JP6811069B2 - Underwater detection signal processing device, underwater detection device, and underwater detection signal processing method - Google Patents

Underwater detection signal processing device, underwater detection device, and underwater detection signal processing method Download PDF

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Description

本発明は、主として、自機の周囲の水中を探知して水中探知映像を生成する水中探知信号処理装置に関する。 The present invention mainly relates to an underwater detection signal processing device that detects the underwater around the own machine and generates an underwater detection image.

従来から、水中に超音波を送信して、その反射波であるエコー信号を解析することで水中を探知する水中探知装置が知られている。この水中探知装置には、俯角を設定して所定の範囲に超音波を送信することで自船の周囲を探知する構成が知られている。特許文献1は、この種の水中探知装置を開示する。 Conventionally, an underwater detection device that detects underwater by transmitting ultrasonic waves into water and analyzing an echo signal that is a reflected wave thereof has been known. This underwater detection device is known to have a configuration in which a depression angle is set and ultrasonic waves are transmitted to a predetermined range to detect the surroundings of the ship. Patent Document 1 discloses this type of underwater detector.

特許文献1の水中探知装置は、俯角を設定して水中の全方位に超音波を送信するとともに、その反射波であるエコー信号を受信する。特許文献1の水中探知装置は、今回取得したエコーと、過去に取得したエコーと、に基づいて所定の基準で今回表示するエコーのレベルを定めることで、他船の水中探知装置が送信した超音波による干渉波(不要波)を除去可能に構成されている。 The underwater detector of Patent Document 1 sets a depression angle, transmits ultrasonic waves in all directions in water, and receives an echo signal which is a reflected wave thereof. The underwater detector of Patent Document 1 determines the level of the echo to be displayed this time based on a predetermined standard based on the echo acquired this time and the echo acquired in the past, and the ultrasonic wave is transmitted by the underwater detector of another ship. It is configured to be able to remove interference waves (unnecessary waves) caused by ultrasonic waves.

特許第4179699号公報Japanese Patent No. 41799699

ここで、水中探知装置においては、送信信号の反射位置が自機から遠くなるほど、エコー信号を受信するまでの時間が長くなる。従って、エコー信号を取得したタイミングに応じて水中探知映像を更新する場合、新たに生成した水中探知映像が放射状に広がるようにして、水中探知映像が更新される。その結果、更新前の水中探知映像と更新後の水中探知映像との境界において、切れ目が表示される。水中探知装置のユーザは、水中を探知することで得られたエコーの大きさ及び形状等を確認して、どのような物標で反射したエコーかを確認する。しかし、上述した映像の切れ目により、エコーの大きさ及び形状が確認しにくくなる可能性があった。 Here, in the underwater detection device, the farther the reflection position of the transmission signal is from the own device, the longer it takes to receive the echo signal. Therefore, when the underwater detection image is updated according to the timing at which the echo signal is acquired, the underwater detection image is updated so that the newly generated underwater detection image spreads radially. As a result, a break is displayed at the boundary between the underwater detection image before the update and the underwater detection image after the update. The user of the underwater detection device confirms the size and shape of the echo obtained by detecting the water, and confirms what kind of target the echo is reflected. However, it may be difficult to confirm the size and shape of the echo due to the above-mentioned break in the image.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、更新前後の水中探知映像の切れ目に起因するエコーの確認しにくさを解消した水中探知信号処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide an underwater detection signal processing device that eliminates the difficulty of confirming echoes caused by breaks in underwater detection images before and after updating. It is in.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects to solve problems

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above, and next, the means for solving this problem and its effect will be described.

本発明の第1の観点によれば、以下の構成の水中探知信号処理装置が提供される。即ち、この水中探知信号処理装置は、記憶部と、映像生成部と、表示制御部と、を備える。前記記憶部は、水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する。前記映像生成部は、前記記憶部から、連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、前記連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成する。前記表示制御部は、前記映像生成部が生成した前記補間映像を表示する制御を行う。一般に、k回目の探知時のエコー信号をエコー信号[k]と表したときに、前記映像生成部は、N回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、エコー信号[N]を取得済みの距離範囲においては、自機からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−1]よりも前記エコー信号[N]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成する。前記映像製絵師部は、エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲においては、自機からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−2]よりも前記エコー信号[N−1]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成する。 According to the first aspect of the present invention, an underwater detection signal processing device having the following configuration is provided. That is, this underwater detection signal processing device includes a storage unit, a video generation unit, and a display control unit. The storage unit stores an echo signal which is a reflected wave of ultrasonic waves continuously transmitted in a predetermined range in water. The image generation unit reads out an echo signal obtained by two or more consecutive detections from the storage unit, and generates an interpolated image using the echo signal obtained by the two or more consecutive detections. The display control unit controls to display the interpolated video generated by the video generation unit. Generally, when the echo signal at the time of the kth detection is expressed as the echo signal [k], the image generator echoes when the echo signal up to the middle of the detection distance is obtained in the Nth detection. In the distance range in which the signal [N] has been acquired, the interpolation is performed by increasing the weighting coefficient of the echo signal [N] more than the echo signal [N-1] as the distance from the own machine becomes closer. Generate video. In the distance range in which the echo signal [N] has not yet been acquired, the image painter unit increases the echo signal [N-1] rather than the echo signal [N-2] as the distance from the machine becomes closer. ] By increasing the weighting coefficient, the interpolated image is generated.

本発明の第2の観点によれば、以下の水中探知信号処理方法が提供される。即ち、水中探知装置を用いて水中の所定の範囲に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を取得する。連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成する。また、前記補間映像を表示する制御を行う。一般に、k回目の探知時のエコー信号をエコー信号[k]と表したときに、前記補間映像を生成する際において、N回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、エコー信号[N]を取得済みの距離範囲においては、前記水中探知装置からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−1]よりも前記エコー信号[N]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成する。エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲においては、前記水中探知装置からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−2]よりも前記エコー信号[N−1]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成するAccording to the second aspect of the present invention, the following underwater detection signal processing method is provided. That is, the ultrasonic wave is transmitted to a predetermined range in the water by using the underwater detection device, and the echo signal which is the reflected wave of the ultrasonic wave is acquired. Generating a complement between images by using the echo signal obtained by the detection least two consecutive of. In addition, control is performed to display the interpolated image. Generally, when the echo signal at the time of the kth detection is expressed as the echo signal [k], when the echo signal up to the middle of the detection distance is obtained in the Nth detection when the interpolated image is generated. In addition, in the distance range in which the echo signal [N] has been acquired, the weighting coefficient of the echo signal [N] is increased as the distance from the underwater detector becomes closer than that of the echo signal [N-1]. As a result, the interpolated video is generated. In the distance range in which the echo signal [N] has not been acquired yet, the weighting coefficient of the echo signal [N-1] is higher than that of the echo signal [N-2] as the distance from the underwater detector becomes closer. By increasing the size, the interpolated image is generated .

これにより、補間映像を用いることで、水中探知映像が滑らかに切り替わる。従って、映像の切れ目等が生じない又は生じにくいため、水中探知映像を確認し易くすることができる。その結果、注目しているエコーの形状及び大きさが確認し易くなる。 As a result, the underwater detection image is smoothly switched by using the interpolated image. Therefore, since the breaks in the image do not occur or are unlikely to occur, it is possible to easily confirm the underwater detection image. As a result, it becomes easy to confirm the shape and size of the echo of interest.

