナー画像生成のプロセス中において表れるいかなるデータ形式であってもよい。また、補正用データの表す量としては、前記の音速補正用データ150、伝搬経路補正用データ151、減衰量補正用データ152のみならず、ソーナーの画像における堆積層内の音波伝搬によるズレを補償するいかなるデータであってもよい。   Up to this point, the form of the correction data 305 is a form in which a correction amount is calculated and given for an arbitrary point on the sonar image, or a correction amount given to each piece of individual data received by the sonar. As described above, the target to which the correction amount is given may be any data format that appears in the process of the sound wave reception signal to the sonar image generation. Further, as the amount represented by the correction data, not only the sound velocity correction data 150, the propagation path correction data 151, and the attenuation amount correction data 152, but also the deviation due to the sound wave propagation in the deposition layer in the sonar image is compensated. Any data can be used.

本発明においては、さらに補正用データ305は第3計算部である補償画像処理部306に伝達される。補償画像処理部306には補正用データ305だけでなく、ソーナーの受信信号307も伝達される。ここでは、実際にソーナーの画像を合成する。さらに前記補正用データ305を利用して堆積層の音波伝搬特性の影響を補償した、補正画像データ308を生成する。   In the present invention, the correction data 305 is further transmitted to the compensation image processing unit 306 which is a third calculation unit. Not only the correction data 305 but also the received signal 307 of the sonar are transmitted to the compensation image processing unit 306. Here, the sonar image is actually synthesized. Further, corrected image data 308 is generated using the correction data 305 to compensate for the influence of the sound wave propagation characteristics of the deposited layer.

以下、図16、図17を用いて、補正画像データ作成方法のうち2つに関して説明を行う。まず、図16(a)により、補正用データ305がソーナー画像の任意の点に対する補正量である場合について説明する。例えば補償画像処理部306においては、ソーナー送受信部からの受信信号1601と、補正用データ1602との和算を行う。ソーナーの送受信部からの受信信号1601には、ソーナー画像の一点一点の場所における堆積層によるズレ分1603が存在するが、補正用データ1602は、一点一点の場所におけるズレ分の補償量1604を値として持つ。そのため、ソーナー画像1601上の各画素の位置を補正用データ1602のズレ補償量1604に従って変位させることで、堆積層の音波伝搬に基因するズレ分を解消することができる。この補償後のデータをソーナー画像処理プロセス1605によって合成することで、堆積層補償がなされたソーナー画像、すなわち補正画像データ1606が生成される。この補正画像データは、図3における補正画像データ308と同一のものである。   Hereinafter, two correction image data generation methods will be described with reference to FIGS. 16 and 17. First, the case where the correction data 305 is a correction amount for an arbitrary point of the sonar image will be described with reference to FIG. For example, the compensation image processing unit 306 sums the received signal 1601 from the sonar transmission / reception unit and the correction data 1602. The received signal 1601 from the transmission / reception unit of the sonar includes a shift 1603 due to the deposited layer at each point of the sonar image, but the correction data 1602 is compensation for the shift at each point. It has the quantity 1604 as a value. Therefore, by shifting the position of each pixel on the sonar image 1601 according to the shift compensation amount 1604 of the correction data 1602, the shift due to the sound wave propagation of the deposited layer can be eliminated. By combining the compensated data by the sonar image processing process 1605, a sonar image that has been subjected to deposition layer compensation, that is, corrected image data 1606 is generated. This corrected image data is the same as the corrected image data 308 in FIG.

図17(a)は、補正画像データ作成方法の他の例として、ソーナーの受信信号の一本一本のデータに対して補正量として補正用データ305を与える方法の説明図である。ここでは、図13、図15で示された音波の強さの分布、すなわち減衰量に関する補正を例に説明する。1701はソーナー信号からの受信信号そのものである。時間が大きくなるにつれて、レンジ方向の遠方の対象物からの反射音となっている。この受信信号はレンジ方向遠方になるに従って、堆積層からの減衰量が大きくなることは図13、図15で説明した通りである。よって、受信信号1701の時系列の一点一点に対応した減衰補正量1702を補正用データとして用いることができる。ここで、受信信号1701と減衰補正量1702を乗算することによって、堆積層の減衰が補正された、補正された受信信号1703を計算する。この処理はソーナー画像を合成する際に用いられる一本一本の受信信号データ307に対して逐次行い、それらのデータをソーナー画像処理プロセス1704によって合成することで、堆積層の減衰量補正がなされたソーナー画像すなわち補正画像データ1705が生成される。この補正画像データは、図3における補正画像データ308と同一のものである。実際の応用に際しては、図15に示された3種類の補正のうち1種類を使用しても良いし、複数の補正を組み合わせて行っても良い。また、図15に示された音速/伝搬経路/減衰量の補正のみならず、周波数成分の変化/音波の非線形成分の変化/受信音波の波形歪みなど、堆積層の底質の違いによって表れる音波伝搬の特性の違いを反映した量を利用した補正であれば、いかなる補正をいかなる組み合わせで用いてもよい。   FIG. 17A is an explanatory diagram of a method of giving correction data 305 as a correction amount for each piece of data received by a sonar as another example of the method of creating corrected image data. Here, the correction related to the intensity distribution of the sound wave, that is, the attenuation amount shown in FIGS. 13 and 15 will be described as an example. Reference numeral 1701 denotes a received signal itself from the sonar signal. As time increases, the sound is reflected from a distant object in the range direction. As described above with reference to FIGS. 13 and 15, the attenuation amount from the deposited layer increases as the received signal becomes farther in the range direction. Therefore, the attenuation correction amount 1702 corresponding to each point in time of the received signal 1701 can be used as correction data. Here, the reception signal 1701 and the attenuation correction amount 1702 are multiplied to calculate a corrected reception signal 1703 in which the attenuation of the deposited layer is corrected. This process is sequentially performed on each received signal data 307 used when synthesizing the sonar image, and the data is synthesized by the sonar image processing process 1704, thereby correcting the attenuation of the deposited layer. A sonar image, that is, corrected image data 1705 is generated. This corrected image data is the same as the corrected image data 308 in FIG. In actual application, one of the three types of corrections shown in FIG. 15 may be used, or a plurality of corrections may be combined. Further, not only the correction of the sound velocity / propagation path / attenuation shown in FIG. 15 but also the sound wave that appears due to the difference in the sediment bottom layer such as the change of the frequency component / the change of the nonlinear component of the sound wave / the waveform distortion of the received sound wave. Any correction may be used in any combination as long as the correction uses an amount reflecting the difference in propagation characteristics.

以上のプロセスをもって、図3で説明した実施例において、(1)堆積層の底質を計算し、(2)底質に依存するソーナー画像の補正用データを作成し、(3)ソーナー受信信号と補正用データを用いて、堆積層の補正がされた補正画像データを作成する、という一次的な堆積層の底質を補償した処理が完了する。しかしながら、一次的に推算された演算用パラメータは、真の底質と近い値であるかもしれないが、必ずしも正しい値であるとは限らない。また、ソーナー画像処理のプロセス中に補正用データを入れる際に完全な形で堆積層の補正が行えないことが考えられる。また、図6で説明したように、堆積層の底質を表す演算用パラメータとして、第2送受部である底質測定器600を用いることもあり、またデータベース部である既知密度分布データ604を用いることもある。まとめると、一次的な堆積層補正のプロセスにおいて用いられる演算用パラメータは、対象の堆積層の底質に「近い」値であるが、一般的に真の値ではない。   With the above process, in the embodiment described with reference to FIG. 3, (1) the sediment layer sediment is calculated, (2) sonar image correction data depending on the sediment is created, and (3) the sonar received signal. Using the correction data, the corrected image data in which the deposited layer is corrected is created, and the process for compensating the primary sediment layer sediment is completed. However, the calculation parameter that is primarily estimated may be a value close to the true sediment, but is not necessarily a correct value. It is also conceivable that when the correction data is entered during the sonar image processing process, the deposited layer cannot be corrected completely. In addition, as described with reference to FIG. 6, the bottom sediment measuring instrument 600 that is the second transmission / reception unit may be used as the calculation parameter representing the sediment of the deposited layer, and the known density distribution data 604 that is the database unit may be used. Sometimes used. In summary, the operational parameters used in the primary deposition layer correction process are “close” to the bottom sediment of the target deposition layer, but are generally not true.

上記の様な演算用パラメータの不確かさ(真値からのズレ)が、どのような影響となって表れるかを以下に説明する。図16(b)及び図17(b)に、補正用データを用いないときのソーナー画像1608,1707を示す。補正画像データ1606は、補正を行わないソーナー画像1608と比べて画像中の対象物のズレが少なくなり、補正画像データ1705は、補正を行わないソーナー画像1707と比べて画像中の輝度ムラが少ない。一方で、完全には堆積層の音波伝搬の影響を解消することができず、補正画像データ1606においては、真の結像位置から未だズレ分の残渣や輪郭のぼやけが残ってしまう。補正画像データ1705においては、若干の輝度ムラやレンジ方向遠方で若干輝度が低い画像になってしまう。   The following will describe how the uncertainty (displacement from the true value) of the calculation parameter as described above appears. FIGS. 16B and 17B show sonar images 1608 and 1707 when correction data is not used. The corrected image data 1606 has less deviation of the object in the image than the sonar image 1608 without correction, and the corrected image data 1705 has less luminance unevenness in the image than the sonar image 1707 without correction. . On the other hand, the influence of the sound wave propagation of the deposited layer cannot be completely eliminated, and in the corrected image data 1606, there are still a residue and a blur of the outline from the true image formation position. In the corrected image data 1705, a slight luminance unevenness or an image having a slightly low luminance in the range direction is obtained.

