JPH05288835A - 隠蔽場所の断面検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地中埋設管の断面検出画像を、小形化された
構成で鮮明に観察すること。 【構成】 送信アンテナから検出用波形を土壌に放射
し、地中埋設管によって反射された反射波を受信アンテ
ナによって受信し、この検出用波形と受信アンテナの出
力との時間差に対応した土壌断面の原画像をメモリにス
トアしておき、このメモリのストア内容を読出して各水
平走査線毎の階調を表す信号をフーリエ変換し、このフ
ーリエ変換して得られた信号の直流成分と低周波成分と
を除去し、その後、逆フーリエ変換して表示用メモリに
ストアし、この表示用メモリのストア内容を陰極線管な
どによって画像表示する。これによってバンドパスフィ
ルタなどを用いることなく、しかも低周波成分の容易な
選択によって地中埋設管の画像を鮮明に得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、隠蔽場所、たとえば地
中埋設管などが埋設された土壌などの断面を検出するた
めの隠蔽場所の断面検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、土壌に埋設された地中埋設管
を探知するために、地上で送信アンテナから電磁波を放
射し、土壌および地上埋設管による反射波を地上で受信
アンテナによって受信し、送信アンテナから放射された
検出用波形と受信アンテナから得られる出力との時間差
に対応した隠蔽場所の断面の原画像を、陰極線管などの
表示手段によって表示している。

【０００３】このような先行技術では、観測される原画
像は地表面、地下水位面および異質な土壌との境界面な
どによる反射信号、さらにはそのような断面検出装置の
電気回路の特性などの悪影響によって、水平方向に一様
で連続な、いわば横縞と呼ぶことができる像が生じ、し
たがって地中埋設管などの像を鮮明に観測することがで
きないという問題がある。

【０００４】この問題を解決する他の先行技術では、横
縞を積極的に除去する手法として、差処理と呼ばれる手
法が用いられている。この先行技術では、原画像の水平
走査線に沿う階調を表す信号を、その水平走査線に沿っ
て一定距離だけ隔てた階調の差を求めて、その一水平走
査線上の各座標毎の階調として設定している。このよう
な差処理の手法によれば、横縞の像は、水平走査線に沿
って存在するので、その横縞を消去することができるけ
れども、地中埋設管などの物体の反射像自身の形が変形
してしまうという新たな問題が生じる。

【０００５】さらに他の先行技術は、特開昭６１−６５
１７６に開示されている。この先行技術では、メモリに
ストアされている原画像を、再びアナログ信号に変換し
てバンドパスフィルタに与え、このバンドパスフィルタ
の遮断周波数を適切に選ぶことによって、横縞の像など
を除去し、その後、再びデジタル値に変換した後、もう
１つのメモリにストアして表示を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような先行技術で
は、アナログ信号をハードウェアで処理するためにバン
ドパスフィルタを用いているので、構成が大形化すると
いう問題がある。また土質の性状などに応じてバンドパ
スフィルタの遮断周波数を変化して調整するために、そ
の電子回路素子を容易に変更することはできず、したが
って希望する断面検出画像を鮮明に得ることが困難であ
るという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、構成の簡略化を図り、鮮
明な断面検出画像を得ることができるようにした隠蔽場
所の断面検出装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、送信アンテナ
から検出用波形を放射し、隠蔽場所にある物体からの放
射波、または隠蔽場所を透過した透過波を受信アンテナ
で受信し、検出用波形と受信アンテナの出力との時間差
に対応した隠蔽場所の断面の画像をメモリにストアして
表示手段によって表示する隠蔽場所の断面検出装置にお
いて、前記メモリのストア内容を読出して、各水平走査
線毎の階調を表す信号をフーリエ変換する手段と、フー
リエ変換手段の出力に応答して、フーリエ変換手段の出
力から直流成分と低周波成分とを除去したあとの信号を
導出する除去手段と、除去手段の出力に応答して、除去
手段の出力を逆フーリエ変換する手段と、逆フーリエ変
換手段の出力をストアする表示用メモリとを含み、表示
用メモリのストア内容を読出して前記表示手段によって
画像表示することを特徴とする隠蔽場所の断面検出装置
である。

