JPH11264873A

JPH11264873A - 物体計測装置

Info

Publication number: JPH11264873A
Application number: JP6974098A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Imai; 隆介今井; Yasuhiro Hashimoto; 康広橋本; Ken Kikuchi; 研菊池; Jun Sasaki; 潤佐々木; Kazumi Taniguchi; 一水谷口; Masaji Fujii; 正司藤井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JP3528580B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ユーザに測定物体の位置および形状を高精度で
認識させる。【解決手段】受信信号に対して整相処理を行い、音響ビ
ームを形成する手段と、形成した各ビームからユーザ等
によって指定された反射信号を含む信号列を抽出する手
段と、抽出した信号列に対して、ウィグナー分布解析を
行うことにより瞬時スペクトルを計測する手段と、計測
した瞬時スペクトルからスペクトルの立ち上がり位置、
最大位置および立ち下がり位置を計測する手段と、計測
した各地点の時間的位置から該反射信号を放射する物体
の位置および形状を計測する手段から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソーナー、レーダ
ー等、音波または電波の送受信を通して、一定領域内に
存在する物体の位置を画面上に表示する物体表示装置お
よび該物体の位置および形状を計測する物体計測装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ソーナー、レーダー等、一定領
域内に音波または電波を送信し、該領域内に存在する不
特定多数の物体からの反射信号を受信し、その位置を画
面上に表示する物体表示装置が知られている。具体例と
して、Ｒ.Ｊ.ユーリック著、土屋明訳：水中音響の原
理：共立出版：ｐ９の装置がある。装置の概要を図１を
用いて説明する。

【０００３】物体表示装置１０は、船舶に搭載され、水
中に存在する物体の位置を表示する。図１の通り、送信
すべき信号を生成する送信装置１１と、送信装置１１が
生成した送信信号を超音波に変換して送波すると共に、
反射波を受波し、電気信号へ変換する送受波装置１２、
送受波装置１２から入力した受信信号を電力増幅および
ディジタル変換し、音響ビームを形成する受信装置１
３、受信装置１３から入力した受信信号列に所定の信号
処理を行い、映像信号に変換する信号処理装置１４およ
び信号処理装置１４から入力した映像信号を表示画面上
に表示する表示装置１５から構成される。この内、送受
波装置１２と受信装置１３および表示装置１５の機能を
図を用いて説明する。

【０００４】送受波装置１２の受波部分および受信装置
１３の構成を図２に示す。送受波装置の受波部分は、ハ
イドロホン２１ｉ（ｉ=１,…,Ｎ）から成り、受信装置
１３は、電力増幅器２２とディジタル変換器２３および
整相処理器２４から成る。

【０００５】送受波装置１２の受波部分は、Ｎ個のハイ
ドロホンで構成され、各ハイドロホン毎に受信した受信
信号を受信装置１３へ出力する。

【０００６】受信装置１３は、入力した受信信号に対し
て、ハイドロホン毎に電力増幅器２２およびディジタル
変換器２３への入出力を経て受信信号の電力増幅および
ディジタル変換を行い、整相処理器２４で音響ビームを
形成する。整相処理器２４における整相処理方式とし
て、従来より様々な手法が用いられているが、ここでは
遅延整相方式を例にとり説明する。遅延整相方式を行う
整相処理器２５の構成を図３に示す。整相処理器２４
は、遅延器３１ｊｉ（ｉ=１,…,Ｎ、ｊ=１,…,Ｍ）およ
びタップ３２ｊｉ（ｉ=１,…,Ｎ、ｊ=０,…,Ｍ）から成
る。整相処理器２４は、タップ加算線３３および３４の
通り、入力されたハイドロホン出力の遅延が線形になる
ように操作することにより、角度θに対するビームＢ
(θ)を形成する。例えば、タップ加算線３３の通り遅延
をかけない状態で各ハイドロホン出力の信号を結合する
ことにより、正面方向のビームＢ(０)が形成できる。ま
た、加算線３４の通り各ハイドロホン出力の遅延が線形
になるように操作すれば、角度θ１に対するビームＢ
(θ１)が形成できる。この操作により、図４の通り一定
の範囲内に一定数のビームを放射状に形成することが可
能となる。これを数式で表せば下式数１で示される。