よって、本発明においては、一次的に補正された補正画像データを、基準画像と比較することで対照情報を生成する。その後、さらに対照情報を用いて修正された演算用パラメータを算出し、演算用パラメータを真値に近づけてゆくフィードバックループを加えた。この構成については、図3〜図5を用いて説明した通りである。ここで、対照情報は、前記補正画像データと前記基準画像データとの間の、画像差分値、画像相関量、画像の信号レベルのいずれか1つもしくはそれらの複数の組み合わせの値を比較することで生成される、補正画像と原画像データとの差が信号強度に変換された値であり、また、修正された演算用パラメータは、対照情報に基づいて、画像データの差分として表れる対照情報の値から計算された、海底堆積層の物理パラメータのいずれか一つもしくは複数のパラメータの組み合わせが信号強度に変換された値を計算し、第2計算部に入力される演算用パラメータとして用いることを特徴とする。以下、図18、図19を用いて、図3〜図5で説明した、補正画像データとの比較に用いる基準画像310、対照情報生成部(第4計算部)309で計算される対照情報311、底質パラメータ修正部(第5計算部)312において計算される修正された演算用パラメータ500について詳しく説明する。   Therefore, in the present invention, the contrast information is generated by comparing the corrected image data that has been primarily corrected with the reference image. Thereafter, a modified calculation parameter was further calculated using the reference information, and a feedback loop for bringing the calculation parameter closer to the true value was added. This configuration is as described with reference to FIGS. Here, the comparison information is a comparison between the corrected image data and the reference image data, the value of one or a combination of any one of an image difference value, an image correlation amount, and an image signal level. Is a value obtained by converting the difference between the corrected image and the original image data into the signal intensity, and the corrected calculation parameter is based on the reference information. Calculating a value obtained by converting any one or a combination of a plurality of physical parameters of the seabed sediment layer calculated from the value into a signal intensity and using the value as a calculation parameter input to the second calculation unit. Features. Hereinafter, with reference to FIGS. 18 and 19, the reference image 310 used for comparison with the corrected image data and the contrast information 311 calculated by the contrast information generation unit (fourth calculation unit) 309 described with reference to FIGS. 3 to 5. The corrected calculation parameter 500 calculated in the bottom sediment parameter correction unit (fifth calculation unit) 312 will be described in detail.

図18を用いて、基準画像310として、図4における通常ソーナー画像処理部(第6計算部)400で生成された通常のソーナー画像(原画像)402を用いる場合について説明する。この処理では、例えば図16で示すような真の結像位置からのズレ分の残渣や輪郭のぼやけをさらに解消することができる。図18には、堆積層補正が一次的になされた補正画像データ1801と通常ソーナー画像1800を示した。これら2つの画像において画像の質がどの程度向上したかを示す値を算出する。この値が対照情報生成部(第4計算部)309で計算される対照情報311である。ここでの対照情報311には2つの例が考えられる。一つは、対象物がどれだけはっきりと描出されているかを示す値である。具体的には、対象物のコントラスト値、輪郭のシャープさを表す、画像の微分値を計算する。もう一つは、対象物の位置のズレ分の補正の向上を表す量であり、これは対象物の重心の移動量1803などを用いることができる。これらの値は、「最適な値」は与えられていないものの、値が増えれば(もしくは減れば)画像の質が向上していることを示す値である。   A case where a normal sonar image (original image) 402 generated by the normal sonar image processing unit (sixth calculation unit) 400 in FIG. 4 is used as the reference image 310 will be described with reference to FIG. In this process, for example, a residue from the true image formation position and blurring of the outline as shown in FIG. 16 can be further eliminated. FIG. 18 shows corrected image data 1801 and a normal sonar image 1800 in which the deposited layer correction is primarily performed. A value indicating how much the image quality is improved in these two images is calculated. This value is the contrast information 311 calculated by the contrast information generation unit (fourth calculation unit) 309. Two examples of the contrast information 311 are considered here. One is a value indicating how clearly the object is depicted. Specifically, the differential value of the image representing the contrast value of the object and the sharpness of the contour is calculated. The other is an amount representing an improvement in the correction of the displacement of the position of the object, and this can be the amount of movement 1803 of the center of gravity of the object. These values are values indicating that the image quality is improved if the value increases (or decreases), although the “optimum value” is not given.

次に、対照情報311は底質パラメータ修正部(第5計算部)312に伝達され、ここで、堆積層の底質を表すパラメータである演算用パラメータの再推定を行い、修正された演算用パラメータを生成する。対照情報生成部309で計算された対照情報311を用いて、さらに画質の向上をもたらすように、演算用パラメータの修正を行う。図5に示すように、修正された演算用パラメータ500は入力切替部(第2入力切替部)501に伝達される。ここで、第1計算部302で計算された演算用パラメータといずれを演算用パラメータとして用いるかの切替を受け、画像補償計算部304へと送られ、再度補正画像の生成が行われる。図18においては、修正された演算用パラメータβmin、p、q(1804)が示されている。ここで、演算用パラメータの修正は、例えば、βmin、p、qの一つもしくは複数の値を1%ずつ変化させるという手法がとられる。また、演算用パラメータの修正は、対照情報311が画像の向上を示す方向に変化するように選ばれる。 Next, the control information 311 is transmitted to the bottom sediment parameter correction unit (fifth calculation unit) 312, where the calculation parameter that is a parameter representing the sediment of the sedimentary layer is re-estimated and corrected calculation Generate parameters. Using the contrast information 311 calculated by the contrast information generation unit 309, the calculation parameters are corrected so as to further improve the image quality. As shown in FIG. 5, the corrected calculation parameter 500 is transmitted to the input switching unit (second input switching unit) 501. Here, the calculation parameter calculated by the first calculation unit 302 and which one is used as the calculation parameter are switched and sent to the image compensation calculation unit 304 to generate a corrected image again. In FIG. 18, the corrected calculation parameters β min , p, q (1804) are shown. Here, the calculation parameter is corrected by, for example, a method of changing one or more values of β min , p, and q by 1%. Further, the correction of the calculation parameter is selected so that the reference information 311 changes in a direction indicating the improvement of the image.

図18の下段のグラフは、計算回数(ループを回す回数:修正された演算用パラメータを用いて画像を再構成する回数)に対して、対照情報(例えばコントラスト値や微分値)の変化を示すものである。ここで、フィードバックループによる演算用パラメータ修正完了の設定については、2通りの方法がある。第1の方法は、計算回数に例えばn=10回などの上限を設けておく方法、第2の方法は、対照情報の値と通常ソーナー画像データにおける値1808との差1807がほぼ一定値に落ち着き、変化しなくなったときに計算を完了するという方法である。また、本実施例には、補正を行った結果、画像の質が落ちてしまったとき(1809)に、演算パラメータを再度修正することで、最適な方向に戻すこと(1810)ができるという大きな効果がある。   The lower graph of FIG. 18 shows changes in control information (for example, contrast value and differential value) with respect to the number of calculations (the number of times the loop is rotated: the number of times the image is reconstructed using the modified calculation parameter). Is. Here, there are two methods for setting the calculation parameter correction completion by the feedback loop. The first method is a method of setting an upper limit such as n = 10 times for the number of calculations, and the second method is that the difference 1807 between the value of the reference information and the value 1808 in the normal sonar image data is set to a substantially constant value. It is a method of completing the calculation when it has settled down and no longer changes. Also, in this embodiment, when the quality of the image has deteriorated as a result of correction (1809), it is possible to return to the optimum direction (1810) by correcting the calculation parameter again. effective.

図19を用いて、基準画像310として、図4における参照画像記憶部(メモリ/記憶部)403に予め用意された最適な画像404を用いる場合について説明する。この処理では、例えば図17に示したような堆積層内減衰量補正を行ったときに、一次的な堆積層補正では取り除けなかった、画像の輝度ムラを取り除くことができる。図19には、堆積層補正が一次的になされた補正画像データ1900と、参照画像記憶部に予め用意された最適な画像1901が示されている。ここで最適な画像は例えば、海水中において作成されたソーナー画像であってもよいし、堆積層補正が完全になされたソーナー画像の一つであってもよい。いずれにせよ、堆積層の影響がソーナー画像の中に存在しない形の画像データであればいかなる画像でもかまわない。   A case where an optimal image 404 prepared in advance in the reference image storage unit (memory / storage unit) 403 in FIG. 4 is used as the standard image 310 will be described with reference to FIG. In this process, for example, when the attenuation amount correction in the deposition layer as shown in FIG. 17 is performed, the luminance unevenness of the image that could not be removed by the primary deposition layer correction can be removed. FIG. 19 shows corrected image data 1900 that has been primarily subjected to accumulated layer correction, and an optimal image 1901 prepared in advance in the reference image storage unit. Here, the optimum image may be, for example, a sonar image created in seawater, or one of sonar images in which deposition layer correction is completely performed. In any case, any image may be used as long as the image data has a shape in which the influence of the deposited layer does not exist in the sonar image.

