JP7257271B2 - 水中探知装置および水中探知方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中に送信波を送波し、その反射波に基づいて、物標の位置を探知する水中探知装置および水中探知方法に関する。

従来、水中に送信波を送波し、その反射波に基づいて、物標の位置を探知する水中探知装置が知られている。この種の水中探知装置では、たとえば、全方位に亘って送波された送信波のエコーが、ビームフォーミングにより所定方位角ごとに受波され、その受信信号に基づいて、各方位における物標の位置が計測される。あるいは、狭いビームを形成可能な超音波振動子を回転させることにより、自船周囲の物標の位置が探知される。

たとえば、水中探知装置は、１つまたは複数の超音波振動子を有する送波部と、複数の超音波振動子を有する受波部とを、個別に備え得る。送波部を回転させつつ、受波部を送波部に同期させて回転させて、受信信号が生成される。このとき、受波部は、ビームフォーミングにより、受波ビームを深さ方向にスキャンさせる。こうして、自船周囲の全範囲において、受信信号が生成される。生成された受信信号に基づいて、受波部からの位置とその位置のエコー強度とを対応付けた３次元のボリュームデータが取得される。このボリュームデータを処理することにより、自船下方における海中の状態が表示部に表示される。

特許文献１には、この種の水中探知装置が開示されている。

国際公開第２０１８／１６３８４４号

３次元のボリュームデータを表示する方法として、サーフェスレンダリング法が知られている。上述の水中探知装置により生成された３次元のボリュームデータにサーフェスレンダリング法が適用されると、所定のエコー強度を有する等値面が画面上に表示される。これにより、使用者は、自船下方の海中の状態を３次元的に把握できる。

しかしながら、この方法では、たとえば、魚群の等値面と海底の等値面とが同じ色で表示されるため、魚群および海底の形状や両者の位置関係の把握が難しくなる。また、複数の魚群が存在する場合に、各魚群の等値面に同じ色が付されるため、使用者は、魚種の識別等に重要なエコー強度を、魚群ごとに把握できない。

かかる課題に鑑み、本発明は、物標の形状および位置を３次元的に把握でき、さらに、物標のエコー強度を適切に把握することが可能な水中探知装置および水中探知方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、水中探知装置に関する。この態様に係る水中探知装置は、送信波を送波する送波器と、水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波に基づいて受信信号をそれぞれ生成する複数の受波素子を備える受波器と、前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部と、前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化するグループ生成部と、前記各グループの代表エコー強度に基づいて前記各グループの前記等値面の表示形態を設定する画像データ生成部と、を備える。

本発明の第２の態様は、水中探知方法に関する。この態様に係る水中探知方法は、送波器から送信波を送波し、水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波を受波器で受波して受信信号を生成し、前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化し、前記各グループの代表エコー強度に基づいて前記各グループの前記各等値面の表示形態を設定する。

上記第１および第２の態様によれば、各グループの等値面が表示されるため、使用者は、各グループに対応する物標の形状および位置を３次元的に把握できる。また、各等値面に各グループの代表エコー強度に基づく表示形態が付与されるため、使用者は、各グループに対応する物標のエコー強度を円滑に把握できる。

本発明の第３の態様は、水中探知装置に関する。この態様に係る水中探知装置は、送信波を送波する送波器と、水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波に基づいて受信信号をそれぞれ生成する複数の受波素子を備える受波器と、前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部と、前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化するグループ生成部と、画像データ生成部と、を備える。前記画像データ生成部は、前記グループのタイプが第１グループタイプである場合、当該グループの代表エコー強度に基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定し、前記グループのタイプが第２グループタイプである場合、当該グループの前記等値面までの深さに基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定する。

本発明の第４の態様は、水中探知方法に関する。この態様に係る水中探知方法は、送波器から送信波を送波し、水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波を受波器で受波して受信信号を生成し、前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化し、前記グループのタイプが第１グループタイプである場合、当該グループの代表エコー強度に基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定し、前記グループのタイプが第２グループタイプである場合、当該グループの前記等値面までの深さに基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定する。

ここで、前記第１グループタイプは、たとえば、水中に存在する魚群であり、前記第２グループタイプは、たとえば、水底である。

上記第３および第４の態様によれば、各グループの等値面が表示されるため、使用者は、各グループに対応する物標の形状および位置を３次元的に把握できる。また、第１グループタイプのグループの等値面には、当該グループの代表エコー強度に基づく表示形態が付与されるため、使用者は、当該グループに対応する物標のエコー強度を円滑に把握できる。さらに、第２グループタイプのグループの等値面には、当該等値面までの深さに基づく表示形態が付与されるため、使用者は、当該グループに対応する物標までの深さを円滑に把握できる。

上記第１および第３の水中探知装置は、前記各グループの前記等値面の内部に含まれる複数の前記エコー強度データに基づいて、前記各グループの前記代表エコー強度を算出する代表エコー強度算出部をさらに備え得る。

この構成によれば、各グループの代表エコー強度を適切に算出することができる。

この構成において、前記代表エコー強度算出部は、前記各グループの前記等値面の内部に含まれる前記複数のエコー強度データの平均化に基づいて、前記各グループの前記代表エコー強度を算出するよう構成され得る。

この構成によれば、使用者は、各物標の等値面に設定された代表エコー強度に基づく表示形態により、各物標の全体的なエコー強度を把握することができる。

あるいは、前記代表エコー強度算出部は、前記各グループの前記等値面の内部に含まれる前記複数のエコー強度データの最大値に基づいて、前記各グループの前記代表エコー強度を算出するよう構成され得る。

この構成によれば、使用者は、各物標の等値面に付された代表エコー強度に基づく表示形態により、各物標の芯の強さを円滑に把握できる。

また、上記第１および第３の水中探知装置において、前記画像データ生成部は、前記表示形態として、前記各グループの前記代表エコー強度に応じた色を、前記各グループの前記等値面に設定するよう構成され得る。

このように、色によってエコー強度が表示されることにより、使用者は、円滑かつ直感的に、各物標のエコー強度を把握することができる。

以上のとおり、本発明によれば、物標の形状および位置を３次元的に把握でき、さらに、物標のエコー強度を適切に把握することが可能な水中探知装置および水中探知方法を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態１に係る水中探知装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態１に係る、送波器によって形成される送信ビームを模式的に示す図である。 図３は、実施形態１に係る、受信ビームが電子的に走査される範囲であるファンエリアを模式的に示す図である。 図４は、実施形態１に係る、信号処理ユニットの構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態１に係る、ファンエリアにおけるエコー強度の参照位置の分布を模式的に示す図である。 図６は、参考例に係る、ボリュームデータにサーフェスレンダリング法に基づく処理を適用した場合の画像の表示例を示す図である。 図７は、他の参考例に係る、等値面に深度に応じた色を付した場合の画像Ｐ２０の表示例を示す図である。 図８は、図７の画像を側方視に変換した画像の表示例を示す図である。 図９は、実施形態１に係る、エコー信号処理部２０の構成を示すブロック図である。 図１０は、実施形態１に係る、画像データの生成処理を示すフローチャートである。 図１１（ａ）は、実施形態１に係る、同じグループに設定された等値面を模式的に示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の等値面に代表エコー強度に応じた色が表示された状態を模式的に示す図である。 図１２は、実施形態１に係る、画像の表示例を示す図である。 図１３は、実施形態２に係る画像データの生成処理を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態２に係る、画像の表示例を示す図である。 図１５は、実施形態２に係る、画像の他の表示例を示す図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

