JPH0980034A - Discrimination apparatus for underground buried object - Google Patents

Discrimination apparatus for underground buried object

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JPH0980034A
JPH0980034A JP7238625A JP23862595A JPH0980034A JP H0980034 A JPH0980034 A JP H0980034A JP 7238625 A JP7238625 A JP 7238625A JP 23862595 A JP23862595 A JP 23862595A JP H0980034 A JPH0980034 A JP H0980034A
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buried object
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underground buried
signal
output
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修一郎 古賀
Fujio Iitaka
不二男 飯高
Nobuhiro Shimoi
信浩 下井
Masahiko Kano
雅彦 加納
Tatsuo Makino
辰夫 牧野
Masayoshi Uno
昌嘉 宇野
Tomonori Kimura
智納 木村
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Japan Steel Works Ltd
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a discrimination apparatus by which the kind of an underground buried object is discriminated stably, with high accuracy and at high speed. SOLUTION: A probe 28, for vibration application, of an oscillating device 21 and a probe 32, for vibration reception, of a vibration receiving device 22 are inserted into the ground 34 until they come into contact with a buried object 35. A shock is given to the probe 28 for vibration application. A vibration is given to the buried object 35. Elastic waves which are generated at the buried object 35 are received by the probe 32 for vibration reception. In a signal processing circuit 23, a split response signal as a discrimination signal which is used to discriminate the kind of the underground buried object is created from an elastic-wave signal based on the received elastic waves. In a discrimination circuit 24, the kind of the underground buried object expressed by the split response signal is discriminated on the signal. A discriminated result is displayed on a display device 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物質に固有の弾性
波を利用し、地中埋設物の種類を安定した高い精度で特
定することができる地中埋設物の識別装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for identifying an underground buried object, which is capable of identifying the type of the underground buried object with stable and high accuracy by utilizing elastic waves peculiar to a substance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、地中埋設物の探知方法としては、
電磁波、超音波などを用いる方法が採用されている。こ
れらの方法は、地表面から地中に向けて電磁波などを送
出し、地中埋設物での反射波または屈折波などを検出す
るものであり、地中埋設物の埋設位置および大きさなど
の情報を得ることができる。しかしながら、これらの方
法では地中埋設物の種類を特定するための材質などの情
報を得ることができない。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for detecting an underground buried object,
A method using electromagnetic waves, ultrasonic waves, etc. is adopted. These methods send electromagnetic waves from the ground surface into the ground and detect reflected waves or refracted waves at the underground buried object.The buried position and size of the underground buried object are detected. You can get information. However, these methods cannot obtain information such as the material for identifying the type of the underground buried object.

【0003】また、磁気などを用いた金属探知機によっ
て地中埋設物の探知を行うことも可能であるけれども、
この場合、探知できる地中埋設物は金属から成るものの
みであり、たとえばプラスチックやガラスなどから成る
ものは探知できない。
Although it is possible to detect an underground buried object by a metal detector using magnetism or the like,
In this case, the underground buried objects that can be detected are only those made of metal, and those made of, for example, plastic or glass cannot be detected.

【0004】さらに、埋設物の種類を特定する従来技術
としては、地中に探針を貫入し、貫入した前記探針を打
振したときの感触や探針のすべり具合などによって操作
者自身が識別する方法がある。しかしながらこの場合、
操作者の主観によって識別精度が決まるので、安定した
埋設物の種類の識別が困難となる。また、人による判断
であることから、時間がかかるとともに、識別作業の省
力化・省人化の妨げとなる。このような不都合を解消す
るためには、以下に示すような認識装置を利用した客観
的な識別が考えられる。
Further, as a conventional technique for identifying the type of the buried object, the operator himself / herself depends on the feel of the probe when it penetrates into the ground and the vibration of the probe and the sliding condition of the probe. There is a way to identify. However, in this case
Since the identification accuracy is determined by the subjectivity of the operator, it is difficult to stably identify the type of buried object. In addition, since the judgment is performed by a person, it takes time and hinders labor saving and labor saving of the identification work. In order to eliminate such inconvenience, objective identification using a recognition device as shown below can be considered.

【0005】図10は、典型的な従来例であるパターン
認識装置71の構成を示すブロック図である。画像や音
声などの入力パターンは、特徴抽出手段72に与えられ
る。特徴抽出手段72は、入力パターンからそのパター
ンを特徴づける特徴量を抽出する。特徴量とは、たとえ
ば画像であれば、画像パターンをより簡潔に表現し、後
述する識別に用いられる本質的な情報のことである。抽
出された特徴量を要素とする特徴ベクトルは、識別手段
73に与えられる。
FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a pattern recognition apparatus 71 which is a typical conventional example. Input patterns such as images and sounds are given to the feature extraction means 72. The feature extraction unit 72 extracts a feature amount that characterizes the input pattern from the input pattern. The feature amount is, for example, in the case of an image, the essential information used to identify the image pattern more simply and to be described later. The feature vector having the extracted feature amount as an element is given to the identifying unit 73.

【0006】識別手段73は、入力された特徴ベクトル
に基づいて、前記入力パターンが複数の予め定めた種類
のカテゴリのどのカテゴリに属するかを表現するカテゴ
リベクトルを算出して出力する。識別手段73は、特徴
ベクトルとカテゴリベクトルとの関係を予め学習させた
ニューラルネットワークで実現される。算出されたカテ
ゴリベクトルは、識別結果判定手段74に与えられる。
識別結果判定手段74は、与えられたカテゴリベクトル
に基づいて、入力パターンが属するカテゴリを決定し、
識別結果として出力する。識別結果は、出力手段75に
与えられる。出力手段75は、たとえばCRT(陰極線
管)などの表示装置で実現され、識別結果を外部(操作
者)に出力(報知)する。
The discriminating means 73 calculates and outputs a category vector expressing which category of the plurality of predetermined categories the input pattern belongs to, based on the inputted feature vector. The identification unit 73 is realized by a neural network in which the relationship between the feature vector and the category vector has been learned in advance. The calculated category vector is given to the identification result determination means 74.
The discrimination result determining means 74 determines the category to which the input pattern belongs, based on the given category vector,
Output as the identification result. The identification result is given to the output means 75. The output means 75 is realized by a display device such as a CRT (cathode ray tube) and outputs (notifies) the identification result to the outside (operator).

【0007】前記識別手段73に用いられるニューラル
ネットワークとしては、たとえば、公知の技術であるバ
ックプロパゲーションニューラルネットワーク(以下、
「BPNN」と略称する)が使用される。このBPNN
については、「NATURE vol.323 9 p536-553 (Oct 1986)
Learning Representations by backpropagationerror
s」に述べられている。
The neural network used for the identifying means 73 is, for example, a back propagation neural network (hereinafter
(Abbreviated as "BPNN") is used. This BPNN
For more information, see `` NATURE vol.323 9 p536-553 (Oct 1986).
Learning Representations by backpropagationerror
s ".

