JPH0477694A - ３次元画像再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音響映像装置等の３次元画像再生装置、特に
音波等を用いて水中等に存在する対象物体の画像を再生
する３次元画像再生装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、日本音響学会誌
、±２　［７］　　（１９８６）海法・早用著［クロス
ファンビームを用いた音響映像ＪＰ、５４８−５５５に
記載されるものがあった。

この文献に記載されているように、従来のクロスファン
ビーム走査の音響映像装置では、クロス配列の送受波器
アレイを用い、クロスファンビーム走査によって水中の
対象物体のＣモード像（正面像）及びＢモード像（断面
像〉を再生するようになっている。

即ち、Ｃモード像の再生は、垂直方向に配列した送信器
アレイにより、水平ファンビームを形成し、水平方向に
配列した受信器アレイにより垂直ファンビームを形成す
る。そして、両者を合成することにより、交線方向にペ
ンシルビームを形成し、そのエコーを受信することによ
ってペンシルビームの方向の反射強度を求める。ペンシ
ルビームの方向を変化させることにより、正面に存在す
る対象物体の各点の反射強度を求め、Ｃモード像の再生
を行う。さらに、送信信号にパルス信号を用いるエコー
レンジングによって、距離方向の分解を行えば、対象物
体面を３次元的に走査でき、３次元画像の再生を行うこ
とができる。

また、送信信号にパルス波を用い、エコーの返ってくる
時間によって距離方向の分解を行うことにより、Ｂモー
ド像の再生を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の装置では、Ｃモード像を再生
する場合、上下方向にスキャンを行うので、１枚の画像
を再生するために、再生する画像のライン数と同じ回数
のスキャンを行わなければならない。従って、高精度の
画像の再生を行おうとすると、パルスの送受回数が多く
なり、画像再生時間が長くなるという問題があった。ま
た、移動する対象物体の画像を再生しようとすると、ス
キャンを行っている間に対象物体が移動し、正しく再生
ができないという問題もあり、それらを解決することが
困難であった。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、複数回
の送受信を行わなければ、画像の再生ができない、及び
移動物体の再生かできないという点について解決した３
次元画像再生装置を提供するものである。

（課題を解決するだめの手段） 本発明は前記課題を解決するために、対象物体の画像を
再生する３次元画像再生装置において、前記対象物体に
向けて送信信号を送出する送信器アレイと該対象物体か
らの反射信号を受信する受信器アレイとが平面上に配置
された送受信部と、前記受１’２器アレイによる受信信
号をサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリ
ング部の出力を解析して空間周波数に変換する空間周波
数分析部と、前記空間周波数を直交座標に変換する座標
変換部と、前記直交座標を３次元で画１象表示する表示
部とを、備えたものである。

（作用） 本発明によれば、以上のように画像再生装置を構成した
ので、送信器アレイから送信信号を出力し、対象物体か
らの反射信号を受信器アレイで受信する。この受信信号
は、サンプリング部でサンプリングされた後、空間周波
数分析部で空間周波数に変換され、空間方位方向の分解
が行わｊすると共に、エコーの返る時間によって距離の
分解が行われる。さらに、座標変換部で直交座標に変換
され、それが表示部で表示されて３次元画像が再生され
る。これにより、１度の送受信で３次元画像の再生が行
え、それによって移動物体の再生も可能となる。従って
、前記課題を解決できるのである。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例を示す３次元画像再生装置
の構成ブロック図である。

この３次元画像再生装置は、対象物体１の３次元画像を
再生する機能を有し、送受信部１０を備えている。送受
信部１０は、対象物体１に送信信号ＳＩＯを送出する送
信器アレイ１１、及び対象物体１からの反射信号５１０
ｂを受信する受信器アレイ１２の他に、送信信号を発生
し、それを増幅して該送信器アレイ１１に供給する機能
や、該受信器アレイ１２による受信信号を増幅した後に
検波する機能等を有している。例えば、送信器アレイ１
１−は、１個の送信器素子で構成され、さらに受信器ア
レイ１２は、複数個の受信器素子が横方向Ｍ個、縦方向
Ｎ個だけ、２次元配列されて構成されている。この送信
器アレイ１１及び受信器アレイ１２は、同一平面上、あ
るいは別個の平面上に配置、形成され、その送信器アレ
イ１１が受信器アレイ１２のほぼ中心に配設されている
。