【０００７】

【数１】

【０００８】表示装置１５は、信号処理装置１４から入
力した、映像信号化された受信信号列を表示画面に表示
する。表示画面の一例を図５に示す。半径方向は距離、
円周方向は方位をそれぞれ表す。画面上では、受信信号
列の振幅値を輝度で表示する。この場合、方位方向の分
解能は受信装置１３で形成するビーム幅に依存し、ビー
ム幅が細くなるほど方位分解能は向上する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記物体表示装置における送受波装置１２
および表示装置１５に存在する。

【００１０】上述の通り、表示画面上の方位分解能はビ
ーム幅に依存する。理論的には、ビーム幅を細くするた
めには送受波装置１２における受波器の開口長を大きく
すればよいが、物理的に送受波装置１２の大きさには限
りがある。従って、図６（ａ）の通りビーム幅より小さ
い物体、図６（ｂ）の通りビーム幅が細くできずに複数
ビームが重畳する領域が存在する場合、該領域に存在す
る物体に対しては、物体の大きさを特定することが困難
になる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、受信信号に対して整相処理を行
い、音響ビームを形成する手段と、形成した各ビームか
らユーザ等によって指定された反射信号を含む信号列を
抽出する手段と、抽出した信号列に対して、ウィグナー
分布解析を行うことにより信号列の周波数スペクトルを
計算する手段と、周波数スペクトルからスペクトルの立
ち上がり位置、最大位置および立ち下がり位置を時間的
に算出する手段と、算出した各地点の時間的位置から該
反射信号を放射する物体の位置および形状を計測する手
段とを有することにより、ユーザに該物体の位置および
形状を高精度で認識させる機能を有することを特徴とす
る物体表示装置が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による位置および形状計測
手法の原理を、位置計測手法および形状計測手法の２つ
に分けて説明する。

【００１３】第１に位置計測手法を説明する。

【００１４】図７の通り、ｘｙ平面上に、各機器および
測定物体を以下の位置に配置する。

【００１５】送波器：原点、左受波器：点（-Ｄ,０）、
右受波器：点（Ｄ,０）測定物体：点（ｘ,ｙ）いま、時刻ｔ=０に送波器から音波が放射されたとし
て、測定物体からの反射波を両受波器が受波する時刻を
考える。送受波器の位置関係より、測定物体が第１象限
（ｘ>０,ｙ>０）に存在する場合は、右受波器が左受波
器よりはやく反射波を受波し、逆に左受波器が右受波器
よりはやく受波する場合、測定物体は第２象限（ｘ<０,
ｙ>０）に存在する。左右受波器が反射波を受波する時
刻をそれそれＴｌ、Ｔｒとおくと、Ｔｌ、Ｔｒに関して
下式数２が成り立つ。

【００１６】

【数２】

【００１７】図７の通り、原点から測定物体までの距離
をｒ、測定物体の方位とｙ軸とのなす角をθとおくと、
数２より測定物体の位置（ｘ,ｙ）は下式数３で表され
る。

【００１８】

【数３】

【００１９】ここで、受波時刻Ｔｌ、Ｔｒの計測手法を
考える。第１には、図８の通り左右受波器の時間波形を
観測し、波形の立ち上がり時刻をもってＴｌ、Ｔｒとす
る手法が考えられる。しかしながら、海中に音波を送信
するソーナー装置においては、受波波形には測定物体か
らの反射波の他に雑音および海面、海底および海中の散
乱体からの反射である残響が混在し、正確なＴｌ、Ｔｒ
の計測は困難である。これは、大気中に電波を送信する
レーダー装置についても同様である。

