JP7000175B2 - Image generator for tree diagnosis and image generation method for tree diagnosis - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 平成29年9月27日 一般社団法人電子情報通信学会発行の電子情報通信学会技術研究報告 Vol.117 No.222 SANE2017-43 - SANE2017-62 宇宙・航行エレクトロニクスに発表 平成29年10月5日 電子情報通信学会 宇宙・航行エレクトロニクス研究会(SANE) 地下電磁計測ワークショップにおいて発表 平成29年11月1日 第32回日本道路会議において発表 平成29年10月31日 公益社団法人日本道路協会発行の第32回日本道路会議論文集に発表 平成29年11月10日 公益社団法人物理探査学会 第137回(平成29年度秋季)学術講演会において発表 平成29年11月8日 公益社団法人物理探査学会発行の第137回(平成29年度秋季)学術講演会 講演論文集に発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act September 27, 2017 IEICE Technical Report Vol. 117 No. 222 SANE2017-43-SANE2017-62 Announced at Space and Navigation Electronics October 5, 2017 Announced at the Society of Exploration Geotechnical Science Space and Navigation Electronics Study Group (SANE) Underground Electromagnetic Measurement Workshop November 1, 2017 32nd Announced at the Nippon Road Conference October 31, 2017 Announced in the 32nd Nippon Road Conference Proceedings published by the Nippon Road Association November 10, 2017 Society of Exploration Geotechnical Society 137th (2017) Announced at the Academic Lecture on November 8, 2017 Presented at the 137th (Autumn 2017) Academic Lecture Proceedings published by the Society of Exploration Geotechnical Society of Japan

本発明は、樹木診断用の画像を生成するための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for generating an image for tree diagnosis.

従来から、樹木の幹内部の腐朽を診断する方法として、レジストグラフと呼ばれる方法が知られている。レジストグラフは、電動ドリルで樹幹に細長く穿孔し、穿孔の際の抵抗値を記録する。この作業を幹の複数方向から繰り返すことで腐朽領域を推定する。この方法は、幹の穿孔という破壊作業を伴うため、穿孔箇所が傷となってそこから腐朽菌が侵入し、幹が腐朽する可能性がある。このためこの手法は、銘木等のように、保存の必要性が高い樹木への適用が難しいと考えられる。 Conventionally, a method called a resist graph has been known as a method for diagnosing decay inside a tree trunk. The resist graph is made by drilling an elongated hole in the trunk with an electric drill and recording the resistance value at the time of drilling. By repeating this work from multiple directions on the trunk, the decay area is estimated. Since this method involves the destructive work of perforating the trunk, there is a possibility that the perforated part will be damaged and rotting fungi will invade from there, causing the trunk to rot. Therefore, it is considered difficult to apply this method to trees that need to be preserved, such as famous trees.

非破壊で腐朽を推定する方法としては、音響トモグラフィを用いたものがある。この方法は、樹幹に対して、十数個ほどのマイクロフォン(センサ)を樹皮から打ち込んだ後、音波を幹内に送信し、音波の走時を測定して、幹断面上におけるP波の速度分布を再構成する。この方法においては、樹皮に対してネジやクギ等をコルク層下面まで打ち込むことによりセンサを設置しているために、完全な非破壊ではなく、わずかな傷を伴う。下記特許文献1では、粘土を用いてセンサを非破壊で樹皮に取り付ける手法が提案されているが、この手法では、弾性波である音波の取得感度(S/N比)が劣化する可能性が高いと考えられる。 As a non-destructive method for estimating decay, there is a method using acoustic tomography. In this method, about a dozen microphones (sensors) are driven into the trunk from the bark, then sound waves are transmitted into the trunk, the travel time of the sound waves is measured, and the speed of the P wave on the trunk cross section. Reconstruct the distribution. In this method, since the sensor is installed by driving screws, nails, etc. into the bark to the lower surface of the cork layer, it is not completely non-destructive and is accompanied by slight scratches. Patent Document 1 below proposes a method of attaching a sensor to the bark in a non-destructive manner using clay, but this method may deteriorate the acquisition sensitivity (S / N ratio) of sound waves, which are elastic waves. It is considered expensive.

音波を使った手法以外には、γ線透過量を用いた測定手法がある。この手法では、樹幹を挟んで配置された放射線源と放射線検出器とを用いて透過線量を測定し、腐朽状況を推定している。しかしながら、この手法は、放射線を用いているため、装置コストや作業コストが高くなりがちであるという問題がある。 In addition to the method using sound waves, there is a measurement method using γ-ray transmittance. In this method, the permeation dose is measured using a radiation source arranged across the trunk and a radiation detector, and the state of decay is estimated. However, since this method uses radiation, there is a problem that the equipment cost and the work cost tend to be high.