以下の実施形態には、いわゆるマルチピング（multi-ping）方式の水中探知装置に本発明を適用した例が示されている。マルチピング（multi-ping）方式は、マルチパルス（multi-pulse）方式と呼ばれる場合もある。ただし、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。

たとえば、一般的なパルス方式の水中探知装置では、送信パルス波が送波された後、その送信パルス波が探知レンジを往復する間に、受波部がその送信パルス波の反射波を受波する。そして、送信パルス波が探知レンジを往復する時間を経過した後、次の送信パルス波が送波される。

これに対し、マルチピング方式の水中探知装置では、最初に所定周波数帯の送信パルス波が送波された後、その送信パルス波が探知レンジを往復する前に、前記所定周波数帯とは異なる周波数帯を有する次の送信パルス波が送波される。各送信パルス波の反射波は、各周波数帯に対応したフィルタによって抽出される。これにより、マルチピング方式の水中探知装置によれば、送信パルス波の送波間隔を狭くすることができるため、一般的なパルス方式の水中探知装置と比べて、物標の探知速度を速めることができる。

水中探知装置１の送波器および受波器は船底に装備される。水中探知装置１は、主に魚および魚群等の対象物標の探知に用いられる。水中探知装置１は、他にも、岩礁のような海底の起伏、人工漁礁のような構造物の探知などに用いられる。

図１は、水中探知装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、水中探知装置１は、送波器２と、受波器３と、モータ４ａと、回転角度検出部４ｂと、送受信装置５と、信号処理ユニット１０と、表示ユニット８とを備える。

送波器２は、１つまたは複数の超音波振動子を備える。送波器２は、３次元状の送信ビームＴＢを形成可能に構成される。送波器２は、パルス状の超音波（送信パルス波）を水中に送波する。

図２は、送波器２によって形成される送信ビームＴＢを模式的に示す図である。

図２において、Ｚ軸は、送波器２から鉛直下向きに降ろした軸であり、Ｙ軸は、水平面に平行で且つ自船Ｓ１の進行方向を示す軸である。Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸に垂直な軸である。ここでは、鉛直方向に見て送信パルス波がＸ軸に平行な方向に送波されるタイミングの送信ビームＴＢの状態が示されている。

送波器２は、送信ビームＴＢの中心軸Ａｘが鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して斜めになるように、船底に設置される。送信ビームＴＢは、水平方向に角度α１１の広がりを有し、かつ、Ｚ軸を中心とする周方向に見て略扇形状を有する。角度α１１は、たとえば３０度である。これに限らず、角度α１１は、たとえば、６～９０度の範囲内に設定され得る。

送信ビームＴＢは、鉛直下方向を０度として鉛直上方向に角度θ１の範囲で広がっている。角度θ１は、たとえば、９０度である。角度θ１は、９０度に限られるものではなく、たとえば、６０度程度であってもよい。また、送信ビームＴＢの鉛直方向の広がりは、必ずしも、鉛直下方向が境界でなくてもよい。たとえば、鉛直下方向に対して鉛直方向に３０～９０度の範囲で送信ビームＴＢが鉛直方向に広がっていてもよい。また、鉛直下方を挟んで±６０度の範囲に送信ビームＴＢが広がっていてもよい。

図１に戻り、受波器３は、複数の超音波振動子３ａを有する。これら超音波振動子３ａは、受波器３の受波素子である。受波器３は、送波器２に対して分離して設置される。各受波面３ｂは、たとえば、長方形状に形成される。なお、図１の例では、受波器３が８つの超音波振動子３ａを備えている。受波器３に装備される超音波振動子３ａの数は、８つに限らず、他の数であってもよい。なお、図１では、各受波面３ｂの形状および向きが、模式的に示されている。

各超音波振動子３ａは、送波器２から送波された送信パルス波の反射波を受波して、反射波のエコー強度に応じた受信信号を生成する。これら超音波振動子３ａは、直線状に配列されている。すなわち、受波器３は、リニアアレイである。リニアアレイの受波面に垂直な方向であって受信ビームＲＢが形成される側の方向と水平面とがなす角度は、俯角方向を正とした場合、たとえば３０度である。ただし、この角度は、リニアアレイが鉛直方向に沿って配列されている場合の角度である０度から、リニアアレイが水平方向に沿って配列されている場合の角度である９０度までの範囲内において、他の角度であってもよい。

モータ４ａは、鉛直方向に平行な回転軸について、送波器２を回転させる。これにより、送信ビームＴＢが、図２の自船Ｓ１（Ｚ軸）を中心とした水平方向の全方位に亘って回転される。また、モータ４ａは、送波器２の回転に同期するように、受波器３を、鉛直方向に平行な回転軸について回転させる。送波器２と受波器３は、互いに同じ方向を向くように回転する。これにより、送波器２から送波された超音波（送信パルス波）の反射波が、受波器３によって受波される。

回転角度検出部４ｂは、モータ４ａの回転角を検出する。回転角度検出部４ｂは、モータ４ａに取り付けられている。回転角度検出部４ｂは、たとえば、ロータリーエンコーダである。ただし、モータ４ａの回転角を検出する方法は、これに限られるものではない。たとえば、モータ４ａがステッピングモータである場合、基準位置からのステップ数に基づいて、モータ４ａの回転角が検出されてもよい。モータ４ａの回転角により、水平面内における所定の基準軸に対する送波器２および受波器３の角度位置が検出され得る。この基準軸は、たとえば、図２のＸ軸正側の軸に設定される。

送波器２は、上記のようにモータ４ａによって回転させられながら、基準軸に対して所定の角度ごとに、送信ビームＴＢを形成して、超音波（送信パルス波）を送波する。また、受波器２は、送波器２から送信ビームＴＢが送波される各角度位置において、受信ビームＲＢを形成して反射波の受信信号を生成する。受波器３は、各角度位置において、送受信装置５および信号処理ユニット１０とともに、複数の超音波振動子３ａに対するビームフォーミングを行うことにより、鉛直方向に受信ビームＲＢを電子的に走査させる。受信ビームＲＢは、ファンエリアＦＡ内において鉛直方向に電子的に走査される。

図３は、受信ビームＲＢが電子的に走査される範囲であるファンエリアＦＡを模式的に示す図である。図３のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２と同様である。

ファンエリアＦＡは、周方向の広がり角が６度程度と比較的薄く、自船Ｓ１から鉛直方向に扇形状に広がっている。図３では、角度位置が第１角度位置α２１のときのファンエリアＦＡがＦＡ（α２１）で示され、角度位置が第２角度位置α２２のときのファンエリアＦＡがＦＡ（α２２）で示されている。