【０００９】また本発明は、前記除去手段によって除去
すべき前記低周波成分を入力する入力手段を備え、除去
手段は、この入力手段の出力に応答して、選択された低
周波成分を除去することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、送信アンテナから隠蔽場所に
放射された検出用波形と、隠蔽場所にある物体からの反
射波、または隠蔽場所を透過した透過波を受信アンテナ
で受信した受信アンテナの出力波との時間差に対応した
隠蔽場所の断面を表す原画像をメモリから読出して、そ
の各水平走査線毎の階調を表す信号を、フーリエ変換
し、このフーリエ変換した信号から、直流成分と低周波
成分とを除去し、これによって前述の先行技術に関連し
て述べた横縞の像などのノイズ成分を除去し、こうして
ノイズ成分が除去された信号を逆フーリエ変換して表示
用メモリにストアし、こうして得られた表示用メモリの
ストア内容を陰極線管などの表示手段によって画像表示
する。このようなフーリエ変換する手段と、直流成分と
低周波成分とを除去する除去手段と、逆フーリエ変換す
る手段とは、コンピュータのプログラムの実行などによ
って実現することができ、したがって構成を簡略化し、
前述のバンドパスフィルタを用いる先行技術に比べて、
構成の小形化を図ることができる。

【００１１】また本発明に従えば、入力手段から、前記
除去手段によって除去すべき低周波成分を選択して入力
し、除去手段は、こうして入力手段の操作によって選択
された低周波成分を除去するようにしたので、直流成分
は勿論、希望する低周波成分を容易に選択して除去する
ことが可能となる。これによって、たとえば隠蔽場所が
土壌であって、その土壌の土質の性状に応じて、除去す
べき前記低周波成分を選択し、こうして表示用メモリに
は鮮明な画像を表示することができる画像情報をストア
することが可能になる。また土壌の深い場所に埋設され
ている物体を鮮明に検出するには、浅い場所に埋設され
ている物体を鮮明に観察する場所に比べて、比較的高い
周波数成分までを除去する必要があり、本発明によれば
このような深度の対象にかかわらず、土壌内の断面の全
ての領域にわたって鮮明に画像を得て観測することが可
能になる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の全体の電気的構
成を示すブロック図である。土壌１には、ガスなどの流
体を輸送する鋼管などの管２ａ，２ｂ（総括的に参照符
２で示すことがある）が埋設されている。地上で、この
管２の探知を行うために、送信回路５に備えられている
発振回路４は、矩形波パルスを発生し、これによってア
ンテナ６には、送信回路５から図２（１）に示される波
形を有する電気信号が与えられる。これによってアンテ
ナ６は、電波である電磁波を土壌１に向けて放射する。
このアンテナ６から放射された電磁波は、管２によって
反射され、その反射波は、アンテナ７によって受信さ
れ、受信回路８に与えられる。受信アンテナ７の出力波
形は、図２（２）に示されるとおりである。アンテナ６
に図２（１）で示される信号が与えられて電磁波がアン
テナ６から放射され、アンテナ７によって図２（２）で
示される信号が受信されるまでの時間差ΔＴ１は、土壌
１の表面と管２との距離に対応している。送信用アンテ
ナ６と受信用アンテナ７と一体的に固定して、図１の矢
符９で示すように、地中埋設管２を横切るように移動す
ることによって、管２を含む土壌１の鉛直面内での断面
を検出することができる。