特開2006-53045号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-53045

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、樹木の内部状態を非破壊で効率よく可視化する技術を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances. A main object of the present invention is to provide a technique for efficiently visualizing the internal state of a tree in a non-destructive manner.

本発明は、以下の項目に記載の発明として表現することができる。 The present invention can be expressed as the invention described in the following items.

(項目1)
樹木における幹の内部状態を画像化するための装置であって、レーダスキャン部と、幹形状測定部と、マイグレーション処理部とを備えており、
前記レーダスキャン部は、前記幹の内部方向に向けて送信された電波の反射波を受信し、かつ、前記幹の外周に沿って走査することによって、前記幹の内部状態についてのスキャンデータを取得する構成となっており、
前記幹形状測定部は、前記幹の断面形状を取得する構成となっており、
前記マイグレーション処理部は、前記断面形状を用いて前記スキャンデータについてのマイグレーション処理を行うことにより、前記幹の断面像を生成する構成となっている
ことを特徴とする樹木診断用画像生成装置。
(Item 1)
It is a device for imaging the internal state of the trunk in a tree, and is equipped with a radar scan unit, a stem shape measurement unit, and a migration processing unit.
The radar scanning unit receives the reflected wave of the radio wave transmitted toward the inside of the trunk and scans along the outer circumference of the trunk to acquire scan data about the internal state of the trunk. It is configured to
The trunk shape measuring unit is configured to acquire the cross-sectional shape of the trunk.
The migration processing unit is an image generation device for tree diagnosis, which is configured to generate a cross-sectional image of the trunk by performing migration processing on the scan data using the cross-sectional shape.

(項目2)
前記レーダスキャン部は、前記幹の内部に向けて電波を送信する送信部と、前記電波の反射波を受信する受信部とを備えている
項目1に記載の樹木診断用画像生成装置。
(Item 2)
The image generation device for tree diagnosis according to item 1, wherein the radar scanning unit includes a transmitting unit that transmits radio waves toward the inside of the trunk and a receiving unit that receives reflected waves of the radio waves.

(項目3)
さらに比誘電率測定部を備えており、
前記比誘電率測定部は、前記幹の内部における電波の伝搬速度を用いて前記幹の内部の比誘電率を測定する構成となっており、
前記マイグレーション処理部は、前記比誘電率測定部で測定された比誘電率を用いて前記マイグレーション処理を行う構成となっている
項目1又は2に記載の樹木診断用画像生成装置。
(Item 3)
Furthermore, it is equipped with a relative permittivity measuring unit.
The relative permittivity measuring unit is configured to measure the relative permittivity inside the trunk by using the propagation speed of radio waves inside the trunk.
The image generation device for tree diagnosis according to item 1 or 2, wherein the migration processing unit performs the migration processing using the relative permittivity measured by the relative permittivity measuring unit.

(項目4)
さらに出力部を備えており、
前記出力部は、前記マイグレーション処理部で生成された前記断面像を出力する構成となっている
項目1~3のいずれか1項に記載の樹木診断用画像生成装置。
(Item 4)
It also has an output section.
The image generation device for tree diagnosis according to any one of items 1 to 3, wherein the output unit is configured to output the cross-sectional image generated by the migration processing unit.

(項目5)
樹木における幹の内部状態を画像化するための方法であって、
前記幹の内部方向に向けて送信された電波の反射波を、前記幹の外周に沿って前記電波の放射位置及び受信位置を共に走査しながら受信することによって、前記幹の内部状態についてのスキャンデータを取得するステップと、
前記幹の断面形状を取得するステップと、
前記断面形状を用いて前記スキャンデータについてのマイグレーション処理を行うことにより、前記幹の断面像を生成するステップと
を備えることを特徴とする樹木診断用画像生成方法。
(Item 5)
It is a method for imaging the internal state of the trunk in a tree.
A scan of the internal state of the trunk by receiving the reflected wave of the radio wave transmitted toward the inside of the trunk while scanning both the radiation position and the reception position of the radio wave along the outer periphery of the trunk. Steps to get the data and
The step of acquiring the cross-sectional shape of the trunk and
A method for generating an image for tree diagnosis, which comprises a step of generating a cross-sectional image of the trunk by performing a migration process on the scan data using the cross-sectional shape.

