(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の三次元計測空間に超音波を送受波する手段と、前記三次元計測空間からの反射波を処理する処理手段と、作業情報を処理する作業情報処理部と、前記作業情報処理部における処理の最終結果を画像として表示する表示部とを備え、前記超音波を送受波する手段を機械的に回転あるいは移動させることなく、前記超音波を送受波する手段の存在位置を原点として該原点からの距離に対応して計測面積が順次拡大する三次元計測空間の情報を取得可能とする超音波式水中映像取得装置を有し、
前記三次元計測空間の情報における反射信号発生位置と、前記三次元計測空間における対象物存在位置との相互関係を対応付ける三次元空間位置対応手段を有し、
前記三次元空間位置対応手段は、一直線上に並ばないように配列された３点以上の音響マーカーを含み、
前記超音波式水中映像取得装置による三次元測定を複数回行って得た各三次元測定結果を加算平均して累加処理を行うことを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記音響マーカーは、トランスポンダであることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記超音波式水中映像取得装置が、前記表示部に対象物の施工前及び施工後の情報又は目標情報と、前記三次元計測空間の情報とを同時に表示可能であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記表示部が、対象物の断面形状などの二次元像を表示可能であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記表示部が、前記三次元計測空間の情報の変化を、経時的に表示可能であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記表示部が、対象物の三次元的な大きさの把握を可能とする構成を有することを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記表示部が、前記超音波式水中映像取得装置による測定結果を三次元の座標データを含む三次元計測結果として表示する構成であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記超音波式水中映像取得装置が、漁労又は警備を対象とする構成であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記表示部は、寸法を変更可能なマーカーを表示可能であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
水中土木工事又は保安探索を目的とする水中作業構成を有することを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記超音波式水中映像取得装置と、前記水中作業構成との相互位置関係を把握する手段を有することを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記水中作業構成が、水中作業部を前記超音波式水中映像取得装置が搭載された自船から吊下する作業手段又は、遠隔操作される水中ブルドーザ等の自船から分離したプラットフォームによる作業構成であることを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記超音波式水中映像取得装置が、超音波のドップラー効果を把握する手段を有することを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の超音波式撮像計量方法において、
前記超音波式水中映像取得装置と、前記水中作業構成との相互位置関係に対応して表示画面を変化させる構成を有することを特徴とする超音波式撮像計量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式撮像計量方法に係り、簡単な装置構成で汚泥等により視界の悪い海中の土木作業を容易且つ安全に行うことを可能とする超音波式水中映像取得装置を用いた超音波式撮像計量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海中など水中作業においては、地上からバックホウなどを用いて水中の土木作業を行った後、施工状況の確認などは潜水士が水中に潜り、レベル測量や目視により行われていた。しかし、施工距離が長い場合などは、潜水士の作業の安全性の確保や作業の高効率化が望まれていた。また、従来の確認方法では、水中の透明度が低く、潜水士による水中での視認距離が短い場合には、適切な状況判断をすることが困難であるといった問題があった。このような背景から、近年は、潜水士によらずに安全、高効率、水中の濁度に依存しない水中視認の技術が求められていた。また、他の施工状況の確認方法については、広く知られている光学レンズを用いたカメラを用いることが考えられるが、水中の透明度が低い場合には、光学レンズを用いて施工状況の確認をすることが難しいといった問題があった。
【０００３】
また、特許文献１に記載されているように、周波数により送波方位が異なる送波器を用いて、三次元空間を直接測定することを可能とする計測装置が知られている。
【０００４】
この計測装置は、図１０に示すように、方位方向Ｘに周波数の異なる超音波１２０を送波する送波器１１０と、該超音波１２０を一次元方向にのみに収束し、扇形超音波ビーム１２１を対象物１３１に照射する送波用の円筒型音響レンズ１１１と、該対象物１３１からの反射波１２２をＺ軸方向に分割された受波検出面１４２に物体像として結像する受波音響レンズ１４１とを備えている。
【０００５】
また、受波検出面１４２は、図１１に示すように、方位方向Ｘに細長く形成された受波素子１４３をＺ方向に配列されることで、Ｚ軸方向に分割された受波検出面１４２を形成している。
【０００６】
このように従来の計測装置１００は、対象物１３１に照射する扇形超音波ビーム１２１の周波数が方位方向Ｘの位置により異なることから、図１１に示すように、受波検出面１４２上の物体像における方位方向Ｘの位置は、各受波素子１４３の出力における信号周波数成分強度により知ることが出来るようになっている。一方、Ｚ方向の位置は、信号が現れる受波素子１４３の位置として知ることができる。従って、これら二つの位置情報により対象物１３１の二次元形状を知ることができる。