ここで、ソーナー画像中の、アジマス方向の一本のデータ1902を取り出して、2つの画像1900,1901間の画像輝度値の差分をとる。もし、堆積層の影響が完全に解消されていれば、この値はすべてのレンジ方向についてゼロである。一方で底質パラメータの推算が完全でない時などには、取り除ききれない影響が、1903のようにレンジ方向に分布を持って表れてくる。これは、堆積層補償を行わないときのソーナー画像における輝度ムラ1904と比べると大きさは小さくなっているものの、取り切れない残渣1905が残っている。そこで、この残渣分1905が、ここでの対照情報生成部(第4計算部)で計算される対照情報311となる。また、この対照情報は、図18の説明の場合と同様に底質パラメータ修正部(第5計算部)312に伝達され、ここで、堆積層の底質を表すパラメータである演算用パラメータの再推定を行い、修正された演算用パラメータ1906を生成する。演算パラメータとして例えばβmin、p、q(1906)を用いることは図18の実施例と同様である。なお、基準画像310として参照画像記憶部(メモリ/記憶部)403に予め用意された最適な画像404を用いる場合には、参照画像との差分値である対照情報の値がゼロに近づくように、演算パラメータβmin、p、qを修正する。 Here, one piece of data 1902 in the azimuth direction in the sonar image is taken out, and the difference in image luminance value between the two images 1900 and 1901 is obtained. If the effect of the deposited layer is completely eliminated, this value is zero for all range directions. On the other hand, when the estimation of bottom sediment parameters is not complete, an influence that cannot be completely removed appears with a distribution in the range direction as in 1903. This is smaller than the luminance unevenness 1904 in the sonar image when the deposited layer compensation is not performed, but a residue 1905 that cannot be removed remains. Therefore, the residue 1905 becomes the contrast information 311 calculated by the contrast information generation unit (fourth calculation unit) here. Further, this reference information is transmitted to the bottom sediment parameter correction section (fifth calculation section) 312 in the same manner as in the description of FIG. 18, and here, the calculation parameter, which is a parameter indicating the sediment bottom sediment, is restored. An estimation is performed to generate a modified calculation parameter 1906. The use of, for example, β min , p, q (1906) as calculation parameters is the same as in the embodiment of FIG. When the optimum image 404 prepared in advance in the reference image storage unit (memory / storage unit) 403 is used as the standard image 310, the value of the contrast information, which is a difference value from the reference image, approaches zero. The calculation parameters β min , p, and q are corrected.

図19の下段のグラフは、計算回数(ループを回す回数:修正された演算用パラメータを用いて画像を再構成する回数)に対する対照情報(ここでは画像輝度値の差分)の変化を示すものである。前述のようにここでは最適な画像との差分値を対照情報として用いるために、この対照情報の値は、ゼロ(点線1910)の近傍にばらつく。よってこのゼロとの差分の1909が、ループを回す回数に従って徐々に小さくなって行くようなループ処理となる。この差分値(対照情報の値)がゼロに近づけば近づくほど、堆積層の補償が高精度で行われていることになる。よって、この対照情報との差分値がある閾値Tを下回ったときにループ処理を終了させればよい。図18の場合と同様に、経験的にループ回数n=10回などのように回数を予め決定してもよい。   The lower graph of FIG. 19 shows the change in the contrast information (here, the difference in the image luminance value) with respect to the number of calculations (number of times the loop is rotated: the number of times the image is reconstructed using the modified calculation parameter). is there. As described above, since the difference value from the optimum image is used as the contrast information here, the value of the contrast information varies in the vicinity of zero (dotted line 1910). Therefore, the loop process is such that the difference 1909 from zero gradually decreases as the number of times the loop is turned. The closer this difference value (control information value) is to zero, the more accurately the deposited layer is compensated. Therefore, the loop process may be terminated when the difference value with the reference information falls below a certain threshold T. Similarly to the case of FIG. 18, the number of loops may be determined in advance, such as the number of loops n = 10, empirically.

ここで、基準画像と補正画像データとの間で計算される対照情報に関しては、図18、図19において説明した対照情報の例以外にも、画像の差分値・相関係数・ノイズ成分の大きさの違いなど、いかなる画像間の差分を用いてよい。また、そのとき用いられる対照情報は、図18、図19の場合と同様に、対照情報の値から、底質パラメータ修正部(第5計算部)において演算用パラメータの再推定が行うことが可能な情報である。また、修正された演算用パラメータとしては、βmin、p、qについて説明したが、これは前述のように(2)式を用いて算出された、海底堆積層の深さ方向の物理パラメータの分布を示す値である。もちろん、先の演算用パラメータと同様、修正された演算用パラメータとしても海底堆積層の深さ方向の物理パラメータ分布を示す、いかなる複数のパラメータを修正された演算用パラメータとして用いてもよいし、もちろん、(2)式以外の近似式を用いてもかまわない。以上、本発明における堆積層補償の骨格、すなわち、(1)堆積層の底質パラメータから堆積層補正がされたソーナー画像を作成する、(2)画像補正の効果を判定し、フィードバックすることでさらに良好な堆積層補正がされたソーナー画像を作成する、というループについて説明を行った。 Here, with respect to the contrast information calculated between the reference image and the corrected image data, in addition to the examples of the contrast information described with reference to FIGS. Any difference between images, such as a difference in size, may be used. In addition, the reference information used at that time can be re-estimated for the operation parameter in the bottom sediment parameter correction unit (fifth calculation unit) from the value of the reference information as in the case of FIGS. Information. In addition, β min , p, and q have been described as the modified calculation parameters. This is a physical parameter in the depth direction of the seabed sedimentary layer calculated using equation (2) as described above. A value indicating the distribution. Of course, as with the previous calculation parameter, any of a plurality of parameters indicating the physical parameter distribution in the depth direction of the seafloor sedimentary layer may be used as the corrected calculation parameter. Of course, an approximate expression other than the expression (2) may be used. As described above, the skeleton of deposited layer compensation in the present invention, that is, (1) creating a sonar image in which the deposited layer is corrected from the bottom sediment parameter of the deposited layer, and (2) determining and feeding back the effect of the image correction. The loop of creating a sonar image with a better deposited layer correction was described.

次に、図20を用いて、演算用パラメータとして、図6に示した第2送受部である底質測定器600を用いる場合と、データベース部である既知密度分布データ604を用いる場合について説明する。まず図20(a)は、第2送受部である底質測定器が航走体2001に具備されている場合の例を示す。ここで航走体2001には、第1送受部であるソーナー送受信部2002も具備される。第1の実施例としては、このソーナー送受信部2002による受信信号を用いて底質を表すパラメータである演算用パラメータの推算を行う例が考えられる。これは、これまで図3〜図5の実施例で示した場合に対応する。このソーナー送受信部2002からソーナー音波が堆積層2003に対して送信され、また受信された音波に対して、前記ソーナー原画像の生成及び底質の補償された補正画像が生成される。ここで、図20(a)においては、さらに第2送受部である底質測定器2004が具備される。底質測定器2004は、堆積層2003に対して底質測定用の音波を送波し、受波する。またソーナー送受信部2002で受信した受信信号及び底質測定器2004で受信した受信信号は、入力切替部602以下の堆積層を補償したソーナー画像を生成するための画像処理ブロック2005に伝達される。   Next, with reference to FIG. 20, the case where the bottom sediment measuring instrument 600 as the second transmission / reception unit shown in FIG. 6 is used as the calculation parameter and the case where the known density distribution data 604 as the database unit is used will be described. . First, FIG. 20A shows an example in the case where a bottom sediment measuring instrument as a second transmitting / receiving unit is provided in the traveling body 2001. Here, the traveling body 2001 is also provided with a sonar transmission / reception unit 2002 which is a first transmission / reception unit. As a first embodiment, an example in which a calculation parameter, which is a parameter representing sediment, is estimated using a received signal by the sonar transmission / reception unit 2002 can be considered. This corresponds to the case shown in the embodiments of FIGS. A sonar sound wave is transmitted from the sonar transmission / reception unit 2002 to the deposition layer 2003, and a corrected image in which the sonar original image is generated and the sediment is compensated is generated for the received sound wave. Here, in Fig.20 (a), the bottom measuring instrument 2004 which is a 2nd transmission / reception part is further comprised. The bottom sediment measuring instrument 2004 transmits and receives a sound wave for bottom sediment measurement to the deposited layer 2003. The reception signal received by the sonar transmission / reception unit 2002 and the reception signal received by the bottom sediment measuring instrument 2004 are transmitted to an image processing block 2005 for generating a sonar image that compensates for the deposited layer below the input switching unit 602.

ここで、第2送受部における音波の周波数は5kHz以上10MHz以下、さらに好ましくは100kHz以上10MHz以下である。底質測定器として音波の送受信を行う場合には、100kHz以下の比較的低周波の音波を用いて堆積層の内部に音波が十分透過することを目的とする場合と、100kHz以上の比較的高周波の音波を用いて、波長を短くすることで堆積層内部の密度分布や間隙率分布を、高い空間分解能で測定することを目的とする場合の2通りがある。そのため、底質測定器2004の周波数は、5kHz以上10MHz以下、さらに好ましくは100kHz以上10MHz以下である。   Here, the frequency of the sound wave in the second transmitting / receiving unit is 5 kHz or more and 10 MHz or less, more preferably 100 kHz or more and 10 MHz or less. When transmitting and receiving sound waves as a bottom sediment measuring instrument, the purpose is to sufficiently transmit sound waves into the deposited layer using sound waves of a relatively low frequency of 100 kHz or less, and relatively high frequencies of 100 kHz or more. There are two ways in which the purpose is to measure the density distribution and porosity distribution inside the deposited layer with high spatial resolution by shortening the wavelength using the sound wave. Therefore, the frequency of the bottom sediment measuring instrument 2004 is 5 kHz or more and 10 MHz or less, more preferably 100 kHz or more and 10 MHz or less.