本発明によれば、樹木の内部状態を非破壊で効率よく可視化することが可能になる。 According to the present invention, it becomes possible to efficiently visualize the internal state of a tree in a non-destructive manner.

本発明の一実施形態に係る樹木診断装置の概略的な構成を示すためのブロック図である。It is a block diagram for showing the schematic structure of the tree diagnostic apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の装置におけるレーダスキャン部の概略的な構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the radar scan part in the apparatus of FIG. 図1の装置における幹形状測定部の概略的な構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the trunk shape measuring part in the apparatus of FIG. 図1の装置を用いた画像生成方法の手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure of the image generation method using the apparatus of FIG. レーダスキャン部で得たスキャンデータを示す画像であって、横軸は、幹の周方向での位置(すなわちレーダスキャン部の移動距離)、縦軸は反射波の受信時間、濃度は反射波の振幅(黒いほど負の大きな振幅、白いほど正の大きな振幅)である。It is an image showing the scan data obtained by the radar scan unit. The horizontal axis is the position in the circumferential direction of the trunk (that is, the moving distance of the radar scan unit), the vertical axis is the reception time of the reflected wave, and the density is the reflected wave. Amplitude (black is larger negative amplitude, white is larger positive amplitude). 図5Aと同様のスキャンデータを示す画像であって、横軸は、幹の周方向での位置、縦軸は反射波の受信時間であり、データを取得した位置に対応してレーダ波形(受信した反射波の時間波形)を表示してある。An image showing the same scan data as in FIG. 5A, the horizontal axis is the position in the circumferential direction of the trunk, the vertical axis is the reception time of the reflected wave, and the radar waveform (reception) corresponds to the position where the data was acquired. The time waveform of the reflected wave) is displayed. 一方向から測定した幹形状を示すデータであって、横軸は水平面におけるX座標、縦軸はY座標である。It is data showing the trunk shape measured from one direction, and the horizontal axis is the X coordinate in the horizontal plane and the vertical axis is the Y coordinate. 他方向から測定した幹形状を示すデータであって、横軸は水平面におけるX座標、縦軸はY座標である。It is data showing the trunk shape measured from another direction, and the horizontal axis is the X coordinate in the horizontal plane and the vertical axis is the Y coordinate. 2回分の計測データを合成して得られた幹の断面形状を示すデータであって、横軸は水平面におけるX座標、縦軸はY座標である。It is data showing the cross-sectional shape of the trunk obtained by synthesizing the measurement data for two times, and the horizontal axis is the X coordinate in the horizontal plane and the vertical axis is the Y coordinate. マイグレーション処理により得られた幹の断面像を示す画像である。It is an image which shows the cross-sectional image of the trunk obtained by the migration process.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る樹木診断用画像生成装置(以下「画像生成装置」又は単に「装置」と略称することがある)について説明する。 Hereinafter, an image generation device for tree diagnosis (hereinafter, may be abbreviated as “image generation device” or simply “device”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(本実施形態の構成)
本実施形態の装置は、レーダスキャン部1と、幹形状測定部2と、マイグレーション処理部3とを基本的な要素として備えている(図1参照)。さらにこの装置は、比誘電率測定部4と出力部5とを、追加的な要素として備えている。
(Structure of this embodiment)
The apparatus of this embodiment includes a radar scanning unit 1, a stem shape measuring unit 2, and a migration processing unit 3 as basic elements (see FIG. 1). Further, this device includes a relative permittivity measuring unit 4 and an output unit 5 as additional elements.

(レーダスキャン部)
レーダスキャン部1は、樹木における幹10の内部方向に向けて送信された電波の反射波を受信し、かつ、幹10の外周に沿って走査することによって、幹10の内部状態についてのスキャンデータを取得する構成となっている。
(Radar scan section)
The radar scanning unit 1 receives the reflected wave of the radio wave transmitted toward the inside of the trunk 10 in the tree, and scans along the outer circumference of the trunk 10 to scan data about the internal state of the trunk 10. It is configured to acquire.

より具体的には、レーダスキャン部1は、幹10の内部に向けて電波を送信する送信部11と、電波の反射波を受信する受信部12とを備えている(図2参照)。そして、この例におけるレーダスキャン部1の送信部11と受信部12とは、一体として、幹10の外周方向(図2において矢印方向)に移動(すなわち走査)できるようになっている。 More specifically, the radar scanning unit 1 includes a transmitting unit 11 that transmits radio waves toward the inside of the trunk 10 and a receiving unit 12 that receives the reflected waves of the radio waves (see FIG. 2). The transmitting unit 11 and the receiving unit 12 of the radar scanning unit 1 in this example can be integrally moved (that is, scanned) in the outer peripheral direction of the trunk 10 (that is, in the direction of the arrow in FIG. 2).