【００１３】受信回路８の出力は、マイクロコンピュー
タなどによって実現される処理回路１０に与えられる。
処理回路１０には、メモリ１１が接続され、このメモリ
１１には、管２を含む土壌１の鉛直断面の原画像がスト
アされる。このメモリ１１にストアされる原画像は、図
３に示されるとおりである。地中埋設管２に対応する画
像は参照符１４，１５，１６，１７で示される。この原
画像中、地表面、地下水位面および異質な土壌との境界
面などによる反射信号および送信回路５や受信回路８な
どの電気回路の特性などの悪影響で、水平方向に一様で
連続な横縞の像１３が含まれており、これによって土壌
１の断面画像が不鮮明となっている。この問題を解決す
るために処理回路１０は、図４に示される演算処理動作
を行う。この図３に示されるメモリ１１にストアされた
原画像は、説明の便宜のために図５に簡略化して示され
る。処理回路１０がメモリ１１に原画像をストアする動
作は、図４のステップａ２に示されるとおりである。こ
のメモリ１１では、多数の各水平走査線毎に、土壌１の
同一深さ位置における階調を表す信号をストアする。こ
の階調は、たとえば２５６のレベルに分けられている。
水平走査信号は、土壌１の水平方向に一致しているもの
と想定して説明をするけれども、一致している必要はな
い。図５に簡略化して示される原画像の１つの水平走査
線１８の信号は、図６に示されるとおりであり、予め定
める基準レベル０から直流成分ΔＶ１を有しており、ま
た参照符１９で示すように、低周波成分を有している。
参照符２０は、図５に示される管２の像を表している。

【００１４】ステップａ３では、このメモリ１１にスト
アされている原画像の階調を表す信号を、各水平走査線
毎に読出して図７で示されるようにフーリエ変換を行
う。この図７に示されるフーリエ変換された信号のう
ち、直流成分２１と低周波成分２２とは、前述の図６に
示される直流成分ΔＶ１および緩やかなうねりやノイズ
などの低周波成分１９にそれぞれ対応している。管２の
画像１４に対応したスペクトルは参照符２４で示される
ようにして得られる。

【００１５】そこでステップａ４では、その直流成分２
１と低周波成分２２とを除去し、こうして導出される信
号は図８に示されるとおりに、管２の像１４に対応した
成分２４だけが得られる。ステップａ５では、この直流
成分２１と低周波成分２２とが除去して得られた信号を
逆フーリエ変換して前述の図６に対応する一水平走査線
毎の階調を有する画像信号を得る。管２の反射波による
波形は、参照符２０ａで示されるとおりとなる。こうし
て図６における直流成分ΔＶ１および低周波成分１９が
除去され、管２の像１４に対応する信号２０ａだけが得
られることが理解される。こうして得られた信号は、図
９に示される表示用メモリ２５にステップａ６でストア
され、表示手段１２によってステップａ７で表示され
る。このステップａ７で表示される画像は、図解の便宜
のために簡略して図１０に示されるとおりとなる。この
図１０に示される画像では、横縞の像１３などが除去さ
れて管２に対応する像１４が鮮明となる。本件発明者の
実験によって得られた図１０に対応する実際の画像は、
図１１に示される。こうして前述の図３に比べて横縞の
像１３が除去されて鮮明な画像が得られることが確認さ
れた。

【００１６】前述の図４におけるステップａ４で除去さ
れるべき低周波成分を適切に除去することができるよう
にするために、処理回路１０にはキーボードなどの入力
手段２６が設けられる。この入力手段２６によって、フ
ーリエ変換後の信号に含まれる除去すべき低周波成分を
選択し、その選択した周波数成分を表す情報を定数不要
メモリ２７にストアしておく。ステップａ４における低
周波成分の除去の演算処理動作時には、このメモリ２７
にストアされている定数を読出して、希望する低周波成
分を除去する。この除去すべき低周波成分は、たとえば
単一の水平走査線を１波長である周波数を基本波とする
２次〜３次高調波であり、ステップａ４後において得ら
れる信号は、前述の直流成分と、前記基本波の２次〜３
次高調波を除去した後の３次〜４次以上の高調波成分だ
けを含む。