【００２０】そこで、時間波形の代わりにウィグナー分
布による瞬時スペクトルを用いることを考える。ここで
瞬時スペクトルとは、特定周波数成分のスペクトルの時
間変化のことを表す。ウィグナー分布は時間分解能に優
れ、かつ雑音、残響の影響も時間波形より小さく、ソー
ナー、レーダー装置においてもＴｌ、Ｔｒの計測が可能
である。図９に瞬時スペクトルによるＴｌ、Ｔｒ計測手
法の概要を示す。左右受波波形のウィグナー分布から送
信周波数成分の瞬時スペクトルを求め、そのピーク位置
からＴｌ、Ｔｒを算出し、数３に代入することにより位
置を計算する。

【００２１】第２に、形状計測手法について説明する。

【００２２】図１０を用いて、計測物体の大きさと反射
波の関係を説明する。図の左側は小測定物体、右側は大
測定物体を表す。測定物体が小さい場合は反射点が小さ
いため、エコーの時間長は短くなり、結果として瞬時ス
ペクトルのピーク形状は鋭い波形となる。一方、大測定
物体の場合は、図の通り物体表面上の複数地点で反射
し、エコーの時間長は長くなる。従って、瞬時スペクト
ルのピーク形状は図のような緩やかな放物線形状とな
る。このように、エコーの時間長および瞬時スペクトル
のピーク形状は測定物体の形状に依存する。前述の理由
から、エコーの時間長は測定に適さないため、瞬時スペ
クトルを図１１の通り適用し、測定物体の形状を測定す
る。位置計測の際に計測するピーク位置Ｔｌ、Ｔｒの他
に、予め設定する閾値を上回る立ち上がり位置Ｔｓｌ、
Ｔｓｒおよび閾値を下回る立ち下がり位置Ｔｅｌ、Ｔｅ
ｒを計測し、各々数３に代入することにより３組の
（ｘ,ｙ）が計算される。測定物体の形状は、これら３
組の（ｘ,ｙ）の位置関係から算出する。

【００２３】本発明を実現するための装置の構成を図１
２に示す。本発明を実現するための装置である形状計測
装置１１０は、信号抽出器１１１とウィグナー分布計算
器１１２、瞬時スペクトル１１３、ピーク形状計測器１
１４および形状計算器１１５から構成される。信号抽出
器１１１には左右ビームの受信信号列およびユーザ等に
よって指定された測定物体の位置が入力され、形状計算
器１１５からは測定物体の形状計測結果が出力される。

【００２４】以下に形状計測装置１１０を構成する各装
置の概要を説明する。

【００２５】信号抽出器１１１は、入力した左右ビーム
の受信信号列から、入力したユーザ等によって指定され
た測定物体の位置を含む、予め設定した時間長の信号列
を切り出し、各々ウィグナー分布計算器１１２へ出力す
る。ここで、切り出した左右ビームの信号列をそれぞれ
ＳＬ(ｔ)、ＳＲ(ｔ)とおく。

【００２６】ウィグナー分布計算器１１２は、信号抽出
器１１１から入力したＳＬ(ｔ)、ＳＲ(ｔ)のウィグナー
分布を計算する。ウィグナー分布計算結果の一例を図１
３に示す。横軸は時間、縦軸は周波数を表している。図
ではウィグナー分布スペクトルの大きさをグレイスケー
ルで示しており、黒に近いほどスペクトルは大きくな
る。信号ＳＬ(ｔ)、ＳＲ(ｔ)の時間ｔ、周波数ｆにおけ
るウィグナー分布スペクトルを記号ＷＬ(ｔ,ｆ)、ＷＲ
(ｔ,ｆ)で表す。ウィグナー分布計算器１１２は、計算
したウィグナー分布スペクトルＷＬ(ｔ,ｆ)、ＷＲ(ｔ,
ｆ)を瞬時スペクトル計算器１１３へ出力する。

【００２７】瞬時スペクトル計算器１１３は、ウィグナ
ー分布計算器１１２から入力したウィグナー分布スペク
トルから瞬時スペクトルを計算する。瞬時スペクトル
は、ウィグナー分布スペクトルＷＬ(ｔ,ｆ)、ＷＲ(ｔ,
ｆ)において周波数ｆを一定値Ｆに固定した場合に等し
い。ここで、周波数Ｆは送信周波数に設定し、周波数Ｆ
の瞬時スペクトルをＩＬ(Ｆ,ｔ)、ＩＲ(Ｆ,ｔ)と記す。
瞬時スペクトル計算器１１３は、計算した瞬時スペクト
ルＩＬ(Ｆ,ｔ)、ＩＲ(Ｆ,ｔ)をピーク形状計測器１１４
へ出力する。

