(57)【要約】【課題】    複数の周波数からなる雑音であっても、この雑音を効率よく抑圧して目標物の検出精度を向上させる。【解決手段】    受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴ部と、ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化部と、正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去ユニットと、を備える。【選択図】      図１
2014032080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を放射し、その反射音から目標物を検出するアクティブソーナー装置であって、
受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化部と、
前記正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、前記反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去ユニットと、
を備えることを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアクティブソーナー装置であって、
前記雑音除去ユニットは、複数の積分器により形成された積分部と、
複数の前記積分器の出力を合成する合成部と、を備え、
複数の前記積分器は、それぞれ異なる積分時定数で前記正規化信号を積分することを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアクティブソーナー装置であって、
複数の前記積分器の積分時定数は、それぞれ逓倍関係をなすことを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のアクティブソーナー装置であって、
前記目標物検出のための音波が放射されていないときに受信した音波の周波数特性を前記正規化信号から算出する周波数算出部と、
前記周波数算出部で算出された周波数特性から前記積分時定数を算出して、前記積分器に出力するパラメータ算出部と、を備えることを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアクティブソーナー装置であって、
前記雑音除去ユニットは、放射した音波の周波数が時間と共に変化する場合に、その反射音に対応した前記正規化信号に対し、時間方向に平滑化処理を行うＰＤＰＣ部と、
所定のマスクを用いて前記反射音に対応した前記正規化信号に対して平滑化処理を行うメディアン部と、
前記ＰＤＰＣ部からの出力と、前記メディアン部からの出力とを合成して前記雑音が抑制された画像を出力する合成部と、
を備えることを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のアクティブソーナー装置であって、
前記合成部から出力された信号に対して閾値処理を行うことにより目標物のデータを抽出する信号検出部を備えることを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアクティブソーナー装置であって、
前記合成部からの合成信号に基づく画像を表示すると共に、当該画像に前記信号検出部で検出した目標物を抽出してなる検出信号に基づく画像を重ねて表示する表示部を備える
ことを特徴とするアクティブソーナー装置。
【請求項８】
音波を放射し、その反射音から目標物を検出するアクティブソーナー信号処理方法であって、
受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴ手順と、
前記ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化手順と、
前記正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、前記反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去手順と、
を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載のアクティブソーナー信号処理方法であって、
前記雑音除去手順は、積分時間の異なる複数の積分手順と、
複数の前記積分手順により得られた信号を合成する合成手順と、を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のアクティブソーナー信号処理方法であって、
複数の前記積分手順における積分時定数は、それぞれ逓倍関係をなすことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のアクティブソーナー信号処理方法であって、
前記目標物検出のための音波が放射されていないときに受信した音波の周波数特性を前記正規化信号から算出する周波数算出手順と、
前記周波数算出手順で算出された周波数特性から前記積分時定数を算出して、前記積分手順における前記積分時定数とするパラメータ算出手順と、を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項１２】