本発明の一実施形態に係る水中探知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the underwater detection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 水中探知装置で水中を探知する様子を示す図。The figure which shows the state of detecting underwater by the underwater detection device. 映像生成部が生成した水中探知映像を示す図。The figure which shows the underwater detection image generated by the image generation part. 所定の方位において、エコー信号[N]の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図。The figure explaining the process of generating an interpolated image while acquiring an echo signal [N] in a predetermined direction. 所定の方位において、エコー信号[N+1]の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図。The figure explaining the process of generating an interpolated image while acquiring an echo signal [N + 1] in a predetermined direction. 従来例の水中探知装置で行われるエコー映像の切替えを示す図。The figure which shows the switching of the echo image performed by the underwater detection apparatus of the conventional example. 本実施形態の水中探知装置で行われる補間映像の切替えを示す図。The figure which shows the switching of the interpolated image performed by the underwater detection apparatus of this embodiment.

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、水中探知装置10の構成を示すブロック図である。図2は、水中探知装置10で水中を探知する様子を示す図である。図3は、映像生成部32が生成した水中探知映像を示す図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the underwater detection device 10. FIG. 2 is a diagram showing a state in which the underwater detection device 10 detects underwater. FIG. 3 is a diagram showing an underwater detection image generated by the image generation unit 32.

水中探知装置10は、水中の所定の範囲(本実施形態では方位方向に360度)に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を受信する。水中探知装置10は、このエコー信号に基づいて魚群及び海底等を示す水中探知映像を生成して表示する。以下、水中探知装置10の詳細について説明する。 The underwater detection device 10 transmits ultrasonic waves to a predetermined range in water (360 degrees in the directional direction in the present embodiment), and also receives an echo signal which is a reflected wave of the ultrasonic waves. The underwater detection device 10 generates and displays an underwater detection image showing a school of fish, the seabed, and the like based on this echo signal. The details of the underwater detection device 10 will be described below.

図1に示すように、水中探知装置10は、水中探知信号処理装置11と、送信回路12と、送受切替器13と、送受波器14と、受信回路15と、A/D変換器16と、表示部17と、操作部18と、を備える。 As shown in FIG. 1, the underwater detection device 10 includes an underwater detection signal processing device 11, a transmission circuit 12, a transmission / reception switch 13, a transmission / reception receiver 14, a reception circuit 15, and an A / D converter 16. A display unit 17 and an operation unit 18 are provided.

水中探知信号処理装置11は、演算部21と、記憶部22と、を備える。また、演算部21は、送信制御部31と、映像生成部32と、表示制御部33と、を備える。 The underwater detection signal processing device 11 includes a calculation unit 21 and a storage unit 22. Further, the calculation unit 21 includes a transmission control unit 31, a video generation unit 32, and a display control unit 33.

演算部21は、FPGA、ASIC、又はCPU等の演算装置により実現される。演算部21は、予め作成されたプログラムを実行することで、水中探知装置10に関する様々な処理を実行可能に構成されている。以下の説明では、演算部21が実行する処理のうち、送信制御、映像生成処理、映像表示処理について詳細に説明するが、演算部21はそれ以外の処理についても実行可能である(例えば、レンジ切替え、メニュー表示等)。 The arithmetic unit 21 is realized by an arithmetic unit such as FPGA, ASIC, or CPU. The calculation unit 21 is configured to be able to execute various processes related to the underwater detection device 10 by executing a program created in advance. In the following description, among the processes executed by the arithmetic unit 21, transmission control, video generation processing, and video display processing will be described in detail, but the arithmetic unit 21 can also execute other processing (for example, range). Switching, menu display, etc.).

記憶部22は、RAM等の揮発性メモリにより実現される。記憶部22は、連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を記憶する。 The storage unit 22 is realized by a volatile memory such as a RAM. The storage unit 22 stores the echo signal obtained by two or more consecutive detections.

送信制御部31は、超音波の送信に関する制御を行う。具体的には、送信制御部31は、超音波を発生させるタイミング、超音波の振幅、超音波を送信する俯角(水面に対して超音波の送信方向がなす角、チルト角)等を指示する信号を作成し、送信回路12へ出力する。送信回路12は、送信制御部31から受けた信号に基づいて、パルス信号を作成し、送受切替器13を介して送受波器14へ出力する。 The transmission control unit 31 controls the transmission of ultrasonic waves. Specifically, the transmission control unit 31 instructs the timing of generating ultrasonic waves, the amplitude of ultrasonic waves, the depression angle at which ultrasonic waves are transmitted (the angle formed by the transmission direction of ultrasonic waves with respect to the water surface, the tilt angle), and the like. A signal is created and output to the transmission circuit 12. The transmission circuit 12 creates a pulse signal based on the signal received from the transmission control unit 31, and outputs the pulse signal to the transmitter / receiver 14 via the transmitter / receiver switch 13.

送受波器14は、船底等に取り付けられる振動子であり、送信回路12から受けた信号に基づいて、水中に向けて超音波を送信する。送受波器14は、略円筒形の筐体と、複数の振動子と、で構成されている。複数の振動子は、筐体の外周面に取り付けられている。この構成により、所定の方位範囲に同時に超音波を送信することができる。本実施形態では、送受波器14は、送信制御部31が指示した俯角で、全方位(360度)に超音波を送信する(図2を参照)。送受波器14が送信した超音波は、平面視でリング形状であり、放射状に広がるようにして進行する。また、送受波器14の振動子は、この超音波が魚や海底によって反射した反射波をエコー信号として受信する。 The transmitter / receiver 14 is an oscillator attached to the bottom of a ship or the like, and transmits ultrasonic waves into water based on a signal received from a transmission circuit 12. The transmitter / receiver 14 is composed of a substantially cylindrical housing and a plurality of oscillators. The plurality of oscillators are attached to the outer peripheral surface of the housing. With this configuration, ultrasonic waves can be simultaneously transmitted to a predetermined azimuth range. In the present embodiment, the transmitter / receiver 14 transmits ultrasonic waves in all directions (360 degrees) at the depression angle specified by the transmission control unit 31 (see FIG. 2). The ultrasonic waves transmitted by the transmitter / receiver 14 have a ring shape in a plan view and travel so as to spread radially. Further, the oscillator of the transmitter / receiver 14 receives the reflected wave reflected by the fish or the seabed of the ultrasonic wave as an echo signal.

