JPH0479588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超音波のビームにより水中等を走査し
映像化し、さらに水底等の目標までの距離、深度
等を得る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、特開昭
55−146141号公報に開示されたものがある。以下
これに沿つて説明する。

第２図は従来の超音波映像装置の一例を示すも
ので、図中、１は送受信部、２は信号処理部、３
は制御部、４は走査変換部、５は操作パネル、６
はビデオ発生部、７はTVモニタである。

送受信部１は、第３図に示す如く同一平面状に
互いに90°交叉させて配置した超音波の送波器ア
レイ８と受波器アレイ９とを有し、信号処理部２
と制御部３とによつて、扇形の超音波の送波ビー
ム８ａと受波ビーム９ａとを形成する。このよう
な送波ビーム８ａと受波ビーム９ａとによつて得
られた信号、即ち水底等の目標からの反射波の強
さを示す信号は信号処理部２で処理され、Ｂモー
ド（超音波のビームの進行方向と平行な断面を映
像化する）の映像を出力するため、走査変換部４
に送られる。走査変換部しはその表示レンジ等の
情報を操作パネル５より得て、画面表示に必要な
デイジタルデータを作成する。ビデオ発生部６は
前記デイジタルデータをビデオ信号に変換し、
TVモニタ７へ送出し、表示する。

第４図ａは前記装置により水中のようすを測定
する場合の概要を示すもので、通常、前記装置は
船舶１０に搭載され、そのうちの送波器アレイ８
及び受波器アレイ９のみが船底より水中１１に吊
り下げられる。なお、１２は前記アレイ８，９の
操作範囲、１３は水底を示す。第４図ｂは前記水
中を測定した場合のモニタの表示内容を示すもの
で、図中、１４は前記操作範囲１２に対応する水
中像を示し、また、１５と水底１３に対応する水
底像を示す。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら前記装置では、得られた情報が
TVモニタに表示されるのみであるため、例えば
水底の深度を得ようとする場合は、TVモニタの
画面中にスケールを入れるか、あるいは画面上に
スケールを当てるなどして、測定者自身が数値を
読取らなければならないという問題点があつた。

本発明は前記問題点を除去し、得られた映像中
の目標までの距離、深度等を自動的に得ることの
できる装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では前記問題点を解決するため、超音波
のビームをスキヤンして得られた水底等の目標か
らの反射波の強さを示す信号より測定部位の断面
等を映像化する超音波映像装置において、得られ
た映像中の任意の少なくとも１ライン分の映像信
号を記憶する手段と、該記憶された１ライン分の
映像信号中のピーク値に一定値Ｋ（０＜Ｋ＜１）
を乗じて閾値を算出する手段と、前記記憶された
１ライン分の映像信号を一定のタイミングで順次
読出す手段と、該読出された映像信号と前記閾値
とを比較し、映像信号が該閾値を越えた時にタイ
ミング信号を出力する手段と、前記タイミング信
号が出力された時点における読出しアドレス、読
出し開始時点よりの経過時間等を、水底等の目標
までの距離、深度等の情報として出力する手段と
を備えた超音波映像装置を提案する。

（作用） 本発明によれば、１ライン中の各映像信号と、
該１ライン中の映像信号のピーク値に基づく閾値
とを比較することにより、超音波を最も強く反射
する水底等の目標を示す映像信号のみを検出し、
この検出時点における読出しアドレスや読出し開
始時点からの経過時間より、前記１ラインの映像
信号における前記目標を示す映像信号の位置、即
ち目標までの距離、深度等を得る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、図
中、従来例と同一構成部分は同一符号をもつて表
わす。即ち、１は送受信部、２は信号処理部、３
は制御部、４は走査変換部、５は操作パネル、６
はビデオ発生部、７はTVモニタ、２０は画面メ
モリ、２１は読出し制御回路、２２はピークメモ
リ、２３は乗算器、２４，２５，２６は比較器、
２７，２８はアンド回路、２９はフリツプフロツ
プ、３０はオシレータ、３１は計数回路、３２は
メモリ、３３は表示回路、３４は減算回路であ
る。

画面メモリ２０は前記走査変換部４より出力さ
れる映像一枚分のデイジタルデータを記憶し得る
容量を有する。ここで、このデイジタルデータは
水底等の目標からの反射波の強さのレベルに対応
した信号であり、TVモニタ７上ではレベルの大
きい部分程、明るく表示される。

読出制御回路２１は画面メモリ２０に対して読
出しアドレスを指定し、その内容を読み出す。具
体的には１ラインの映像信号に対して２回、各デ
ータ値を順次読出すよう制御し、また、２回目の
読出し開始時にはフリツプフロツプ２９にセツト
パルスを送出する如くなつている。２回の読出し
のうち、特に２回目の読出しについては一定速度
で行なう如くなつている。