(幹形状測定部)
幹形状測定部2は、幹10の断面形状を取得する構成となっている。より具体的には、本実施形態の幹形状測定部2は、測距部21と反射部22とを備えている(図3参照)。測距部21は、レーザ光の反射を用いて反射位置までの距離を精密に測定できる構成となっており、具体的には、いわゆるトータルステーション(TS)が用いられている。反射部22は、測距部21からのレーザ光を反射できる構成となっており、具体的には、いわゆる360°プリズムが用いられている。
(Stem shape measuring unit)
The trunk shape measuring unit 2 is configured to acquire the cross-sectional shape of the trunk 10. More specifically, the trunk shape measuring unit 2 of the present embodiment includes a distance measuring unit 21 and a reflecting unit 22 (see FIG. 3). The distance measuring unit 21 has a configuration in which the distance to the reflection position can be accurately measured by using the reflection of the laser beam, and specifically, a so-called total station (TS) is used. The reflecting unit 22 has a configuration capable of reflecting the laser beam from the distance measuring unit 21, and specifically, a so-called 360 ° prism is used.

(マイグレーション処理部)
マイグレーション処理部3は、幹10の断面形状を用いて、スキャンデータについてのマイグレーション処理を行うことにより、幹10の断面像を生成する構成となっている。より具体的には、マイグレーション処理部3は、比誘電率測定部4で測定された比誘電率を用いてマイグレーション処理を行う構成となっている。マイグレーション処理のさらに具体的な内容については後述する。
(Migration processing unit)
The migration processing unit 3 is configured to generate a cross-sectional image of the trunk 10 by performing migration processing on scan data using the cross-sectional shape of the trunk 10. More specifically, the migration processing unit 3 is configured to perform migration processing using the relative permittivity measured by the relative permittivity measuring unit 4. More specific contents of the migration process will be described later.

(比誘電率測定部)
比誘電率測定部4は、幹10の内部における電波の伝搬速度を用いて、幹10の内部の比誘電率を測定する構成となっている。具体的には、本例の比誘電率測定部4は、幹10を挟んで対向配置される送信アンテナと受信アンテナ(図示せず)を用いて電波の伝搬時間を測定するようになっている。伝搬時間と伝搬距離の関係から電波の伝搬速度を求め、伝搬速度から比誘電率を計算することができる。
(Relative permittivity measuring unit)
The relative permittivity measuring unit 4 is configured to measure the relative permittivity inside the trunk 10 by using the propagation speed of the radio wave inside the trunk 10. Specifically, the relative permittivity measuring unit 4 of this example measures the propagation time of radio waves using a transmitting antenna and a receiving antenna (not shown) arranged opposite to each other with the trunk 10 interposed therebetween. .. The propagation velocity of radio waves can be obtained from the relationship between the propagation time and the propagation distance, and the relative permittivity can be calculated from the propagation velocity.

(出力部)
出力部5は、マイグレーション処理部3で生成された断面像を出力する構成となっている。出力部5としては、例えば、ユーザに画像を呈示するためのディスプレイであるが、それには制約されず、例えば、画像を記録するための各種のメモリや、ネットワークを介して画像を外部に転送するためのインタフェースであってもよい。
(Output section)
The output unit 5 is configured to output the cross-sectional image generated by the migration processing unit 3. The output unit 5 is, for example, a display for presenting an image to a user, but is not limited thereto, and for example, transfers an image to the outside via various memories for recording the image or a network. It may be an interface for.

(本実施形態における画像生成方法)
次に、図4をさらに参照して、本実施形態における画像生成方法について説明する。
(Image generation method in this embodiment)
Next, the image generation method in the present embodiment will be described with reference to FIG. 4.