【0008】BPNNは、入力層、出力層、および1つ
または複数の中間層から成り、これらの各層は複数のノ
ード群で構成される。ニューラルネットワークによる識
別では、たとえばニューラルネットワークの出力層の各
ノードを識別させたいカテゴリに1対1で対応させた一
般的な構成の場合、出力層を構成する複数のノードの中
で最大値を出力しているノードに対応したカテゴリを識
別結果としている。
The BPNN consists of an input layer, an output layer, and one or more intermediate layers, each of which is composed of a plurality of node groups. In the identification by the neural network, for example, in the case of a general configuration in which each node in the output layer of the neural network is in a one-to-one correspondence with the category to be identified, the maximum value is output among the plurality of nodes forming the output layer. The category corresponding to the active node is used as the identification result.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】電磁波などを用い、反
射波または屈折波を検出する従来技術においては、地中
埋設物の種類を特定することができないという問題があ
る。また、地中に貫入した探針を打振したときの感触や
探針のすべり具合などによる識別の場合は、前述のよう
に埋設物14の種類の特定は操作者が行うので、操作者
が異なると識別精度も異なることとなり、安定して識別
することが困難となる。また、人による判断であること
から、時間がかかるとともに、識別作業の省力化・省人
化の妨げとなる。
The conventional technique for detecting a reflected wave or a refracted wave using electromagnetic waves or the like has a problem that it is impossible to specify the type of the underground buried object. Further, in the case of identification by the feel when the probe penetrating into the ground is shaken or the sliding condition of the probe, the operator determines the type of the buried object 14 as described above. If they are different, the identification accuracy will be different, and it will be difficult to perform stable identification. In addition, since the judgment is performed by a person, it takes time and hinders labor saving and labor saving of the identification work.

【0010】さらに、前記パターン認識装置71を利用
した識別の場合は、前述したような操作者が識別する場
合のような不都合は解消するけれども、前記入力パター
ンとしてどのようなデータを入力すれば最適な識別が実
現できるかなど、具体的な方法は明らかではない。
Further, in the case of the identification using the pattern recognition device 71, although the inconvenience of the above-mentioned operator identification is eliminated, what kind of data should be input as the input pattern is optimum. It is not clear what the specific method will be.

【0011】本発明の目的は、安定した高い精度で、か
つ高速に埋設物の種類を識別することができる地中埋設
物の識別装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a device for identifying an underground buried object, which can identify the type of a buried object with stable high accuracy and at high speed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、地中埋設物に
当接するまで地中に挿入される加振用探針を有し、前記
地中埋設物に振動を与える発振手段と、地中埋設物に当
接するまで地中に挿入される受振用探針を有し、前記発
振手段が地中埋設物に振動を与えることによって発生す
る弾性波を受振し、弾性波信号として出力する受振手段
と、前記受振手段が出力した弾性波信号から、地中埋設
物の種類を識別するための識別信号を作成する信号処理
手段と、前記識別信号に基づいて当該識別信号が表す地
中埋設物の種類を識別する識別手段とを備え、前記識別
手段は、複数の入力部を有する入力層と、地中埋設物の
種類に対応した数の出力部を有する出力層と、前記入力
層と出力層との間に介在される1または複数の中間層と
から成るニューラルネットワークを含み、前記信号処理
手段は、前記識別信号として、弾性波信号をアナログ/
デジタル変換した後フーリエ変換して周波数応答信号を
作成し、当該周波数応答信号を複数の周波数帯域毎に分
割した分割応答信号を前記ニューラルネットワークの入
力層の複数の入力部にそれぞれ与えることを特徴とする
地中埋設物の識別装置である。本発明に従えば、発振手
段の加振用探針と、受振手段の受振用探針とは、地中埋
設物に当接するまで地中に挿入され、発振手段の加振用
探針を介して地中埋設物に振動を与え、当該地中埋設物
で発生した弾性波を受振手段の受振用探針を介して受振
する。受振した弾性波に基づく弾性波信号から地中埋設
物の種類を識別するための識別信号が作成され、作成さ
れた識別信号に基づいて当該識別信号が表す地中埋設物
の種類が識別される。地中埋設物で発生する弾性波は、
地中埋設物に固有のものであり、このため上述のように
して地中埋設物の種類を識別することが可能である。上
述のような地中埋設物の識別方法は、発振手段、受振手
段、信号処理手段および識別手段を備える地中埋設物の
識別装置を用いて行われる。信号処理手段は前記識別信
号を作成し、識別手段は信号処理手段が作成した識別信
号に基づいて、当該識別信号が表す地中埋設物の種類を
識別する。前記識別手段は、複数の入力部を有する入力
層と、地中埋設物の種類に対応した数の出力部を有する
出力層と、前記入力層と出力層との間に介在される1ま
たは複数の中間層とから成るニューラルネットワークを
含み、前記信号処理手段は、前記識別信号として、以下
の信号を前記ニューラルネットワークの入力層の複数の
入力部にそれぞれ与える。すなわち、信号処理手段は、
前記弾性波信号をアナログ/デジタル変換した後フーリ
エ変換して周波数応答信号を作成し、当該周波数応答信
号を複数の周波数帯域毎に分割した分割応答信号を、複
数の入力部にそれぞれ与える。前記分割応答信号が識別
信号である。このような地中埋設物の識別装置を用いて
上述の方法で地中埋設物の種類を識別するので、従来技
術のように人手によって地中埋設物の種類を識別するこ
とと比較して、安定した高い精度での識別が可能とな
る。また、識別に要する時間が短くなるとともに、省力
化・省人化を図ることが可能となる。さらに、複数の発
振および受振手段を用いると、一度に多数の地中埋設物
の識別を行うことが可能となり、識別効率をさらに向上
させることができる。また、ニューラルネットワークを
用いると、入力層への入力データ数および出力層からの
出力データ数の変更が比較的容易である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has an oscillating means having a vibrating probe that is inserted into the ground until it comes into contact with the ground buried object, and vibrates the ground buried object. A vibration-reception probe having a vibration-receiving probe that is inserted into the ground until it comes into contact with a buried object, and receives an elastic wave generated by the oscillation means vibrating the buried object and outputs it as an elastic-wave signal. Means, signal processing means for creating an identification signal for identifying the type of the underground buried object from the elastic wave signal output by the vibration receiving means, and the underground buried object represented by the identification signal based on the identification signal The input layer having a plurality of input parts, the output layer having the number of output parts corresponding to the type of the underground buried object, the input layer and the output. A neuron consisting of one or more intermediate layers interposed between the layers Includes a network, said signal processing means, as the identification signal, the acoustic wave signal analog /
A frequency response signal is created by performing a Fourier transform after digital conversion, and the divided response signal obtained by dividing the frequency response signal for each of a plurality of frequency bands is applied to each of the plurality of input units of the input layer of the neural network. This is a device for identifying underground buried objects. According to the present invention, the vibrating probe of the oscillating means and the vibrating probe of the vibrating means are inserted into the ground until they come into contact with the underground buried object, and the vibrating probe of the oscillating means is used. To give a vibration to the underground buried object, and to receive the elastic wave generated in the underground buried object through the vibration receiving probe of the vibration receiving means. An identification signal for identifying the type of the underground buried object is created from the elastic wave signal based on the received elastic wave, and the type of the underground buried object represented by the identification signal is identified based on the created identification signal. . The elastic wave generated in the underground buried object is
It is unique to the underground buried object, and thus it is possible to identify the type of the underground buried object as described above. The method of identifying an underground buried object as described above is performed using an apparatus for identifying an underground buried object that includes an oscillating means, a vibration receiving means, a signal processing means, and an identifying means. The signal processing means creates the identification signal, and the identification means identifies the type of the underground buried object represented by the identification signal based on the identification signal created by the signal processing means. The identification means includes an input layer having a plurality of input parts, an output layer having a number of output parts corresponding to the type of the underground buried object, and one or more interposed between the input layer and the output layer. And a neural network including an intermediate layer of the neural network, the signal processing means applies the following signals as the identification signals to a plurality of input sections of the input layer of the neural network. That is, the signal processing means is
The elastic wave signal is subjected to analog / digital conversion and then Fourier transform to create a frequency response signal, and the divided response signal obtained by dividing the frequency response signal into a plurality of frequency bands is applied to a plurality of input units. The divided response signal is an identification signal. Since the type of underground buried object is identified by the above-mentioned method using such an underground buried object identifying device, compared to identifying the type of underground buried object by hand as in the prior art, It enables stable and highly accurate identification. In addition, the time required for identification can be shortened, and labor and labor can be saved. Furthermore, by using a plurality of oscillation and vibration receiving means, it becomes possible to identify a large number of underground buried objects at one time, and the identification efficiency can be further improved. Further, by using the neural network, it is relatively easy to change the number of input data to the input layer and the number of output data from the output layer.

