JP7051625B2 - 水中探知装置及び水中探知方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係る水中探知装置1の構成を示すブロック図である。本実施形態の水中探知装置1は、例えば、漁船などの船舶に設けられている。以下では、水中探知装置1を備えている船舶を「自船」という。
送受波器2は、超音波を送受信する機能を有し、自船の船底に取り付けられている。例えば一例として、送受波器2は、略球形の形状に形成されている。
送受信部3は、送受切替部3aと、送信回路部6と、受信回路部7とを備えている。
表示部5は、ディスプレイ等の表示装置として構成されている。そして、表示部5は、信号処理部4から出力された映像データに応じた映像を表示画面に表示する。本実施形態では、表示部5は、自船下方における海中の状態を3次元的に、俯瞰図として表示する。これにより、水中探知装置1のユーザは、当該表示画面を見て、自船下方における海中の状態(例えば、魚群、海底の起伏、人工漁礁のような構造物の有無および位置)を推測することができる。
図3は、信号処理部4の構成を示すブロック図である。図1及び図3を参照して、信号処理部4は、受信回路部7から出力される受信信号を処理し、ビームフォーミング処理を行うとともに、ターゲット及びターゲットの輪郭線の映像データを生成する処理等を行う。
ビーム形成部9は、受信回路部7から受信した受信信号に基づいて複数の受信空間RSのそれぞれについてビームフォーミング処理(具体的には、整相加算)を行う。尚、ビーム形成部9は、ビームフォーミング処理においては、特定の方向に鋭い指向性を有する単一の超音波振動子によって得られるものと等価な信号である受信ビーム信号を生成する。そして、ビーム形成部9は、ビームフォーミング処理を行う対象となる超音波振動子の組合せを変えながらこの処理を繰り返し行うことによって、各受信空間RSに対応する各方位に指向性を有する多数の受信ビーム信号を生成する。更に、ビーム形成部9は、各受信空間RSに対応して形成した各受信ビームに、帯域制限フィルタ、或いはパルス圧縮フィルタ等のフィルタ処理を施すことにより、信号強度レベルが所定の閾値を超えたエコー信号としてのターゲットのエコー信号を検出する。
3次元映像データ生成部10は、各受信空間RSについて行われたビームフォーミング処理及びフィルタ処理の結果に基づいて、ターゲットを表示部5に表示させるためのターゲットの3次元映像データを生成する。尚、3次元映像データ生成部10は、ビームフォーミング処理及びフィルタ処理の結果に基づいて、等値面処理(即ち、サーフェスレンダリング処理)或いはボリュームレンダリング処理を行うことにより、ターゲットの3次元映像データを生成する。3次元映像データ生成部10で生成された3次元映像データは、表示部5へ出力され、表示部5の表示画面に表示される。図4は、表示部5の表示画面に表示される映像の一例を模式的に示す図である。尚、図4では、3次元映像データ生成部10で生成された3次元映像データに基づいて表示部5の表示画面に表示された3次元映像IM1が例示されている。
位置情報取得部12は、水中探知装置1のユーザによってターゲットが選択される操作による入力に基づいて、選択されたターゲットの位置を示す情報であるターゲット位置情報を取得する。より具体的には、ユーザは、例えば、水中探知装置1が有するマウス等のポインティングデバイスを操作し、表示部5の表示画面上に表示されたカーソルの位置を、表示部5の表示画面上に表示された任意のターゲットの位置まで移動する。そして、ユーザは、カーソルを移動させたターゲット上で、ポインティングデバイスのクリック操作を行い、ターゲットを選択する操作を行う。この操作により、信号処理部4に対して、ターゲットが選択される操作による入力がなされる。例えば、図4に示すように、表示部5の表示画面上に3次元映像IM1が表示されている状態において、ユーザは、ポインティングデバイスのカーソルをターゲットT1の位置まで移動させ、ターゲットT1を選択する操作として、ターゲットT1上でクリック操作を行う。これにより、信号処理部4において、ユーザによってターゲットT1が選択された操作による入力がなされる。
輪郭線映像データ生成部11は、少なくとも1つの受信空間RSでエコー信号が検出されたターゲットの輪郭線を抽出し、輪郭線を表示部5に表示させるための輪郭線映像データを生成するように構成されている。また、輪郭線映像データ生成部11は、位置情報取得部12で取得されたターゲット位置情報に対応する位置を含むターゲットの輪郭線を抽出し、輪郭線映像データを生成するように構成されている。以下、輪郭線映像データ生成部11の構成について、更に詳しく説明する。