【００１７】このような構成によれば、処理回路１０
は、たとえばマイクロコンピュータによって実現され、
前述の先行技術に関連して述べたバンドパスフィルタな
どは必要とせず、したがって構成が小形化される。また
入力手段２６の操作によって、除去すべき低周波成分の
選択が容易であるので、希望する鮮明な画像を、容易に
得ることが可能である。

【００１８】本発明は、地中埋設管などの土壌に埋設さ
れた物体を検出するために実施されるだけでなく、土壌
の代りに水、コンクリートなどであってもよく、また受
信アンテナ７によって反射波を検出する代りに、送信ア
ンテナ６から隠蔽場所を透過した電磁波を受信アンテナ
７によって受信し、隠蔽場所の断面画像を得るようにす
ることもまた可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、送信アン
テナから放射した検出用波形と受信アンテナの出力との
時間差に対応した隠蔽場所の断面の原画像をメモリにス
トアしておき、そのメモリのストア内容を読出して各水
平走査線毎の階調を表す信号をフーリエ変換し、そのフ
ーリエ変換して得られた信号から直流成分と低周波成分
とを除去手段によって除去し、その後、逆フーリエ変換
して表示用メモリにストアし、その表示用メモリのスト
ア内容を読出して表示手段によって画像表示するように
したので、前述の先行技術におけるバンドパスフィルタ
などを必要とせず、構成を小形化し、隠蔽場所の断面の
画像を鮮明に観察することが可能になる。

【００２０】さらに本発明によれば、入力手段によって
除去すべき低周波成分を選択することが容易に可能であ
り、このことによって、隠蔽場所の性状およびその隠蔽
場所の深度などにかかわらず鮮明な断面検出画像を得る
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図２】送信アンテナ６から放射される検出用波形と受
信アンテナ７によって得られる反射波の波形とを示す波
形図である。

【図３】メモリ１１にストアされる原画像を示す図であ
る。

【図４】処理回路１０の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図５】図３に示される原画像を、説明の便宜のために
簡略化して示す図である。

【図６】図５に示される簡略化した原画像の一水平走査
線１８の階調を表す信号を示す図である。

【図７】フーリエ変換された結果の信号を示す図であ
る。

【図８】直流成分と低周波成分とを除去した後の管２の
像に対応する成分２４を示す図である。

【図９】逆フーリエ変換した後の一水平走査線の画像を
表す信号を示す図である。

【図１０】逆フーリエ変換後の画像を簡略化して示す図
である。

【図１１】本件発明者の実験によって得られた鮮明な画
像を示す図である。

【符号の説明】

１ 土壌 ２ 管 ４ 発振回路 ５ 送信回路 ６ 送信用アンテナ ７ 受信用アンテナ ８ 受信回路 １０ 処理回路 １１ 原画像メモリ １２ 表示手段 ２５ 表示用メモリ ２６ 入力手段 ２７ 定数用メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信アンテナから検出用波形を放射し、
   隠蔽場所にある物体からの放射波、または隠蔽場所を透
   過した透過波を受信アンテナで受信し、検出用波形と受
   信アンテナの出力との時間差に対応した隠蔽場所の断面
   の画像をメモリにストアして表示手段によって表示する
   隠蔽場所の断面検出装置において、 前記メモリのストア内容を読出して、各水平走査線毎の
   階調を表す信号をフーリエ変換する手段と、 フーリエ変換手段の出力に応答して、フーリエ変換手段
   の出力から直流成分と低周波成分とを除去したあとの信
   号を導出する除去手段と、 除去手段の出力に応答して、除去手段の出力を逆フーリ
   エ変換する手段と、 逆フーリエ変換手段の出力をストアする表示用メモリと
   を含み、 表示用メモリのストア内容を読出して前記表示手段によ
   って画像表示することを特徴とする隠蔽場所の断面検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記除去手段によって除去すべき前記低
   周波成分を入力する入力手段を備え、 除去手段は、この入力手段の出力に応答して、選択され
   た低周波成分を除去することを特徴とする請求項１記載
   の隠蔽場所の断面検出装置。