(図4のステップSA-1)
まず、レーダスキャン部1を樹木の幹10に押し当てた状態(図2参照)で、送信部11から幹10の内部方向に向けて電波を送信する。送信された電波の反射波を、受信部12により受信する。この送受信動作を、幹10の外周に沿って電波の送信位置及び受信位置を共に走査しながら行う。電波の受信強度と受信時間(送信から受信までの時間)は、幹10の外周方向における受信部12(すなわちレーダスキャン部1)の移動距離に対応して記録される。本実施形態では、これにより、幹10の内部状態についてのスキャンデータを取得することができる。
(Step SA-1 in FIG. 4)
First, in a state where the radar scanning unit 1 is pressed against the trunk 10 of the tree (see FIG. 2), radio waves are transmitted from the transmitting unit 11 toward the inside of the trunk 10. The reflected wave of the transmitted radio wave is received by the receiving unit 12. This transmission / reception operation is performed while scanning both the transmission position and the reception position of the radio wave along the outer circumference of the trunk 10. The reception intensity and reception time (time from transmission to reception) of the radio wave are recorded corresponding to the moving distance of the reception unit 12 (that is, the radar scan unit 1) in the outer peripheral direction of the trunk 10. In this embodiment, it is possible to acquire scan data about the internal state of the trunk 10.

得られたスキャンデータの一例を図5Aに示す。この図では、受信した電波の信号の振幅として白黒濃淡で記載しており、黒いほど負の大きな振幅を、白いほど正の大きな振幅であることを示す。図5Bは、図5Aと同じデータを受信位置に受信波の時間波形として表したものであり、負の振幅を黒で塗りつぶして示している(このようなデータ表示方法は一般にウイグルトレース(wiggle trace)と呼ばれる)。 An example of the obtained scan data is shown in FIG. 5A. In this figure, the amplitude of the received radio wave signal is described in black and white shades, and black indicates a large negative amplitude, and white indicates a large positive amplitude. FIG. 5B shows the same data as in FIG. 5A as a time waveform of the received wave at the reception position, and shows the negative amplitude filled with black (such a data display method is generally a wiggle trace). ).

ここで、反射波の受信時間は、電波の伝搬速度を仮定することにより深度に換算可能である。樹木内における電波の伝搬速度vは下記(1)式のように表すことができる。 Here, the reception time of the reflected wave can be converted into a depth by assuming the propagation speed of the radio wave. The propagation velocity v of the radio wave in the tree can be expressed by the following equation (1).

Figure 0007000175000001
Figure 0007000175000001

ここで、
c=3×10[m/s]:自由空間での電波の伝搬速度
ε:幹内部での比誘電率
である。比誘電率の測定については後述する。
here,
c = 3 × 108 [m / s]: Propagation speed of radio waves in free space ε r : Relative permittivity inside the trunk. The measurement of the relative permittivity will be described later.

(図4のステップSA-2)
ステップSA-1と並行して、あるいはその前後に、比誘電率測定部4により、幹内部での比誘電率を測定する。具体的には、電波の送信部と受信部とを、幹10を挟んで対向位置して、電波の送受信を行い、電波の伝搬時間を測定する。電波の伝搬時間は、例えばパルス状波形のような時間波形の検出など、適宜の手法により測定可能である。得られた伝搬時間と既知の伝搬距離とから、電波の実際の伝搬速度を測定する。測定された電波速度を用いて、前記(1)式から、比誘電率εを算出することができる。ここで、電波の伝搬距離としては、幹10の直径を用いることができる。幹10の直径は、治具を用いて直接測定してもよいし、後述する幹形状測定部2による測定結果を利用してもよい。
(Step SA-2 in FIG. 4)
The relative permittivity inside the trunk is measured by the relative permittivity measuring unit 4 in parallel with or before and after step SA-1. Specifically, the radio wave transmitting unit and the radio wave receiving unit are positioned so as to face each other with the trunk 10 interposed therebetween, and the radio wave is transmitted and received, and the propagation time of the radio wave is measured. The propagation time of radio waves can be measured by an appropriate method such as detection of a time waveform such as a pulsed waveform. From the obtained propagation time and the known propagation distance, the actual propagation velocity of the radio wave is measured. Using the measured radio wave velocity, the relative permittivity ε r can be calculated from the above equation (1). Here, the diameter of the trunk 10 can be used as the propagation distance of the radio wave. The diameter of the trunk 10 may be directly measured using a jig, or the measurement result by the trunk shape measuring unit 2 described later may be used.