ファンエリアＦＡの鉛直方向の角度θ２は、たとえば約９０度である。ファンエリアＦＡは、鉛直下方から水平方向に亘る範囲に形成される。ファンエリアＦＡ内を電子的に走査される受信ビームＲＢは、ファンエリアＦＡとともに、図１のモータ４ａによって、水平面に沿ってα方向に回転させられる。これにより、自船Ｓ１を中心とした半球形状状の３次元空間内において物標が探知され、当該空間内における物標の３次元的な位置が推定され得る。

なお、角度θ２は、９０度に限られるものではない。また、角度θ２の境界が鉛直下方向でなくてもよい。たとえば、角度θ２が、鉛直下方向に対して３０度から９０度に亘る角度範囲であってもよい。また、角度θ２が、鉛直下方向に対し±６０度の範囲であってもよい。

本実施形態では、上記のように、いわゆるマルチピング（multi-ping）方式によって、送波と受波が行われる。具体的には、送波器２から送波される送信パルス波の周波数帯が、隣り合う角度位置において相違するように、各角度位置において送信パルス波が送波される。

たとえば、送信パルス波に対して３つの周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３が準備され、これら周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３がサイクリックに、各角度位置に設定される。各角度位置において受波器３から出力される信号から、当該角度位置に設定された周波数帯の信号が抽出され、抽出された信号に基づいて、受信信号が生成される。上記のように、受信信号は、ビームフォーミングにより形成される受信ビームＲＢに基づいて生成される。

なお、マルチピング（multi-ping）方式による信号処理の詳細は、出願人が先に出願した国際公開第２０１８／１６３８４４号に記載されている。国際公開第２０１８／１６３８４４号の開示が、参照により組み込まれ得る。

図１に戻り、送受信装置５は、送信部６と、受信部７とを備えている。

送信部６は、信号処理ユニット１０で生成された送信パルス信号を増幅し、増幅後の送信パルス信号を送波器２に印加する。これにより、送波器２から、増幅後の送信パルス信号に対応する送信パルス波が送波される。具体的には、送波器２からは、周波数帯ＦＢ１の送信パルス信号に対応する第１送信パルス波と、周波数帯ＦＢ２の送信パルス信号に対応する第２送信パルス波と、周波数帯ＦＢ３の送信パルス信号に対応する第３送信パルス波とが、所定の時間間隔を空けて送波される。この送波は、その後も所定の時間間隔でサイクリックに繰り返される。これにより、上記のように、送波器２の隣り合う角度位置（送波タイミングの角度位置）において、互いに周波数が異なる送信パルス波が送波される。

受信部７は、受波器３から出力されるエコー信号（受信信号）を増幅し、増幅したエコー信号をＡ／Ｄ変換する。その後、受信部７は、デジタル信号に変換されたエコー信号を、信号処理ユニット１０に出力する。より具体的には、受信部７は、複数の受信回路を有し、各受信回路が、対応する超音波振動子３ａによって受波された反射波の各エコー信号に対して上述した所定の処理を行い、各エコー信号を信号処理ユニット１０に出力する。

信号処理ユニット１０は、上述の送信パルス信号を生成し、生成した送信パルス信号を送信部６に出力する。また、信号処理ユニット１０は、受信部７から入力されるエコー信号を処理し、物標の画像データを生成するための処理を行う。信号処理ユニット１０の構成は、追って、図４を参照して説明する。

表示ユニット８は、画像を表示するためのモニタを備え、信号処理ユニット１０から出力された画像データに応じた画像を表示する。本実施形態では、表示ユニット８には、自船下方における海中の状態が３次元的に表示される。これにより、使用者は、当該画像を参照することにより、自船下方における海中の状態（たとえば、単体魚及び魚群、海底の起伏、人工漁礁のような構造物の有無及び位置）を把握できる。なお、画像データの生成処理および当該画像データに基づく画像の表示例については、追って、図９ないし図１２を参照して説明する。

図４は、信号処理ユニット１０の構成を示すブロック図である。

信号処理ユニット１０は、たとえば、パーソナルコンピュータにより構成される。信号処理ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路と、ＲＯＭ（ReadOnly Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等の記憶媒体を備える。記憶媒体には、水中探知のための処理を実現するためのプログラムが記憶されている。信号処理ユニット１０は、このプログラムにより、図４に示す各部の機能を実行する。すなわち、図４には、プログラムに基づき信号処理ユニット１０が実行する機能ブロックが示されている。

なお、図４の各ブロックの機能は、必ずしも、プログラムによるソフトウエアにより実現されなくてもよい。すなわち、図４に示す機能の一部が、プログラムによる機能ではなく、ハードウエアによって実現されてもよい。

図４に示すように、信号処理ユニット１０は、制御部１１と、送信タイミング設定部１２と、送信信号生成部１３と、フィルタ係数生成部１４と、エコー信号取得部１５と、エコー信号処理部２０と、を備える。

制御部１１は、上記プログラムに従って各部を制御する。制御部１１は、図１に示した回転角度検出部４ｂからの検出結果に基づいて、送波器２の角度位置を検出する。制御部１１は、検出した角度位置に基づいて、送信パルス波を送波すべきタイミングを送信タイミング設定部１２に通知する。このとき同時に、制御部１１は、各タイミングにおける送信パルス波の周波数帯、すなわち、周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３の何れかに関する情報（以下、「周波数情報」という）を、送信信号生成部１３に出力する。

送信タイミング設定部１２は、制御部１１から入力されるタイミング通知に従って、各周波数帯の送信パルス信号を出力させるためのトリガ信号を、送信信号生成部１３に出力する。

送信信号生成部１３は、送信タイミング設定部１２から入力されたトリガ信号および制御部１１から入力された周波数情報に応じて、周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３の何れかの周波数帯の送信パルス信号を送信部６に出力する。これにより、送信パルス波を送波すべき各角度位置において、周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３の何れかの周波数帯の送信パルス波が送波器２から送波される。

また、制御部１１は、送信信号生成部１３に対して周波数情報を出力する際に、同様の周波数情報をフィルタ係数生成部１４へ出力する。このとき同時に、制御部１１は、フィルタ処理で用いられるフィルタ係数を生成するためのフィルタ仕様（たとえば、通過帯域の中心周波数、通過帯域の帯域幅、阻止域の低減レベル、フィルタ長、等）を、フィルタ係数生成部１４へ出力する。

フィルタ係数生成部１４は、制御部１１から入力された周波数情報およびフィルタ仕様に基づいて、周波数情報により指定される周波数帯のエコー信号を抽出するためのフィルタ係数を生成する。すなわち、フィルタ係数生成部１４は、周波数情報により指定される周波数帯が周波数帯ＦＢ１である場合、フィルタ係数Ｃ１を生成する。同様に、フィルタ係数生成部１４は、周波数情報により指定される周波数帯が周波数帯ＦＢ２、ＦＢ３である場合、フィルタ係数Ｃ２、Ｃ３をそれぞれ生成する。フィルタ係数生成部１４は、生成したフィルタ係数（フィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の何れか）をエコー信号取得部１５に通知する。