ピークメモリ２２は、読出されたデータ中より
最大値を検出し、保持する。乗算器２３は前記最
大値に、予め操作パネル５等により設定された定
数Ｋを乗算し、閾値として比較器２４に送出す
る。比較器２４は前記閾値と画面メモリ２０より
読出された２回目の映像信号とを比較し、該閾値
を越えた時、アンド回路２７を介してフリツプフ
ロツプ２９にリセツトパルス（タイミング信号）
を送出する。

ここで、前記定数Ｋ＝１とすると、前記タイミ
ング信号は１ラインの映像信号中のピーク値のと
ころで出力されることになるが、誤動作を防ぐた
め、実際にはそれより小さいレベルでタイミング
信号が得られるよう、０＜Ｋ＜１（具体的には、
Ｋ＝0.7〜0.9）に設定する。

アンド回路２７は比較器２５，２６の出力がハ
イレベルの時のみ、前記タイミング信号を通すこ
とになるが、これについては後述する。

フリツプフロツプ２９は前記セツトパルスによ
りセツトされ、タイミング信号によりリセツトさ
れることになるため、そのＱ出力には画面メモリ
２０よりの映像信号の読出し開始時点より前記タ
イミング信号が出力された時点までの経過時間に
相当するハイレベルの信号が得られる。前述した
ように画面メモリ２０からの読出し速度は一定で
あるから、前記時間は超音波の発信地点より目標
までの距離に比例した値となる。このＱ出力はア
ンド回路２８のゲート信号として加えられる。

アンド回路２８の他方の端子にはオシレータ３
０より所定のクロツクパルスが入力されており、
前記ゲート信号が存在する間のみ、該クロツクパ
ルスを計数回路３１に送出する。

計数回路３１は画面メモリ２０からの読出し開
始と同時にリセツトされ、前記クロツクパルスを
計数し、その計数結果を常時、メモリ３２、減算
回路３４、比較器２６に出力する。この際、オシ
レータ３０のクロツクパルスの周波数を超音波の
発信地点よりの距離に相当するよう設定すること
により、計数回路３１の計数値そのものを距離値
として得ることができる。

メモリ３２は前記計数回路３１の計数値を、画
面メモリ２０からの２回目の読出しが完了した時
点で記憶する。即ち、目標までの距離値を記憶す
ることとなる。該メモリ３２に記憶された距離値
は表示回路３３に送出され、ここで表示されると
ともに、減算回路３４に送出される。なお、必要
に応じて、図示しない記録器等に出力し記録する
如くなしても良い。

減算回路３４は計数回路３１により出力される
計数値と、メモリ３２に記憶された計数値、即ち
前回の目標までの距離値とを減算し、その結果を
比較器２５に送出する。

比較器２５は前記減算結果の絶対値と、操作パ
ネル５等より予め設定された定数αとを比較し、
前記減算結果の絶対値が該定数αより小さい間の
み、ハイレベルの出力をアンド回路２７に送出す
る。

比較器２６は前記計数回路の計数値と、操作パ
ネル５等より予め設定された定数βとを比較し、
前記計数値が該定数βより大きい間のみ、ハイレ
ベルの出力をアンド回路２７に送出する。

目標の種類によつて異なるが、通常、隣接する
ライン間等では目標までの距離はほとんど変化し
ないため、前の回に画面メモリ２０より映像信号
を読出したラインに隣接するラインを次に読出す
場合等では、前記タイミング信号が検出される時
点もほぼ同一となる。従つて、前回のタイミング
信号の発生時点を中心として、その前後のある範
囲を、今回のタイミング信号の検出範囲として設
定することができる。前記定数αはこの検出範囲
を設定するためのものである。

また、同様に通常、超音波の送受波器は目標に
対して、ある程度の距離を隔てて設置されること
が多く、この場合は超音波の発信地点より所定の
範囲について、前記タイミング信号を検出する必
要がない。前記定数βはこの非検出範囲を設定す
るためのものである。定数βとして、水底の深度
の測定等においては、測定地付近の予め測定され
た最も浅い深度値を用いることができる。

次に動作について説明する。今、前記同様にし
て水中の測定を行ない、TVモニタ７に第５図ａ
に示すＢモードの画像データが表示され、画面メ
モリ２０に前記画像データに対応するデイジタル
データが、そのアドレスをTVモニタ７における
表示位置と対応させて記憶しているものとする。

画面メモリ２０に記憶されたデータのうちの水
底の深度を得ようとする水深方向の１ラインのデ
ータ、例えば第５図ａ中のライン４０を操作パネ
ル５等により、読出制御回路２１に指定する。読
出制御回路２１は画面メモリ２０に対して１回目
の読出し制御を行ない、第５図ｂに示すようなラ
イン４０に対応する一連のデイジタルデータ４１
を１番地より順次読出す。ピークメモリ２２は前
記デイジタルデータ４１中より、ピーク値を検出
し記憶する。