【0013】また本発明の前記識別手段は、ニューラル
ネットワークの出力層の出力部から地中埋設物の種類毎
に出力される出力信号レベルに基づいて、地中埋設物の
種類を判定する判定手段を含むことを特徴とする。本発
明に従えば、前記識別手段は判定手段を含み、ニューラ
ルネットワークの出力層の出力部から地中埋設物の種類
毎に出力される出力信号レベルに基づいて地中埋設物の
種類を判定する。したがって、識別精度をさらに向上す
ることが可能となる。
The identifying means of the present invention is a determining means for determining the type of underground buried object based on the output signal level output from the output section of the output layer of the neural network for each type of underground buried object. It is characterized by including. According to the invention, the identifying means includes a determining means, and determines the type of the underground buried object based on an output signal level output from the output unit of the output layer of the neural network for each type of the underground buried object. . Therefore, it is possible to further improve the identification accuracy.

【0014】また本発明は、前記識別手段の識別結果を
出力する出力手段を含むことを特徴とする。本発明に従
えば、前記地中埋設物の識別装置は出力手段を含み、識
別手段の識別結果を出力する。したがって、操作者は、
識別手段の識別結果を知ることができる。
Further, the present invention is characterized by including an output means for outputting the identification result of the identification means. According to the invention, the device for identifying an underground buried object includes an output means, and outputs an identification result of the identification means. Therefore, the operator
The identification result of the identification means can be known.

【0015】また本発明の前記出力手段は、前記識別手
段の識別結果を表示する表示手段であることを特徴とす
る。本発明に従えば、前記地中埋設物の識別装置は出力
手段を含み、識別手段の識別結果を出力する。前記出力
手段は、たとえば表示手段で実現される。したがって、
操作者は、識別手段の識別結果を知ることができる。
Further, the output means of the present invention is a display means for displaying the identification result of the identification means. According to the invention, the device for identifying an underground buried object includes an output means, and outputs an identification result of the identification means. The output means is realized by a display means, for example. Therefore,
The operator can know the identification result of the identification means.

【0016】また本発明の前記加振用探針および受振用
探針は、同一の探針であることを特徴とする。本発明に
従えば、前記加振用探針と受振用探針とは、同一の探針
で実現される。したがって、地中へは1つの探針を挿入
するだけでよく、作業の簡略化を図ることができる。
The vibrating probe and the vibrating probe of the present invention are the same probe. According to the invention, the vibrating probe and the vibrating probe are realized by the same probe. Therefore, it is only necessary to insert one probe into the ground, and the work can be simplified.

【0017】また本発明は、前記受振手段が出力した弾
性波信号を逐次に記憶する記憶手段を含み、前記識別手
段は、当該識別手段による識別結果が誤っていたときに
は、前記記憶手段に記憶された弾性波信号を読出し、読
出した弾性波信号を用いて当該識別手段が有するニュー
ラルネットワークを学習させることを特徴とする。本発
明に従えば、前記地中埋設物の識別装置は前記受振手段
が出力した弾性波信号を逐次に記憶する記憶手段を含
み、前記識別手段は、当該識別手段による識別結果が誤
っていたときには、前記記憶手段に記憶された弾性波信
号を読出し、読出した弾性波信号を用いて当該識別手段
が有するニューラルネットワークを学習させる。したが
って、誤った識別を行ったとしても、次回からは正しい
識別ができるようになり、識別性能がさらに向上する。
また、識別性能を容易に向上させることができる。
Further, the present invention includes storage means for sequentially storing the elastic wave signals output by the vibration receiving means, and the identification means is stored in the storage means when the identification result by the identification means is incorrect. The elastic wave signal is read, and the neural network included in the identification means is learned using the read elastic wave signal. According to the invention, the identification device for the underground buried object includes a storage means for sequentially storing the elastic wave signals output by the vibration receiving means, and the identification means is provided when the identification result by the identification means is incorrect. The elastic wave signal stored in the storage means is read, and the neural network included in the identification means is learned by using the read elastic wave signal. Therefore, even if incorrect identification is performed, correct identification can be performed from the next time, and the identification performance is further improved.
In addition, the identification performance can be easily improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
ある地中埋設物の識別装置27を示すブロック図であ
る。識別装置27は、発振装置21、受振装置22、信
号処理回路23、識別回路24、表示処理回路25、表
示装置26およびデータベース回路43を含んで構成さ
れる。
1 is a block diagram showing an identification device 27 for an underground buried object according to an embodiment of the present invention. The identification device 27 includes an oscillation device 21, a vibration receiving device 22, a signal processing circuit 23, an identification circuit 24, a display processing circuit 25, a display device 26, and a database circuit 43.

【0019】発振装置21は、加振用探針28、ハンマ
29、モータ30およびばね31を備える。加振用探針
28の一方端部側には、ばね31によって加振用探針2
8の長手方向(上下方向)に平行にばね付勢されたハン
マ29が配置される。ハンマ駆動回路30aによってモ
ータ30を駆動してハンマ29を上方に引上げた後、ハ
ンマ29を下方に落下させると、ハンマ29によって加
振用探針28に衝撃が加わる。
The oscillating device 21 includes a vibrating probe 28, a hammer 29, a motor 30, and a spring 31. On the one end side of the vibration probe 28, the vibration probe 2 is provided by a spring 31.
A spring-biased hammer 29 is arranged in parallel with the longitudinal direction (vertical direction) of 8. When the hammer 29 is dropped downward after the motor 30 is driven by the hammer drive circuit 30a to pull up the hammer 29 upward, the hammer 29 gives an impact to the vibrating probe 28.