なお、フィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、必ずしも、周波数情報およびフィルタ仕様から都度生成されなくてもよく、予めメモリにフィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３に対応づけて保持されていてもよい。この場合、周波数情報により指定される周波数帯に対応づけられたフィルタ係数がメモリから読み出され、エコー信号取得部１５に通知される。

エコー信号取得部１５は、受波器３に配置された超音波振動子３ａと同じ数のエコー信号抽出部１６を有している。各エコー信号抽出部１６は、各超音波振動子３ａに対応して設けられている。１～ｍ番目の超音波振動子３ａから出力されるエコー信号が、それぞれ、チャンネルＣＨ１～ＣＨｍを介して、対応するエコー信号抽出部１６に入力される。各エコー信号抽出部１６は、入力されたエコー信号から周波数情報により指定される周波数帯の信号成分を抽出し、抽出した信号成分を、処理対象のエコー信号として、エコー信号処理部２０に出力する。

エコー信号抽出部１６は、バッファ処理部１７とフィルタ処理部１８とを備える。バッファ処理部１７は、周波数情報が通知された後、次に周波数情報が通知されるまでの間、対応するチャンネルから入力されたエコー信号を一時記憶し、記憶したエコー信号をフィルタ処理部１８に出力する。フィルタ処理部１８は、バッファ処理部１７から入力されたエコー信号に対して、フィルタ係数生成部１４から入力されたフィルタ係数（フィルタ係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の何れか）を適用し、入力されたエコー信号からフィルタ係数に対応する周波数帯（周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３の何れか）の周波数成分を抽出する。フィルタ処理部１８は、抽出した周波数成分を、処理対象のエコー信号として、エコー信号処理部２０に出力する。

以上の処理により、各角度位置において送波された所定周波数帯（周波数帯ＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３の何れか）の送信パルス波に対するエコー信号が、各エコー信号抽出部１６によりチャンネルごとに抽出される。したがって、送波器２および受波器３が水平方向に１回転する間に、自船Ｓ１を中心とした半球形状状の３次元空間内からのエコー信号がチャンネルごとに取得され、取得されたエコー信号が、エコー信号処理部２０に出力される。

エコー信号処理部２０は、エコー信号取得部１５から入力された各チャンネルのエコー信号を処理して、画像データを生成する。エコー信号処理部２０は、各回転位置のファンエリアＦＡにおいてチャンネルごとに取得されるエコー信号にビームフォーミングによる処理を適用して、受信ビームＲＢごとに、受信信号を取得する。受信ビームＲＢは、所定の分解能で、図３のθ方向にスキャンされる。したがって、１つのファンエリアＦＡ内の受信信号は、図３のθ方向における受信ビームＲＢの分解能と同じ分解能で取得される。

エコー信号処理部２０は、ファンエリアＦＡ内に含まれる受信信号に基づいて、ファンエリアＦＡ内の各参照位置から生じたエコー強度をデータとして取得する。

図５は、ファンエリアＦＡにおけるエコー強度の参照位置ＲＰの分布を模式的に示す図である。図５には、基準軸（Ｘ軸の正側の軸）に対する水平方向の角度位置が第１角度位置α２１であるファンエリアＦＡ（α２１）におけるエコー強度の参照位置ＲＰ（破線の交点の位置）の分布が示されている。

図５において、自船Ｓ１から放射状に延びる複数の破線の矢印は、それぞれ、受信ビームＲＢの指向方向を示している。受信信号は、放射状に延びる各破線の矢印の方向において取得される。また、図５において、自船Ｓ１を中心とする円弧状の複数の破線は、エコー強度が参照される距離位置を示している。各距離位置は、送信パルス波を送波したタイミングを起点とする受信信号の波形の時間位置に対応する。エコー強度のデータは、送信波を送波したタイミングを起点に一定の時間間隔で、受信信号から取得される。

したがって、ファンエリアＦＡにおけるエコー強度の参照位置ＲＰは、放射状に延びる破線上に一定間隔で設定される。図５において、放射状に延びる破線と円弧状の破線の全ての交点位置がエコー強度の参照位置ＲＰである。これら参照位置ＲＰから生じたエコー強度がデータとして取得される。

なお、図５には、受信ビームＲＢの指向方向と、エコー強度が参照される距離位置とが、それぞれ、破線の矢印と円弧状の破線とによって模式的に示されているが、実際は、受信ビームＲＢの指向方向のピッチと距離位置のピッチは、何れも、図５に示された各ピッチに比べて顕著に狭い。したがって、エコー強度の参照位置ＲＰも、図５に比べて顕著に細かく分布している。

エコー信号処理部２０は、ファンエリアＦＡ内に含まれる受信信号に基づいて、ファンエリアＦＡ内の各参照位置ＲＰから生じたエコー強度のデータを取得する。エコー信号処理部２０は、α方向の各角度位置のファンエリアＦＡについて同様に、エコー強度のデータを取得する。こうして、エコー信号処理部２０は、自船Ｓ１を中心とする１周分のファンエリアＦＡに対し、エコー強度のデータを取得する。これらのエコー強度のデータは、半球形状の探知範囲に３次元状に分布する参照位置ＲＰから取得されたデータ群であるボリュームデータを構成する。

なお、探知範囲すなわちボリュームデータが取得される範囲は、必ずしも、半球形状でなくてもよく、たとえば、水平方向において３６０度より狭い範囲が探知範囲とされてもよい。また、ファンエリアＦＡの形状が図５の形状から変化することに応じて、探知範囲の形状も変化し得る。

エコー信号処理部２０は、１周分のボリュームデータを処理して、自船Ｓ１下方の状況を３次元状の表示する画像データを生成し、生成した画像データを表示ユニット８に出力する。これにより、自船下方における海中の状態が３次元的に表示ユニット８に表示される。

＜画像データの生成方法＞
ボリュームデータを３次元状に可視化する方法として、サーフェスレンダリング法を用いることができる。この方法では、ボリュームデータに含まれるエコー強度のデータに対して所定の閾値が設定される。当該閾値のエコー強度を持つデータ群の表面（等値面）が作成される。等値面を作成するためのアルゴリズムとして、公知のマーチング・キューブ法が用いられ得る。等値面には、たとえば、所定の色が付される。これにより、海底の表面や、魚群の表面、およびノイズの表面等が３次元的に表示される。

図６は、ボリュームデータにサーフェスレンダリング法に基づく処理を適用した場合の画像Ｐ１０の表示例を示す図である。

便宜上、図６では、画像Ｐ１０が白黒化されているが、実際の画像Ｐ１０はカラーである。画像Ｐ１０の右側にスケールＳＣ１０が付されている。スケールＳＣ１０のＲ、Ｙ、Ｂは、それぞれ、赤、黄、青である。スケールＳＣ１０は、赤から黄色を経て青へと色が移り変わっている。スケールＳＣ１０の右側には、エコー強度をデシベル化したスケール値が付されている。この表示例では、スケールＳＣ１０の中央付近に、表面を抽出するための閾値が設定されている。