ターゲット体積算出部13は、例えば、輪郭線映像データ生成部11で抽出されたターゲットの輪郭線に基づいて、ターゲットの体積を算出するように構成されている。ターゲット体積算出部13にてターゲットの体積が算出される際には、まず、輪郭線映像データ生成部11によって、複数の受信空間RSのうちの1つである第1の受信空間RS1においてターゲットの輪郭線が第1の輪郭線として抽出されている。即ち、第1の受信空間RS1に対応するスライス面SS上におけるターゲットの輪郭線としての第1の輪郭線が抽出されている。更に、輪郭線映像データ生成部11によって、複数の受信空間RSのうちの1つであって第1の受信空間RS1に隣接する第2の受信空間RS2においてもターゲットの輪郭線が第2の輪郭線として抽出されている。即ち、第2の受信空間RS2に対応するスライス面SS上におけるターゲットの輪郭線としての第2の輪郭線が抽出されている。そして、ターゲット体積算出部13は、上記の第1の輪郭線で区切られた領域と、上記の第2の輪郭線で区切られた領域とに基づいて、ターゲットの体積を算出する。ここで、上記の第1の輪郭線が抽出される上記の第1の受信空間RS1、及び、上記の第2の輪郭線が抽出される上記の第2の受信空間RS2としては、ラベリング処理で同一のID番号が付されたターゲットのエコー信号が検出されている全ての受信空間RSが対象となる。
図14は、水中探知装置1の動作を説明するためのフローチャートであり、水中探知装置1の動作の一例を例示したフローチャートである。尚、図14は、送受波器2から水中に送信波が送信されて、その送信波の反射波が送受波器2で受信され、更に、水中探知装置1による前述の処理が行われ、表示部5にターゲットの3次元映像とターゲットの輪郭線の映像とが表示されるまでの動作を示している。尚、表示部5にターゲットの3次元映像等が表示された後、送受波器2から水中に送信波が送信されると、再び、図14のフローチャートに示す動作が行われる。
本実施形態によると、3次元映像データ生成部10にて生成されたターゲットの3次元映像データに基づいて、ターゲットの3次元映像が表示部5に表示される。更に、本実施形態によると、輪郭線映像データ生成部11にて生成された輪郭線映像データに基づいて、ターゲットの輪郭線についても、ターゲットの3次元映像とともにターゲットに重ねて、表示部5に表示することができる。このため、ユーザは、表示部5における2次元の画面においても、3次元映像で表示された魚群等のターゲットを個別に区別し易く、魚群等のターゲットを容易に見分けることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
2 送受波器(送信トランスデューサ、受信トランスデューサ)
4 信号処理部
5 表示部
9 ビーム形成部
10 3次元映像データ生成部
11 輪郭線映像データ生成部
Claims (11)
- 水中の送信空間に送信波を送信する送信トランスデューサと、
水中のターゲットでの前記送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成する複数の受信素子を有する受信トランスデューサと、
前記受信信号に基づいて複数の受信空間のそれぞれについてビームフォーミング処理を行うビーム形成部と、
各前記受信空間について行われた前記ビームフォーミング処理の結果に基づいて、前記ターゲットを表示部に表示させるための前記ターゲットの3次元映像データを生成する3次元映像データ生成部と、
少なくとも1つの前記受信空間でエコー信号が検出された前記ターゲットの輪郭線であって、前記受信空間に対応する前記ターゲットの切断面における前記輪郭線を、前記エコー信号に基づいて抽出し、前記輪郭線を前記表示部に表示させるための輪郭線映像データを生成する輪郭線映像データ生成部と、
を備えていることを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1に記載の水中探知装置であって、
前記3次元映像データ及び前記輪郭線映像データは、前記表示部に表示される際の表示色の情報を含み、
前記輪郭線映像データ生成部は、前記輪郭線映像データの表示色の情報を前記3次元映像データの表示色の情報と異なる表示色の情報に設定することを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の水中探知装置であって、
前記輪郭線映像データ生成部は、
複数の前記受信空間のうちの1つである第1の受信空間において前記ターゲットの前記輪郭線を第1の輪郭線として抽出し、且つ、複数の前記受信空間のうちの1つであって前記第1の受信空間に隣接する第2の受信空間においても前記ターゲットの前記エコー信号が検出されている場合に、