【0020】加振用探針28の他方端部は、埋設物35
に当接するまで地中34に挿入され、ハンマ29によっ
て上述のようにして加えられた衝撃は、減衰する振動と
なって加振用探針28を伝播して埋設物35に伝わる。
振動が伝わった埋設物35では、物質に固有の弾性波が
発生する。前記加振用探針28は、たとえば地表面に対
して30°〜45°の角度で挿入され、また0.1kg
重〜0.3kg重で加振される。
The other end of the vibrating probe 28 has a buried object 35.
The impact applied as described above by the hammer 29 becomes a damping vibration, propagates through the vibrating probe 28, and is transmitted to the buried object 35 until it comes into contact with the.
In the buried object 35 to which the vibration is transmitted, an elastic wave peculiar to the substance is generated. The vibrating probe 28 is inserted at an angle of, for example, 30 ° to 45 ° with respect to the ground surface, and is 0.1 kg.
Vibration is applied with a weight of ~ 0.3 kg.

【0021】受振装置22は、受振用探針32およびセ
ンサ33を備える。受振用探針32の一方端部側にはセ
ンサ33が取付けられる。受振用探針32の他方端部
は、前記埋設物35に当接するまで地中34に挿入され
る。上述のようにして埋設物35で発生した弾性波は、
受振用探針32で受振され、当該受振用探針32を伝播
してセンサ33で弾性波信号に変換される。当該弾性波
信号は、信号処理回路23の信号増幅器36、データベ
ース回路43および表示処理回路25に入力される。
The vibration receiving device 22 includes a vibration receiving probe 32 and a sensor 33. A sensor 33 is attached to one end of the vibration receiving probe 32. The other end of the vibration receiving probe 32 is inserted into the ground 34 until it abuts on the buried object 35. The elastic wave generated in the buried object 35 as described above is
The vibration is received by the vibration receiving probe 32, propagates through the vibration receiving probe 32, and is converted into an elastic wave signal by the sensor 33. The elastic wave signal is input to the signal amplifier 36 of the signal processing circuit 23, the database circuit 43, and the display processing circuit 25.

【0022】信号処理回路23は、信号増幅器36、A
/D変換器37、波形記憶回路38、FFT演算回路3
9および入力ベクトル生成回路40を含んで構成され
る。信号処理回路23では、受振した弾性波から地中埋
設物を識別するための識別信号が作成される。すなわ
ち、センサ33で変換された弾性波信号は、信号増幅器
36に入力されて増幅される。また、必要に応じて、信
号増幅器36が備えるフィルタを用いて不要な信号が取
り除かれる。信号増幅器36で処理された信号は、A/
D(アナログ/デジタル)変換器37に入力されてデジ
タル信号に変換され、さらに波形記憶回路38に入力さ
れて時間軸応答信号として記憶される。
The signal processing circuit 23 includes a signal amplifier 36, A
/ D converter 37, waveform storage circuit 38, FFT operation circuit 3
9 and an input vector generation circuit 40. The signal processing circuit 23 creates an identification signal for identifying the underground buried object from the received elastic wave. That is, the elastic wave signal converted by the sensor 33 is input to the signal amplifier 36 and amplified. Further, if necessary, unnecessary signals are removed by using a filter included in the signal amplifier 36. The signal processed by the signal amplifier 36 is A /
The signal is input to the D (analog / digital) converter 37, converted into a digital signal, further input to the waveform storage circuit 38, and stored as a time axis response signal.

【0023】波形記憶回路38に記憶された時間軸応答
信号は、FFT(高速フーリエ変換)演算回路39でフ
ーリエ変換されて周波数応答信号が作成される。作成さ
れた周波数応答信号は、入力ベクトル生成回路40で複
数の周波数帯域毎に分割された分割応答信号が作成され
る。たとえば、20Hz〜5kHzの周波数帯域の信号
が、10〜100の範囲に分割される。たとえば50に
分割される。これらの分割信号は、予め学習し、データ
ベース回路43に記憶されるデータ中の各成分の最大値
で割算され、0〜1の値に正規化される。このようにし
て作成された分割応答信号が前記識別信号である。
The time axis response signal stored in the waveform storage circuit 38 is Fourier transformed by an FFT (Fast Fourier Transform) calculation circuit 39 to create a frequency response signal. The generated frequency response signal is divided by the input vector generation circuit 40 into a plurality of frequency bands to generate divided response signals. For example, a signal in the frequency band of 20 Hz to 5 kHz is divided into a range of 10 to 100. For example, it is divided into 50. These divided signals are learned in advance, divided by the maximum value of each component in the data stored in the database circuit 43, and normalized to a value of 0 to 1. The divided response signal thus created is the identification signal.

【0024】識別回路24は、ニューラルネットワーク
41および出力ベクトル判定回路42を含んで構成され
る。ニューラルネットワーク41としては、たとえばB
PNNが使用される。ニューラルネットワーク41に
は、入力ベクトル生成回路40からの分割応答信号が入
力され、当該分割応答信号に基づく地中埋設物の種類毎
の出力信号を作成して出力ベクトル判定回路42に与え
る。出力ベクトル判定回路42は、ニューラルネットワ
ーク41からの出力信号レベルに基づいて、地中埋設物
の種類を判定する。
The identification circuit 24 includes a neural network 41 and an output vector determination circuit 42. As the neural network 41, for example, B
PNN is used. The division response signal from the input vector generation circuit 40 is input to the neural network 41, an output signal for each type of underground buried object is created based on the division response signal, and is provided to the output vector determination circuit 42. The output vector determination circuit 42 determines the type of underground buried object based on the output signal level from the neural network 41.

【0025】波形記憶回路38、FFT演算回路39、
入力ベクトル生成回路40、ニューラルネットワーク4
1および出力ベクトル判定回路42からの出力信号は、
表示処理回路25で画像処理され、たとえば液晶表示装
置で実現される表示装置26に表示される。
The waveform storage circuit 38, the FFT operation circuit 39,
Input vector generation circuit 40, neural network 4
1 and the output signal from the output vector determination circuit 42 is
The image is processed by the display processing circuit 25 and displayed on the display device 26 realized by, for example, a liquid crystal display device.

【0026】図2は、前記識別回路24のニューラルネ
ットワーク41の概略的構成を示す図である。ニューラ
ルネットワーク41は、前記BPNNであり、入力層4
4、中間層45および出力層46で構成される。入力層
44は、複数のノードNI1〜NImで構成される。中
間層45は、1または複数の層構造であり、各層はそれ
ぞれ複数のノードNMで構成される。本形態では中間層
45を1層とし、当該中間層45は、複数のノードNM
1〜NMpで構成される。出力層46は、複数のノード
NO1〜NOnで構成される。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the neural network 41 of the discrimination circuit 24. The neural network 41 is the BPNN, and the input layer 4
4, the intermediate layer 45 and the output layer 46. The input layer 44 is composed of a plurality of nodes NI1 to NIm. The intermediate layer 45 has a structure of one or a plurality of layers, and each layer is composed of a plurality of nodes NM. In this embodiment, the intermediate layer 45 is one layer, and the intermediate layer 45 includes a plurality of nodes NM.
1 to NMp. The output layer 46 is composed of a plurality of nodes NO1 to NOn.