画像Ｐ１０の例では、海底Ｂ１と、３つの魚群Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３と、ノイズＮ１が３次元的に表示されている。３つの魚群Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、海底Ｂ１からやや浮いて位置にあることが確認できる。海底Ｂ１の上方に自船Ｓ１の位置が付記されている。これにより、自船Ｓ１と、海底Ｂ１および魚群Ｆ１～Ｆ３の位置が確認され得る。

しかしながら、図６の表示形態では、閾値のエコー強度を持つデータ群の表面（等値面）に同じ色が付されるため、海底Ｂ１および魚群Ｆ１～Ｆ３の表面（等値面）には、同じ色が付される。海底Ｂ１および魚群Ｆ１～Ｆ３の表面は、マーチング・キューブ法に基づく処理によりシェーディングが付されるため、このシェーディングにより視覚的に一応の区別が可能である。しかし、上記のように、これらの表面には同じ色が付されるため、図６の表現形態では、海底Ｂ１および魚群Ｆ１～Ｆ３の形状や両者の位置関係を円滑に把握しにくい。

この問題を解消する方法として、マーチング・キューブ法により生成された等値面に、深度に応じた色を付す方法を用いることができる。

図７は、等値面に深度に応じた色を付した場合の画像Ｐ２０の表示例を示す図である。図８は、図７の画像Ｐ２０を側方視に変換した画像Ｐ２１の表示例を示す図である。

図６と同様、図７および図８では、画像Ｐ２０、Ｐ２１が白黒化されている。画像Ｐ２０、Ｐ２１の右側にスケールＳＣ２０、ＳＣ２１が付されている。スケールＳＣ２０、ＳＣ２１のＲ、Ｙ、Ｂは、それぞれ、赤、黄、青である。スケールＳＣ２０、ＳＣ２１の右側には、深度が付されている。画像Ｐ２０、Ｐ２１を生成するためのボリュームデータは、図６の場合と同じである。また、表面を抽出するための閾値は、図６の場合と同様である。

図７に示すように、各等値面に深度に応じた色が付されると、魚群Ｆ１～Ｆ３の表面に付される色と、海底Ｂ１に付される色とが相違するため、魚群Ｆ１～Ｆ３と海底Ｂ１とを視覚的に明確に区別できる。このため、この表示形態では、海底Ｂ１および魚群Ｆ１～Ｆ３の形状や両者の位置関係を円滑に把握できる。また、図８の表示形態では、魚群Ｆ１～Ｆ３が海底Ｂ１から浮いた状態にあることを円滑に確認できる。

しかしながら、この表示形態では、魚群Ｆ１～Ｆ３のエコー強度の強弱を確認できない。魚群を可視化する場合、魚種の識別や魚群の芯の確認等のために、各魚群のエコー強度が重要となる。図７および図８の表示形態では、魚群Ｆ１～Ｆ３および海底Ｂ１の形状容易に把握できるものの、各魚群のエコー強度の強弱を把握できないといったデメリットがある。

そこで、本実施形態では、マーチング・キューブ法により生成された等値面に、エコー強度に基づく表示形態が付される。以下、この構成について説明する。

図９は、エコー信号処理部２０の構成を示すブロック図である。

エコー信号処理部２０は、ボリュームデータ生成部２１と、グループ生成部２２と、代表エコー強度算出部２３と、画像データ生成部２４とを備える。

ボリュームデータ生成部２１は、エコー信号取得部１５から入力される各チャンネルのエコー信号に基づいて、上述のボリュームデータを生成する。ボリュームデータの構成は、図５を参照して説明したとおりである。ボリュームデータは、探知範囲内の各参照位置ＲＰから生じたエコー強度を表す複数のデータを含む。

グループ生成部２２は、ボリュームデータにサーフェスレンダリングのための所定の閾値を設定し、ボリュームデータに含まれるデータを、当該閾値以上のエコー強度を持つ複数のグループにグループ化する。この閾値は、予め設定されていてもよく、使用者が適宜変更可能であってもよい。

代表エコー強度算出部２３は、グループ化されたデータから当該グループのエコー強度の代表値（代表エコー強度）を算出する。代表エコー強度算出部２３は、たとえば、各グループに含まれるデータのエコー強度を平均化した値を、各グループの代表エコー強度として算出する。

あるいは、代表エコー強度算出部２３は、各グループに含まれるデータのエコー強度の最大値に基づいて、各グループの代表エコー強度を算出してもよい。この場合、エコー強度の最大値がそのまま代表エコー強度として用いられてもよく、あるいは、エコー強度の最大値に所定の値（たとえば、エコー強度の平均値に応じた係数）を乗じて代表エコー強度が算出されてもよい。また、代表エコー強度は、エコー強度の平均値および最大値以外の値であってもよい。たとえば、各グループに含まれるデータからエコー強度のヒストグラムを求め、当該ヒストグラムのモードのエコー強度を代表エコー強度として用いてもよい。

画像データ生成部２４は、各グループのデータから生成されるエコー強度の等値面に、各グループの代表エコー強度に基づく表示形態を付与して画像データを生成する。たとえば、画像データ生成部２４は、各グループの等値面に、代表エコー強度に基づく色を付与する。この場合、画像データ生成部２４は、たとえば、代表エコー強度と色とを対応付けたテーブルを保持する。画像データ生成部２４は、代表エコー強度に対応付けられた色を、各グループの等値面に付与する。

図１０は、画像データの生成処理を示すフローチャートである。

水中探知装置１の動作が開始すると、ボリュームデータ生成部２１は、各角度位置のファンエリアＦＡに対して、順次、ボリュームデータを生成し、生成したボリュームデータをグループ生成部２２に出力する（Ｓ１０１）。

グループ生成部２２は、ボリュームデータ生成部２１から入力された隣り合う２つのファンエリアＦＡに対するボリュームデータを処理する（Ｓ１０２）。ここでは、まず、基準軸から１番目および２番目のファンエリアＦＡに対するボリュームデータが、処理対象とされる。

グループ生成部２２は、これらのボリュームデータから、エコー強度が閾値以上のデータを抽出し、抽出したデータから表面（等値面）を生成する（Ｓ１０３）。次に、グループ生成部２２は、生成した等値面間の接続判定を行い（Ｓ１０４）、接続が確認できた等値面を同じグループに設定する（Ｓ１０５）。接続判定は、たとえば、マーチング・キューブ法に基づいて行われる。

マーチング・キューブ法で等値面を生成する場合、隣接する８点（ボリュームデータを構成する各データの３次元位置）からなる３次元空間（略正六面体）が１つの単位として扱われる。これら８点の強度と閾値との大小関係から等値面の生成パターンを決定することができる。この生成パターンより、１つの単位の３次元空間内の各辺に等値面の頂点が存在するか否かを把握することができる。隣接する正六面体同士の共有する辺に閾値が存在する場合、これら正六面体の等値面が互いに接続すると判断できる。他方、隣接する正六面体同士の共有する辺に閾値が存在しない場合、これら正六面体の等値面は互いに接続しないと判断できる。