ここで、本実施形態のように全方位に超音波を送信する場合は、全方位に超音波を送信し、その全方位のエコー信号を受信して周囲を探知することを1回の探知と表現する。また、水中探知装置10が探知する方位は全方位に限られず、設定された方位範囲(例えば、前方の180度等)のみを探知し続ける構成であっても良い。この場合、探知を行う方位範囲に超音波を送信し、その方位範囲のエコー信号を受信して所定の方位範囲を探知することを1回の探知と表現する。また、水中探知装置10は、探知を行う方位範囲に同時に超音波を送信せずに、複数回に分けて超音波を送信しても良い。例えば、全方位を探知する際に、90度の方位範囲の超音波を4回に分けて送信しても良い。この場合、探知を行う全ての方位範囲において超音波を送受信して探知することを1回の探知と表現する。従って、90度の方位範囲の超音波を4回に分けて送信する場合は、超音波の送受信を4回行うことで1回の探知となる。また、水中探知装置10は、所定の方位範囲ではなく一方向のみに超音波を送信し、超音波を送信する方位を少しずつ変化させることで、所定の方位範囲を探知する構成(PPIソナー、サーチライトソナー)であっても良い。 Here, in the case of transmitting ultrasonic waves in all directions as in the present embodiment, transmitting ultrasonic waves in all directions and receiving the echo signals in all directions to detect the surroundings is defined as one detection. Express. Further, the directional direction detected by the underwater detection device 10 is not limited to all directions, and may be configured to continue to detect only a set directional range (for example, 180 degrees forward). In this case, transmitting ultrasonic waves to the directional range to be detected, receiving the echo signal of the directional range, and detecting the predetermined directional range is expressed as one detection. Further, the underwater detection device 10 may transmit ultrasonic waves in a plurality of times without simultaneously transmitting ultrasonic waves in the directional range in which detection is performed. For example, when detecting all directions, ultrasonic waves in an azimuth range of 90 degrees may be transmitted in four times. In this case, transmitting and receiving ultrasonic waves in the entire azimuth range for detection is referred to as one detection. Therefore, when the ultrasonic wave in the directional range of 90 degrees is transmitted in four times, the ultrasonic wave is transmitted and received four times, so that the detection is performed once. Further, the underwater detection device 10 transmits ultrasonic waves in only one direction instead of a predetermined azimuth range, and detects a predetermined azimuth range by gradually changing the direction in which the ultrasonic waves are transmitted (PPI sonar, PPI sonar). Search light sonar) may be used.

送受波器14は、受信したエコー信号を、送受切替器13を介して受信回路15へ出力する。送受切替器13は、送信回路12が出力した信号を送受波器14へ出力するとともに、送受波器14が取得したエコー信号を受信回路15へ出力する。 The transmitter / receiver 14 outputs the received echo signal to the receiver circuit 15 via the transmitter / receiver switch 13. The transmission / reception switch 13 outputs the signal output by the transmission circuit 12 to the transmission / reception device 14, and outputs the echo signal acquired by the transmission / reception circuit 14 to the reception circuit 15.

受信回路15は、入力されたエコー信号を増幅する等して、A/D変換器16へ出力する。A/D変換器16は、入力されたエコー信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、水中探知信号処理装置11へ出力する。A/D変換後のエコー信号は、記憶部22に記憶される。なお、A/D変換後に別の処理を行った後にエコー信号を記憶部22に記憶しても良い。 The receiving circuit 15 amplifies the input echo signal and outputs it to the A / D converter 16. The A / D converter 16 converts the input echo signal from an analog signal to a digital signal and outputs it to the underwater detection signal processing device 11. The echo signal after A / D conversion is stored in the storage unit 22. The echo signal may be stored in the storage unit 22 after performing another process after the A / D conversion.

水中探知信号処理装置11が備える映像生成部32は、A/D変換器16から入力された、又は、記憶部22に記憶されたエコー信号を処理する。具体的には、映像生成部32は、超音波を送信してから受信するまでの時間に基づいて自船からの距離を求め、振幅(信号レベル)に応じてエコー信号の強度を求める。この処理を全方位(探知方位)について行う。 The image generation unit 32 included in the underwater detection signal processing device 11 processes the echo signal input from the A / D converter 16 or stored in the storage unit 22. Specifically, the image generation unit 32 obtains the distance from the ship based on the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception, and obtains the intensity of the echo signal according to the amplitude (signal level). This process is performed in all directions (detection directions).

以下の説明では、1回の探知で得られたエコー信号を用い、かつ、他のエコー信号をノイズ除去等以外には用いずに生成された映像をエコー映像と称する。従来の水中探知装置は、このエコー映像のみを表示する構成であるが、本実施形態の水中探知装置10の映像生成部32は、エコー映像ではなく、補間映像を生成して表示する。補間映像とは、連続する2回のエコー映像を補間する映像である。言い換えれば、補間映像とは、あるエコー信号から得られる探知結果と、連続する別のエコー信号から得られる探知結果と、を補間する探知結果を示す映像である。なお、従来の水中探知装置で表示されるエコー映像、又は、本実施形態の水中探知装置10で表示される補間映像等のように水中を探知した結果得られたエコーを示す映像を水中探知映像と称することがある。映像生成部32が生成した補間映像は、表示部17に表示される。 In the following description, an image generated by using the echo signal obtained by one detection and using no other echo signal other than noise removal or the like is referred to as an echo image. The conventional underwater detection device is configured to display only this echo image, but the image generation unit 32 of the underwater detection device 10 of the present embodiment generates and displays an interpolated image instead of the echo image. The interpolated image is an image that interpolates two consecutive echo images. In other words, the interpolated image is an image showing the detection result that interpolates the detection result obtained from one echo signal and the detection result obtained from another continuous echo signal. An underwater detection image is an image showing an echo obtained as a result of detecting underwater, such as an echo image displayed by a conventional underwater detection device or an interpolated image displayed by the underwater detection device 10 of the present embodiment. It may be called. The interpolated video generated by the video generation unit 32 is displayed on the display unit 17.

図3には、表示部17が表示する水中探知映像(具体的には補間映像)の例が示されている。水中探知映像は、水中を探知することで得られた情報を平面視で示した図である。従って、水中探知映像では、中央から離れた位置に表示されるエコーほど、自船からエコーまでの距離が長くなる(水深も深くなる)。水中探知映像の中央には、自船の位置及び向きを示す三角状の自船マーク51が表示されている。また、本実施形態のように全方位を探知する場合、海底を示すリング状のエコー52が表示される。また、図3の水中探知映像には、魚群を示すエコー53についても表示されている。 FIG. 3 shows an example of an underwater detection image (specifically, an interpolated image) displayed by the display unit 17. The underwater detection image is a diagram showing the information obtained by detecting underwater in a plan view. Therefore, in the underwater detection image, the distance from the ship to the echo becomes longer (the water depth becomes deeper) as the echo is displayed at a position farther from the center. In the center of the underwater detection image, a triangular own ship mark 51 indicating the position and direction of the own ship is displayed. Further, when detecting in all directions as in the present embodiment, a ring-shaped echo 52 indicating the seabed is displayed. Further, in the underwater detection image of FIG. 3, the echo 53 showing the school of fish is also displayed.

水中探知装置10は、所定の送信周期で超音波を送信して探知を行うため、新たなエコー信号を順次取得する。映像生成部32は、新たなエコー信号と1つ前に取得したエコー信号とに基づいて補間映像を生成する(詳細は後述)。このようにして生成された補間映像は、表示制御部33により所定のタイミングで切り替えられつつ表示部17に表示される。エコー映像、補間映像、水中探知映像と称したときには、全方位の映像をまとめて示す場合もあるが、所定領域又は所定方位の映像のみを示す場合もある。 The underwater detection device 10 sequentially acquires new echo signals in order to transmit ultrasonic waves at a predetermined transmission cycle for detection. The image generation unit 32 generates an interpolated image based on the new echo signal and the echo signal acquired immediately before (details will be described later). The interpolated image generated in this way is displayed on the display unit 17 while being switched by the display control unit 33 at a predetermined timing. When referred to as an echo image, an interpolated image, or an underwater detection image, the images in all directions may be shown together, but the images in a predetermined area or a predetermined direction may be shown only.