【0027】前記入力層44および出力層46を構成す
る各ノードの数は、入力されるデータの数および出力す
べきデータの数に対応して決定される。すなわち、入力
層44を構成するノードNIの数は、入力ベクトル生成
回路40で作成された分割応答信号の数に相当する。ま
た、出力層46を構成するノードNOの数は、埋設物の
種類の数に相当する。たとえば、ノードNIの数は50
に、ノードNOの数は4にそれぞれ選ばれ、また中間層
45を構成するノードNMの数は経験的に20に選ばれ
る。
The number of nodes constituting the input layer 44 and the output layer 46 is determined according to the number of input data and the number of data to be output. That is, the number of nodes NI that make up the input layer 44 corresponds to the number of divided response signals created by the input vector generation circuit 40. Further, the number of node NOs configuring the output layer 46 corresponds to the number of types of buried objects. For example, the number of nodes NI is 50
In addition, the number of nodes NO is selected to be 4, and the number of nodes NM forming the intermediate layer 45 is empirically selected to be 20.

【0028】このようなニューラルネットワーク41の
学習は、データベース回路43に予め記憶された弾性波
信号と地中埋設物の種類とのデータが利用される。地中
埋設物の種類に対応したカテゴリベクトルは、識別した
い種類をニューラルネットワーク41の出力層46のノ
ードNOの状態で表したものである。出力層46のノー
ドNOと識別したいカテゴリとを1対1に対応させてい
る。たとえば、出力層46のノードNOnに対応したカ
テゴリを学習させるときには、入力層44のノードNI
1〜NImに予め定める特徴ベクトルをそれぞれ与える
とともに、出力層46のノードNO1〜NOnに教師信
号としてCi(i=n)=1、Ci(i≠n)=0のカ
テゴリベクトルをそれぞれ与える。
For the learning of the neural network 41, the data of the elastic wave signal and the type of the underground buried object stored in the database circuit 43 in advance are used. The category vector corresponding to the type of underground buried object represents the type to be identified by the state of the node NO of the output layer 46 of the neural network 41. There is a one-to-one correspondence between the node NO of the output layer 46 and the category to be identified. For example, when learning the category corresponding to the node NOn of the output layer 46, the node NI of the input layer 44 is
1 to NIm are respectively given predetermined feature vectors, and category vectors of Ci (i = n) = 1 and Ci (i ≠ n) = 0 are given to the nodes NO1 to NOn of the output layer 46 as teacher signals.

【0029】図3は、識別回路24の出力ベクトル判定
回路42での判定方法を説明するための図である。埋設
物の種類としてA〜Dの4種類を仮定して説明する。し
たがってニューラルネットワーク41の出力層は4つの
ノードNO1〜NO4で構成され、当該ニューラルネッ
トワーク41からは、A〜Dの種類に対応した4つの出
力信号が出力されて出力ベクトル判定回路42に入力さ
れる。このとき、出力信号レベルが最大値のものが識別
候補として選ばれる。出力ベクトル判定回路42では、
予め2つの閾値T1,T2(T1>T2)が設定され
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining a determination method in the output vector determination circuit 42 of the identification circuit 24. Description will be made assuming four types of embedded objects, A to D. Therefore, the output layer of the neural network 41 is composed of four nodes NO1 to NO4, and four output signals corresponding to the types A to D are output from the neural network 41 and input to the output vector determination circuit 42. . At this time, the one with the maximum output signal level is selected as the identification candidate. In the output vector determination circuit 42,
Two thresholds T1 and T2 (T1> T2) are set in advance.

【0030】図3(1)に示されるように、出力信号レ
ベルが最大であり、識別候補として選ばれたBの信号レ
ベルは、T1以上であり、A,C,Dの信号レベルがT
2以下であれば、識別候補としたBを埋設物の種類とし
て採用する。図3(2)に示されるように、Bの信号レ
ベルがT2以上、T1以下であり、A,C,Dの信号レ
ベルがT2以下であるとき、または図3(3)に示され
るようにBの信号レベルがT1以上であり、A,C,D
のいずれか、たとえばAがT2以上であるときには、識
別候補としたBを棄却する。
As shown in FIG. 3 (1), the output signal level is the maximum, the signal level of B selected as an identification candidate is T1 or more, and the signal levels of A, C, and D are T.
If it is 2 or less, B as the identification candidate is adopted as the type of the buried object. As shown in FIG. 3 (2), when the signal level of B is T2 or more and T1 or less and the signal levels of A, C, D are T2 or less, or as shown in FIG. 3 (3). If the signal level of B is T1 or higher, A, C, D
In any of the above, for example, when A is T2 or more, B as an identification candidate is rejected.

【0031】なお、前記閾値T1,T2は経験的に選ば
れる。たとえば、4つの出力信号レベルが近接する場合
に、T1,T2を出力信号レベル付近の比較的差の小さ
い値に設定すると、選択した識別候補を採用することが
できるし、T1,T2を差の大きい値に設定すると、選
択した識別候補が棄却される。T1,T2は、所望とす
る識別精度に応じて設定される。たとえば、出力信号レ
ベルの最大値を1としてT1=0.7,T2=0.3に
それぞれ設定される。
The thresholds T1 and T2 are selected empirically. For example, when four output signal levels are close to each other, if T1 and T2 are set to values having a relatively small difference near the output signal level, the selected identification candidate can be adopted, and T1 and T2 can be set to the difference. When set to a large value, the selected identification candidates are rejected. T1 and T2 are set according to desired identification accuracy. For example, assuming that the maximum value of the output signal level is 1, T1 = 0.7 and T2 = 0.3 are set.

【0032】図4は、表示装置26に表示される表示画
面47の構成を示す図である。表示画面47は、時間波
形表示領域48、周波数スペクトル表示領域49,5
0、入力ベクトル表示領域51、ニューラルネットワー
ク構成表示領域52、出力ベクトル表示領域53および
埋設物名称表示領域54を含んで構成される。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the display screen 47 displayed on the display device 26. The display screen 47 includes a time waveform display area 48 and frequency spectrum display areas 49, 5
0, an input vector display area 51, a neural network configuration display area 52, an output vector display area 53, and an embedded object name display area 54.