【００２８】ピーク形状計測器１１４は、瞬時スペクト
ル計算器１１３から入力した瞬時スペクトルから、図１
１の通り立ち上がり位置Ｔｓｌ、Ｔｓｒ、ピーク位置Ｔ
ｌ、Ｔｒおよび立ち下がり位置Ｔｅｌ、Ｔｅｒを計測
し、計測結果を形状計算器１１５へ出力する。

【００２９】形状計測器１１５は、ピーク形状計測器１
１４から入力した瞬時スペクトルの位置情報から数３を
用いて測定物体の位置（ｘ,ｙ）を計算する。

【００３０】上述の説明では、送受波装置のハイドロホ
ンが水平方向に配列していると仮定して「左」「右」ビ
ームと分けているが、２本のビームの位置関係はハイド
ロホンの配置に応じて変化するものであり、例えば、ハ
イドロホンが垂直方向に配列している場合は「上」
「下」ビームと分けられる。

【００３１】次に、本発明の第１の実施の形態の物体計
測装置を、図１４に示す全体の構成図を用いて説明す
る。

【００３２】物体計測装置１３０は、図１の従来の物体
表示装置１０を構成する各装置の他に、ビーム形成装置
１３１および形状計測装置１１０から構成されている。
本発明の第１の実施の形態の物体計測装置において、送
受波装置の受波部分は、図２に示す通り任意の１方向に
直線的に配列するハイドロホンあるいは受波器から構成
される。また、従来の物体表示装置を構成する装置で
は、送受波装置１３２および表示装置１３３の機能が従
来と異なる。以下に送受波装置１３２とビーム形成装置
１３１および表示装置１３３の機能を説明する。

【００３３】送受波装置１３２は、従来と同様、送信装
置１１が生成した送信信号を超音波に変換して送波する
と共に、反射波を受波し、電気信号へ変換する機能を有
する。従来と異なる点は、信号を受信装置１３およびビ
ーム形成装置１３１へ出力する点である。

【００３４】ビーム形成装置１３１は、送受波装置１３
２から入力した信号に対して整相処理を行い、２本の音
響ビームを形成する。従って、その構成は送受波装置１
３２の構成により異なる。

【００３５】例えば、送受波装置１３２が水平方向に直
線的に配列するＮ個のハイドロホンから構成される場
合、ビーム形成装置１３１は図１５に示す構成となる。
ビーム形成装置１３１は、左ビームを形成する左ビーム
形成器１４１および右ビームを形成する右ビーム形成器
１４２から構成される。

【００３６】左ビーム形成器１４１および右ビーム形成
器１４２の構成は、図２の受信装置１３の構成とほぼ同
様であり、各装置に入力されるハイドロホン出力の数が
異なる。すなわち、左ビーム形成器１４１および右ビー
ム形成器１４２に入力されるハイドロホン出力の数は、
受信装置１３に入力される数の半分となる。左ビーム形
成器１４１および右ビーム形成器１４２は、各々に入力
される（Ｎ/２）個のハイドロホン出力から、数１を用
いて図１６の通り一定の範囲内に一定数のビームを放射
状に形成し、結果を形状計測装置１１０に出力する。

【００３７】ここで、受信装置１３とビーム形成装置１
３１の機能の違いについて説明すると、上述の通り、両
者の違いは入力するハイドロホン出力の数のみである。
受信装置１３においてはＮ個のハイドロホン出力からビ
ームを形成し、一方、ビーム形成装置では（Ｎ/２）個
のハイドロホン出力からビームを形成する。従って、受
信装置で（Ｎ/２）個のハイドロホン出力からビームを
形成し、信号処理装置を経て表示装置に出力する構成に
した場合、受信装置１３とビーム形成装置１３１の構成
は等しくなる。この場合、ビーム形成装置は設置する必
要はなく、受信装置１３の結果を信号処理装置１４およ
び形状計測装置１１０の出力する構成にする。このよう
に信号処理装置１４ならびに形状計測装置１１０に入力
される受信信号が等しい構成となる場合、ビーム形成装
置１３１は設置せず、受信装置１３の出力を信号処理装
置１４および形状計測装置１１０に入力する構成にす
る。