請求項８に記載のアクティブソーナー信号処理方法であって、
前記雑音除去手順は、放射した音波の周波数が時間と共に変化する場合に、その反射音に対応した前記正規化信号に対し、時間方向に平滑化処理を行うＰＤＰＣ手順と、
所定のマスクを用いて前記反射音に対応した前記正規化信号に対して平滑化処理を行うメディアン手順と、
前記ＰＤＰＣ手順からの出力と、前記メディアン手順からの出力とを合成して前記雑音が抑制された画像を出力する合成手順と、
を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のアクティブソーナー信号処理方法であって、
前記合成手順から出力された信号に対して閾値処理を行うことにより目標物のデータを抽出する信号検出手順を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のアクティブソーナー信号処理方法であって、
前記合成手順からの合成信号に基づく画像を表示すると共に、当該画像に前記信号検出手順で検出した目標物を抽出してなる検出信号に基づく画像を重ねて表示する表示手順を含む
ことを特徴とするアクティブソーナー信号処理方法。
【請求項１５】
音波を放射し、その反射音から目標物を検出するアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴステップと、
前記ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化ステップと、
前記正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、前記反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去ステップと、
を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
前記雑音除去ステップは、積分時間の異なる複数の積分ステップと、
複数の前記積分ステップにより得られた信号を合成する合成ステップと、を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
複数の前記積分ステップにおける積分時定数は、それぞれ逓倍関係をなすことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
前記目標物検出のための音波が放射されていないときに受信した音波の周波数特性を前記正規化信号から算出する周波数算出ステップと、
前記周波数算出ステップで算出された周波数特性から前記積分時定数を算出して、前記積分ステップにおける前記積分時定数とするパラメータ算出ステップと、を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
前記雑音除去ステップは、放射した音波の周波数が時間と共に変化する場合に、その反射音に対応した前記正規化信号に対し、時間方向に平滑化処理を行うＰＤＰＣステップと、
所定のマスクを用いて前記反射音に対応した前記正規化信号に対して平滑化処理を行うメディアンステップと、
前記ＰＤＰＣステップからの出力と、前記メディアンステップからの出力とを合成して前記雑音が抑制された画像を出力する合成ステップと、
を含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載のアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
前記合成ステップから出力された信号に対して閾値処理を行うことにより目標物のデータを抽出する信号検出ステップを含むことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のアクティブソーナー信号処理プログラムであって、
前記合成ステップからの合成信号に基づく画像を表示すると共に、当該画像に前記信号検出ステップで検出した目標物を抽出してなる検出信号に基づく画像を重ねて表示する表示ステップを含む
ことを特徴とするアクティブソーナー信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブソーナー装置、アクティブソーナー信号処理方法、及び、その信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アクティブソーナーは、海中に音波を放射して、目標物からの反射音を検出する。そして、放射音と反射音との時間差や反射音の検出方位から目標物の位置や距離を測定している。しかし、受信した音には、反射音の他に波等による雑音が含まれているため、高精度に目標物を検出することが困難である。そこで、検出精度を向上させるための種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特開２００４−１１８１０８号公報には、ブロードバンド信号も検出可能にするための提案が開示されている。即ち、音響信号データをＦＦＴ処理することにより周波数毎に時間積分を行い、所定の周波数区間長の局所平均値を求める。そして、周波数の振幅レベルを局所平均値で除算して局所的な正規化を行う。その後、予め設定した周波数幅を平均区間長として局所平均値を求めて、その周波数の振幅レベル値を局所平均値で置き換えることにより、雑音の除去を行っている