【０００７】
また、対象物１３１までの距離は、超音波ビーム１２１の伝搬速度と送波時間から受波時間までの往復時間から知ることができる。このように、従来の計測装置１００は、対象物１３１の二次元形状に加え、三次元空間内における対象物１３１の全体形状を知ることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭４７−２６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の計測装置１００の構成によると、送波器から送波される扇形超音波ビームの送波方向の視点のみの映像が表示されており、施工状況の確認を行う
際には、任意の位置に計測装置を移動して再度計測を行わなければならず、非常に手間のかかる作業が必要であった。
【００１０】
また、従来の計測装置１００は、一度の送波によって計測を行っているので、扇形超音波ビームの送波、反射、受波といった一連の計測作業において生じるノイズを除去することが難しいといった問題もあった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、土木作業の施工距離が長い場合であっても、作業の安全性の確保や作業の高効率化を実現することができる超音波式水中映像取得装置を用いた超音波式撮像計量方法を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
水中の三次元計測空間に超音波を送受波する手段と、前記三次元計測空間からの反射波を処理する処理手段と、作業情報を処理する作業情報処理部と、前記作業情報処理部における処理の最終結果を画像として表示する表示部とを備え、前記超音波を送受波する手段を機械的に回転あるいは移動させることなく、前記超音波を送受波する手段の存在位置を原点として該原点からの距離に対応して計測面積が順次拡大する三次元計測空間の情報を取得可能とする超音波式水中映像取得装置を有し、前記三次元計測空間の情報における反射信号発生位置と、前記三次元計測空間における対象物存在位置との相互関係を対応付ける三次元空間位置対応手段を有し、前記三次元空間位置対応手段は、一直線上に並ばないように配列された３点以上の音響マーカーを含み、前記超音波式水中映像取得装置による三次元測定を複数回行って得た各三次元測定結果を加算平均して累加処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記音響マーカーは、トランスポンダであることができる。
【００１４】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記超音波式水中映像取得装置が、前記表示部に対象物の施工前及び施工後の情報又は目標情報と、前記三次元計測空間の情報とを同時に表示可能であると好適である。
【００１５】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記表示部が、対象物の断面形状などの二次元像を表示可能であると好適である。
【００１６】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記表示部が、前記三次元計測空間の情報の変化を、経時的に表示可能であると好適である。
【００１７】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記表示部が、対象物の三次元的な大きさの把握を可能とする構成を有することができる。
【００１８】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記超音波式水中映像取得装置による計測を複数回行い、これらの計測結果を実空間の位置情報を基準として加算するように構成すると好適である。
【００１９】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記表示部が、前記超音波式水中映像取得装置による測定結果を三次元の座標データを含む三次元計測結果として表示する構成であると好適である。
【００２０】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記超音波式水中映像取得装置が、漁労又は警備を対象とする構成であることができる。
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記表示部は、寸法を変更可能なマーカーを表示可能であると好適である。
また、本発明に係る他の超音波式撮像計量方法は、水中土木工事又は保安探索を目的とする水中作業構成を有すると好適である。
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記超音波式水中映像取得装置と、前記水中作業構成との相互位置関係を把握する手段を有することができる。
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記水中作業構成が、水中作業部を前記超音波式水中映像取得装置が搭載された自船から吊下する作業手段又は、遠隔操作される水中ブルドーザ等の自船から分離したプラットフォームによる作業構成であると好適である。
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記超音波式水中映像取得装置が、超音波のドップラー効果を把握する手段を有することができる。
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、前記超音波式水中映像取得装置と、前記水中作業構成との相互位置関係に対応して表示画面を変化させる構成を有することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る超音波式撮像計量方法は、取得した三次元測定結果による映像を任意の視点から表示することができるように、回転自在に表示することができるので、超音波式水中映像取得装置を定点に固定した状態で、対象物の形状などを確認することができ、効率的に施工状況の確認を行うことができる。また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、超音波を用いて三次元測定結果を取得しているので、水中の透明度が低い場合でも水中の汚泥などの影響を受けることなく、施工状況の確認などを行うことができ、潜水士の安全の確保を担保することができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、水中での作業を行う水中作業構成を備え、表示部に該水中作業構成の位置情報を表示することができるので、水中での土木作業の施工状況を実時間で確認することができる。