次に、図20(b)においては、第2送受部である底質測定器2007は航走体2001から物理的に離れて設けられる。この場合、底質測定器は前記の第2送受部の代わりに、堆積物の内部のコアサンプルを取得して、密度分布や間隙率分布を物理的に測定する堆積物コアサンプラーであっても、音波の送受を用いるのでなく電磁式送受波器などの堆積物物理パラメータ測定器であってもよい。もちろん音波の送受を行っても良く、その場合、底質測定器2007の周波数は5kHz以上10MHz以下、さらに好ましくは100kHz以上10MHz以下とする。このとき、図20(a)と同様に、ソーナー送受信部2002で受信した受信信号及び底質測定器2007で受信した受信信号は、入力切替部602以下の堆積層を補償したソーナー画像を生成するための画像処理ブロック2005に伝達される。   Next, in FIG. 20B, the bottom sediment measuring instrument 2007 as the second transmitting / receiving unit is provided physically separated from the traveling body 2001. In this case, the bottom sediment measuring device may be a sediment core sampler that acquires a core sample inside the sediment and physically measures the density distribution and porosity distribution instead of the second transmitting / receiving unit. Instead of using transmission and reception of sound waves, a deposit physical parameter measuring device such as an electromagnetic transducer may be used. Of course, sound waves may be transmitted and received. In that case, the frequency of the bottom sediment measuring instrument 2007 is 5 kHz to 10 MHz, more preferably 100 kHz to 10 MHz. At this time, similarly to FIG. 20A, the received signal received by the sonar transmission / reception unit 2002 and the received signal received by the bottom sediment measuring device 2007 generate a sonar image that compensates for the deposited layer below the input switching unit 602. To the image processing block 2005 for

図20(c)は、予め用意されたデータベース部2009からの堆積層の底質を表す演算用パラメータを用いる場合の例を示している。これは図6における、既知密度分布データ604の情報を第2計算部である画像補償計算部304で使用する場合に対応する。この場合、底質測定器は使用せずに、ソーナー送受信部2002で受信した受信信号及びデータベース部2009に保持される演算用パラメータは、入力切替部501以下の堆積層を補償したソーナー画像を生成するための画像処理ブロック2005に伝達される。   FIG. 20C shows an example in the case of using a calculation parameter representing the bottom sediment of the deposited layer from the database unit 2009 prepared in advance. This corresponds to the case where the information of the known density distribution data 604 in FIG. 6 is used by the image compensation calculation unit 304 as the second calculation unit. In this case, without using a bottom sediment measuring device, the received signal received by the sonar transmission / reception unit 2002 and the calculation parameters stored in the database unit 2009 generate a sonar image that compensates for the deposited layer below the input switching unit 501. Is transmitted to an image processing block 2005.

図21を用いて、音波を用いた堆積層の底質パラメータ測定方法の実施例をいくつか示す。図21(a)は、堆積層の底質によって減衰率が違うことを利用した底質推算方法の説明図である。ここで底質測定器2101から音波が照射される。左側は場所Aの堆積層2102を測定している図、右側は場所Bの堆積層2103を測定している図である。このとき、受信部において受信される受信音波の中には、堆積層の表面で反射した音波2104,2105のほかに、堆積層内部から帰ってくる音波2106,2107がある。ここで堆積層内部からの受信信号2106と2107には、受信レベルに大きさの違いが生じる。これは図10において示したとおり、堆積層の底質によって音波の減衰率が異なるためであり、内部からの音波の振幅2106と2107の値からそれぞれの底質パラメータを推算することができる。例えば、2104の値を10としたとき、2106の値が5だったときには、簡便に−6 dBの減衰量となり、図10のようなシミュレーション結果と照らし合わせることで、そのときの間隙率βの大きさを推算することができる。   FIG. 21 is used to show several examples of the method for measuring sediment layer bottom sediment parameters using acoustic waves. FIG. 21 (a) is an explanatory diagram of a bottom sediment estimation method using the fact that the attenuation rate varies depending on the sediment bottom sediment. Here, sound waves are irradiated from the bottom sediment measuring device 2101. The left side is a diagram measuring the deposited layer 2102 at the location A, and the right side is a diagram measuring the deposited layer 2103 at the location B. At this time, the received sound waves received by the receiving unit include sound waves 2106 and 2107 returning from the inside of the deposited layer in addition to the sound waves 2104 and 2105 reflected by the surface of the deposited layer. Here, the reception signals 2106 and 2107 from the inside of the deposited layer have a difference in the reception level. This is because, as shown in FIG. 10, the attenuation rate of the sound wave varies depending on the sediment of the deposited layer, and the respective sediment parameters can be estimated from the values of the amplitudes 2106 and 2107 of the sound wave from the inside. For example, when the value of 2104 is 10, when the value of 2106 is 5, the attenuation amount is simply −6 dB. By comparing with the simulation result as shown in FIG. The size can be estimated.

図21(b)は、堆積層の底質によって堆積層内の音波の到達レンジが変わることを利用した底質推算方法の説明図である。推算方法の説明に先立ち、図22を用いて、到達レンジが底質に対してどのように変わるかを説明する。   FIG. 21B is an explanatory diagram of a bottom sediment estimation method using the fact that the arrival range of sound waves in the sedimentary layer varies depending on the sediment of the sedimentary layer. Prior to the description of the estimation method, how the reach range changes with respect to the sediment will be described with reference to FIG.

図22は、堆積層の音波伝搬計算によるシミュレーション結果であり、堆積層の底質(堆積物密度)とソーナーの到達レンジの関係を表すグラフである。ここでソーナーの到達レンジとは、実際に音波画像が取得できる範囲と一対一対応する。グラフ中において、線2201、線2202及び線2203は、それぞれ音波の周波数がf1,f2及びf3の時に対応しており、数字が大きくなるに従って周波数は高くなっている。さらにグラフに示されるように、到達レンジの大きさも堆積層の底質に依存して大きく変わることがわかる。堆積物密度が小さいときには到達レンジが大きくなり、100m以上の到達レンジである場合もある。一方で、堆積物密度が大きいときには到達レンジは高々20mでしかないこともわかる。このように到達レンジの大きさが変わると言うことは、底質によって、ソーナーの期待される性能(どれだけ効率よく探査が行えるか)が大きく変わることに他ならない。また、図22のグラフから、この傾向が音波の周波数によっても同様に大きく変わることが明らかである。よって、ある周波数の音波による到達レンジを測定することができれば、堆積層の底質が逆算できることがわかる。   FIG. 22 is a graph showing a simulation result by a sound wave propagation calculation of the deposition layer, and showing a relationship between the bottom sediment (sediment density) of the deposition layer and the reach range of the sonar. Here, the reach range of the sonar has a one-to-one correspondence with a range in which a sound wave image can actually be acquired. In the graph, a line 2201, a line 2202 and a line 2203 correspond to the sound wave frequencies of f1, f2 and f3, respectively, and the frequency increases as the number increases. Further, as shown in the graph, it can be seen that the size of the reach range varies greatly depending on the sediment of the deposited layer. When the deposit density is small, the reach range becomes large, and the reach range may be 100 m or more. On the other hand, it can also be seen that the reach range is at most 20 m when the sediment density is high. The fact that the size of the reach range changes in this way is nothing other than the drastic change in the expected performance of the sonar (how efficiently it can be explored) depending on the sediment. In addition, it is clear from the graph of FIG. 22 that this tendency varies greatly depending on the frequency of the sound wave. Therefore, it can be seen that the bottom sediment of the deposited layer can be calculated backward if the range reached by the sound wave of a certain frequency can be measured.

図21(b)に戻ると、左側が堆積物密度が小さい場所A(密度=2.1)、右側が堆積物密度が大きい場所B(密度=1.7)である。このとき図22を見ると、周波数がf1の時、場所Aの到達レンジは45m、場所Bの到達レンジは20mである。図21に、場所Aの到達レンジ2110、場所Bの到達レンジ2111を図示している。ここで、ある参照対象物2109を堆積層の中に設置することで、その参照対象物2109がソーナー画像に見え始める位置が場所Aと場所Bとで異なることがわかる。場所Aにおいては、参照対象物はソーナーから比較的遠い距離2112の場所から見え始める。一方で場所Bにおいては、ソーナーからの距離2113が近くならないと参照対象物2109の画像は見えない。ここで、この距離2112及び距離2113は、堆積層の密度に依存した値になることがわかる。この距離をソーナー画像上で測ることにより、堆積層2102,2103の底質が推算できる。この場合は、距離から逆算して、堆積層の密度がそれぞれ場所Aでは2.1、場所Bでは1.7であることがわかる。   Returning to FIG. 21B, the left side is a place A (density = 2.1) where the deposit density is low, and the right side is a place B (density = 1.7) where the deposit density is high. At this time, referring to FIG. 22, when the frequency is f1, the reach range of the place A is 45 m, and the reach range of the place B is 20 m. FIG. 21 illustrates the reach range 2110 of the place A and the reach range 2111 of the place B. Here, it can be seen that the location where the reference object 2109 starts to appear in the sonar image is different between the location A and the location B by placing a reference object 2109 in the deposition layer. At location A, the reference object begins to appear from a location at a distance 2112 that is relatively far from the sonar. On the other hand, at the location B, the image of the reference object 2109 cannot be seen unless the distance 2113 from the sonar is close. Here, it can be seen that the distance 2112 and the distance 2113 have values depending on the density of the deposited layer. By measuring this distance on the sonar image, the sediment of the deposited layers 2102 and 2103 can be estimated. In this case, by calculating backward from the distance, it can be seen that the density of the deposited layer is 2.1 at location A and 1.7 at location B, respectively.