【００３８】また、送受波装置１３２が図１７の通り１
送波器と２受波器から構成される場合、ビーム形成装置
１３１は、図１８の通り２受波器の受信信号に対応する
電力増幅器およびディジタル変換器から構成され、ディ
ジタル変換後の受信信号は形状計測装置１１０へ出力さ
れる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態の形状計
測装置について説明する。構成は図１４の本発明の第１
の実施の形態の形状計測装置と同様であり、送受波装置
１３２における受波部分およびビーム形成装置１３１の
構成が異なる。本発明の第２の実施の形態の形状計測装
置において、送受波装置の受波部分は複数方向に直線的
に配列するハイドロホンの集合として構成される。構成
を示す一例として、図１９の通りハイドロホンが２次元
に配列している場合を考える。この場合、ハイドロホン
が水平、垂直、右斜上および左斜上の各方向に各々Ｎ個
配列していると見なせる。

【００４０】送受波装置１３２のハイドロホンが図１９
の構成の場合、ビーム形成装置１３１は、図２０の通り
入力信号切換器１８１、第１ビーム形成器１８２および
第２ビーム形成器１８３から構成される。

【００４１】入力信号切換器１８１は、送受波装置１３
２から入力したＮ２個のハイドロホン出力からＮ個のハ
イドロホン出力のみを第１ビーム形成器１８２および第
２ビーム形成器１８３へ出力する。このＮ個のハイドロ
ホン出力は、水平方向、垂直方向、右斜上方向および左
斜上方向の４方向に配列し、順次他方向のハイドロホン
出力へ入力を切り換える。例えば、水平、垂直、右斜
上、左斜上の順に形状計測をしたい場合、図２１（ａ）
から（ｄ）の順にハイドロホン出力を切り換える。最初
は水平方向なので図２１（ａ）に示す水平方向のハイド
ロホン出力を入力し、その後入力するハイドロホン出力
を図２１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の垂直、右斜上、左斜
上方向に切り換え、（Ｎ/２）個のハイドロホン出力を
第１ビーム形成器１８２および第２ビーム形成器１８３
へ出力する。

【００４２】第１ビーム形成器１８２および第２ビーム
形成器１８３の機能は、左ビーム形成器１４１および右
ビーム形成器１４２と同様である。入力された（Ｎ/
２）個のハイドロホン出力からビームを形成する。

【００４３】表示装置１３３は、信号処理装置１４から
入力した映像信号を表示画面上に表示する従来の機能に
加えて、ユーザ等によって指定された測定物体の位置を
形状計測装置１１０に出力する機能および形状計測装置
１１０から入力した計測結果を画面上に表示する機能を
有する。計測結果の表示例を図２２に示す。図の通り測
定物体のみを拡大して表示することにより、ユーザに測
定物体の位置および形状を高精度で認識させることがで
きる。

【００４４】このように、本発明の形態では、送信範囲
内に存在する不特定多数の物体からの反射信号の位置を
表示する物体表示装置において、受信信号に対して整相
処理を行い、音響ビームを形成する手段と、形成した各
ビームからユーザ等によって指定された反射信号を含む
信号列を抽出する手段と、抽出した信号列に対して、ウ
ィグナー分布解析を行うことにより瞬時スペクトルを計
測する手段と、計測した瞬時スペクトルからスペクトル
の立ち上がり位置、最大位置および立ち下がり位置を計
測する手段と、計測した各地点の時間的位置から該反射
信号を放射する物体の位置および形状を計測する手段と
を有することにより、ユーザに該物体の位置および形状
を高精度で認識させる機能を有することを特徴とする物
体表示装置が提供される。