また、特開２００５−３５１７２１号公報には、方位毎に指向性合成されたビームのグラムデータを１チャネル分に圧縮することにより、指向性合成処理の処理利得を損なわないで信号表示する提案が開示されている。即ち、複数の指向性ビームの形成、周波数分析を行い、その後に雑音の平均レベルを計算して正規化を行う。そして、正規化された信号に対して積分を行うことにより雑音の変動を抑制している。
【０００４】
さらに、特開２００９−２５３９１１号公報には、精度の高いキャリアセンスを行うための提案が開示されている。即ち、入力信号に対してフーリエ変換、積分期間内でのパワー演算を行って雑音の抑圧された正規化自己相関値を算出する。そして、正規化自己相関値の大きさが閾値よりも大きいか否かに応じて所望の周波数ビンに狭帯域信号が含まれるか否かを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１８１０８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１７２１号公報
【特許文献３】特開２００９−２５３９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した各特許文献にかかる提案では、雑音を十分に抑圧することが困難であった。例えば、特開２００４−１１８１０８号公報においては、音響信号データをＦＦＴ処理することにより周波数毎に時間積分を行っているが、その際の積分時定数は、固定であるため雑音の周波数に対応していない場合があった。即ち、雑音の音源を波と考えた場合、波には大きく波打つ波と砕ける波とが存在する。即ち、波の周波数は、単一周波数ではない。従って、周波数毎に時間積分を行っても、その積分時定数が固定の場合には、十分な雑音抑制が行えない。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、複数の周波数からなる雑音であっても、この雑音を効率よく抑圧して目標物の検出精度を向上させたアクティブソーナー装置、アクティブソーナー信号処理方法、及び、その信号処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、音波を放射し、その反射音から目標物を検出するアクティブソーナー装置は、受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴ部と、ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化部と、正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去ユニットと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、音波を放射し、その反射音から目標物を検出するアクティブソーナー信号処理方法は、受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴ手順と、ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化手順と、正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去手順と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、音波を放射し、その反射音から目標物を検出するアクティブソーナー信号処理プログラムは、受信した音波に対して高速フーリエ変換を行うことにより周波数スペクトルを導出し、これをＦＦＴ信号として出力するＦＦＴステップと、ＦＦＴ信号を正規化して、正規化信号として出力する正規化ステップと、正規化信号に対して複数の平滑化処理を施し、各平滑化処理された信号を合成することにより、反射音と共に受信された雑音を抑圧した合成信号を出力する雑音除去ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の周波数からなる雑音であっても、周波数に応じた積分時定数で積分し、これを合成するため、雑音を効率よく抑圧することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるアクティブソーナー装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態のアクティブソーナー装置にかかる信号処理手順を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態のアクティブソーナー装置にかかる処理段階における画像を示した図で、（ａ）は正規化信号による画像、（ｂ）は３セルで移動平均した積分画像、（ｃ）は２０セルで移動平均した積分画像、（ｄ）は（ｂ）と（ｃ）との合成画像である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかるアクティブソーナー装置のブロック図である。