図21(c)は、堆積層の底質によって堆積層表面での臨界角の大きさが変わることを利用した底質推算方法の説明図である。推算方法の説明に先立ち、図23を用いて、音波の臨界角が底質に対してどのように変わるかを説明する。   FIG. 21C is an explanatory diagram of a bottom sediment estimation method using the fact that the critical angle on the surface of the deposited layer changes depending on the sediment quality. Prior to the description of the estimation method, how the critical angle of sound waves changes with respect to the sediment will be described with reference to FIG.

図23は、堆積層の音波伝搬計算によるシミュレーション結果であり、堆積層の底質(堆積物密度)とソーナー入射臨界角の関係を表すグラフである。ここで、入射臨界角とは、堆積層の中に音波が伝わってゆかなくなる角度であり、入射臨界角以下の角度で堆積層に音波を入射しても、堆積層中に音波は透過してゆかない。グラフ中において、線2301,2302,2303,2304及び2305はそれぞれ、周波数がf1,f2,f3,f4及びf5のときの底質と臨界角の関係を示しており、f1からf5まで番号が大きくなるに従って周波数が高くなっている。図23のグラフより、底質に依存してソーナーの入射臨界角は大きく変わることがわかる。すなわち、堆積層の底質によって、堆積層中に伝わる音波の量は大きく変わることが示される。また、この傾向は音波の周波数によっても同様に大きく変わることがグラフに示されている。よって、ある周波数の音波臨界角の大きさがわかれば、堆積層の底質が逆算できることがわかる。   FIG. 23 is a graph showing a result of simulation by sound wave propagation calculation of the deposited layer, and showing a relationship between the bottom sediment (sediment density) of the deposited layer and the sonar incident critical angle. Here, the incident critical angle is an angle at which the sound wave is not transmitted into the deposited layer. Even if the sound wave is incident on the deposited layer at an angle smaller than the incident critical angle, the sound wave is transmitted into the deposited layer. I won't go. In the graph, lines 2301, 2302, 2303, 2304, and 2305 indicate the relationship between the bottom sediment and the critical angle when the frequencies are f1, f2, f3, f4, and f5, respectively, and the numbers increase from f1 to f5. As the frequency increases, the frequency increases. From the graph of FIG. 23, it can be seen that the critical angle of incidence of the sonar varies greatly depending on the sediment. That is, it is shown that the amount of sound waves transmitted through the deposited layer varies greatly depending on the sediment of the deposited layer. In addition, it is shown in the graph that this tendency changes greatly depending on the frequency of the sound wave. Therefore, it can be seen that if the magnitude of the sonic critical angle at a certain frequency is known, the bottom sediment of the deposited layer can be calculated backward.

ここで、図21(c)に戻ると、音波送波器2115から送信された音波は、ある一定の角度以下の入射角では全反射しか起こさない。そこで、レシーバ列2116を用意することで、グラフ2117に示すように、レシーバ位置によって信号強度が急激にあがる場所が存在する。そのレシーバ位置から、臨界角の測定が可能である。よって本実施例からは臨界角を測定することにより、堆積層の底質が推算できる。   Here, returning to FIG. 21C, the sound wave transmitted from the sound wave transmitter 2115 only causes total reflection at an incident angle equal to or smaller than a certain angle. Therefore, by preparing the receiver row 2116, there is a place where the signal intensity rapidly increases depending on the receiver position, as shown in a graph 2117. The critical angle can be measured from the receiver position. Therefore, from this embodiment, the bottom sediment of the deposited layer can be estimated by measuring the critical angle.

図24は、本発明の音波撮像装置における画像表示部、底質パラメータ表示部、入力切替部及び底質パラメータ調整部の例を示す図である。図24(a)に示すように、音波撮像装置2400には、基準画像を表示する基準画像表示部2401と補正画像を表示する補正画像表示部が具備されている。ただし、図24(b)に示すように、基準画像表示部2401はなくてもよく、補正画像表示部2402が具備されているだけでもよい。本例の音波撮像装置2400には、3つの入力切替部が設けられている。図の例では装置筐体に3つの入力切替部が用意されているが、装置内部で切替えを行ってもよく、音波撮像装置筐体に具備される入力切替部は0〜3のいずれの個数でもよい。ここでは、基準画像としてメモリ/記憶部の画像データとソーナー送受信部からの画像データを切り分ける第1入力切替部2404が具備される。また、演算パラメータの切替を、既知密度分布データ、第1計算部で計算された演算パラメータ、自動的な画質向上ループを行う場合の修正された演算パラメータ、調整部2407においてマニュアルで調整された、調整された演算パラメータの4つの演算パラメータの間で切り替える第2切替部2405が設けられている。最後に、第1計算部への入力として、ソーナー送受信部と底質測定器のどちらの受信信号を使うかを切り替える第3入力切替部2406が設けられている。   FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an image display unit, a sediment parameter display unit, an input switching unit, and a sediment parameter adjustment unit in the acoustic imaging apparatus of the present invention. As shown in FIG. 24A, the acoustic imaging apparatus 2400 includes a reference image display unit 2401 that displays a reference image and a correction image display unit that displays a correction image. However, as shown in FIG. 24B, the reference image display unit 2401 may not be provided, and only the corrected image display unit 2402 may be provided. The sound wave imaging apparatus 2400 of this example is provided with three input switching units. In the example of the figure, three input switching units are prepared in the apparatus housing. However, switching may be performed inside the apparatus, and the number of input switching units provided in the acoustic imaging device casing is any number from 0 to 3. But you can. Here, a first input switching unit 2404 that separates the image data of the memory / storage unit and the image data from the sonar transmission / reception unit as a reference image is provided. Further, the calculation parameter switching is performed by adjusting the known density distribution data, the calculation parameter calculated by the first calculation unit, the corrected calculation parameter when performing the automatic image quality improvement loop, and the adjustment unit 2407 manually. A second switching unit 2405 is provided for switching between the four calculation parameters of the adjusted calculation parameter. Finally, a third input switching unit 2406 is provided for switching which one of the received signals of the sonar transmission / reception unit and the bottom sediment measuring device is used as an input to the first calculation unit.

さらに、音波撮像装置2400には、演算用パラメータの調整部2407が具備される。調整部2407は、つまみ部でも、レバーの形をとっていてもよく、実質的に演算用パラメータを調整可能であればよい。また調整される演算用パラメータは複数であってもよく、したがって演算用パラメータ調整部2407は複数存在してもよい。図示の例では、明示的に演算用パラメータとして、図11にて説明した堆積層の間隙率分布を表すパラメータであるβmin、p、qを調整する調整部を有し、更に演算用パラメータの表示部2408を有する。演算用パラメータの表示部2408においては、そのときの補正画像データの作成に用いられる演算用パラメータの物理的な値が表示される。ここでも表示される演算用パラメータは複数であってもよく、したがって演算用パラメータ(底質パラメータ)表示部2408は複数存在してもよい。ここでは、入力切替部2405の切替に従って、既知密度分布データ、第1計算部で計算された演算パラメータ、自動的な画質向上ループを行う場合の修正された演算パラメータ、調整部2407においてマニュアルで調整された、調整された演算パラメータの4つの演算パラメータのうちいずれかの演算パラメータが表示される。図24においては、入力切替部2405はAuto位置にあるため、修正された演算用パラメータの値が、表示部2408に表示されている。また、βminが0.72の時、pが0.54のとき、qが0.53の時の値が図24には表示されている。 Further, the acoustic imaging apparatus 2400 includes a calculation parameter adjustment unit 2407. The adjustment unit 2407 may be a knob or a lever, and it is sufficient that the calculation parameters can be substantially adjusted. Further, a plurality of calculation parameters may be adjusted, and therefore a plurality of calculation parameter adjustment units 2407 may exist. In the example shown in the figure, an adjustment unit that adjusts β min , p, and q, which are parameters representing the porosity distribution of the deposited layer described in FIG. A display portion 2408 is included. In the calculation parameter display unit 2408, the physical values of the calculation parameters used to create the corrected image data at that time are displayed. Here, a plurality of calculation parameters may be displayed, and therefore there may be a plurality of calculation parameter (bottom sediment parameter) display units 2408. Here, according to the switching of the input switching unit 2405, the known density distribution data, the calculation parameter calculated by the first calculation unit, the corrected calculation parameter when performing an automatic image quality improvement loop, and the adjustment unit 2407 manually adjust Any one of the four calculation parameters of the adjusted calculation parameter is displayed. In FIG. 24, since the input switching unit 2405 is in the Auto position, the corrected value of the parameter for calculation is displayed on the display unit 2408. Further, FIG. 24 shows values when β min is 0.72, p is 0.54, and q is 0.53.

以上により、図24に示した音波撮像装置は、参照画像及び補償画像、さらには演算用パラメータを、オペレータが参照しながら、底質パラメータを調整することが可能となり、より真の画像に近い補償画像を得ることができ、また図5から図7に示したフィードバックループに従って、自動的により好適な堆積層の補正画像データを得ることもできる。   As described above, the acoustic imaging apparatus shown in FIG. 24 allows the operator to adjust the sediment parameters while referring to the reference image and the compensation image, and further the calculation parameters, so that compensation close to a true image can be achieved. An image can be obtained, and more suitable corrected image data of the deposited layer can be automatically obtained according to the feedback loop shown in FIGS.