【００４５】また、上述の実施の形態の物体表示装置
は、船舶に搭載され、水中に音波を放射し、反射信号を
処理して結果を表示する構成を例にとったが、本発明は
この構成に限定されるものではない。例えば、音波の代
わりに電波を用い、大気中の物体を表示する構成に適用
することもできる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、受信信号に対して整相
処理を行い、音響ビームを形成する手段と、形成した各
ビームからユーザ等によって指定された反射信号を含む
信号列を抽出する手段と、抽出した信号列に対して、ウ
ィグナー分布解析を行うことにより瞬時スペクトルを計
測する手段と、計測した瞬時スペクトルからスペクトル
の立ち上がり位置、最大位置および立ち下がり位置を計
測する手段と、計測した各地点の時間的位置から該反射
信号を放射する物体の位置および形状を計測する手段と
を有することにより、ユーザに該物体の位置および形状
を高精度で認識させる機能を有することを特徴とする物
体表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の物体表示装置の構成を示す図。

【図２】送受波装置１２の受波部分と受信装置１３の構
成を示す図。

【図３】整相処理器２４の構成を示す図。

【図４】送受波装置１２および受信装置１３におけるビ
ーム形成を示す図。

【図５】表示画面の一例を示す図。

【図６】強反射率の物体の実際と表示画面上での形状比
較を示す図。

【図７】機器および物体測定の配置を示す図。

【図８】時間波形によるＴｌ、Ｔｒ計測の概要を示す
図。

【図９】瞬時スペクトルによるＴｌ、Ｔｒ計測の概要を
示す図。

【図１０】大物体と小物体での反射点の相違を示す図。

【図１１】形状計測手法の概要を示す図。

【図１２】本発明を実現するための装置の構成を示す
図。

【図１３】ウィグナー分布計算結果を示す一例。

【図１４】本発明の実施の形態の物体表示装置の構成を
示す図。

【図１５】ビーム形成装置１３１の構成の一例を示す
図。

【図１６】左右ビームの形成を示す図。

【図１７】１送波器および２受波器から構成される送受
波装置。

【図１８】ビーム形成装置１３１の構成の一例を示す
図。

【図１９】２次元に配列されるハイドロホンから構成さ
れる送受波装置。

【図２０】ビーム形成装置１３１の構成のその他の例を
示す図

【図２１】ハイドロホン出力の切り換えを示す図

【図２２】計測結果の表示例を示す図。

【符号の説明】

１２：送受波装置、１３：受信装置、１３１：ビ−ム形
成装置１５：表示装置、２４：整理処置装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木潤神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者谷口一水神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者藤井正司神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソーナー、レーダー等、音波または電波を
送信し、送信信号に対する、送信範囲内に存在する不特
定多数の物体からの反射信号を受信する手段と、受信し
た信号を映像信号に変換する手段と、変換した受信信号
を表示画面上に表示する手段とを有し、送信範囲内に存
在する不特定多数の物体からの反射信号の位置を画面上
に表示する物体表示装置において、ユーザ等によって指
定された任意の測定物体に対して、物体の位置および形
状を高分解能で計測する手段を有し、計測結果を上記物
体表示装置の表示画面上に表示させることにより、ユー
ザに該物体の位置および形状を高精度で認識させる機能
を有することを特徴とする物体計測装置。
【請求項２】請求項１において、ユーザ等によって指定
された任意の測定物体に対して、物体の位置および形状
を高分解能で計測する手段として、反射信号を受信する
手段が任意の１方向に直線的に配列するハイドロホンか
ら構成される場合、各ハイドロホンで受信された受信信
号に対して整相処理を行い、２本の音響ビームを形成す
る手段と、形成した各ビームからユーザ等によって指定
された反射信号を含む信号列を抽出する手段と、抽出し