操作部18は、所定の物理キーを有しており、ユーザによる操作を受付可能に構成されている。ユーザが操作部18に対して行った操作の内容は、水中探知信号処理装置11等に出力され、ユーザの指示が反映される。ユーザは、操作部18を操作することで、例えばレンジの切替え、補間映像の表示の有無、補間映像の単位時間あたりの表示枚数等を指示することができる。なお、操作部18は、表示部17の筐体に取り付けられていても良いし、表示部17と別体であっても良い。また、タッチパネル式のディスプレイを採用し、表示部17と操作部18を一体的に構成することもできる。 The operation unit 18 has a predetermined physical key, and is configured to be able to accept operations by the user. The content of the operation performed by the user on the operation unit 18 is output to the underwater detection signal processing device 11 or the like, and the user's instruction is reflected. By operating the operation unit 18, the user can instruct, for example, switching the range, whether or not to display the interpolated image, the number of displayed sheets of the interpolated image per unit time, and the like. The operation unit 18 may be attached to the housing of the display unit 17 or may be separate from the display unit 17. Further, a touch panel type display can be adopted, and the display unit 17 and the operation unit 18 can be integrally configured.

次に、図4及び図5を参照して、補間映像の生成方法について説明する。図4は、所定の方位において、エコー信号[N]の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図である。図5は、所定の方位において、エコー信号[N+1]の取得中に補間映像を生成する処理を説明する図である。また、以下の説明では、k回目の探知で得られたエコー信号をエコー信号[k]と称する。 Next, a method of generating the interpolated video will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram illustrating a process of generating an interpolated image while acquiring an echo signal [N] in a predetermined direction. FIG. 5 is a diagram illustrating a process of generating an interpolated image while acquiring an echo signal [N + 1] in a predetermined direction. Further, in the following description, the echo signal obtained by the kth detection is referred to as an echo signal [k].

一般的に、超音波を送信してからエコー信号を受信するまでに掛かる時間は、自船(詳細には水中探知装置10の送受波器14、以下同様)から物標までの距離に依存する。従って、N回目の探知において、最も遠方からのエコー信号が戻ってきた後に、エコー信号[N]に基づく水中探知映像を生成する場合、探知から描画までの時間が長くなってしまい、リアルタイム性が低下する。従って、本実施形態では、N回目の探知において、エコー信号[N]を取得済みの領域から(即ち自船に近い領域から)、エコー信号[N]を用いた補間映像の生成を開始する。このように、自機からの距離に応じてN回目のエコーを用いるタイミングを異ならせることで、N回目のエコーを早いタイミングで用いることができ、リアルタイム性が向上する。 In general, the time it takes from transmitting an ultrasonic wave to receiving an echo signal depends on the distance from the ship (specifically, the transmitter / receiver 14 of the underwater detector 10; the same applies hereinafter) to the target. .. Therefore, in the Nth detection, when the underwater detection image based on the echo signal [N] is generated after the echo signal from the farthest distance is returned, the time from detection to drawing becomes long, and the real-time property is improved. descend. Therefore, in the present embodiment, in the Nth detection, the generation of the interpolated image using the echo signal [N] is started from the region where the echo signal [N] has been acquired (that is, from the region close to the own ship). In this way, by making the timing of using the Nth echo different according to the distance from the own machine, the Nth echo can be used at an early timing, and the real-time property is improved.

また、本実施形態の映像生成部32は、連続する2回の探知で得られたエコー信号に基づいて補間映像を生成する。具体的には、連続する2回の探知で得られたエコー信号にそれぞれ重み係数を適用して線形和をとることにより補間映像を生成する。図4及び図5には、所定の方位で取得されたエコー信号が上下に並べて記載されている。上に記載されたエコー信号ほど、新しく取得されたエコー信号である。また、横軸は自船からの距離を示しており、右に進むほど自船から遠い箇所を示している。図4に示す時点では、エコー信号[N−2]とエコー信号[N−1]については、設定された距離Rまでのエコー信号を全て取得済みであり、エコー信号[N]については、距離X1までエコー信号を取得済みである。図4に示すように、エコー信号[N]を取得済みの領域をエコー信号取得済み領域と称し、エコー信号[N]をまだ取得していない領域(エコー信号取得済み領域よりも自船からの距離が遠い領域)をエコー信号未取得領域と称する。従って、図4の例では、距離0から距離X1までの距離範囲がエコー信号取得済み領域に該当し、距離X1から距離Rまでの距離範囲がエコー信号未取得領域に該当する。 Further, the image generation unit 32 of the present embodiment generates an interpolated image based on the echo signal obtained by two consecutive detections. Specifically, an interpolated image is generated by applying a weighting coefficient to each of the echo signals obtained by two consecutive detections and taking a linear sum. In FIGS. 4 and 5, echo signals acquired in a predetermined direction are shown side by side. The echo signal described above is the newly acquired echo signal. In addition, the horizontal axis shows the distance from the own ship, and the farther to the right, the farther from the own ship. At the time shown in FIG. 4, for the echo signal [N-2] and the echo signal [N-1], all the echo signals up to the set distance R have been acquired, and for the echo signal [N], the distance. The echo signal has been acquired up to X1. As shown in FIG. 4, the region where the echo signal [N] has been acquired is referred to as the region where the echo signal [N] has been acquired, and the region where the echo signal [N] has not been acquired yet (the region from the own ship rather than the region where the echo signal has been acquired). The region where the distance is long) is referred to as an echo signal unacquired region. Therefore, in the example of FIG. 4, the distance range from the distance 0 to the distance X1 corresponds to the echo signal acquired region, and the distance range from the distance X1 to the distance R corresponds to the echo signal unacquired region.

上述のように、映像生成部32は、エコー信号取得済み領域から、エコー信号[N]を用いた補間映像の生成を開始するため、エコー信号取得済み領域では、エコー信号[N]とエコー信号[N−1]を用いて補間映像が生成される。また、エコー信号未取得領域では、エコー信号[N−1]とエコー信号[N−2]を用いて補間映像が生成される。 As described above, since the image generation unit 32 starts generating an interpolated image using the echo signal [N] from the echo signal acquired area, the echo signal [N] and the echo signal are generated in the echo signal acquired area. An interpolated image is generated using [N-1]. Further, in the echo signal unacquired region, an interpolated image is generated using the echo signal [N-1] and the echo signal [N-2].

映像生成部32は、映像生成部32は、連続する2回の探知で得られたエコー信号を凸結合したデータを用いて補間映像を生成する。具体的には、図4に示すように、N回目の探知で得られたエコー信号のデータ(詳細には、距離に応じた振幅値の変化を示す配列データ)をData[N]等と称する。また、エコー信号取得済み領域の補間映像の元となるデータをDisplayData1等と称する。図4に示すように、DisplayData1=α・Data[N]+β・Data[N−1]で示される。ここで、α及びβは、2つのエコー信号のデータを凸結合する際の重み係数である。本実施形態では、α及びβは距離方向に値が変化する配列データであり、時間の経過に伴い値が変化する。 The image generation unit 32 generates an interpolated image using the data obtained by convexly combining the echo signals obtained by the two consecutive detections. Specifically, as shown in FIG. 4, the echo signal data (specifically, the array data showing the change in the amplitude value according to the distance) obtained in the Nth detection is referred to as Data [N] or the like. .. Further, the data that is the source of the interpolated video in the echo signal acquired region is referred to as DisplayData1 or the like. As shown in FIG. 4, it is indicated by DisplayData1 = α · Data [N] + β · Data [N-1]. Here, α and β are weighting coefficients when convexly combining the data of the two echo signals. In the present embodiment, α and β are sequence data whose values change in the distance direction, and the values change with the passage of time.