【図５】第２実施形態のアクティブソーナー装置における信号処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３実施形態にかかるアクティブソーナー装置のブロック図である。
【図７】第３実施形態のアクティブソーナー装置にかかる処理段階における画像を示した図で、（ａ）は正規化信号を画像表示した図、（ｂ）は正規化信号に対してＰＤＰＣ（Ｐｏｓｔ  Detection  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）処理を施した画像、（ｃ）は正規化信号に対してメディアン処理を施した画像、（ｄ）はＰＤＰＣ処理による画像とメディアン処理による画像とを合成した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかるアクティブソーナー装置２Ａのブロック図である。アクティブソーナー装置２Ａは、復調部１１、ＦＦＴ部１２、正規化部１３、雑音除去ユニット２０、信号検出部１４、表示部１５を備える。
【００１４】
アクティブソーナー装置２Ａは、探知音を放射し、その反射音を受信する。そして、復調部１１は、受信された反射音のアナログ信号をディジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）する。なお、探知音は、種々の方式で放射できる。本実施形態では、探知音の周波数が一定であるＰＣＷ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）を例に説明する。
【００１５】
ＦＦＴ部１２は、Ａ／Ｄ変換された信号に対してＦＦＴ処理を行う。このＦＦＴ処理は、信号を所定の時間窓で切り取り、切り取った時間毎の音響信号データを高速フーリエ変換し、周波数スペクトルを導出する処理である。
【００１６】
正規化部１３は、ＦＦＴ処理された信号の正規化を行い、これを正規化信号として出力する。この正規化方法としては公知の方法が適用できる。例えば、各周波数において、予め設定した周波数区間長での局所平均を求め、その平均値で、その周波数の振幅レベルを除算することにより局所的な正規化を行う。そして、このような局所的な正規化を全ての周波数について順次実施する。
【００１７】
雑音除去ユニット２０は、積分部２１と、合成部２２とを備える。積分部２１は、第１積分器２１ａ〜第Ｎ積分器２１ｎを含んで、正規化信号をそれぞれ異なる積分時定数で積分する。ここでＮは、２以上の正の整数である。
【００１８】
なお、積分時定数として、例えば第１積分器２１ａの積分時定数ｔをｔ＝ｔ１としたとき、第ｋ積分器の積分時定数ｔｋをｔｋ＝ｔ１／ｋとする方法が可能である。ここでｋは、１＜ｋ＜Ｎを満たす正の整数である。このとき、第１積分器２１ａの積分時定数ｔは、雑音の一般的な周波数に基づき設定することが好ましい。
【００１９】
合成部２２は、各積分器２１からの積分信号を合成して、合成画像データを作成する。
【００２０】
次に、このようなアクティブソーナー装置２Ａにおける信号処理手順を説明する。図２は、信号処理手順を示したフローチャートである。
【００２１】
ステップＳＡ１：  受信信号は、復調部１１、ＦＦＴ部１２を経て正規化部１３に入力する。そして、正規化部１３で正規化される。
【００２２】
ステップＳＡ２，ＳＡ３：  正規化部１３の正規化処理により取得された正規化信号は、第１積分器２１ａ〜第Ｎ積分器２１ｎに入力する。これにより、各積分器は、予め設定されたそれぞれ異なる積分時定数で積分する。
【００２３】
なお、それぞれ異なる積分時定数で積分する理由は、以下の通りである。即ち、反射音に含まれる波音等の雑音パワーは、レーレー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）分布を持ち、その継続時間は短い。これに対し、目標物から反射音のパワーは、同じレベルで一定時間継続することが多い。なお、継続時間の長短は、目標物からの反射音と雑音との間で意味を持つ相対的な値である。そこで、雑音の継続時間に対応する時間を積分時定数として用いる。積分処理は、平滑化処理に類似した処理であるため、雑音の継続時間に基づき設定した積分時定数を用いることにより、雑音を効率よく抑圧することができる。
【００２４】
そして、各積分器は、同期して出力するとは限らないので、全ての積分器が積分処理を終了するまでタイミング待ちをする。
【００２５】
ステップＳＡ４：  第１積分器２１ａ〜第Ｎ積分器２１ｎからの出力が、合成部２２で合成される。第１積分器２１ａ〜第Ｎ積分器２１ｎからの出力は、雑音が抑圧されている。従って、このような信号を合成して得られた合成信号は、雑音の信号（継続時間の短い信号）が抑圧され、かつ、目標物による反射音の信号（継続時間の長い信号）が強調された信号となる。
【００２６】
ステップＳＡ５：  次に、合成信号に対して、閾値処理が行なわれる。この閾値処理は、予め設定された閾値を超えるレベルの信号を抽出する処理である。目標物による反射音の信号（継続時間の長い信号）が強調されているので、目標を示す信号の抽出が容易に行えるようになる。
【００２７】