(図4のステップSA-3)
ついで、幹形状測定部2により、幹10の断面形状を取得する。具体的には、幹の外周に沿って反射部22を移動(走査)させ、反射部22の位置(水平面上での位置)を測距部21により測定する。ただし、反射部22が幹10の陰に隠れる場合は、測距部21の位置を適宜に移動させ、反対側から反射部22の位置を測定する(図3における2点鎖線を参照)。ここで、測距部21により、地面上に設置された複数の参照点の位置も測定しておく。図6Aには、ある位置に設置された測距部21から測定した幹10の断面形状を示す。幹10の陰になる部分は測定されていない。図6Bには、他の位置(反対側の位置)から測定した幹10の断面形状を示す。
(Step SA-3 in FIG. 4)
Then, the trunk shape measuring unit 2 acquires the cross-sectional shape of the trunk 10. Specifically, the reflecting unit 22 is moved (scanned) along the outer circumference of the trunk, and the position (position on the horizontal plane) of the reflecting unit 22 is measured by the ranging unit 21. However, when the reflective portion 22 is hidden behind the trunk 10, the position of the ranging unit 21 is appropriately moved, and the position of the reflective portion 22 is measured from the opposite side (see the two-dot chain line in FIG. 3). Here, the distance measuring unit 21 also measures the positions of a plurality of reference points installed on the ground. FIG. 6A shows the cross-sectional shape of the trunk 10 measured from the distance measuring unit 21 installed at a certain position. The shaded area of the trunk 10 has not been measured. FIG. 6B shows the cross-sectional shape of the trunk 10 measured from another position (position on the opposite side).

ついで、幹形状測定部2は、参照点の位置が同一座標となるように座標変換したうえで、2回分の計測データ、すなわち図6Aのデータと図6Bのデータとを合成する。これにより、幹10の一周分の形状データ(断面形状)を得ることができる。得られた断面形状を図7に示す。ここで、幹10の表面から反射部22までの間に距離があるときは、その距離を補正した断面形状を得ることが好ましい。なお、本実施形態においては、幹形状測定部2により測定される幹10の位置を、レーダスキャン部1により測定される位置と実質的に同じとしている。 Next, the trunk shape measuring unit 2 performs coordinate conversion so that the positions of the reference points have the same coordinates, and then synthesizes the measurement data for two times, that is, the data of FIG. 6A and the data of FIG. 6B. As a result, shape data (cross-sectional shape) for one round of the trunk 10 can be obtained. The obtained cross-sectional shape is shown in FIG. Here, when there is a distance from the surface of the trunk 10 to the reflecting portion 22, it is preferable to obtain a cross-sectional shape in which the distance is corrected. In the present embodiment, the position of the trunk 10 measured by the trunk shape measuring unit 2 is substantially the same as the position measured by the radar scanning unit 1.

(図4のステップSA-4)
ついで、得られた断面形状を用いて、図5A又は図5Bに示すスキャンデータについてのマイグレーション処理(すなわち合成開口レーダ処理)を行う。これにより、幹10の断面像を生成することができる。マイグレーション処理においては、比誘電率測定部4で測定された比誘電率を用いる。なお、本実施形態では、幹10の内部における比誘電率を一様なものと仮定している。幹10の内部で生じた電波の反射波は、反射した位置までの往復の時間(前述の伝搬速度を仮定した場合には距離)がわかっているものの、反射波が到来してきた方向はわからない。マイグレーション処理自体においては、電波が反射した可能性のある位置すべてに波形振幅を与える。電波の送信部と受信部が幹10の外周を移動した際に取得した波形全てについてこの処理を繰り返すことにより、真の反射位置では振幅が増幅され、反射していない位置では振幅が小さくなる。このようなマイグレーション処理は、従来から知られているので、これ以上詳しい説明は省略する。
(Step SA-4 in FIG. 4)
Then, using the obtained cross-sectional shape, migration processing (that is, synthetic aperture radar processing) is performed on the scan data shown in FIG. 5A or FIG. 5B. Thereby, a cross-sectional image of the trunk 10 can be generated. In the migration process, the relative permittivity measured by the relative permittivity measuring unit 4 is used. In this embodiment, it is assumed that the relative permittivity inside the trunk 10 is uniform. For the reflected wave of the radio wave generated inside the trunk 10, the round-trip time to the reflected position (distance when the above-mentioned propagation speed is assumed) is known, but the direction in which the reflected wave arrives is not known. In the migration process itself, the waveform amplitude is given to all the positions where the radio waves may be reflected. By repeating this process for all the waveforms acquired when the transmitting unit and the receiving unit of the radio wave move around the outer circumference of the trunk 10, the amplitude is amplified at the true reflection position and the amplitude is reduced at the non-reflection position. Since such a migration process has been known conventionally, further detailed description thereof will be omitted.