図25を用いて、演算用パラメータを利用してソーナーの音波照射条件を変化させる方法について説明する。図25(a)は、底質に応じて、1回の走査による探索範囲を変更する例を示している。底質が推算されると、図21で説明したように、その底質に応じた到達レンジが推算できる。そのため、図25(a)の例では、たとえば底質A(2501)においては、5回の探索、底質B(2502)においては2回の探索というように、底質に応じた超音波送信条件の制御を行う。   With reference to FIG. 25, a method of changing the sound wave irradiation conditions of the sonar using the calculation parameters will be described. FIG. 25A shows an example of changing the search range by one scan according to the bottom sediment. When the bottom sediment is estimated, the reachable range corresponding to the bottom sediment can be estimated as described with reference to FIG. Therefore, in the example of FIG. 25 (a), for example, in the sediment A (2501), the search is performed five times, and in the sediment B (2502), the search is performed twice. Control the conditions.

また、図22において説明したように、到達レンジは周波数によって可変である。図25(b)では、それを利用して周波数変更によるアダプティブな到達レンジ変更を行っている。左図に示すように、周波数A(2507)では、到達レンジ2504が短いため埋没物2506を画像化するには十分な到達レンジが稼げないとする。このとき、右図に示すように、周波数を制御し、周波数B(2508)に変更することによって、埋没物2506を画像化するに十分な到達レンジ2505をもった超音波の送受信を行うことができる。   Further, as described in FIG. 22, the reach range is variable depending on the frequency. In FIG. 25 (b), adaptive reach range change by frequency change is performed using it. As shown in the left figure, at the frequency A (2507), since the reach range 2504 is short, it is assumed that a reach range sufficient to image the buried object 2506 cannot be obtained. At this time, as shown in the right figure, by controlling the frequency and changing the frequency to B (2508), transmission / reception of ultrasonic waves having a sufficient reach range 2505 for imaging the buried object 2506 can be performed. it can.

図25に示した方法のほか、堆積層の底質に依存したより高効率な音波送信・受信が可能となるようないかなる音波の照射条件の制御も本発明の範囲に属する。たとえば、減衰率を考慮した送信音圧の変更、ビームパターンの変更、音波パルスの波形の変更、音波送信間隔の変更、なども本発明の範疇である。   In addition to the method shown in FIG. 25, the control of any sound wave irradiation condition that enables more efficient sound wave transmission / reception depending on the sediment of the deposited layer belongs to the scope of the present invention. For example, the change of the transmission sound pressure in consideration of the attenuation rate, the change of the beam pattern, the change of the waveform of the sound wave pulse, the change of the sound wave transmission interval, and the like are also within the scope of the present invention.

海中及び海底堆積層における音波撮像装置の概略図。1 is a schematic view of an acoustic imaging device in the sea and in the seabed sedimentary layer. 海底堆積層による音波画像のズレ分・歪み分を示す説明図。Explanatory drawing which shows the part for the gap | deflection and distortion of a sound wave image by a seabed sedimentary layer. 本発明による音波撮像装置及び画像処理アルゴリズムの基本実施例を示す図。The figure which shows the basic Example of the sound wave imaging device by this invention, and an image processing algorithm. 本発明による音波撮像装置及び画像処理アルゴリズムの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the sound wave imaging device and image processing algorithm by this invention. 本発明による音波撮像装置及び画像処理アルゴリズムの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the sound wave imaging device and image processing algorithm by this invention. 本発明による音波撮像装置及び画像処理アルゴリズムの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the sound wave imaging device and image processing algorithm by this invention. 本発明による音波撮像装置及び画像処理アルゴリズムの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the sound wave imaging device and image processing algorithm by this invention. 本発明による音波撮像装置及び画像処理アルゴリズムの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the sound wave imaging device and image processing algorithm by this invention. 海底堆積層の底質パラメータを説明する図。The figure explaining the bottom sediment parameter of a seabed sedimentary layer. ソーナー周波数に対する堆積層内の減衰率を表すグラフ。The graph showing the attenuation rate in a deposition layer with respect to a sonar frequency. 堆積層深さに対する間隙率の場所Aと場所Bにおける実測値を示す図。The figure which shows the measured value in the location A and the location B of the porosity with respect to the deposition layer depth. 堆積層内の物理パラメータの計算例を示す図。The figure which shows the example of a calculation of the physical parameter in a deposited layer. 場所の違いによる音速、到達レンジ、音波の強さの違いを示す図。The figure which shows the difference in the speed of sound by the difference in a place, an arrival range, and the intensity of a sound wave. ソーナーによる堆積層内画像化を説明する図。The figure explaining imaging in a deposition layer by a sonar. 堆積層の画像補正パラメータを示す図。The figure which shows the image correction parameter of a deposited layer. 補正画像データの一例を示す図。The figure which shows an example of correction | amendment image data. 補正画像データの一例を示す図。The figure which shows an example of correction | amendment image data. 対照情報と演算パラメータ修正の一例を示す図。The figure which shows an example of contrast information and calculation parameter correction. 対照情報と演算パラメータ修正の一例を示す図。The figure which shows an example of contrast information and calculation parameter correction. 底質測定器とデータベース部の実施例を示す図。The figure which shows the Example of a sediment measuring device and a database part. 底質測定器による底質推算方法の実施例を示す図。The figure which shows the Example of the bottom sediment estimation method by a bottom sediment measuring device. 到達レンジと密度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a reachable range and a density. 入射臨界角と密度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between an incident critical angle and a density. 本発明による音波撮像装置の表示部の例を示す図。The figure which shows the example of the display part of the sound wave imaging device by this invention. ソーナー送信信号制御の実施例を示す図。The figure which shows the Example of sonar transmission signal control.