【0033】時間波形表示領域48には、波形記憶回路
38からの時間軸応答信号に基づく波形が表示され、た
とえば0〜50msecの間の波形が表示される。周波
数スペクトル表示領域49,50には、FFT演算回路
39からの周波数応答信号に基づくスペクトルが表示さ
れる。一方の周波数スペクトル表示領域49には、たと
えば0〜20kHzの間のスペクトルが表示され、他方
の周波数スペクトル表示領域50には、たとえば20H
z〜5kHzの間のスペクトルが対数表示される。
In the time waveform display area 48, a waveform based on the time axis response signal from the waveform storage circuit 38 is displayed, for example, a waveform for 0 to 50 msec is displayed. A spectrum based on the frequency response signal from the FFT calculation circuit 39 is displayed in the frequency spectrum display areas 49 and 50. In one frequency spectrum display area 49, for example, a spectrum between 0 and 20 kHz is displayed, and in the other frequency spectrum display area 50, for example, 20H.
The spectrum between z and 5 kHz is displayed logarithmically.

【0034】入力ベクトル表示領域51には、入力ベク
トル生成回路40からの複数の分割応答信号に基づくグ
ラフ、すなわちニューラルネットワーク41に入力され
る入力ベクトルが表示される。ニューラルネットワーク
構成表示領域52には、前述したニューラルネットワー
ク41の構成が表示される。出力ベクトル表示領域53
には、ニューラルネットワーク41からの出力ベクトル
が、たとえば棒グラフとして表示される。埋設物名称表
示領域54には、出力ベクトル判定回路42で判定され
た埋設物の種類を表す名称が表示される。
In the input vector display area 51, a graph based on a plurality of divided response signals from the input vector generation circuit 40, that is, an input vector input to the neural network 41 is displayed. In the neural network configuration display area 52, the configuration of the neural network 41 described above is displayed. Output vector display area 53
, The output vector from the neural network 41 is displayed, for example, as a bar graph. In the embedded object name display area 54, a name indicating the type of embedded object determined by the output vector determination circuit 42 is displayed.

【0035】図5は、地中埋設物の識別および学習方法
を示すフローチャートである。また、図6は、表示画面
47の一例を示す図である。ステップa1では、受振装
置22で受信した弾性波信号が、信号処理回路23の信
号増幅器36に入力され、A/D変換器37でデジタル
信号に変換されて波形記憶回路38に時間軸応答信号と
して記憶される。ステップa2では、波形記憶回路38
に記憶された時間軸応答信号がFFT演算回路39でフ
ーリエ変換され、周波数応答信号が作成される。さら
に、入力ベクトル生成回路40で複数の分割応答信号が
作成される。ステップa3では、受信した弾性波信号が
データベース回路43に記憶される。データベース回路
43に記憶することによって、誤った識別をしたときに
ニューラルネットワークを再学習させることが可能とな
る。
FIG. 5 is a flowchart showing a method of identifying and learning a buried object. FIG. 6 is a diagram showing an example of the display screen 47. In step a1, the elastic wave signal received by the vibration receiving device 22 is input to the signal amplifier 36 of the signal processing circuit 23, converted into a digital signal by the A / D converter 37, and is stored in the waveform storage circuit 38 as a time axis response signal. Remembered. In step a2, the waveform storage circuit 38
The time-axis response signal stored in the FFT calculation circuit 39 is Fourier-transformed to create a frequency response signal. Further, the input vector generation circuit 40 creates a plurality of divided response signals. In step a3, the received elastic wave signal is stored in the database circuit 43. By storing in the database circuit 43, it becomes possible to re-learn the neural network when an incorrect identification is made.

【0036】ステップa4では、識別モードであるか否
かが判断される。識別モードである場合、ステップa5
に移り、識別モードでなく、学習モードである場合、ス
テップa9に移る。ステップa5では、入力ベクトル生
成回路40で作成された分割応答信号が、ニューラルネ
ットワーク41に入力されてニューラルネットワーク識
別処理される。ステップa6では、ニューラルネットワ
ーク41からの出力信号が出力ベクトル判定回路42に
入力されて識別結果判定処理される。ステップa7で
は、表示装置26に、たとえば図6に示される表示画面
47が表示される。
At step a4, it is judged whether or not the discrimination mode is set. If it is the identification mode, step a5
If it is not the identification mode but the learning mode, the process proceeds to step a9. In step a5, the divided response signal generated by the input vector generation circuit 40 is input to the neural network 41 and subjected to neural network identification processing. In step a6, the output signal from the neural network 41 is input to the output vector determination circuit 42 and subjected to the discrimination result determination processing. In step a7, the display screen 47 shown in FIG. 6, for example, is displayed on the display device 26.

【0037】ステップa8では、処理終了か否かが判断
され、終了でない場合にはステップa1に戻る。
At step a8, it is judged whether or not the processing is completed, and if not completed, the processing returns to step a1.

【0038】ステップa4で学習モードであった場合の
ステップa9では、前記ステップa3でデータベース回
路43に記憶された弾性波信号が読出されて、当該弾性
波信号がニューラルネットワーク41の学習に使用され
る。
In step a9 when the learning mode is set in step a4, the elastic wave signal stored in the database circuit 43 in step a3 is read out and used for learning the neural network 41. .

【0039】ステップa10では、読出された弾性波信
号と対応する埋設物の種類との関係がニューラルネット
ワーク41で学習処理される。学習処理が終了するとス
テップa8に戻る。
In step a10, the neural network 41 learns the relationship between the read elastic wave signal and the type of the corresponding buried object. When the learning process ends, the process returns to step a8.

【0040】学習モードは、識別を行う前に実行できる
とともに、識別を行い、当該識別の結果が誤っていたと
きにも実行できる。識別の結果の誤りは、操作者によっ
て判断される。このように学習モードを運用することに
よって、識別能力をさらに向上させることができる。
The learning mode can be executed before the discrimination is performed and also when the discrimination is performed and the result of the discrimination is erroneous. An error in the identification result is judged by the operator. By operating the learning mode in this way, the discrimination ability can be further improved.

【0041】図7および図8は、埋設物の種類毎の弾性
波の一例を示すグラフである。図7(1),(3),
(5),(7)および図8(1),(3),(5),
(7)は、弾性波強度と時間との関係を示すグラフであ
り、図7(2),(4),(6),(8)および図8
(2),(4),(6),(8)は、弾性波強度と周波
数との関係を示すグラフである。図7および図8の
(1),(2)は埋設物が金属片である場合、(3),
(4)はプラスチック片である場合、(5),(6)は
石片である場合、(7),(8)は木片である場合をそ
れぞれ表す。図7は、土壌が乾燥したローム土である場
合、図8は湿った砂地である場合をそれぞれ表す。
7 and 8 are graphs showing an example of elastic waves for each type of buried object. 7 (1), (3),
(5), (7) and FIGS. 8 (1), (3), (5),
(7) is a graph showing the relationship between elastic wave intensity and time, and is shown in FIGS. 7 (2), (4), (6), (8) and FIG.
(2), (4), (6) and (8) are graphs showing the relationship between elastic wave intensity and frequency. (1) and (2) of FIGS. 7 and 8 show (3), when the buried object is a metal piece.
(4) is a piece of plastic, (5) and (6) are pieces of stone, and (7) and (8) are pieces of wood. FIG. 7 shows the case where the soil is dry loamy soil, and FIG. 8 shows the case where the soil is wet sand.