ステップＳＡ６：  以上により表示部１５には合成部２２からの合成信号と、信号検出部１４からの検出信号とが入力する。表示部１５は、合成信号による画像（以下、基本画像と記載する）を表示すると共に、この基本画像に検出信号により検出画像を重ねて表示する。無論、検出画像を重ねないで、文字情報、数値情報、マーク等により表示することも可能である。
【００２８】
図３は、各処理段階における画像を示した図で、図３（ａ）は正規化信号による画像（原画像）、図３（ｂ）は３セルで移動平均した積分画像、図３（ｃ）は２０セルで移動平均した積分画像である。また、図３（ｄ）は、図３（ｂ）と図３（ｃ）との合成画像である。なお、各図において、横軸は時間、縦軸は周波数を示している。また、図３において黒色のデータは、目標物の反射音又は雑音によるデータを示している。そして、図３において点線で囲まれた領域には目標物のデータが含まれている。
【００２９】
図３から積分時定数（移動平均のセル数）の増大に伴い画像密度は小さくなる反面、各データは時間方向に流れる傾向にあることが理解できる。画像密度が小さくなった理由は、雑音が抑圧されたためである。また、時間方向に流れた画像となったのは、時間方向に信号がボケためである。しかしながら、目標物のデータは少なくとも、２０セルで移動平均しても抑圧されずに残っている。
【００３０】
図３（ｄ）は、図３（ｂ）と図３（ｃ）との画像を合成し、その結果から閾値処理を行った際の画像である。雑音は合成処理により除去される。従って、合成画像に対して閾値処理を行うと、目標物からの信号が抽出されると共に、そのボケが除去されことになる。
【００３１】
以上説明したように、雑音を含む信号（正規化信号）を積分時定数の異なる複数の積分器で積分し、合成することにより、雑音が抑圧され、かつ、目標物の信号が強調された画像を得ることができる。従って、目標物の識別性が向上して、信頼性の高いアクティブソーナー装置が提供できるようになる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００３２】
第１の実施形態においては、各積分器の積分時定数は予め設定されていた。これに対し、本実施形態においては、積分時定数を自動検出して設定する。
【００３３】
図４は、本実施形態にかかるアクティブソーナー装置２Ｂのブロック図である。本実施形態にかかるアクティブソーナー装置２Ｂは、第１実施形態にかかるアクティブソーナー装置２Ａに対してパラメータ算出ユニット３０が追設されている。そして、このパラメータ算出ユニット３０により積分時定数を自動検出して設定する。
【００３４】
パラメータ算出ユニット３０は、周波数算出部３１、パラメータ算出部３２を備える。アクティブソーナー装置が受信する音波は、放射した音波が目標物により反射された反射音、波等のように自分で音を発生する物体からの音が含まれる。波音は、目標物検出の観点から雑音となる。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、目標物の検出のための音波を放射しない状態で受信した音から雑音の積分時定数を算出する。このため、周波数算出部３１において雑音の周波数特性を取得し、パラメータ算出部３２で取得した周波数特性から積分時定数を算出する。
【００３６】
図５は、このようなアクティブソーナー装置２Ｂの信号処理手順を示したフローチャートである。なお、図２に示した信号手順に対して、ステップＳＢ２の変動周波数算出処理、ステップＳＢ３のパラメータ算出処理が追加されている。即ち、ステップＳＢ１はステップＳＡ１に相当し、ステップＳＢ４〜ステップＳＢ８は、ステップＳＡ２〜ステップＳＡ６に相当している。そこで、相当するステップについては、説明を省略する。
【００３７】
ステップＳＢ２：  周波数算出部３１は、正規化信号から信号レベルの変動周波数を算出する。正規化信号を画像表示すると、例えば図３（ａ）に示したように、白黒斑点模様の画像となる。なお、白黒の色は、表示の都合によるものであるが、一方が他方に対して優位のデータ（検出データ）であることを意味している。図３においては、黒表示されたデータが優位のデータである。以下、黒表示されたデータを優位データと記載する。
【００３８】
そして、継続時間の長い優位データは雑音や目標物による信号を示し、継続時間の短い優位データは雑音による信号を示している。しかし、目標検出のための音波を放射していないときに受信された音波の正規化信号は、図３（ａ）に類似した画像となる。このことは、雑音といっても、継続時間がまちまちであることを意味している。そこで、周波数算出部３１は、周波数毎に優位データの継続時間を計測する。
【００３９】
ステップＳＢ３：  パラメータ算出部３２は、周波数毎の継続時間から積分時定数を設定して、積分部２１に出力する。
【００４０】
なお、上記説明では、目標検出のための音波を放射しない状態で受信された音波から積分時定数を求めた。しかし、本実施形態はかかる構成に限定するものではない。例えば、周波数算出部３１で計測した優位データの継続時間に、時間長さの異なる複数の計測時間が存在する場合、最適な継続時間を設定するために、表示処理結果に基づき継続時間（積分時定数）が変更できるようにしても良い。
【００４１】