【００２４】
またさらに、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、水中の施工対象物の施工前及び施工後の位置及び形状を表示することができるので、水中での土木作業の進捗状況を実時間で確認することができる。
【００２５】
また、本発明に係る超音波式撮像計量方法は、水中の施工対象物の大きさを計測する球状のマーカーを出力することができるので、施工対象物の大きさを容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の構成を説明する概略図である。
【図２】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器の構成を説明する概略図である。
【図３】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器から送波される超音波の方向を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器に印加される駆動信号と送波される超音波との関係を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器の別形態を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の一回の計測方法を説明するための図である。
【図７】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の表示部による表示の状態を説明するための図である。
【図８】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の表示部に球状マーカーを表示した場合を説明するための図である。
【図９】本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置のノイズ除去方法を説明するための図である。
【図１０】従来の計測装置の構成を説明するための概略図である。
【図１１】従来の計測装置の受波検出面の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の構成を説明する概略図であり、図２は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器の構成を説明する概略図であり、図３は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器から送波される超音波の方向を説明するための図であり、図４は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器に印加される駆動信号と送波される超音波との関係を説明するための図であり、図５は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置を構成する送波器の別形態を説明するための図であり、図６は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の一回の計測方法を説明するための図であり、図７は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の表示部による表示の状態を説明するための図であり、図８は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置の表示部に球状マーカーを表示した場合を説明するための図であり、図９は、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置のノイズ除去方法を説明するための図であり、図１０は、従来の計測装置の構成を説明するための概略図であり、図１１は、従来の計測装置の受波検出面の構成を説明するための図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、方位方向Ｘに周波数の異なる超音波を送波する送波器１０と、該超音波を一次元方向にのみに収束し、扇形超音波ビーム２１を対象物３０に照射する送波用の円筒型音響レンズ１１と、該対象物３０からの反射波２２をＺ軸方向に分割された受波検出面４２に物体像として結像する受波音響レンズ４１と、該結像された物体像を三次元測定結果として処理する処理手段５０と、該処理手段５０により処理された三次元測定結果を映像として表示する表示部５１とを備えている。また、この処理手段５０は、三次元測定結果による映像を任意の視点から回転自在に表示することができるように映像を回転させる映像処理手段５０ａを備えている。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１を構成する送波器１０は、圧電素子１５の分極軸１５ａ，１５ｂを交互に反転して配列されており、そのＹ軸方向の両端面に夫々、グランド電極１２とホット電極１３とからなる共通電極を形成した配列送波器として形成されている。このグランド電極１２及びホット電極１３間に駆動信号１４を印加すると、その信号周波数に応じて異なる方向に超音波ビーム２１ａを送波することができるようになっている。
【００３２】
次に、図３を参照して、超音波ビーム２１ａの送波される方向について説明する。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、グランド電極１２及びホット電極１３間に駆動信号１４を印加すると、配列された各圧電素子１５から、図３（ａ）に示すように円弧に示す駆動信号１４の周波数に応じた波長λの波面が形成されて送波される。ここで、図３乃至図５においては、実線と破線とで位相が１８０度異なる波形が送波されている状態を示している。図３（ａ）から明らかなように、同時刻の隣り合った波面の位相が反転しているため、波面の法線方向では、送波された波面が相殺され、超音波ビーム２１ａの放射方向は、圧電素子１５の配列方向と直交する方向から放射角θ傾斜した方向に送波される。
【００３４】