符号の説明Explanation of symbols

100 船体
101 航走体
102 ソーナー
103 ソーナーからの送信音波
104 対象物
105 海底面
106 ソーナーへの受信音波
107 ソーナー画像
108 ソーナー画像上の対象物の結像画像
109 海底堆積層
110 海底堆積層に埋まった対象物
200 ソーナー
201 ソーナーからの送信音波
202 対象物
203 海中対象物のソーナー画像
204 ソーナー画像上の対象物の結像画像
205 堆積層
206 海底堆積層中の対象物
207 海底堆積層に対して照射されたソーナーからの送信音波
208 海底堆積層に対象物がある場合のソーナー画像
209 ソーナー画像上の海底堆積層中の対象物
300 ソーナー送受信部(第1送受部)
301 ソーナーの受信信号
302 底質計算部(第1計算部)
303 演算用パラメータ
304 画像補償計算部(第2計算部)
305 補正用データ
306 補償画像処理部(第3計算部)
307 ソーナーの受信信号
308 補正画像データ
309 対象情報生成部(第4計算部)
310 基準画像
311 対照情報
312 底質パラメータ修正部(第5計算部)
400 通常ソーナー画像処理部(第6計算部)
401 ソーナー受信信号
402 通常のソーナー画像
403 参照画像記憶部(メモリ/記憶部)
404 最適な補償画像
405 入力切替部(第1入力切替部)
500 修正された演算用パラメータ
501 入力切替部(第2入力切替部)
502 切替後の演算用パラメータ
600 底質測定器(第2送受部)
601 底質測定器の受信信号
602 入力切替部(第3入力切替部)
603 底質計算部に入力される演算用パラメータ
604 既知密度分布データ(データベース部)
605 既知の演算用パラメータ
606 画像補償計算部に対して伝達される演算用パラメータ
700 底質パラメータツマミ部
701 演算用パラメータ調整信号
702 調整された演算用パラメータ
703 底質表示部(表示部)
704 底質表示部に入力される演算用パラメータ(底質パラメータ)
705 調整された演算用パラメータ
800 ソーナー送信信号制御部(信号制御部)
801 画像処理アルゴリズムのブロック
802 画像処理アルゴリズム中の任意の演算用パラメータ
803 ソーナー送受信部の制御信号
804 制御されたソーナー送信信号
900 海底堆積層の構造を示す図
901 海底堆積層内の固体粒子
902 海底堆積層内の間隙流体
904 平均粒子径dと間隙率βの関係
1102 場所Aの間隙率分布の近似曲線
1103 場所Bの間隙率分布の近似曲線
1200 場所Aにおける透水係数の堆積層深さ方向分布の推算結果
1202 場所Bにおける透水係数の堆積層深さ方向分布の推算結果
130 堆積層深さに対する音速の変化を表すグラフ
131 堆積層深さに対する到達レンジの変化を表すグラフ
132 音波の到達レンジに対する音波の強さの変化を表すグラフ
1300 海底堆積層
1301 ソーナー送受信部
1302 ソーナーからの送信音波
1303 音波送信方向の海底堆積層に水平な成分(到達レンジ方向)
1304 海底堆積層の深さ方向
1305 場所Aの音速分布
1306 場所Bの音速分布
1307 海水の音速
1308 場所Aの音波伝搬経路
1309 場所Bの音波伝搬経路
1310 媒質が海水の場合の音波伝搬経路
1311 場所Aにおける音波の到達レンジに対する音波の強さ
1312 場所Bにおける音波の到達レンジに対する音波の強さ
1313 堆積層が存在せず海水のみであるときの音波の強さの変化を表す図
1400 ソーナー
1401 海水中
1402 航走体(ソーナー)の移動方向
1403 アジマス方向
1404 レンジ報告
1405 ソーナー画像
1406 海底堆積層
1407 海底堆積層表面の音波投影面
1408 海底堆積層内の音波投影面
1409 海底堆積層内の音波投影面からの反射音信号
150 音速補正用データ
151 伝搬経路補正用データ
152 減衰量補正用データ
1500 海水のみの場合の音波伝搬時間
1501 堆積層がある場合の音波伝搬時間
1502 ソーナー画像任意の点に与えた音速補正量(t’−t)
1503 受信信号一本に対して与えた音速補正量
1504 海水のみの場合の音波の伝搬経路
1505 堆積層内の音波の伝搬経路
1506 深さZにおける海水の場合と堆積層の場合のレンジ方向位置の差分
1507 ソーナー画像任意の点に与えた伝搬経路補正量
1508 受信信号一本に対して与えた伝搬経路補正量
1509 ソーナー
1510 堆積層内の伝搬距離
1513 レンジ方向に対する受信音波の強さ
1514 ソーナー画像上の任意の点に与えた輝度分布補正量
1515 受信信号一本に対して与えた輝度補正量
1601 ソーナー送受信部からの受信信号
1602 補正用データ
1603 堆積層によるズレ分
1604 ズレ分の補償量
1605 ソーナー画像処理プロセス
1606 補正画像データ
1608 通常ソーナー画像
1701 ソーナーの受信信号
1702 減衰補正量
1703 補正された受信信号
1704 ソーナー画像処理プロセス
1705 補正画像データ
1707 通常ソーナー画像
1800 通常ソーナー画像
1801 堆積層補正が一次的になされた補正画像データ
1803 重心の移動量
1804 修正された演算用パラメータ
1807 通常ソーナー画像での値との対照情報の値の差分
1808 通常ソーナー画像における対照情報
1809 画像の質が落ちてしまったとき
1810 画像の質の再向上
1900 補正用画像データ
1901 予め用意された最適な画像
1902 アジマス方向の一本の画像データ
1903 堆積層補償を行ったあとの残渣の分布
1904 通常ソーナー画像における輝度ムラの分布
1905 残渣分の量
1906 修正された演算用パラメータ
1909 ゼロとの差分値
1910 縦軸ゼロの線
2001 航走体
2002 ソーナー送受信部
2003 堆積層
2004 底質測定器(第2送受部)
2005 画像処理ブロック
2007 底質測定器
2009 データベース部(既知密度分布データ)
2101 底質測定器
2102 場所Aの堆積層
2103 場所Bの堆積層
2104 場所Aの表面散乱
2105 場所Bの表面散乱
2106 場所Aの堆積層からの受信信号
2107 場所Bの堆積層からの受信信号
2109 参照対象物
2110 場所Aの到達レンジ
2111 場所Bの到達レンジ
2112 場所Aの対象物検知距離
2113 場所Bの対象物検知距離
2115 音波送波器
2116 レシーバ列
2117 レシーバ列の信号強度の分布
2201 周波数f1の時の底質とソーナー到達レンジの関係
2202 周波数f2の時の底質とソーナー到達レンジの関係
2203 周波数f3の時の底質とソーナー到達レンジの関係
2301 周波数f1の時の底質と臨界角の関係
2302 周波数f2の時の底質と臨界角の関係
2303 周波数f3の時の底質と臨界角の関係
2304 周波数f4の時の底質と臨界角の関係
2305 周波数f5の時の底質と臨界角の関係
2400 音波撮像装置筐体
2401 基準画像表示部
2402 補正画像表示部
2404 第1入力切替部
2405 第2入力切替部
2406 第3入力切替部
2407 演算用パラメータ調整部
2408 演算用パラメータ表示部
2501 底質Aの時の掃海計画
2502 底質Bの時の掃海計画
2504 周波数Aにおける到達レンジ
2505 周波数Bにおける到達レンジ
2506 対象物
2507 周波数Aの送信音波
2508 周波数Bの送信音波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hull 101 Navigation body 102 Sonar 103 Transmission sound wave from sonar 104 Object 105 Sea bottom surface 106 Reception sound wave to sonar 107 Sonar image 108 Imaging image of object on sonar image 109 Seabed sedimentation layer 110 Embedded in seabed sedimentation layer Object 200 sonar 201 transmitted sound wave from sonar 202 object 203 sonar image 204 of the object in the sea image formation image 205 of the object on the sonar image sedimentary layer 206 object 207 in the seafloor sedimentary layer Transmitted sound wave 208 from irradiated sonar Sonar image 209 when there is an object in the seabed sediment layer 300 Object 300 in the seabed sedimentary layer on the sonar image Sonar transmission / reception unit (first transmission / reception unit)
301 Sonar received signal 302 Bottom sediment calculation unit (first calculation unit)
303 Operation Parameter 304 Image Compensation Calculation Unit (Second Calculation Unit)
305 Correction data 306 Compensation image processing unit (third calculation unit)
307 Sonar received signal 308 corrected image data 309 target information generation unit (fourth calculation unit)
310 Reference Image 311 Control Information 312 Bottom Sediment Parameter Correction Unit (Fifth Calculation Unit)
400 Normal sonar image processing unit (sixth calculation unit)
401 sonar received signal 402 normal sonar image 403 reference image storage unit (memory / storage unit)
404 Optimal compensation image 405 Input switching unit (first input switching unit)
500 Modified calculation parameter 501 Input switching unit (second input switching unit)
502 Parameter for calculation 600 after switching Bottom sediment measuring instrument (second transmitter / receiver)
601 Received signal 602 of bottom sediment measuring instrument Input switching unit (third input switching unit)
603 Parameters for calculation input to bottom sediment calculation unit 604 Known density distribution data (database unit)
605 Known calculation parameter 606 Calculation parameter 700 transmitted to the image compensation calculation section Bottom sediment parameter knob section 701 Calculation parameter adjustment signal 702 Adjusted computation parameter 703 Bottom sediment display section (display section)
704 Calculation parameters (sediment parameters) input to the bottom sediment display
705 Adjusted calculation parameter 800 Sonar transmission signal control unit (signal control unit)
801 Block of image processing algorithm 802 Optional parameter 803 in the image processing algorithm Control signal 804 of sonar transmission / reception unit Controlled sonar transmission signal 900 FIG. 901 showing the structure of the seabed sediment layer 901 Solid particles 902 in the seabed sediment layer Seabed Interstitial fluid 904 in sedimentary layer Relationship between average particle diameter d and porosity β 1102 Approximate curve of porosity distribution at location A 1103 Approximate curve of porosity distribution at location B 1200 Distribution of hydraulic conductivity at location A in the depth direction of the sedimentary layer Estimated result 1202 Estimated result 130 of the distribution of the permeability coefficient in the depth direction at location B 130 Graph representing the change in sound velocity with respect to the deposited layer depth 131 Graph representing the change in reachable range with respect to the deposited layer depth Graph 1300 showing changes in the intensity of sound waves Seabed sediment layer 1301 Receiving unit 1302 Transmission sound wave from sonar 1303 Component horizontal to seabed sediment layer in direction of sound wave transmission (direction of arrival range)
1304 Depth direction of seabed sediment layer 1305 Sound velocity distribution at location A 1306 Sound velocity distribution at location B 1307 Sound velocity of seawater 1308 Sound wave propagation route 1309 at location A Sound wave propagation route 1310 at location B Sound wave propagation route 1311 when the medium is seawater Sound wave intensity 1312 with respect to the sound wave arrival range at A A Sound wave intensity 1313 with respect to the sound wave arrival range at the location B FIG. 1400 shows a change in sound wave intensity when there is no sediment layer and only seawater. Medium 1402 Moving direction of sonar (sonar) 1403 Azimuth direction 1404 Range report 1405 Sonar image 1406 Seabed sedimentary layer 1407 Sound projection surface 1408 Seafloor sedimentation surface 1408 Sound projection surface 1409 in seafloor sedimentation layer 1409 Sound projection in seafloor sedimentation layer Reflected sound signal 150 from the surface Sound speed correction data 151 Propagation path correction data 152 Attenuation correction data 1500 Sound wave propagation time 1501 when there is only seawater Sound wave propagation time 1502 when there is a deposited layer Sound velocity correction amount given to an arbitrary point in the sonar image (t′−t)
1503 Sound velocity correction amount 1504 given to one received signal Wave propagation path 1505 in the case of seawater only Wave propagation path 1506 in the sedimentary layer Position in the range direction in the case of seawater at the depth Z and in the case of the sedimentary layer Difference 1507 Propagation path correction amount 1508 given to an arbitrary point Propagation path correction amount 1509 given to one received signal Sonar 1510 Propagation distance 1513 in the deposition layer Strength of received sound wave 1514 in range direction On sonar image Luminance distribution correction amount 1515 given to an arbitrary point of the luminance correction amount 1601 given to one received signal Received signal 1602 from the sonar transmission / reception unit 1602 Correction data 1603 Deviation due to deposited layer 1604 Deviation compensation amount 1605 Sonar Image processing process 1606 corrected image data 1608 normal sonar image 1701 Received signal 1702 attenuation correction amount 1703 corrected received signal 1704 sonar image processing process 1705 corrected image data 1707 normal sonar image 1800 normal sonar image 1801 corrected image data 1803 in which the accumulation layer correction is primarily performed 1804 movement amount 1804 of the center of gravity Modified calculation parameter 1807 Difference in value of contrast information from value in normal sonar image 1808 Contrast information 1809 in normal sonar image When image quality has dropped 1810 Image quality re-improvement 1900 Image data for correction 1901 Optimum image 1902 prepared in advance One image data 1903 in the azimuth direction 1903 Distribution of residue after compensation of deposited layer 1904 Distribution of luminance unevenness 1905 in normal sonar image 1906 Amount of residue 1906 Corrected calculation parameter 909 difference value 1910 ordinate zero line 2001 Kohashikarada of zero 2002 sonar transceiver 2003 deposited layer 2004 sediment analyzer (second transmitting and receiving unit)
2005 Image processing block 2007 Bottom sediment measuring instrument 2009 Database part (known density distribution data)
2101 Bottom sediment measuring instrument 2102 Location A deposition layer 2103 Location B deposition layer 2104 Location A surface scattering 2105 Location B surface scattering 2106 Received signal 2107 from location A deposition layer 2107 Received signal 2109 from location B deposition layer Reference object 2110 Arrival range 2111 of place A Arrival range 2111 of place B Object detection distance 2113 of place A Object detection distance 2115 of place B Sonic wave transmitter 2116 Receiver array 2117 Distribution of signal intensity 2201 of receiver array Frequency f1 Relationship between bottom sediment and sonar reach range at frequency f2 2202 Relationship between bottom sediment and sonar reach range at frequency f2 2301 Relationship between bottom sediment and sonar reach range at frequency f3 2301 Bottom sediment and critical angle at frequency f1 Relationship 2302 Relationship between bottom sediment and critical angle at frequency f2 2303 at frequency f3 Relationship between quality and critical angle 2304 Relationship between sediment and critical angle at frequency f4 2305 Relationship between sediment and critical angle at frequency f5 2400 Ultrasonic imaging device housing 2401 Reference image display unit 2402 Correction image display unit 2404 1-input switching unit 2405 2nd input switching unit 2406 3rd input switching unit 2407 Calculation parameter adjustment unit 2408 Calculation parameter display unit 2501 Minesweeping plan 2502 for bottom sediment A 2504 Minesweeping plan 2504 for sediment B Range 2505 Range 2506 at frequency B Object 2507 Transmitted sound wave 2508 at frequency A Transmitted sound wave at frequency B