受信器アレイ１２側には、サンプリング部２０が接続さ
れている。サンプリング部２０は、受信器アレイ１２側
の受信信号をサンプリングしてディジタル信号に変換す
る機能を有し、その出力側には、空間周波数分析部３０
が接続されている。

空間周波数分析部３０は、２次元線形予測法や２次元フ
ーリエ変換等を用い、ディジタル化された受信信号を解
析して空間周波数に変換する機能を有し、その出力側に
は座標変換部４０が接続され合し、次式（３）に従って
直交座標への変換を行い、その変換結果を表示部５０へ
送る。

ｔａｎθ＝ｙ／ｘ 表示部５０では、入力された直交座標に対して２次元変
換処理や、画面の積分等の表示処理を行い、ビデオ信号
に変換してＣモード像及びＢモード像をデイスプレィ上
に表示する。

このように、本実施例では、送信器アレイ１１及び受信
器アレイ１２を平面上に配置し、その受信器アレイ１２
による受信信号をサンプリングし、空間周波数Ｆ（γ、
θ、ψ〉に変換した後、直交座標に変換することによっ
て３次元画像を再生している。そのため、送信器アレイ
１１からの１回の送信によってＣモード像の再生が可能
となり、画像再生を高速に行えると共に、移動する対象
物体］の画像再生も高精度に行える。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。

（ａ）送信器アレイ１１及び受信器アレイ１２は、図示
のものに限定されない。例えば、送信器アレイ１１を複
数個の送信器素子で構成し、Ｃモート像の再生時には、
１個の送信器素子を使用するようにしてもよい。

（ｂ　）サンプリング部２０、空間周波数分析部３０、
及び座標変換部４０等は、別個回路で構成する以外に、
ディジタル・シグナル・プロセッサやマイクロプロセッ
サ等のプロセッサで構成してもよい。

（Ｃ）表示部５０は、デイスプレィに代えて、プリンタ
等の他の画像表示手段で構成してもよい。

（ｄ）送信信号５１０ａとして、音波や電波等を使用す
ることにより、水中あるいは空中等に存在する対象物体
の３次元の画像再生が行える。

（発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によれば、送信器ア
レイ及び受信器アレイを平面上に配置し、該受信器アレ
イで受信した受信信号をサンプリングした後、空間周波
数に変換することにより、空間方位方向の分解を行い、
エコーの返る時間によって距離方向の分解を行っている
。さらに、直交座標に変換することによって３次元画像
を再生している。そのため、送信器アレイによる１回の
送信によってＣモード像の再生が可能となり、画像再生
を高速化できると共に、移動物体に対する３次元画像の
再生も高精度に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す３次元画像再生装置の構
成ブロック図である。 １・・・対象物体、１０・・・送受信部、１１・・・送
信器アレイ、１２・・・受信器アレイ、２０・・・サン
プリング部、３０・・・空間周波数分析部、４０・・・
座標変換部、５０・・・表示部、５１０ａ・・・送信信
号、３１０ｂ・・・反射信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対象物体に向けて送信信号を送出する送信器アレイと該
   対象物体からの反射信号を受信する受信器アレイとが平
   面上に配置された送受信部と、前記受信器アレイによる
   受信信号をサンプリングするサンプリング部と、 前記サンプリング部の出力を解析して空間周波数に変換
   する空間周波数分析部と、 前記空間周波数を直交座標に変換する座標変換部と、 前記直交座標を３次元で画像表示する表示部とを、 備えたことを特徴とする３次元画像再生装置。