マイグレーション処理により得られた断面像の例を図8に示す。図8における断面像外周の数字は、幹10の外周方向における距離(メートル)を示す。図中の輝度が高いほど正の高い反射強度であることを示し、低いほど負の高い反射強度であることを示す。図8によれば、幹内部において反射の強い部分が環状に存在することが観察され、幹内部に環状の腐朽部があると推定できる。 FIG. 8 shows an example of a cross-sectional image obtained by the migration process. The numbers on the outer circumference of the cross-sectional image in FIG. 8 indicate the distance (meters) in the outer peripheral direction of the trunk 10. The higher the brightness in the figure, the higher the positive reflection intensity, and the lower the brightness, the higher the negative reflection intensity. According to FIG. 8, it is observed that a portion having strong reflection exists in an annular shape inside the trunk, and it can be estimated that there is an annular decay portion inside the trunk.

(図4のステップSA-5)
ついで、出力部5は、得られた断面像を出力する。例えば、出力部5は、断面像を印刷し、あるいは視覚情報としてユーザに断面像を呈示することができる。
(Step SA-5 in FIG. 4)
Then, the output unit 5 outputs the obtained cross-sectional image. For example, the output unit 5 can print a cross-sectional image or present the cross-sectional image to the user as visual information.

なお、前記実施形態の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。 It should be noted that the description of the embodiment is merely an example, and does not show the configuration essential to the present invention. The configuration of each part is not limited to the above as long as the gist of the present invention can be achieved.

例えば、前記した実施形態では、比誘電率測定部を用いて測定された比誘電率を用いてマイグレーション処理を行ったが、予め何らかの方法で決定された、あるいは実験的に予め決定された比誘電率を用いてもよい。例えば、多数の樹木を迅速に診断する場合、ある程度一般的に妥当する比誘電率を用いてマイグレーション処理を行うこともできる。 For example, in the above-described embodiment, the migration process is performed using the relative permittivity measured by the relative permittivity measuring unit, but the relative permittivity is determined in advance by some method or experimentally determined in advance. Permittivity may be used. For example, when diagnosing a large number of trees rapidly, the migration process can be performed using a relative permittivity that is generally valid to some extent.

1 レーダスキャン部
11 送信部
12 受信部
2 幹形状測定部
21 測距部(トータルステーション)
22 反射部(360°プリズム)
23 参照点
3 マイグレーション処理部
4 比誘電率測定部
10 幹
1 Radar scan unit 11 Transmitter unit 12 Receiver unit 2 Trunk shape measurement unit 21 Distance measurement unit (total station)
22 Reflector (360 ° prism)
23 Reference point 3 Migration processing unit 4 Relative permittivity measuring unit 10 Trunk

Claims (5)