た信号列に対して、ウィグナー分布解析を行うことによ
り信号列の周波数スペクトルを計算する手段と、得られ
た周波数スペクトルから特定の周波数スペクトルを抽出
して時間的な変化を計測する手段と、計測した特定周波
数スペクトルの時間変化からスペクトルの立ち上がり位
置、最大位置および立ち下がり位置を計測する手段と、
計測した各地点の時間的位置から測定物体の位置および
形状を計測する手段とを有することを特徴とする物体計
測装置。
【請求項３】請求項１において、ユーザ等によって指定
された任意の測定物体に対して、物体の位置および形状
を高分解能で計測する手段として、反射信号を受信する
手段が複数方向に直線的に配列するハイドロホンの集合
として構成されている場合、任意の１方向に配列するハ
イドロホンで受信する受信信号を抽出する手段と、抽出
した受信信号に対して整相処理を行い、２本の音響ビー
ムを形成する手段と、形成した各ビームからユーザ等に
よって指定された反射信号を含む信号列を抽出する手段
と、抽出した信号列に対して、ウィグナー分布解析を行
うことにより信号列の周波数スペクトルを計算する手段
と、得られた周波数スペクトルから特定の周波数スペク
トルを抽出して時間的な変化を計測する手段と、計測し
た特定周波数スペクトルの時間変化からスペクトルの立
ち上がり位置、最大位置および立ち下がり位置を計測す
る手段と、計測した各地点の時間的位置から測定物体の
位置および形状を計測する手段と、さらには抽出するハ
イドロホンの配列方向を切り換える手段と、切り換え後
の受信信号に対して上記と同様の処理を行う手段とを有
することを特徴とする物体計測装置。
【請求項４】ソーナー、レーダー等、音波または電波を
送信する手段と、該送信信号に対する、送信範囲内に存
在する不特定多数の物体からの反射信号を複数地点に位
置する受波器で受信する手段と、各受信地点で受信した
信号を映像信号に変換する手段と、変換した受信信号を
表示画面上に表示する手段とを有し、送信範囲内に存在
する不特定多数の物体からの反射信号の位置を表示する
物体表示装置において、ユーザ等によって指定された任
意の測定物体に対して、物体の位置および形状を高分解
能で計測する手段を有し、計測結果を表示画面上に表示
させることにより、ユーザに測定物体の位置および形状
を高精度で認識させる機能を有することを特徴とする物
体計測装置。
【請求項５】請求項４において、ユーザ等によって指定
された任意の測定物体に対して、物体の位置および形状
を高分解能で計測する手段として、反射信号を受信する
手段が任意の１方向に直線的に配列する２受波器から構
成される場合、２受波器で受信した受信信号からユーザ
等によって指定された反射信号を含む信号列を抽出する
手段と、抽出した信号列に対して、ウィグナー分布解析
を行うことにより信号列の周波数スペクトルを計算する
手段と、得られた周波数スペクトルから特定の周波数ス
ペクトルを抽出して時間的な変化を計測する手段と、計
測した特定周波数スペクトルの時間変化からスペクトル
の立ち上がり位置、最大位置および立ち下がり位置を計
測する手段と、計測した各地点の時間的位置から測定物
体の位置および形状を計測する手段とを有することを特
徴とする物体計測装置。
【請求項６】請求項４において、ユーザ等によって指定
された任意の測定物体に対して、物体の位置および形状
を高分解能で計測する手段として、反射信号を受信する
手段が複数方向に直線的に配列する受波器の集合として
構成されている場合、任意の１方向に配列する受波器で
受信する受信信号を抽出する手段と、抽出した受信信号
からユーザ等によって指定された反射信号を含む信号列
を抽出する手段と、抽出した信号列に対して、ウィグナ
ー分布解析を行うことにより信号列の周波数スペクトル
を計算する手段と、得られた周波数スペクトルから特定
の周波数スペクトルを抽出して時間的な変化を計測する
手段と、計測した特定周波数スペクトルの時間変化から
スペクトルの立ち上がり位置、最大位置および立ち下が
り位置を計測する手段と、計測した各地点の時間的位置
から測定物体の位置および形状を計測する手段と、さら
には抽出する受波器の配列方向を切り換える手段と、切
り換え後の受信信号に対して上記と同様の処理を行う手
段とを有することを特徴とする物体計測装置。