次に読出制御回路２１はデイジタルデータ４１
の２回目の読出しを開始するとともに、フリツプ
フロツプ２９にセツトパルスを送出し、これをセ
ツトし、アンド回路２８を開いて計数回路３１に
よる計数を開始させる。

前記読出されたデイジタルデータ４１は１回目
の読出し時に検出されたピーク値に定数Ｋを乗じ
た閾値と順次比較される。

ここで、メモリ３２にライン４０に隣接するラ
インの水深値が記憶され、定数α，βが予め設定
されているものとすると、計数回路３２の計数値
が前記定数βを越えるまで、比較器２６の出力は
ローレベルであり、アンド回路２７は遮断され
る。このため、この間、水面付近にある気泡等に
より前記閾値を越えるデータが読出され、比較器
２４よりタイミング信号が出力されても、該タイ
ミング信号はフリツプフロツプ２９に送出されな
い。

さらに読出しが続行され、計数回路３１の計数
値が定数βを越え、さらに前回の水深値よりαだ
け減じた値を越えると、比較器２５，２６ともそ
の出力がハイレベルとなり、アンド回路２７は開
かれる。

この後、前記ライン４０における水底４０ａに
対応するｐ番地のデイジタルデータ４１ａ、即ち
前記閾値を越えるデータが読出され、比較器２４
よりタイミング信号が出力されると、フリツプフ
ロツプ２９はリセツトされ、計数回路３１へのク
ロツクパルスの供給が停止し、計数動作は終了す
る。

なお、前記比較器２５の出力は計数値が前回の
水深値よりαだけ加えた値を越えるまでハイレベ
ルを保持し、その後、ローレベルとなる。これに
より、水底４０ａまで間に存在する浮遊物や魚群
等の障害物による反射波を水底と誤判断する恐れ
を取除くことができる。

前述の如くして得られた計数値はデイジタルデ
ータ４０を、１番地よりｐ番地まで読出すために
必要とされる時間、即ち水底４０ａの水深値Ｄと
なる。前記水深値Ｄは２回目の読出しが完了した
時点でメモリ３２に記憶され、表示回路３３に表
示される。以下、同様にして任意のラインについ
て、水深値を測定することができる。

なお、第５図ｂ中、４２はデイジタルデータ４
１をアナログ的に表わしたものである。

前記実施例において、検出範囲と非検出範囲の
設定は、いずれか一方のみ行なうようにしても良
く、また、両方とも行わなくても良い。

なお、前記実施例では一時に１ラインについて
処理を行なう如くなしたが、ピークメモリ２２〜
減算回路３４までを必要な数だけ用意し、時分割
的に水平方向の読出しアドレスを変更することに
より、同時に多くのラインにおける水深値を計測
することができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、映像信号
中より、超音波を最も強く反射する水底等の目標
を示す信号のみを検出でき、該目標までの距離、
深度等を自動的に得ることができる等の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波映像装置の一実施例を
示す構成図、第２図は従来の超音波映像装置の一
例を示す構成図、第３図は第２図の装置における
送受波器の配置とビームとの関係を示す図、第４
図ａ，ｂは第２図の装置による水中の測定の概要
および表示内容を示す図、第５図ａ，ｂは第１図
の装置による表示画像とこれに対応するデータと
を示す図である。 ２０……画面メモリ、２１……読出制御回路、
２４……比較器、２９……フリツプフロツプ、３
１……計数回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波のビームをスキヤンして得られた水底
   等の目標からの反射波の強さを示す信号より測定
   部位の断面等を映像化する超音波映像装置におい
   て、 得られた映像中の任意の少なくとも１ライン分
   の映像信号を記憶する手段と、 該記憶された１ライン分の映像信号中のピーク
   値に一定値Ｋ（０＜Ｋ＜１）を乗じて閾値を算出
   する手段と、 前記記憶された１ライン分の映像信号を一定の
   タイミングで順次読出す手段と、 該読出された映像信号と前記閾値とを比較し、
   映像信号が該閾値を越えた時にタイミング信号を
   出力する手段と、 前記タイミング信号が出力された時点における
   読出しアドレス、読出し開始時点よりの経過時間
   等を、水底等の目標までの距離、深度等の情報と
   して出力する手段とを備えた ことを特徴とする超音波映像装置。 ２ 前回又はそれ以前のタイミング信号の発生時
   点に基づいて、タイミング信号の検出範囲を設定
   するようになしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の超音波映像装置。 ３ 読出し開始時点より所定の時間、タイミング
   信号の非検出範囲を設定するようになしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の超音波映像装置。 ４ 複数ラインの映像信号を記憶し、各ライン毎
   のタイミング信号を同時に検出し、距離、深度等
   の情報を同時に得る如くなしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれか１項記
   載の超音波映像装置。