なお、等値面の接続判定の手法は、これに限られるものではない。たとえば、上記手法と同様、隣接する８点（ボリュームデータを構成する各データの３次元位置）からなる３次元空間（略正六面体）を１つの単位として扱いながら、隣接する正六面体にそれぞれ等値面が存在する場合に、これら正六面体の等値面が互いに接続すると判断するとの手法を用いることもできる。ただし、より正確に等値面の接続判定を行うためには、上述のマーチング・キューブ法に基づく接続判定手法を用いることが好ましい。

グループ生成部２２は、全ての等値面に対する接続判定が完了するまで（Ｓ１０６）、ステップＳ１０４、Ｓ１０５の処理を繰り返す。

図１１（ａ）は、同じグループに設定された等値面を模式的に示す図である。

図１１（ａ）の例では、３つの等値面ＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３がグループ化されている。これら等値面ＳＦ１～ＳＦ３と、これら等値面ＳＦ１～ＳＦ３の内部の領域（ハッチングが付された領域）に、ボリュームデータの一部を構成する複数のデータが含まれている。すなわち、これらの領域に含まれる各参照位置ＲＰから生じたエコー強度を表すデータが、各参照位置ＲＰに対応付けられて、等値面ＳＦ１～ＳＦ３ごとにグループ化される。各グループのデータから共通の等値面ＳＦ１～ＳＦ３が生成される。

図１０に戻り、こうして、グループ生成部２２による等値面のグループ化が完了すると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、代表エコー強度算出部２３が、各グループの代表エコー強度を算出する（Ｓ１０７）。代表エコー強度算出部２３は、各グループの等値面およびその内部に含まれるデータから、代表エコー強度を算出する。上記のように、代表エコー強度は、たとえば、これらデータのエコー強度を平均化して算出される。

なお、代表エコー強度は、等値面の内部に含まれるデータから算出されてもよい。あるいは、グループ化されたデータが等値面のみに存在し、等値面の内部にデータが存在しない場合（グループ化されたデータ群のボリュームが小さい場合）は、等値面の表面のみに含まれるデータから代表エコー強度が算出されてもよい。代表エコー強度の算出に用いられるデータ群は、代表エコー強度を適正に算出できる範囲のデータ群に設定されればよい。

代表エコー強度が算出されると、エコー信号処理部２０は、１周分の全てのファンエリアＦＡに対して処理が終了したか否かを判定する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８の判定がＮＯの場合、エコー信号処理部２０は、処理をステップＳ１０２に戻して、次のファンエリアＦＡに対する処理を行う。上記の処理により、１番目と２番目のファンエリアＦＡに対する処理が行われたため、ここでは、２番目と３番目のファンエリアＦＡに対する処理が行われる。

まず、２番目と３番目のファンエリアＦＡのデータに対し、グループ生成部２２により、ステップＳ１０２～Ｓ１０６の処理が行われて、等値面のグループ化が行われる。この処理でグループ化された等値面と１つ前の処理によりグループ化された等値面とが互いに接続する場合、これら等値面は、同じグループに設定される。すなわち、１つ前の処理により生成された同一グループの等値面の幅が、今回の処理により接続される等値面の幅だけ広くなる。

ステップＳ１０７では、こうして新たに生成された各グループの等値面に対して、代表エコー強度算出部２３により、代表エコー強度が算出される。ここでは、新たに生成された等値面全体とその内部に含まれるデータに応じた代表エコー強度が算出される。

たとえば、代表エコー強度がエコー強度の平均化により算出される場合、前回の処理により取得された代表エコー強度と、前回までの処理により平均化に用いられたデータの度数と、今回新たにグループに追加される各データのエコー強度と、今回新たにグループに追加されるデータの度数とによって、平均化の演算が行われ、代表エコー強度が算出される。この場合、代表エコー強度算出部２３は、前回の処理により算出された代表エコー強度と、前回までの処理により平均化に用いられたデータの度数とを保持しておく必要がある。

なお、ステップＳ１０７の処理は、今回新たに等値面が接続されたグループに対してのみ行われ、今回の処理では新たに等値面が接続されないグロープには、ステップＳ１０７の処理がスキップされればよい。これにより、代表エコー強度の算出処理を簡素化できる。

エコー信号処理部２０は、１周分の全てのファンエリアＦＡについて、ステップＳ１０２～Ｓ１０７の処理を繰り返し行う。これにより、自船Ｓ１の下方の全周の範囲に対し、等値面のグループが取得される。こうして、１周分の全てのファンエリアＦＡに対する処理が終了すると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、画像データ生成部２４は、各グループの等値面に、各グループの代表エコー強度に基づく表示形態（たとえば、色）を付与する（Ｓ１０９）。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の等値面ＳＦ１～ＳＦ３に代表エコー強度に応じた色が表示された状態を模式的に示す図である。実際には、等値面ＳＦ１～ＳＦ３にさらに等値面が接続されて、物標に応じた幅の等値面が形成される。これらの等値面に、各等値面のグループの代表エコー強度に応じた色がそれぞれ付与される。

こうして各等値面に各グループの代表エコー強度に基づく表示形態が付与されて、自船Ｓ１の下方の全周の範囲に亘る画像データが生成される。画像データ生成部２４は、生成した画像データを表示ユニット８に出力する（Ｓ１１０）。これにより、自船Ｓ１の下方の海中の状況を３次元的に表示する画像が、表示ユニット８に表示される。こうして、今回の周回に対する処理が終了する。その後、エコー信号処理部２０は、処理をステップＳ１０１に戻して、次の周回に対する処理を実行する。これにより、表示画像が更新される。エコー信号処理部２０は、水中探知装置１の動作が終了するまで処理を継続する。

図１２は、図１０の処理により画像データが生成された場合に表示される画像Ｐ３０の表示例を示す図である。

図６および図７と同様、図１２では、画像Ｐ３０が白黒化されている。画像Ｐ３０の右側にスケールＳＣ３０が付されている。スケールＳＣ３０のＲ、Ｙ、Ｂは、それぞれ、赤、黄、青である。スケールＳＣ３０の右側には、エコー強度の尺度が付されている。便宜上、スケールＳＣ３０には、等値面の抽出に用いたエコー強度（閾値）の位置と、海底および各魚群のエコー強度の位置が示されている。

図１２に示すように、各グループの等値面に代表エコー強度に応じた色が付与されると、魚群Ｆ１～Ｆ３と海底Ｂ１とを視覚的に明確に区別できる。このため、海底Ｂ１および魚群Ｆ１～Ｆ３の形状や両者の位置関係が円滑に把握され得る。さらに、図１２の表示形態では、魚群Ｆ１～Ｆ３のエコー強度に応じた色が各等値面に付される。このため、使用者は、各魚群のエコー強度を色で明確に把握できる。これにより、使用者は、たとえば、各魚群の魚種や芯の強さを把握できる。この他、使用者は、海底Ｂ１の表示色により海底のエコー強度を把握できる。これにより、使用者は、海底の性質（岩場や砂地等）を識別することができる。