樹木における幹の内部状態を画像化するための装置であって、レーダスキャン部と、幹形状測定部と、マイグレーション処理部とを備えており、
前記レーダスキャン部は、前記幹の内部方向に向けて送信された電波の反射波を受信し、かつ、前記幹の外周に沿って走査することによって、前記幹の内部状態についてのスキャンデータを取得する構成となっており、
かつ、前記レーダスキャン部は、前記幹の内部に向けて前記電波を送信する送信部と、前記電波の反射波を受信する受信部とを備えており、
前記送信部と前記受信部とは、前記幹の外周方向に一体として移動して、前記幹の外周を走査できる構成となっており、
前記スキャンデータは、前記反射波の受信強度と、送信から受信までの時間である受信時間とが、幹の外周方向における受信部の移動距離に対応して記録されたものであり、
前記幹形状測定部は、前記幹の断面形状を取得する構成となっており、
前記マイグレーション処理部は、前記断面形状を用いて前記スキャンデータについてのマイグレーション処理を行うことにより、前記幹の断面像を生成する構成となっている
ことを特徴とする樹木診断用画像生成装置。
It is a device for imaging the internal state of the trunk in a tree, and is equipped with a radar scan unit, a stem shape measurement unit, and a migration processing unit.
The radar scanning unit receives the reflected wave of the radio wave transmitted toward the inside of the trunk and scans along the outer circumference of the trunk to acquire scan data about the internal state of the trunk. It is configured to
Moreover, the radar scanning unit includes a transmitting unit that transmits the radio wave toward the inside of the trunk and a receiving unit that receives the reflected wave of the radio wave.
The transmitting unit and the receiving unit are configured to be able to move integrally in the outer peripheral direction of the trunk and scan the outer peripheral surface of the trunk.
In the scan data, the reception intensity of the reflected wave and the reception time, which is the time from transmission to reception, are recorded corresponding to the moving distance of the reception unit in the outer peripheral direction of the trunk.
The trunk shape measuring unit is configured to acquire the cross-sectional shape of the trunk.
The migration processing unit is an image generation device for tree diagnosis, which is configured to generate a cross-sectional image of the trunk by performing migration processing on the scan data using the cross-sectional shape.
前記幹形状測定部は、レーザ光の反射を用いて反射位置までの距離を測定できる測距部と、前記測距部からのレーザ光を反射できる反射部とを備えており、
さらに、前記幹形状測定部は、前記幹の外周に沿って前記反射部を走査させて、前記反射部の位置を前記測距部により測定して得た第1の断面形状と、前記反射部が前記幹の陰に隠れる場合において前記測距部の位置を適宜に移動させた後、反対側から前記反射部の位置を測定して得た第2の断面形状と、地面上に設置された複数の参照点の位置を前記測距部により測定して得た参照点情報とを用いて、前記第1の断面形状と前記第2の断面形状とを合成し、前記幹の一周分の断面形状を得る構成となっている
請求項1に記載の樹木診断用画像生成装置。
The trunk shape measuring unit includes a distance measuring unit that can measure the distance to the reflection position by using the reflection of the laser beam, and a reflecting unit that can reflect the laser light from the ranging unit.
Further, the trunk shape measuring unit scans the reflecting portion along the outer periphery of the trunk, and measures the position of the reflecting portion by the ranging unit to obtain a first cross-sectional shape and the reflecting portion. The second cross-sectional shape obtained by appropriately moving the position of the distance measuring portion and then measuring the position of the reflecting portion from the opposite side and installed on the ground in the case where is hidden behind the trunk. Using the reference point information obtained by measuring the positions of a plurality of reference points by the distance measuring unit, the first cross-sectional shape and the second cross-sectional shape are combined, and the cross-sectional shape of one circumference of the trunk is combined. The image generation device for tree diagnosis according to claim 1, which is configured to obtain a shape .
さらに比誘電率測定部を備えており、
前記比誘電率測定部は、前記幹の内部における電波の伝搬速度を用いて前記幹の内部の比誘電率を測定する構成となっており、
前記マイグレーション処理部は、前記比誘電率測定部で測定された比誘電率を用いて前記マイグレーション処理を行う構成となっている
請求項1又は2に記載の樹木診断用画像生成装置。
Furthermore, it is equipped with a relative permittivity measuring unit.
The relative permittivity measuring unit is configured to measure the relative permittivity inside the trunk by using the propagation speed of radio waves inside the trunk.
The image generation device for tree diagnosis according to claim 1 or 2, wherein the migration processing unit performs the migration processing using the relative permittivity measured by the relative permittivity measuring unit.
さらに出力部を備えており、
前記出力部は、前記マイグレーション処理部で生成された前記断面像を出力する構成となっている
請求項1~3のいずれか1項に記載の樹木診断用画像生成装置。
It also has an output section.
The image generation device for tree diagnosis according to any one of claims 1 to 3, wherein the output unit is configured to output the cross-sectional image generated by the migration processing unit.
樹木における幹の内部状態を画像化するための方法であって、
前記幹の内部方向に向けて送信部から送信された電波の反射波を、前記送信部と一体に移動する受信部により、前記幹の外周に沿って前記電波の放射位置及び受信位置を共に走査しながら受信することによって、前記幹の内部状態についてのスキャンデータを取得するステップと、ここで、前記スキャンデータは、前記反射波の受信強度と、送信から受信までの時間である受信時間とが、幹の外周方向における前記受信部の移動距離に対応して記録されたものであり、
前記幹の断面形状を取得するステップと、
前記断面形状を用いて前記スキャンデータについてのマイグレーション処理を行うことにより、前記幹の断面像を生成するステップと
を備えることを特徴とする樹木診断用画像生成方法。
It is a method for imaging the internal state of the trunk in a tree.
The reflected wave of the radio wave transmitted from the transmitting unit toward the inside of the trunk is scanned together with the radiation position and the receiving position of the radio wave along the outer periphery of the trunk by the receiving unit that moves integrally with the transmitting unit. While receiving, the step of acquiring scan data about the internal state of the trunk, and here, the scan data has the reception intensity of the reflected wave and the reception time which is the time from transmission to reception. , It was recorded corresponding to the moving distance of the receiving unit in the outer peripheral direction of the trunk.
The step of acquiring the cross-sectional shape of the trunk and
A method for generating an image for tree diagnosis, which comprises a step of generating a cross-sectional image of the trunk by performing a migration process on the scan data using the cross-sectional shape.
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