【0042】図7および図8の周波数スペクトルから、
物質固有の応答特性があることがわかる。また、測定条
件による影響が少ないこともわかる。さらに、再現性も
優れていることが確認されている。これらのことから、
弾性波を利用した地中埋設物の種類の識別を安定して精
度よく行うことが可能であることがわかる。
From the frequency spectra of FIGS. 7 and 8,
It can be seen that there are response characteristics peculiar to the substance. It can also be seen that the influence of the measurement conditions is small. Furthermore, it has been confirmed that the reproducibility is also excellent. from these things,
It can be seen that it is possible to stably and accurately identify the type of underground buried object using elastic waves.

【0043】図9は、発振装置21および受振装置22
の他の例である発振・受振装置55を示すブロック図で
ある。発振・受振装置55は、発振装置21の加振用探
針28と受振装置22の受振用探針32とを同じ探針と
したものであり、前記発振・受振装置55は、ハンマ5
6、モータ57、ばね58、センサ59および加振・受
振用探針60を備える。ハンマ56およびモータ57に
よって、前記発振装置21と同様にして探針60に衝撃
が加えられて発生した減衰する振動は、加振・受振用探
針60を伝播して埋設物35に伝わる。埋設物35で発
生した弾性波は、前記加振・受振用探針60で受振さ
れ、当該加振・受振用探針60を伝播してセンサ59で
弾性波信号に変換される。当該弾性波信号は、信号増幅
器36に入力される。
FIG. 9 shows an oscillating device 21 and a vibration receiving device 22.
FIG. 11 is a block diagram showing an oscillation / vibration receiving device 55 which is another example of FIG. The oscillating / vibrating device 55 uses the vibrating probe 28 of the oscillating device 21 and the vibrating probe 32 of the vibrating device 22 as the same probe.
6, a motor 57, a spring 58, a sensor 59, and a vibrating / vibrating probe 60. The damped vibration generated by the impact applied to the probe 60 by the hammer 56 and the motor 57 in the same manner as the oscillation device 21 propagates through the excitation / vibration probe 60 and is transmitted to the buried object 35. The elastic wave generated in the embedded object 35 is received by the vibration / vibration probe 60, propagates through the vibration / vibration probe 60, and is converted into an elastic wave signal by the sensor 59. The elastic wave signal is input to the signal amplifier 36.

【0044】以上のように、本形態によれば、従来技術
のように操作者が埋設物の種類を識別することと比較す
ると、安定した高い精度で識別することが可能となる。
また、短時間で識別できるとともに、省力化・省人化を
図ることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it becomes possible to perform identification with stable and high accuracy as compared with the case where the operator identifies the type of the buried object as in the prior art.
In addition, the identification can be performed in a short time, and labor and labor can be saved.

【0045】さらに、ニューラルネットワーク41を用
いると、入力層44への入力データ数、および出力層4
6からの出力データ数の変更が比較的容易である。ニュ
ーラルネットワーク41の入力層44への入力データと
して分割応答信号に加えて、地質条件(たとえば探針の
挿入力、土壌の密度など)や、測定条件(たとえば探針
の挿入角度、挿入深さなど)を表すデータを入力するこ
とによって、識別精度をさらに向上することが可能であ
る。なお、本形態では、BPNNの例について説明した
けれども、たとえばシグモイド関数以外の非線形関数を
用いたり、さらにBPNN以外のどのようなニューラル
ネットワークを用いた場合でも、同様の効果が得られ
る。
Further, when the neural network 41 is used, the number of input data to the input layer 44 and the output layer 4
It is relatively easy to change the number of output data from 6. In addition to the divided response signal as input data to the input layer 44 of the neural network 41, geological conditions (for example, insertion force of the probe, soil density, etc.) and measurement conditions (for example, insertion angle of the probe, insertion depth, etc.) It is possible to further improve the identification accuracy by inputting the data representing (). Although the example of the BPNN has been described in the present embodiment, the same effect can be obtained by using, for example, a nonlinear function other than the sigmoid function or any neural network other than the BPNN.

【0046】また、出力ベクトル判定回路42でニュー
ラルネットワーク41からの出力信号レベルに基づく判
定を行うことによって、識別精度の向上を図ることが可
能となる。なお、出力ベクトル判定回路42を設けなか
った場合には、たとえば出力信号レベルが最大であるニ
ューラルネットワーク41からの出力信号によって地中
埋設物の種類が決定される。
Further, by making a decision based on the output signal level from the neural network 41 in the output vector decision circuit 42, it is possible to improve the identification accuracy. If the output vector determination circuit 42 is not provided, for example, the type of underground buried object is determined by the output signal from the neural network 41 having the maximum output signal level.

【0047】また、表示装置26に識別状況が段階的に
表示されるので、操作者が識別結果を知ることができる
上に、さらに識別処理の過程を知ることができる。な
お、表示装置26に表示する以外に、識別結果が所望と
する埋設物の種類であるときにブザー音を鳴らす報知手
段を設ける例や、警告灯でフラッシュ(点滅)表示する
例も本発明の範囲に属するものである。
Further, since the identification status is displayed step by step on the display device 26, the operator can know the identification result and further know the process of the identification process. In addition to the display on the display device 26, an example of providing an informing means for emitting a buzzer sound when the identification result is a desired type of buried object, and an example of flashing (flashing) with a warning light are also included in the present invention. It belongs to the range.

【0048】さらに、発振・受振装置55を用いること
によって、地中への探針の挿入は1つでよくなり、作業
の簡略化を図ることができる。
Further, by using the oscillation / vibration receiving device 55, only one probe needs to be inserted into the ground, and the work can be simplified.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、地中埋設
物の種類を安定した高い精度で、かつ短時間で識別する
ことができ、作業の省力化・省人化を図ることが可能と
なる。また、ニューラルネットワークを用いることは、
ニューラルネットワークへの入力データ数、ニューラル
ネットワークからの出力データ数の変更が比較的容易で
ある。さらに、判定手段を設けることによって識別精度
が向上する。またさらに、識別結果を出力することによ
って、操作者は識別結果を知ることができる。さらに、
加振用探針と受振用探針とを同一の探針とすることによ
って、作業の簡略化を図ることができる。また、誤った
識別を行った場合であっても、ニューラルネットワーク
を学習させることによって、次回からは正しい識別がで
きるようになり、識別性能がさらに向上する。
As described above, according to the present invention, it is possible to identify the type of an underground buried object with stable and high accuracy in a short time, and to save labor and labor. It will be possible. Also, using a neural network
It is relatively easy to change the number of input data to the neural network and the number of output data from the neural network. Further, by providing the judging means, the identification accuracy is improved. Furthermore, the operator can know the identification result by outputting the identification result. further,
By making the vibration probe and the vibration probe the same probe, the work can be simplified. Further, even if incorrect identification is performed, by learning the neural network, correct identification can be performed from the next time, and the identification performance is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態である地中埋設物の識別
装置27を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an identification device 27 of an underground buried object according to an embodiment of the present invention.

【図2】識別回路24のニューラルネットワーク41の
概略的構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a neural network 41 of a discrimination circuit 24.