＜実施形態１の効果＞
実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。

各グループの等値面が表示されるため、使用者は、各グループに対応する物標（魚群Ｆ１～Ｆ３、海底Ｂ１）の形状および位置を３次元的に把握できる。また、各等値面に各グループの代表エコー強度に基づく表示形態（色）が付与されるため、使用者は、各グループに対応する物標（魚群Ｆ１～Ｆ３、海底Ｂ１）のエコー強度を円滑に把握できる。

図１１（ａ）を参照して説明したとおり、代表エコー強度算出部２３は、等値面ＳＦ１～ＳＦ３および等値面ＳＦ１～ＳＦ３の内部に含まれる複数のデータのエコー強度に基づいて、各グループの代表エコー強度を算出する。これにより、各グループの代表エコー強度を適切に算出できる。

ここで、代表エコー強度算出部２３は、たとえば、等値面ＳＦ１～ＳＦ３および等値面ＳＦ１～ＳＦ３の内部に含まれる複数のデータのエコー強度の平均化に基づいて、各グループの代表エコー強度を算出する。この場合、各物標の平均的なエコー強度に応じた色が各物標の等値面に付与される。これにより、使用者は、各物標の全体的なエコー強度を把握できる。

あるいは、代表エコー強度算出部２３は、等値面ＳＦ１～ＳＦ３および等値面ＳＦ１～ＳＦ３の内部に含まれる複数のデータのエコー強度の最大値に基づいて、各グループの代表エコー強度を算出する。この場合、各物標の最大のエコー強度に応じた色が各物標の等値面に付与される。これにより、使用者は、各物標の等値面に付された色により、各物標の芯の強さを円滑に把握できる。

画像データ生成部２４は、代表エコー強度に基づく表示形態として、代表エコー強度に応じた色を、各物標の等値面に付与する。このように、色によってエコー強度が表示されることにより、使用者は、円滑かつ直感的に、各物標のエコー強度を把握できる。

なお、等値面に付される表示形態は、必ずしも、色相に限られるものではない。たとえば、等値面に付される色の透明度を代表エコー強度に応じて変化させてもよい。この場合、たとえば、代表エコー強度が高いほど等値面に付される色を濃く設定し、代表エコー強度が低いほど等値面に付される色を薄く設定すればよい。あるいは、代表エコー強度に応じて等値面に付与されるハッチングのパターンを変化させてもよい。

＜実施形態２＞
上記実施形態１では、全てのグループの等値面に対し、代表エコー強度と色との関係を規定する共通のスケールが適用された。これに対し、実施形態２では、各等値面が第１グループタイプと第２グループタイプの何れに属するかに応じて、適用されるスケールが変更される。

ここで、第１グループタイプは海底以外の等値面であり、第２グループタイプは海底の等値面である。等値面が第２グループタイプに属するか否かは、当該等値面の代表エコー強度が、予め規定された海底のエコー強度の範囲に含まれるか否か等、海底を判別するための周知の手法に基づいて判別される。

図１３は、実施形態２に係る画像データの生成処理を示すフローチャートである。

便宜上、図１３のフローチャートでは、図１０のステップＳ１０１～Ｓ１０８が省略されている。図１３のフローチャートにおいても、図１０のステップＳ１０１～Ｓ１０８の処理が同様に行われる。また、図１３のフローチャートでは、図１０のステップＳ１０９がステップＳ１１１～Ｓ１１４に置き換えられている。

ステップＳ１０８の判定がＹＥＳとなると、画像データ生成部２４は、グループ化された等値面が、第１グループタイプと第２グループタイプの何れに属するかを判定する（Ｓ１１１）。

等値面が第１グループタイプである場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、すなわち、等値面が魚群等の海底以外の物標の等値面である場合、画像データ生成部２４は、当該等値面に、当該等値面の代表エコー強度に応じた表示形態（ここでは色）を付与する（Ｓ１１２）。他方、等値面が第２グループタイプである場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、すなわち、等値面が海底の等値面である場合、画像データ生成部２４は、当該等値面に、当該等値面までの深度に応じた表示形態（ここでは色）を付与する（Ｓ１１３）。

その後、画像データ生成部２４は、全ての等値面に対して表示形態を付与したか否かを判定する（Ｓ１１４）。表示形態が付与されていない等値面が残っている場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、画像データ生成部２４は、残りの等値面に対してステップＳ１１１～Ｓ１１３の処理を実行する。こうして、全ての等値面に表示形態が付与されると（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、画像データ生成部２４は、各等値面にステップＳ１１２、Ｓ１１３に応じた表示形態が付与された画像データを生成し、生成した画像データを表示ユニット８に出力する。これにより、自船Ｓ１の下方の海中の状況を３次元的に表示する画像が、表示ユニット８に表示される。

図１４は、図１３の処理により画像データが生成された場合に表示される画像Ｐ４０の表示例を示す図である。

図６、図７および図１２と同様、図１４では、画像Ｐ４０が白黒化されている。画像Ｐ４０の右側に２つのスケールＳＣ４１、４２が付されている。スケールＳＣ４１は、第１グループタイプに適用され、スケールＳＣ４２は、第２グループタイプに適用される。スケールＳＣ４１のＲ、Ｙ、Ｇは、それぞれ、赤、黄、緑である。スケールＳＣ４１の右側には、エコー強度の尺度が付されている。スケールＳＣ４２のＷ、Ｂは、それぞれ、白、青である。スケールＳＣ４２では、下端が濃い青色であり上端に向かうにつれて青色が薄くなっている。スケールＳＣ４２の右側には、深度の尺度が付されている。深度の尺度は、具体的な数値であってもよい。

図１４に示すように、第１グループタイプに属するグループの等値面に代表エコー強度に応じた色が付与されることにより、魚群Ｆ１～Ｆ３を視覚的に明確に区別できる。このため、魚群Ｆ１～Ｆ３の形状や両者の位置関係が円滑に把握され得る。さらに、魚群Ｆ１～Ｆ３のエコー強度に応じた色が各等値面に付されるため、使用者は、各魚群のエコー強度を明確に把握できる。これにより、使用者は、たとえば、各魚群の芯の強さを互いに比較することができる。

また、第２グループタイプに属するグループの等値面には、等値面までの深度に応じた色が付与される。これにより、使用者は、海底の起伏や傾きなどを把握できる。さらに、スケールＳＣ４１とスケールＳＣ４２とで異なる色体系が用いられているため、海底Ｂ１と魚群Ｆ１～Ｆ３の位置関係や形状、および海底Ｂ１に対する魚群Ｆ１～Ｆ３の浮き具合を円滑に確認することができる。