図4に示す重み係数決定線は、このα及びβを求める際に用いられる直線である。重み係数決定線は、右側(自船から遠い側)に近づくにつれて下側(古いエコー信号側)に近づくように傾斜している。ここで、エコー信号取得済み領域の距離Aにおいて、「重み係数決定線からエコー信号[N−1]までの距離」:「重み係数決定線からエコー信号[N]までの距離」がL1:L2であるとする。この場合、α:β=L1:L2となるようにα及びβを決定する。具体的には、α+β=1であるため、α=L1/(L1+L2)、β=L2/(L1+L2)となる。以上のようにして、重み係数α、βが求められる。 The weighting coefficient determining line shown in FIG. 4 is a straight line used when obtaining α and β. The weighting coefficient determination line is inclined so as to approach the lower side (old echo signal side) as it approaches the right side (the side farther from the ship). Here, in the distance A of the echo signal acquired region, "distance from the weighting coefficient determining line to the echo signal [N-1]": "distance from the weighting coefficient determining line to the echo signal [N]" is L1: L2. Suppose that In this case, α and β are determined so that α: β = L1: L2. Specifically, since α + β = 1, α = L1 / (L1 + L2) and β = L2 / (L1 + L2). As described above, the weighting coefficients α and β are obtained.

このように、重み係数決定線に近いエコー信号ほど優先して(重み係数の値を大きくして)用いられることとなる。従って、重み係数決定線の傾きを考慮すると、自船に近くなるにつれて、新しく取得したエコー信号(図4ではエコー信号[N])が優先して用いられて補間映像が生成されることとなる。エコー信号未取得領域のα及びβについても、エコー信号が1つ古い以外は同様である。 In this way, the echo signal closer to the weighting coefficient determination line is preferentially used (the value of the weighting coefficient is increased). Therefore, considering the inclination of the weighting coefficient determination line, the newly acquired echo signal (echo signal [N] in FIG. 4) is preferentially used to generate the interpolated image as it gets closer to the ship. .. The same applies to α and β in the region where the echo signal has not been acquired, except that the echo signal is one old.

図4に示す状態から時間が経過すると、エコー信号[N]の矢印が右側に延びるとともに、重み係数決定線が上方に移動する。その後、エコー信号[N]について、設定された距離Rまでのエコー信号を全て取得済みとなると、次の探知における超音波が送信され、エコー信号[N+1]が取得され始める。図5には、エコー信号[N+1]が取得された後の状態が示されている。図5に示すように、次のエコー信号[N+1]が取得され始めることで、DisplayData1及びDisplayData2を算出する際に用いるエコー信号が1つずつ新しくなる。 When time elapses from the state shown in FIG. 4, the arrow of the echo signal [N] extends to the right and the weighting coefficient determining line moves upward. After that, when all the echo signals up to the set distance R have been acquired for the echo signal [N], the ultrasonic wave in the next detection is transmitted, and the echo signal [N + 1] starts to be acquired. FIG. 5 shows the state after the echo signal [N + 1] is acquired. As shown in FIG. 5, when the next echo signal [N + 1] starts to be acquired, the echo signals used for calculating DisplayData1 and DisplayData2 are updated one by one.

このように、本実施形態では、所定の地点において、新たなエコー信号が取得された直後は、当該エコー信号の重みが0であり、1つ前のエコー信号の重みが1となる。つまり、この地点においては、2つのエコー信号のうち一方のエコー信号しか用いられていない。しかし、この地点においても、2つのエコー信号の重みを調整した結果として一方のエコー信号しか用いられていない訳であり、更に、この地点から少し離れた地点においては、2つのエコー信号の両方が用いられている。従って、このように2つのエコー信号のうち一方のエコー信号しか用いられていない地点が含まれていても補間映像に該当するものとして取り扱う。この地点では、超音波の送信周期の1周期分の時間をかけて、新たなエコー信号の重みが0から1に変化する(同時に、1つ前のエコー信号の重みが1から0に変化する)。 As described above, in the present embodiment, immediately after a new echo signal is acquired at a predetermined point, the weight of the echo signal is 0, and the weight of the previous echo signal is 1. That is, at this point, only one of the two echo signals is used. However, even at this point, only one echo signal is used as a result of adjusting the weights of the two echo signals, and further, at a point slightly away from this point, both of the two echo signals are used. It is used. Therefore, even if a point where only one of the two echo signals is used is included in this way, it is treated as corresponding to the interpolated image. At this point, the weight of the new echo signal changes from 0 to 1 over the time of one cycle of the ultrasonic transmission cycle (at the same time, the weight of the previous echo signal changes from 1 to 0). ).

以上のようにして、映像生成部32は、エコー信号取得済み領域及びエコー信号未取得領域について、それぞれ補間映像の元となるデータを算出する。ここで算出されるデータは、所定方向における、距離に応じた振幅値の変化を示すデータである。また、映像生成部32は、このデータを算出する処理を、探知した全ての方位について行い、それぞれの方位について補間映像の元となるデータを算出する。これにより、探知した全ての領域について、補間映像の元となるデータを算出できる。つまり、上述のDisplayData及びDataは2次元配列の変数である。また、映像生成部32は、このデータの振幅値に応じて描画色又は明度等のパラメータを付与することで、補間映像を生成できる。映像生成部32は、1回の探知で得られたエコー信号を用いて補完映像を複数回生成する。補間映像の生成頻度は任意であり設定可能であるが、補間映像の生成頻度が高くなるほど水中探知映像が滑らかに切り替わるため、補間映像を1秒間に10〜30回生成することが好ましい。 As described above, the image generation unit 32 calculates the data that is the source of the interpolated image for each of the echo signal acquired area and the echo signal unacquired area. The data calculated here is data showing a change in the amplitude value according to the distance in a predetermined direction. Further, the image generation unit 32 performs a process of calculating this data for all the detected directions, and calculates the data that is the source of the interpolated image for each direction. As a result, the data that is the source of the interpolated video can be calculated for all the detected areas. That is, the above-mentioned DisplayData and Data are variables of a two-dimensional array. Further, the image generation unit 32 can generate an interpolated image by adding parameters such as drawing color or brightness according to the amplitude value of the data. The image generation unit 32 generates a complementary image a plurality of times using the echo signal obtained by one detection. The frequency of generation of the interpolated video is arbitrary and can be set, but it is preferable to generate the interpolated video 10 to 30 times per second because the underwater detection video switches smoothly as the frequency of generation of the interpolated video increases.

次に、生成した補間映像の表示について、従来例と比較しながら説明する。以下では、水中探知映像に含まれる魚群を示すエコーが移動している場合に、従来例と本実施形態の水中探知映像の変化を比較して説明する。また、以下の説明では、エコー信号[N]から得られる探知結果を示すエコー映像をエコー映像[N]等と称し、エコー信号[N−1]とエコー信号[N]からそれぞれ得られる2つの探知結果を補間する補間映像を補間映像[N−1,N]等と称する。 Next, the display of the generated interpolated video will be described while comparing with a conventional example. In the following, when the echo indicating the school of fish included in the underwater detection image is moving, the changes in the underwater detection image of the conventional example and the present embodiment will be compared and described. Further, in the following description, the echo image showing the detection result obtained from the echo signal [N] is referred to as an echo image [N] or the like, and two echo images obtained from the echo signal [N-1] and the echo signal [N], respectively. Interpolated video that interpolates the detection result is called an interpolated video [N-1, N] or the like.