前記第2の受信空間で前記エコー信号が検出された前記ターゲットの前記輪郭線を第2の輪郭線として抽出し、前記第1の輪郭線及び前記第2の輪郭線を前記表示部に表示させるための前記輪郭線映像データを生成することを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項3に記載の水中探知装置であって、
前記輪郭線映像データ生成部は、前記輪郭線が抽出された前記第1の受信空間に隣接する前記第2の受信空間において前記ターゲットの前記エコー信号が検出されない状態となるまで、前記第1の輪郭線に続いて前記第2の輪郭線を抽出する処理を繰り返し行うことを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の水中探知装置であって、
複数の前記受信空間において、任意の1つの受信空間と、前記1つの受信空間とは異なる他の受信空間とは、鉛直面に対する前記1つの受信空間及び前記他の受信空間のそれぞれの方位角、水平面に対する前記1つの受信空間及び前記他の受信空間のそれぞれの傾斜角、及び、前記受信トランスデューサからの前記1つの受信空間及び前記他の受信空間のそれぞれの距離、のうちのいずれかが異なることを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の水中探知装置であって、
前記ターゲットの体積を算出するターゲット体積算出部、を更に備え、
前記ターゲット体積算出部は、前記第1の受信空間における前記第1の輪郭線で区切られた領域と、前記第2の受信空間における前記第2の輪郭線で区切られた領域とに基づいて、前記ターゲットの体積を算出することを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の水中探知装置であって、
前記水中探知装置のユーザによって前記ターゲットが選択される操作による入力に基づいて、選択された前記ターゲットの位置を示す情報であるターゲット位置情報を取得する位置情報取得部、を更に備え、
前記輪郭線映像データ生成部は、前記ターゲット位置情報に対応する位置を含む前記ターゲットの前記輪郭線を抽出し、前記輪郭線映像データを生成することを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の水中探知装置であって、
複数の前記受信空間のそれぞれは、前記送信空間の部分空間であることを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の水中探知装置であって、
前記輪郭線映像データ生成部は、複数の前記受信空間で前記エコー信号が検出された全ての前記ターゲットの前記輪郭線を抽出して前記輪郭線映像データを生成し、
当該水中探知装置は、
複数の前記受信空間で検出された前記ターゲットの前記エコー信号に基づいて、全ての前記ターゲットの体積を算出するターゲット体積算出部と、
前記輪郭線映像データ生成部によって生成された全ての前記輪郭線映像データのうちの一部を前記表示部に表示させる表示対象として選択する表示対象選択部と、
を更に備え、
前記表示対象選択部は、前記ターゲット体積算出部で算出された前記ターゲットの体積の大きさに基づいて、表示対象としての前記輪郭線映像データを選択することを特徴とする、水中探知装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の水中探知装置であって、
前記輪郭線映像データ生成部は、
前記ターゲットの前記輪郭線映像データから抽出した特徴が存在する位置を示す情報である特徴位置情報を取得し、
前記輪郭線映像データの生成後に前記ビーム形成部によって前記ビームフォーミング処理が行われた際には、前記特徴位置情報に対応する位置を含む前記ターゲットの前記輪郭線を抽出し、前記輪郭線映像データを新たに生成することを特徴とする、水中探知装置。 - 水中の送信空間に送信波を送信し、
複数の受信素子が、水中のターゲットでの前記送信波の反射を含む反射波に基づいて受信信号を生成し、
前記受信信号に基づいて複数の受信空間のそれぞれについてビームフォーミング処理を行い、
各前記受信空間について行われた前記ビームフォーミング処理の結果に基づいて、前記ターゲットを表示部に表示させるための前記ターゲットの3次元映像データを生成し、
少なくとも1つの前記受信空間でエコー信号が検出された前記ターゲットの輪郭線であって、前記受信空間に対応する前記ターゲットの切断面における前記輪郭線を、前記エコー信号に基づいて抽出し、前記輪郭線を前記表示部に表示させるための輪郭線映像データを生成することを特徴とする、水中探知方法。
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