図１５は、図１３の処理により画像データが生成された場合に表示される画像Ｐ５０の表示例を示す図である。

図１５においても、便宜上、画像Ｐ５０が白黒化されている。スケールＳＣ５１は、第１グループタイプに適用され、スケールＳＣ５２は、第２グループタイプに適用される。スケールＳＣ５１のＢ、Ｗは、それぞれ、茶、白である。スケールＳＣ５１では、上端が濃い茶色であり下端に向かうにつれて茶色が薄くなっている。スケールＳＣ５１の右側には、エコー強度の尺度が付されている。エコー強度の尺度は具体的数値であってもよい。スケールＳＣ５２のＲ、Ｙ、Ｂは、それぞれ、赤、黄、青である。スケールＳＣ５２は、濃い赤から黄色を経て濃い青へと色が変化している。スケールＳＣ５２の右側には、深度の尺度が付されている。

この表示形態においても、第１グループタイプに属する魚群Ｆ１～Ｆ３の等値面を視覚的に明確に区別できる。このため、魚群Ｆ１～Ｆ３の形状や両者の位置関係が円滑に把握され得る。さらに、魚群Ｆ１～Ｆ３のエコー強度に応じた色が各等値面に付されるため、使用者は、各魚群のエコー強度を明確に把握できる。これにより、使用者は、たとえば、各魚群の魚種や芯の強さを互いに比較することができる。

また、第２グループタイプに属するグループの等値面には、等値面までの深度に応じた色が付与される。これにより、使用者は、海底の起伏や傾きなどを把握できる。さらに、スケールＳＣ５１とスケールＳＣ５２とで異なる色体系が用いられているため、海底Ｂ１と魚群Ｆ１～Ｆ３の位置関係や形状、および海底Ｂ１に対する魚群Ｆ１～Ｆ３の浮き具合を円滑に確認することができる。

＜変更例＞
本発明は、上記実施形態に制限されるものではない。また、本発明の実施形態は、上記構成の他に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施形態１、２では、隣り合うファンエリアＦＡのボリュームデータを処理するごとに、各グループの代表エコー強度が算出および更新されたが、１周分の全てのボリュームデータが処理されて各グループの等値面が確定した後に、各等値面およびその内部に含まれるデータに基づいて、各グループの代表エコー強度が算出されてもよい。

また、上記実施形態２では、第２グループタイプの等値面に対して等値面までの深度に応じた色が付与されたが、第２グループタイプの等値面に対して、第１グループタイプと同様、代表エコー強度に応じた色が付与され、第１グループタイプと第２グループタイプに対し、互いに異なる色体系のスケールが適用されてもよい。これにより、海底とエコー強度が近似する魚群の等値面と海底の等値面との間のコントラストを高めることができ、海底と魚群とを明確に区別可能に表示させることができる。

また、上記実施形態では、マルチピング（multi-ping）方式の水中探知装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は、この方式に限らず、３次元のボリュームデータが取得され得る他の方式の水中探知装置にも適用され得る。たとえば、傘状の送信ビームを自船下方の全周に亘って形成して送信波を送波するとともに、その反射波を全周に亘って受波する方式の水中探知装置に本発明が適用されてもよい。あるいは、海中の断面から得られたエコー強度のデータの履歴を所定ピング分残すことにより、所定範囲のボリュームデータを取得する方式の水中探知装置に本発明が適用されてもよい。

また、上記実施形態では、送波器２と受波器３とが別体であったが、送波器と受波器が一体化されていてもよい。たとえば、送波用の超音波振動子が受波用に共用される送受波器からの信号により、ボリュームデータが生成されてもよい。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜種々の変更可能である。

１ 水中探知装置
２ 送波器
３ 受波器
１０ 信号処理ユニット
２０ エコー信号処理部
２１ ボリュームデータ生成部
２２ グループ生成部
２３ 代表エコー強度算出部
２４ 画像データ生成部
ＲＰ 参照位置
ＳＦ１～ＳＦ３ 等値面
Ｂ１ 海底
Ｆ１～Ｆ３ 魚群

Claims (9)

1. 水中探知装置において、
   送信波を送波する送波器と、
   水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波に基づいて受信信号をそれぞれ生成する複数の受波素子を備える受波器と、
   前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部と、
   前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化するグループ生成部と、
   前記各グループの代表エコー強度に基づいて前記各グループの前記等値面の表示形態を設定する画像データ生成部と、を備える、水中探知装置。
2. 水中探知装置において、
   送信波を送波する送波器と、
   水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波に基づいて受信信号をそれぞれ生成する複数の受波素子を備える受波器と、
   前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成するボリュームデータ生成部と、
   前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化するグループ生成部と、
   前記グループのタイプが第１グループタイプである場合、当該グループの代表エコー強度に基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定し、
   前記グループのタイプが第２グループタイプである場合、当該グループの前記等値面までの深さに基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定する画像データ生成部と、を備える、水中探知装置。
3. 請求項２に記載の水中探知装置において、
   前記第１グループタイプは、水中に存在する魚群であり、
   前記第２グループタイプは、水底である、水中探知装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の水中探知装置において、
   前記各グループの前記等値面の内部に含まれる複数の前記エコー強度データに基づいて、前記各グループの前記代表エコー強度を算出する代表エコー強度算出部をさらに備える、水中探知装置。
5. 請求項４に記載の水中探知装置において、
   前記代表エコー強度算出部は、前記各グループの前記等値面の内部に含まれる前記複数のエコー強度データの平均化に基づいて、前記各グループの前記代表エコー強度を算出する、水中探知装置。
6. 請求項４に記載の水中探知装置において、
   前記代表エコー強度算出部は、前記各グループの前記等値面の内部に含まれる前記複数のエコー強度データの最大値に基づいて、前記各グループの前記代表エコー強度を算出する、水中探知装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の水中探知装置において、
   前記画像データ生成部は、前記表示形態として、前記各グループの前記代表エコー強度に応じた色を、前記各グループの前記等値面に設定する、水中探知装置。
8. 水中探知方法において、
   送波器から送信波を送波し、
   水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波を受波器で受波して受信信号を生成し、
   前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成し、
   前記ボリュームデータの前記エコー強度データを、所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化し、
   前記各グループの代表エコー強度に基づいて前記各グループの前記等値面の表示形態を設定する、水中探知方法。
9. 水中探知方法において、
   送波器から送信波を送波し、
   水中の物標によって前記送信波が反射されることにより生じる反射波を受波器で受波して受信信号を生成し、
   前記受信信号に基づいて、探知範囲内の各参照位置におけるエコー強度のデータを含むボリュームデータを生成し、
   前記ボリュームデータの前記エコー強度データを所定の閾値以上のエコー強度を持ち、且つ、各々に共通の等値面が生成される複数のグループにグループ化し、
   前記グループのタイプが第１グループタイプである場合、当該グループの代表エコー強度に基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定し、
   前記グループのタイプが第２グループタイプである場合、当該グループの前記等値面までの深さに基づいて当該グループの前記等値面の表示形態を設定する、水中探知方法。

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