図6には、従来例における表示部に表示される魚群を示すエコーの変化が示されている。魚群(魚群のエコー)が図6の左上に示すように左側に移動した場合を考える。従来例では、エコー映像[N−1]とエコー映像[N]のみが生成され、補間映像は生成されない。また、N回目の探知によるエコー信号を取得するに伴い、自船からの距離が近い順に、エコー映像[N−1]からエコー映像[N]に切り替わる。従って、図6に示すように水中探知映像に切れ目が生じるため、エコーの大きさ及び形状が確認しにくくなる可能性があった。また、ユーザは、切れ目の変化に目を奪われて、エコーの確認に集中しにくくなる可能性もある。 FIG. 6 shows a change in the echo indicating the school of fish displayed on the display unit in the conventional example. Consider the case where the school of fish (echo of the school of fish) moves to the left as shown in the upper left of FIG. In the conventional example, only the echo image [N-1] and the echo image [N] are generated, and the interpolated image is not generated. Further, as the echo signal obtained by the Nth detection is acquired, the echo image [N-1] is switched to the echo image [N] in the order of the distance from the own ship. Therefore, as shown in FIG. 6, the underwater detection image has a break, which may make it difficult to confirm the size and shape of the echo. The user may also be fascinated by the change in the break, making it difficult to focus on checking the echo.

図7には、本実施形態における表示部17に表示される魚群を示すエコーの変化が示されている。魚群(魚群のエコー)の移動については図6と同様である。なお、図7では、エコーの振幅値の大きさをドットの密度で表している(振幅値が大きいほど、ドットの密度が高い)。 FIG. 7 shows a change in the echo indicating the school of fish displayed on the display unit 17 in the present embodiment. The movement of the school of fish (echo of the school of fish) is the same as in FIG. In FIG. 7, the magnitude of the echo amplitude value is represented by the dot density (the larger the amplitude value, the higher the dot density).

本実施形態では、映像生成部32により、エコー映像[N−1]とエコー映像[N]を補間する補間映像[N−1,N]が生成される。そして、表示制御部33により、補間映像が切り替えられる。具体的には、映像生成部32は、N回目の探知によるエコー信号を取得する前の領域においては、エコー映像[N−2]とエコー映像[N−1]を補間する補間映像[N−2,N−1]を生成する。また、映像生成部32は、N回目の探知によるエコー信号を取得済みの領域においては、エコー映像[N−1]とエコー映像[N]を補間する補間映像[N−1,N]を生成する。図4及び図5を用いて説明したように、補間映像は、時間の経過に伴って、新しい方のエコー信号を優先的に用いて(即ち、重み係数を大きくして)生成される。従って、図7においても、補間映像[N−2,N−1]は、時間の経過に伴い、エコー信号[N−2]の振幅値からエコー信号[N−1]の振幅値に近づくように変化する。また、補間映像[N−1,N]は、時間の経過に伴い、エコー信号[N−1]の振幅値からエコー信号[N]の振幅値に近づくように変化する。また、上述したように、補間映像の切替えは、自船に近い側から行われる。従って、図7においても、下側から順に補間映像が、補間映像[N−2,N−1]から補間映像[N−1,N]へと切り替わっていく。 In the present embodiment, the image generation unit 32 generates an interpolated image [N-1, N] that interpolates the echo image [N-1] and the echo image [N]. Then, the display control unit 33 switches the interpolated video. Specifically, the image generation unit 32 interpolates the echo image [N-2] and the echo image [N-1] in the region before acquiring the echo signal by the Nth detection, and the interpolated image [N-]. 2, N-1] is generated. Further, the image generation unit 32 generates an interpolated image [N-1, N] that interpolates the echo image [N-1] and the echo image [N] in the region where the echo signal obtained by the Nth detection has been acquired. To do. As described with reference to FIGS. 4 and 5, the interpolated video is generated over time by preferentially using the newer echo signal (ie, increasing the weighting factor). Therefore, also in FIG. 7, the interpolated image [N-2, N-1] approaches the amplitude value of the echo signal [N-1] from the amplitude value of the echo signal [N-2] with the passage of time. Changes to. Further, the interpolated video [N-1, N] changes from the amplitude value of the echo signal [N-1] to approach the amplitude value of the echo signal [N] with the passage of time. Further, as described above, the switching of the interpolated image is performed from the side close to the own ship. Therefore, also in FIG. 7, the interpolated image is switched from the interpolated image [N-2, N-1] to the interpolated image [N-1, N] in order from the lower side.

図7に示すように、本実施形態では、水中探知映像が滑らかに切り替わる。従って、映像の切れ目等が生じない又は生じにくいため、水中探知映像を確認し易くすることができる。その結果、注目しているエコーの形状及び大きさが確認し易くなる。また、映像に切れ目が生じにくいため、ユーザは、エコーの確認に集中できる。なお、図7では、映像の変化を分かり易く説明するために、魚群を示すエコーの移動量を大きくしたが、実際には魚群を示すエコーは、送信周期の1周期ではあまり移動しないので、その状況では、魚群を示すエコーがエコー形状を維持したまま移動するようにすることも可能である。 As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the underwater detection image is smoothly switched. Therefore, since the breaks in the image do not occur or are unlikely to occur, it is possible to easily confirm the underwater detection image. As a result, it becomes easy to confirm the shape and size of the echo of interest. In addition, since the image is less likely to be cut, the user can concentrate on checking the echo. In FIG. 7, the amount of movement of the echo indicating the school of fish was increased in order to explain the change in the image in an easy-to-understand manner. However, in reality, the echo indicating the school of fish does not move much in one transmission cycle. In some situations, it is possible to allow the echoes that indicate the school of fish to move while maintaining the echo shape.

以上に説明したように、本実施形態の水中探知信号処理装置11は、記憶部22と、映像生成部32と、表示制御部33と、を備える。記憶部22は、水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する。映像生成部32は、記憶部22から、連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を用いて、新しいエコー信号の重み係数を時間の経過に伴って大きくすることにより補間映像を生成する。表示制御部33は、映像生成部32が生成した補間映像を表示する制御を行う。 As described above, the underwater detection signal processing device 11 of the present embodiment includes a storage unit 22, a video generation unit 32, and a display control unit 33. The storage unit 22 stores an echo signal which is a reflected wave of ultrasonic waves continuously transmitted in a predetermined range in water. The image generation unit 32 reads the echo signal obtained by two or more consecutive detections from the storage unit 22, and uses the echo signal obtained by two or more consecutive detections to use the weighting coefficient of the new echo signal. Is increased with the passage of time to generate an interpolated image. The display control unit 33 controls to display the interpolated video generated by the video generation unit 32.

これにより、補間映像を用いることで、水中探知映像が滑らかに切り替わる。従って、映像の切れ目等が生じない又は生じにくいため、水中探知映像を確認し易くすることができる。その結果、注目しているエコーの形状及び大きさが確認し易くなる。 As a result, the underwater detection image is smoothly switched by using the interpolated image. Therefore, since the breaks in the image do not occur or are unlikely to occur, it is possible to easily confirm the underwater detection image. As a result, it becomes easy to confirm the shape and size of the echo of interest.