【図3】識別回路24の出力ベクトル判定回路42での
判定方法を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a determination method in an output vector determination circuit 42 of the identification circuit 24.

【図4】表示装置26に表示される表示画面47の構成
を示す図である。
4 is a diagram showing a configuration of a display screen 47 displayed on the display device 26. FIG.

【図5】地中埋設物の識別および学習方法を示すフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a method for identifying and learning an underground buried object.

【図6】表示画面47の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a display screen 47.

【図7】埋設物の弾性波の一例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of elastic waves of a buried object.

【図8】埋設物の弾性波の一例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of elastic waves of a buried object.

【図9】発振・受振装置55を示すブロック図である。9 is a block diagram showing an oscillating / vibrating device 55. FIG.

【図10】典型的な従来例であるパターン認識装置71
の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a typical prior art pattern recognition device 71.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 発振装置 22 受振装置 23 信号処理回路 24 識別回路 26 表示装置 27 地中埋設物の識別装置 28 加振用探針 29 ハンマ 32 受振用探針 33 センサ 34 地中 35 埋設物 36 信号増幅器 37 A/D(アナログ/デジタル)変換器 38 波形記憶回路 39 FFT演算回路 40 入力ベクトル生成回路 41 ニューラルネットワーク 42 出力ベクトル判定回路 43 データベース回路 44 入力層 45 中間層 46 出力層 55 発振・受振装置 60 加振・受振用探針 21 oscillator device 22 vibration receiving device 23 signal processing circuit 24 identification circuit 26 display device 27 identification device for underground buried object 28 vibration probe 29 hammer 32 vibration receiving probe 33 sensor 34 underground 35 buried object 36 signal amplifier 37 A / D (analog / digital) converter 38 Waveform memory circuit 39 FFT operation circuit 40 Input vector generation circuit 41 Neural network 42 Output vector determination circuit 43 Database circuit 44 Input layer 45 Intermediate layer 46 Output layer 55 Oscillation / vibration device 60 Excitation・ Vibration probe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下井 信浩 東京都町田市つくし野3−23−4 (72)発明者 加納 雅彦 神奈川県相模原市淵野辺1−18−32 A− 302 (72)発明者 牧野 辰夫 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 宇野 昌嘉 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 木村 智納 岐阜県各務原市川崎町1番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuhiro Shimoi 3-23-4 Tsukushino, Machida City, Tokyo (72) Inventor Masahiko Kano 1-18-32 Fuchinobe Sagamihara City, Kanagawa Prefecture A-302 (72) Inventor Makino Tatsuo, 1 Kawasaki-cho, Kakamigahara-shi, Gifu Kawasaki Heavy Industries Ltd., Gifu factory (72) Inventor Masayoshi Uno, 1 Kawasaki-cho, Kakamigahara-shi, Gifu Prefecture Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Gifu factory (72) Inventor, Kimura Chino Kagami 1 Kawasaki-cho, Ichi Kawasaki Heavy Industries Gifu factory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地中埋設物に当接するまで地中に挿入さ
れる加振用探針を有し、前記地中埋設物に振動を与える
発振手段と、 地中埋設物に当接するまで地中に挿入される受振用探針
を有し、前記発振手段が地中埋設物に振動を与えること
によって発生する弾性波を受振し、弾性波信号として出
力する受振手段と、 前記受振手段が出力した弾性波信号から、地中埋設物の
種類を識別するための識別信号を作成する信号処理手段
と、 前記識別信号に基づいて当該識別信号が表す地中埋設物
の種類を識別する識別手段とを備え、 前記識別手段は、 複数の入力部を有する入力層と、 地中埋設物の種類に対応した数の出力部を有する出力層
と、 前記入力層と出力層との間に介在される1または複数の
中間層とから成るニューラルネットワークを含み、 前記信号処理手段は、前記識別信号として、弾性波信号
をアナログ/デジタル変換した後フーリエ変換して周波
数応答信号を作成し、当該周波数応答信号を複数の周波
数帯域毎に分割した分割応答信号を前記ニューラルネッ
トワークの入力層の複数の入力部にそれぞれ与えること
を特徴とする地中埋設物の識別装置。
1. An oscillating means having a vibrating probe that is inserted into the ground until it comes into contact with an underground buried object, and an oscillating means for vibrating the underground buried object, and a ground until coming into contact with the underground buried object. A vibrating means having a vibrating tip inserted therein, the vibrating means vibrating an elastic wave generated by vibrating the buried object and outputting as an elastic wave signal; and the vibrating means outputs Signal processing means for creating an identification signal for identifying the type of the underground buried object from the elastic wave signal, and identification means for identifying the type of the underground buried object represented by the identification signal based on the identification signal The identifying means is interposed between the input layer having a plurality of input parts, the output layer having a number of output parts corresponding to the type of the underground buried object, and the input layer and the output layer. Including a neural network consisting of one or more intermediate layers As the identification signal, the signal processing means performs analog / digital conversion of an elastic wave signal and then Fourier transforms the frequency response signal to create a frequency response signal. An apparatus for identifying an underground buried object, which is applied to each of a plurality of input sections of an input layer of a neural network.
【請求項2】 前記識別手段は、ニューラルネットワー
クの出力層の出力部から地中埋設物の種類毎に出力され
る出力信号レベルに基づいて、地中埋設物の種類を判定
する判定手段を含むことを特徴とする請求項1記載の地
中埋設物の識別装置。
2. The identifying means includes determining means for determining the type of the underground buried object based on the output signal level output from the output unit of the output layer of the neural network for each type of the underground buried object. The identification device for an underground buried object according to claim 1, characterized in that.
【請求項3】 前記識別手段の識別結果を出力する出力
手段を含むことを特徴とする請求項1記載の地中埋設物
の識別装置。
3. The apparatus for identifying an underground buried object according to claim 1, further comprising output means for outputting the identification result of the identification means.
【請求項4】 前記出力手段は、前記識別手段の識別結
果を表示する表示手段であることを特徴とする請求項3
記載の地中埋設物の識別装置。
4. The output means is a display means for displaying the identification result of the identification means.
The device for identifying underground buried objects.
【請求項5】 前記加振用探針および受振用探針は、同
一の探針であることを特徴とする請求項1記載の地中埋
設物の識別装置。
5. The apparatus for identifying an underground buried object according to claim 1, wherein the vibration probe and the vibration probe are the same probe.
【請求項6】 前記受振手段が出力した弾性波信号を逐
次に記憶する記憶手段を含み、 前記識別手段は、当該識別手段による識別結果が誤って
いたときには、前記記憶手段に記憶された弾性波信号を
読出し、読出した弾性波信号を用いて当該識別手段が有
するニューラルネットワークを学習させることを特徴と
する請求項1記載の地中埋設物の識別装置。
6. The elastic wave signal stored in the storage means is included when the identification means has an erroneous identification result. The apparatus for identifying an underground buried object according to claim 1, wherein a signal is read out and the neural network included in the identification means is learned by using the read elastic wave signal.
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