Claims (15)

海中の海底堆積層に向けて音波を送波し反射波を受波して受信信号を発生する第1送受部と、
前記第1送受部の受信信号に基づいて海底堆積層の物理パラメータを表す演算用パラメータを計算する第1計算部と、
前記演算用パラメータ又は修正済み演算用パラメータを用いて、海底堆積層内の音波伝搬によって生じるソーナー画像のズレ分を補正するための補正用データを生成する第2計算部と、
前記第1送受部から発生された受信信号に対して、前記補正用データを用いて前記ズレ分の補正を施した補正画像データを生成する第3計算部と、
前記補正画像データを基準画像データと比較しズレ分の補正効果を表す対照情報を生成する第4計算部と、
前記対照情報に基づいて前記演算用パラメータを修正し、前記修正済み演算用パラメータを生成する第5計算部と、
前記補正画像データに基づくソーナー画像を表示する画像表示部と
を有し、修正完了条件を満たすまで、前記第2計算部から前記第5計算部までの処理を繰り返す
ことを特徴とする音波撮像装置。
A first transmission / reception unit for transmitting a sound wave toward a seabed sediment layer in the sea and receiving a reflected wave to generate a reception signal;
A first calculation unit for calculating a calculation parameter representing a physical parameter of a seabed sediment layer based on a reception signal of the first transmission / reception unit;
A second calculation unit that generates correction data for correcting a shift of a sonar image caused by acoustic wave propagation in the seafloor sediment using the calculation parameter or the corrected calculation parameter ;
A third calculation unit that generates correction image data obtained by correcting the deviation using the correction data with respect to the reception signal generated from the first transmission / reception unit;
A fourth calculator that compares the corrected image data with reference image data and generates contrast information indicating a correction effect for a shift;
A fifth calculator for correcting the calculation parameter based on the control information and generating the corrected calculation parameter ;
And wherein said possess an image display unit for displaying the sonar image based on the corrected image data, to modify closing conditions, <br/> repeating the processing from the second calculating portion to the fifth calculator Sound imaging device.
前記第1送受部の受信信号に基づいてソーナー画像データを生成する第6計算部を有し、前記第4計算部は前記基準画像データとして当該ソーナー画像データを用いることを特徴とする請求項1に記載の音波撮像装置。   The sixth calculation unit that generates sonar image data based on a reception signal of the first transmission / reception unit, wherein the fourth calculation unit uses the sonar image data as the reference image data. The sound wave imaging device described in 1. 予め用意された画像データを保持する記憶部を有し、前記第4計算部は前記基準画像データとして前記記憶部に保持された画像データを用いることを特徴とする請求項1に記載の音波撮像装置。   2. The acoustic imaging according to claim 1, further comprising a storage unit that stores image data prepared in advance, wherein the fourth calculation unit uses image data stored in the storage unit as the reference image data. apparatus. 前記第1送受部と独立して海中の海底堆積層に向けて音波を送波し反射波を受波して受信信号を発生する第2送受部を有し、前記第1計算部は、前記第1送受部の受信信号に代えて前記第2送受部の受信信号に基づいて海底堆積層の物理パラメータを表す演算用パラメータを計算することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 A second transmitter / receiver for generating a reception signal by transmitting a sound wave and receiving a reflected wave independently of the first transmitter / receiver toward an undersea sedimentary layer in the sea; and any one of claims 1 to 3, characterized in that calculating a calculation parameter that represents the physical parameters of the seabed sediments on the basis of the received signal of the second transmitting and receiving part in place of the receiving signal of the first transmitting and receiving part The sound wave imaging device described in 1. 前記第2送受部から送波する音波の周波数は5kHz以上10MHz以下であることを特徴とする請求項に記載の音波撮像装置。 5. The acoustic imaging apparatus according to claim 4 , wherein a frequency of a sound wave transmitted from the second transmission / reception unit is 5 kHz or more and 10 MHz or less. 海底堆積層の物理パラメータを測定する測定器を備え、前記第1計算部は、前記第1送受部の受信信号に代えて前記測定器によって測定された信号に基づいて海底堆積層の物理パラメータを表す演算用パラメータを計算することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 A measuring device for measuring physical parameters of the seabed sedimentary layer, wherein the first calculation unit calculates the physical parameters of the seabed sedimentary layer based on the signal measured by the measuring device instead of the received signal of the first transmitting / receiving unit; calculating a calculation parameter representing ultrasonic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in. 海底堆積層の物理パラメータを表す複数の演算用パラメータを保持するデータベース部を有し、前記第2計算部は、前記データベース部に保持された演算用パラメータを用いて前記補正用データを生成することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 A database unit storing a plurality of calculation parameters representing physical parameters of the seabed sedimentary layer, wherein the second calculation unit generates the correction data using the calculation parameters stored in the database unit; ultrasonic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein. 前記演算用パラメータの値を調整し、調整された演算用パラメータを前記第2計算部に出力する調整部を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 Adjust the value of the operation parameter, ultrasonic imaging apparatus according to calculation parameters which is adjusted to any one of claims 1 to 7, characterized in that it has an adjusting section to be output to the second calculator . 前記演算用パラメータの値を表示する表示部を有する請求項1〜のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 Ultrasonic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8 having a display section for displaying the value of said operational parameter. 前記画像表示部は、前記ソーナー画像と並べて前記基準画像データに基づく画像を表示できることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 The image display unit, ultrasonic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that an image can be displayed based on the sonar image and aligned the reference image data. 前記演算用パラメータは、海底堆積層の密度、間隙率、あるいは透水係数の深さ方向の分布形状を決定する係数であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 The arithmetic parameter, sound waves according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a coefficient that determines the density of the seabed sediments, porosity, or the permeability of the depth of the distribution profile Imaging device. 前記対照情報は、前記補正画像データと前記基準画像データとの間の、画像差分値、画像相関量、画像の信号レベルのいずれか1つもしくはそれらの複数の組み合わせの値を比較することで生成される、補正画像と原画像データとの差が信号強度に変換された値であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 The reference information is generated by comparing values of one or a plurality of combinations of an image difference value, an image correlation amount, and an image signal level between the corrected image data and the reference image data. is the sound wave imaging apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the difference between the corrected image and the original image data is converted value to the signal strength. 前記第5計算部では、前記対照情報に基づいて、画像データの差分として表れる対照情報の値から計算された、海底堆積層の物理パラメータのいずれか一つもしくは複数のパラメータの組み合わせが信号強度に変換された値を計算し、前記第2計算部に入力される前記修正済み演算用パラメータとして用いることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 In the fifth calculation unit, based on the reference information, any one or a combination of a plurality of physical parameters of the seabed sediment layer calculated from the value of the reference information expressed as the difference of the image data is the signal intensity. the converted value was calculated, ultrasonic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized by using as said modified operation parameter that is input to the second calculator. 前記演算用パラメータの値を用いて、前記第1送受部から送波される音波の送信条件を制御する送信制御部をさらに有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 Using the value of the operation parameter, according to any one of claims 1 to 13, further comprising a transmission control unit for controlling the transmission condition of the sound wave transmitting from said first transmitting and receiving part Acoustic imaging device. 前記第1送受部で送信する音波の周波数は1MHz以下であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の音波撮像装置。 The sound wave imaging device according to any one of claims 1 to 14 , wherein a frequency of a sound wave transmitted by the first transmission / reception unit is 1 MHz or less.
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