また、本実施形態の水中探知信号処理装置11において、N回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、エコー信号[N]を取得済みの距離範囲(エコー信号取得済み領域)においては、自機からの距離が近くなるにつれて、エコー信号[N−1]よりもエコー信号[N]の重み係数を大きくすることにより、補間映像を生成する。エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲(エコー信号未取得領域)においては、自機からの距離が近くなるにつれて、エコー信号[N−2]よりもエコー信号[N−1]の重み係数を大きくすることにより、補間映像を生成する。 Further, in the underwater detection signal processing device 11 of the present embodiment, when the echo signal up to the middle of the detection distance is obtained in the Nth detection, the echo signal [N] has been acquired in the distance range (echo signal acquisition). In the completed region), as the distance from the own machine becomes closer, the weighting coefficient of the echo signal [N] is made larger than that of the echo signal [N-1] to generate an interpolated image. In the distance range in which the echo signal [N] has not yet been acquired (the region in which the echo signal has not been acquired), the echo signal [N-1] becomes more pronounced than the echo signal [N-2] as the distance from the aircraft becomes closer. An interpolated image is generated by increasing the weighting coefficient.

一般的に、超音波を送信してからエコー信号を受信するまでに掛かる時間は、自機から物標までの距離に依存する。従って、上記のように、自機からの距離に応じてN回目のエコーを用いるタイミングを異ならせることで、N回目のエコーを早いタイミングで用いることができる。 Generally, the time taken from transmitting an ultrasonic wave to receiving an echo signal depends on the distance from the own aircraft to the target. Therefore, as described above, the Nth echo can be used at an earlier timing by changing the timing of using the Nth echo according to the distance from the own machine.

また、本実施形態の水中探知信号処理装置11において、エコー信号[N]を取得済みの距離範囲においては、エコー信号[N−1]とエコー信号[N]のみを用いて、補間映像を生成する。エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲においては、エコー信号[N−2]とエコー信号[N−1]のみを用いて、補間映像を生成する。 Further, in the underwater detection signal processing device 11 of the present embodiment, an interpolated image is generated by using only the echo signal [N-1] and the echo signal [N] in the distance range in which the echo signal [N] has been acquired. To do. In the distance range in which the echo signal [N] has not been acquired yet, the interpolated image is generated by using only the echo signal [N-2] and the echo signal [N-1].

このように、エコー信号のうち、2つのエコー信号のみに基づいて補間映像を生成することで、3つ以上のエコー信号を用いる構成と比較して、補間映像を作成する処理を単純にすることができる。 In this way, by generating the interpolated image based on only two echo signals among the echo signals, the process of creating the interpolated image can be simplified as compared with the configuration using three or more echo signals. Can be done.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above configuration can be changed as follows, for example.

上記の実施形態では、船舶の移動及び旋回については言及していないが、それらを考慮して水中探知映像(エコー映像、補間映像)を生成することが好ましい。例えば、エコー信号を取得するまでに船舶が移動した場合は、その移動量を補正することが好ましい。また、エコー信号を取得するまでに船舶が旋回した場合は、方位センサ等により船舶の旋回角度を取得し、当該旋回角度に応じて、参照するエコー信号を抽出することが好ましい。 In the above embodiment, the movement and turning of the ship are not mentioned, but it is preferable to generate the underwater detection image (echo image, interpolated image) in consideration of them. For example, if the ship has moved before the echo signal is acquired, it is preferable to correct the amount of movement. Further, when the ship turns before the echo signal is acquired, it is preferable to acquire the turning angle of the ship by a directional sensor or the like and extract the echo signal to be referred to according to the turning angle.

上記の実施形態では、連続する2回の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成したが、それより多く(例えば連続する3回又は4回)の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成しても良い。 In the above embodiment, the interpolated image is generated by using the echo signal obtained by two consecutive detections, but the echo signal obtained by more detections (for example, three or four consecutive detections) is generated. It may be used to generate an interpolated image.

上記の実施形態では、凸結合を用いて連続する2回の探知で得られたエコー信号から、補間映像の元となるデータを算出したが、凸結合以外の方法を用いて連続する2回以上の探知で得られたエコー信号から、補間映像の元となるデータを算出しても良い。また、凸結合を行う処理は、例えばFIRのデジタルフィルタを用いたフィルタ処理により実現することができる。また、凸結合以外の方法で過去に得られたエコー信号から補間映像の元となるデータを算出する処理は、例えばIIRフィルタを用いて実現することができる。 In the above embodiment, the data that is the source of the interpolated image is calculated from the echo signal obtained by two consecutive detections using the convex combination, but two or more consecutive times using a method other than the convex combination. The data that is the source of the interpolated image may be calculated from the echo signal obtained by the detection of. Further, the process of performing the convex combination can be realized by, for example, a filter process using an FIR digital filter. Further, a process of calculating the data that is the source of the interpolated image from the echo signal obtained in the past by a method other than the convex combination can be realized by using, for example, an IIR filter.

上記の実施形態では、重み係数決定線は直線であるが、少なくとも一部に曲線を含んでいても良い。このように重み係数決定線を調整することで、状況や要求に応じて凸結合の係数(重み)を変化させることで、所望の補間映像を生成できる。 In the above embodiment, the weighting coefficient determining line is a straight line, but at least a part of the line may include a curve. By adjusting the weight coefficient determination line in this way, a desired interpolated image can be generated by changing the coefficient (weight) of the convex combination according to the situation and the request.

上記の実施形態では、送受波器14が円筒状の筐体を有しているが、それ以外の形状(例えば球体)であっても良い。また、送受波器14の振動子は、超音波の送信と受信の両方を行うが、送信と受信で異なる振動子を用いても良い。この場合、送信用の振動子と受信用の振動子を合わせた装置が送受波器に相当する(送信用の振動子と受信用の振動子は離れた位置に配置されていても良い)。 In the above embodiment, the transmitter / receiver 14 has a cylindrical housing, but other shapes (for example, a sphere) may be used. Further, the oscillator of the transmitter / receiver 14 performs both transmission and reception of ultrasonic waves, but different oscillators may be used for transmission and reception. In this case, a device that combines a transmitting oscillator and a receiving oscillator corresponds to a transmitter / receiver (the transmitting oscillator and the receiving oscillator may be arranged at separate positions).

上記の実施形態では、1回の探知で得られたエコー信号を用い、かつ、他のエコー信号をノイズ除去等以外には用いずに生成された映像をエコー映像と称し、複数の探知で得られたエコー信号を用いてエコー映像を補間する映像を補間映像と称した。そして、エコー映像と次のエコー映像の間に、補間映像を表示する構成である。これに代えて、エコー映像を表示せずに、補間映像のみを表示し続ける(即ち、重み係数が0とならないように重み係数を変化させる)構成であっても良い。 In the above embodiment, an image generated by using the echo signal obtained by one detection and using no other echo signal other than noise removal is referred to as an echo image, and is obtained by a plurality of detections. An image that interpolates an echo image using the generated echo signal is called an interpolated image. Then, an interpolated image is displayed between the echo image and the next echo image. Instead of this, the configuration may be such that only the interpolated image is continuously displayed without displaying the echo image (that is, the weighting coefficient is changed so that the weighting coefficient does not become 0).