この場合、最適な継続時間であるか否かの判断は、ユーザが検出信号に基づく表示画像を見て判断してもよいが、例えば最も長い継続時間に対応した画像（目標物のデータ）の輝度が最大になるように、周波数算出部３１で計測した優位データの継続時間を選択しても良い。
【００４２】
以上説明したように、複数の積分器で用いる積分時定数を自動で検出して設定するので、効率よく雑音の抑圧が行えるようになる。従って、目標物の識別性が向上して、信頼性の高いアクティブソーナー装置が提供できるようになる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００４３】
図６は、本実施形態にかかるアクティブソーナー装置２Ｃのブロック図である。アクティブソーナー装置２Ｃは、復調部１１、ＦＦＴ部１２、雑音除去ユニット４０、信号検出部１４、表示部１５を備える。また、雑音除去ユニット４０は、ＰＤＰＣ部４１、メディアン部４２、合成部４３を含んでいる。ＰＤＰＣ部４１及びメディアン部４２は共に平滑化処理を行う。
【００４４】
これまでの実施形態においては、キャリアはＰＣＷ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）変調されている場合について説明した。これに対して、本実施形態はＬＦＭ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されている場合について説明する。なお、ＬＦＭ変調は、周波数が時間と共に直線状に変化する変調方式である。
【００４５】
ＬＦＭ変調して放射された音波の反射音に基づく画像は、図７（ａ）に示すように斜め方向（時間方向）に流れたようになる。なお、図７（ａ）は、正規化信号を画像表示した図（原画像）である。また、図７（ｂ）は正規化信号に対してＰＤＰＣ部４１によるＰＤＰＣ処理を施した信号を画像表示した図であり、図７（ｃ）は正規化信号に対してメディアン部４２によるメディアン処理を施した信号を画像表示した図である。さらに、図７（ｄ）は、ＰＤＰＣ処理による画像（図７（ｂ））と、メディアン処理による画像（図７（ｃ））とを合成した画像である。なお、図７（ａ）〜図７（ｄ）において、点線で囲んだ領域が胡麻塩状の雑音に対応している。
【００４６】
このように正規化信号の画像は斜めに流れたような特性を持つので、平滑化処理はこの特性を埋れさせない処理であることが望まれる。そこで、本実施形態においては、雑音除去ユニット４０をＰＤＰＣ部４１とメディアン部４２とで構成している。
【００４７】
ＰＤＰＣ部４１は、正規化信号に対して斜め方向に平滑化する処理（ＰＤＰＣ処理）を行う。しかし、ＰＤＰＣ処理を行うと、画素のエッジにボケが生じると共に、原画像に含まれる胡麻塩状の雑音も斜め方向に引き伸ばされてしまい、雑音か否かの判断が困難となる。
【００４８】
一方、メディアン部４２は、斜めのマスクを用い、このマスク内における真ん中の画素の濃度を当該マスク内の全体の画素とすることにより平滑化を行う処理（メディアン処理）を行う。このメディアン処理の場合には、エッジのボケは発生せず、かつ、マスクサイズを適正に選択することで、胡麻塩雑音も除去できる。しかし、ＰＤＰＣ処理と同様に、画像が斜め方向に引き伸ばされてしまう。
【００４９】
ところが、ＰＤＰＣ処理により得られる画像と、メディアン処理により得られる画像とは、輝度の高い領域で違いが生じる。ＰＤＰＣ処理及びメディアン処理とでは、目標物からの反射音に基づく正規化信号に対応した画像の輝度は大きいが、雑音に対応した画素の輝度は大きく異なる。即ち、ＰＤＰＣ処理とメディアン処理とによる画像の大きな相違点は、画像の輝度であり、輝度が大きく異なる領域が雑音を示している。
【００５０】
そこで、本実施形態では、合成部４３によりＰＤＰＣ処理により得られる画像と、メディアン処理により得られる画像とを合成して、雑音による映像を除去している（図７（ｄ）参照）。
【００５１】
以上説明したように、放射する音波の周波数が時間と共に変化する場合であっても、効率よく雑音を除去することが可能になる。従って、目標物の識別性が向上して、信頼性の高いアクティブソーナー装置が提供できるようになる。
【００５２】
なお、上述した各実施形態にかかる信号処理方法をコンピュータが処理できるプログラムにコーディングすることは可能である。この場合、当該プログラムを情報記録媒体に記録して頒布し、またコンピュータにインストールすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
２Ａ〜２Ｃ    アクティブソーナー装置
１１    復調部
１３    正規化部
１４    信号検出部
１５    表示部
２０、４０    雑音除去ユニット
２１    積分部
２１ａ〜２１ｎ  積分器
２２、４３    合成部
３０    パラメータ算出ユニット
３１    周波数算出部
３２    パラメータ算出部
４１  ＰＤＰＣ部
４２    メディアン部
【図１】
2014032080.tif 000003
【図２】
2014032080.tif 000004
【図３】
2014032080.tif 000005
【図４】
2014032080.tif 000006
【図５】
2014032080.tif 000007
【図６】
2014032080.tif 000008
【図７】
2014032080.tif 000009