上記の実施形態では、図4に示すように、エコー信号取得済み領域は全て、エコー信号[N]とエコー信号[N−1]を用いて、補間映像の元となるデータを算出した。この構成に代えて、処理の遅延又は別の事情を考慮し、エコー信号取得済み領域の一部において、エコー信号[N−1]とエコー信号[N−2]を用いて、補間映像の元となるデータを算出しても良い。 In the above embodiment, as shown in FIG. 4, the echo signal [N] and the echo signal [N-1] are used in all the echo signal acquired regions to calculate the data that is the source of the interpolated image. Instead of this configuration, in consideration of processing delay or other circumstances, the echo signal [N-1] and the echo signal [N-2] are used in a part of the echo signal acquired area to generate the interpolated image. Data may be calculated.

上記の実施形態では、N回目の探知において、エコー信号取得済み領域からエコー信号[N]を用いた補間映像の生成を開始する。言い換えれば、自船に近い側から順に水中探知映像を切り替えている。この構成に代えて、自船からの距離に関係なく同じタイミングで水中探知映像を切り替えても良い。この場合、N回目の探知が完了した後に(全てのエコー信号[N]を取得した後に)、エコー映像[N−1]とエコー映像[N]に基づいて補間映像[N−1,N]を生成することとなるので、リアルタイム性が低下するが、水中探知映像をより滑らかに切り替えることができる。 In the above embodiment, in the Nth detection, the generation of the interpolated image using the echo signal [N] is started from the echo signal acquired region. In other words, the underwater detection images are switched in order from the side closest to the ship. Instead of this configuration, the underwater detection image may be switched at the same timing regardless of the distance from the own ship. In this case, after the Nth detection is completed (after all the echo signals [N] have been acquired), the interpolated video [N-1, N] is based on the echo video [N-1] and the echo video [N]. Is generated, so the real-time property is reduced, but the underwater detection image can be switched more smoothly.

上記の実施形態では、仰俯方向が一定で方位方向の所定の範囲を探知する構成であるが、方位方向が一定で仰俯方向の所定範囲(例えば自船の左右方向下側)を探知する構成であっても良い。 In the above embodiment, the elevation / depression direction is constant and a predetermined range in the azimuth direction is detected. It may be configured.

10 水中探知装置
11 水中探知信号処理装置
12 送信回路
13 送受切替器
14 送受波器
15 受信回路
16 A/D変換器
17 表示部
18 操作部
21 演算部
22 記憶部
31 送信制御部
32 映像生成部
33 表示制御部
10 Underwater detection device 11 Underwater detection signal processing device 12 Transmission circuit 13 Transmission / reception switch 14 Transmission / reception device 15 Reception circuit 16 A / D converter 17 Display unit 18 Operation unit 21 Calculation unit 22 Storage unit 31 Transmission control unit 32 Video generation unit 33 Display control unit

Claims (4)

水中の所定の範囲に連続して送信した超音波の反射波であるエコー信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部から、連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を読み出し、前記連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成する映像生成部と、
前記映像生成部が生成した前記補間映像を表示する制御を行う表示制御部と、
を備え
一般に、k回目の探知時のエコー信号をエコー信号[k]と表したときに、
前記映像生成部は、
N回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、
エコー信号[N]を取得済みの距離範囲においては、自機からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−1]よりも前記エコー信号[N]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成し、
エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲においては、自機からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−2]よりも前記エコー信号[N−1]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成することを特徴とする水中探知信号処理装置。
A storage unit that stores an echo signal, which is a reflected wave of ultrasonic waves continuously transmitted to a predetermined range in water,
An image generation unit that reads out an echo signal obtained by two or more consecutive detections from the storage unit and generates an interpolated image using the echo signal obtained by the two or more consecutive detections.
A display control unit that controls the display of the interpolated video generated by the video generation unit, and
Equipped with a,
Generally, when the echo signal at the time of the kth detection is expressed as the echo signal [k],
The video generator
When the echo signal up to the middle of the detection distance is obtained in the Nth detection,
In the distance range in which the echo signal [N] has been acquired, the weighting coefficient of the echo signal [N] is made larger than that of the echo signal [N-1] as the distance from the own machine becomes closer. Generate an interpolated image,
In the distance range in which the echo signal [N] has not been acquired yet, the weighting coefficient of the echo signal [N-1] is increased as the distance from the own machine becomes closer than that of the echo signal [N-2]. An underwater detection signal processing device, which is characterized by generating the interpolated image .
請求項に記載の水中探知信号処理装置であって、
前記映像生成部は、
エコー信号[N]を取得済みの距離範囲においては、エコー信号[N−1]とエコー信号[N]のみを用いて、前記補間映像を生成し、
エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲においては、エコー信号[N−2]とエコー信号[N−1]のみを用いて、前記補間映像を生成することを特徴とする水中探知信号処理装置。
The underwater detection signal processing device according to claim 1 .
The video generator
In the distance range in which the echo signal [N] has been acquired, the interpolated image is generated by using only the echo signal [N-1] and the echo signal [N].
In the distance range in which the echo signal [N] has not been acquired yet, the underwater detection signal is characterized in that the interpolated image is generated by using only the echo signal [N-2] and the echo signal [N-1]. Processing equipment.
請求項1又は2に記載の水中探知信号処理装置と、
水中の所定の範囲に超音波を送信するとともに、その超音波の反射波を受信して前記水中探知信号処理装置へ出力する送受波器と、
前記水中探知信号処理装置が生成した補間映像を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする水中探知装置。
The underwater detection signal processing device according to claim 1 or 2 .
A transmitter / receiver that transmits ultrasonic waves to a predetermined range in water, receives reflected waves of the ultrasonic waves, and outputs them to the underwater detection signal processing device.
A display unit that displays the interpolated image generated by the underwater detection signal processing device, and
An underwater detector characterized by being equipped with.
水中探知装置を用いて水中の所定の範囲に超音波を送信するとともに、当該超音波の反射波であるエコー信号を取得し、
連続する2回以上の探知で得られたエコー信号を用いて補間映像を生成し、
前記補間映像を表示する制御を行う水中探知信号処理方法において、
一般に、k回目の探知時のエコー信号をエコー信号[k]と表したときに、
前記補間映像を生成する際において、
N回目の探知において探知距離の途中までのエコー信号が得られているときに、
エコー信号[N]を取得済みの距離範囲においては、前記水中探知装置からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−1]よりも前記エコー信号[N]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成し、
エコー信号[N]をまだ取得していない距離範囲においては、前記水中探知装置からの距離が近くなるにつれて、前記エコー信号[N−2]よりも前記エコー信号[N−1]の重み係数を大きくすることにより、前記補間映像を生成することを特徴とする水中探知信号処理方法
An ultrasonic wave is transmitted to a predetermined range in water using an underwater detector , and an echo signal, which is a reflected wave of the ultrasonic wave, is acquired.
It generates Interpolation image using an echo signal obtained by the detection least two consecutive of
In line Cormorant detection signal processing method of water control to display the interpolated image,
Generally, when the echo signal at the time of the kth detection is expressed as the echo signal [k],
In generating the interpolated video,
When the echo signal up to the middle of the detection distance is obtained in the Nth detection,
In the distance range in which the echo signal [N] has been acquired, the weighting coefficient of the echo signal [N] is made larger than that of the echo signal [N-1] as the distance from the underwater detector becomes closer. , Generate the interpolated video,
In the distance range in which the echo signal [N] has not been acquired yet, the weighting coefficient of the echo signal [N-1] is increased more than that of the echo signal [N-2] as the distance from the underwater detector becomes closer. An underwater detection signal processing method characterized in that the interpolated image is generated by increasing the size .
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