ここで、印加される駆動信号１４の周波数が高い場合には、波長が短いことから、図６（ａ）に示すように、正面方向近傍方向へ超音波ビーム２１ａが放射される一方、駆動信号１４の周波数が低い場合には波長λ´が大きくなることから、図６（ｂ）に示すように、放射角がより傾斜した方向へ波面が形成される。ここで、放射角θは、圧電素子１５のピッチｄ，駆動信号１４の周波数ｆおよび駆動信号１４の波長λから数１により与えられる。
【００３５】
（数１）
θ＝ｓｉｎ-1（λ／（２ｄ））
【００３６】
また、このときの遠距離音場指向特性Ｒ（θ）は、数２により与えられる。
【００３７】
（数２）
Ｒ（θ）＝ｓｉｎ（０．５ｎ（φ−γ））／ｓｉｎ（０．５（φ−γ））
φ＝π，γ＝２πｄｓｉｎ（θ）／λ
【００３８】
本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１の送波器１０は、これらの関係を利用して超音波ビーム２１ａを方位方向Ｘに走査するものであり、図４に示すように、単一の信号線により駆動信号１４を印加することで周波数掃引を行うことにより、超音波ビーム２１ａを扇形に走査することができる。なお、図４においては、超音波ビーム２１ａの放射方向のみを示し、各圧電素子１５から放射された円弧の波面は省略して図示した。
【００３９】
また、送波器１０の送波面全体の空間分解能を実現するためには、全圧電素子からの波面が寄与する必要があり、図４に示すように圧電素子の総数程度（位相が反転するため半分）の波数（図４では５周期）を有する駆動信号１４が必要となる。
【００４０】
さらに、図５に示すように、送波器１０を部分口径１３ａ，１３ｂとして分割して形成し、時間差Ｔを有する短い駆動信号１４ａ，１４ｂを該部分口径１３ａ，１３ｂに夫々印加することで、超音波ビーム２１ａの方向に短い超音波信号を送波し、高い距離分解能を実現することができるように形成しても構わない。
【００４１】
このように、方位方向に周波数が異なる送波を行うと、方位Ｘを反射波の周波数により知ることができることから、例えば、時間と共に周波数が変化する波形又は、広帯域雑音を送波することにより、全三次元空間の計測が一回の超音波伝搬時間により可能となる。
【００４２】
次に、図６を参照して、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１の三次元測定結果の取得方法について説明する。
【００４３】
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、船体２に設置され、自身を機械的に走査することなく船体２の船底から海底の対象物３０に向けて超音波ビーム２１を送波し、その反射波を受波することで、図６（ｃ）に示すような三次元測定結果を得ることができる。また、超音波ビーム２１の送波方向は、上述した方向に限られず、送波器及び受波器を船体２から水中に沈下させて設置し、対象物に対して水平方向に送波しても構わない。
【００４４】
ここで、図６（ｂ）に示すように船底からの視野角αを３０度程度とすると、図６（ｃ）における計測結果の一辺の長さは、水深の半分となる。例えば、水深１００ｍにおいては、一辺５０ｍの海底状況が凹凸の程度を含め三次元的に描出される三次元測定結果として得ることができる。
【００４５】
ここで、上記方法により取得した三次元測定結果は、水平方向及び方位方向から得られる二次元形状のみならず、対象物３０までの距離を、超音波ビーム１２１の伝搬速度と送波時間から受波時間までの往復時間から知ることができるため、対象物３０の三次元形状の情報を有している。この三次元測定結果を処理手段５０において三次元映像を回転自在に処理する映像処理手段５０ａにより回転表示させることにより、超音波式水中映像取得装置１を定点に固定して計測した状態で、任意の視点からの三次元映像を表示させることが可能となり、水中での土木作業の施工状況の確認を容易に行うことができる。
【００４６】
即ち、図６（ｃ）に示すように、対象物の正面視（Ａ視）、側面視（Ｂ視），斜視（Ｃ視）などといった任意の視点に回転して表示することができるので、水中の対象物の施工状況を容易且つ安全に確認することが可能となる。
【００４８】
ここで、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、作業情報処理部によって水中作業部３１の位置情報を同時に取得及び表示することができるようになっている。この位置情報は、作業情報として作業情報出力部５１ａによって表示され、このように、水中作業部３１の位置情報を取得することができれば、水中作業部３１を動態として実時間観察することが可能であり、水中の状況と水中作業部３１の相互関係を適切に把握するとともに、安全に水中の土木作業を行うことが可能となる。
【００４９】
また、このように水中作業部３１の位置情報を表示する際には、図７（ａ）に示すように、表示部での表示を正面視（Ａ視）となるように回転させることで、水中作業部３１の操作者が対象物３０及び水中作業部３１の位置を容易に把握することが可能となる。さらに、この正面視の対象物３０の表示において、例えば近部を赤色，遠方を青色として表示し水中作業部３１から対象物３０までの距離を色相に対応させて表示することにより、さらに容易に対象物３０と水中作業部３１の位置関係を把握することが可能となる。
【００５０】
上述した本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、水中作業部３１を船体２から垂下するエンドエフェクタなどである場合について説明したが、水中作業部３１はこれらに限られず、例えば船上または陸上から遠隔操作される水中ブルドーザや水中バックホウなどを用いることも可能である。この場合、水中ブルドーザの進行方向と一致するように視点を回転させて映像を表示することにより、操作者が容易に水中ブルドーザの位置を把握し、効率良く水中土木作業を行うことが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、三次元の座標データを含む三次元測定結果を映像として表示しているので、図７（ａ）のＡ−Ａ断面を図７（ｂ）に記載されているように、対象物３０の断面形状として二次元表示し、残りの一軸を時間軸として表示することも可能となる。この場合、図７（ｂ）に二点鎖線で示すように施工完了時における対象物３０の位置及び形状として目標位置５２を表示することにより、対象物３０の施工状況を実時間で確認を行うことが可能となる。また、目標位置５２は、施工前の対象物３０の位置及び形状を表示しても構わない。
【００５２】
さらに、上述した目標位置５２の位置に水中作業部３１が達したときに、作業情報出力部５１ａが警報等の作業情報を出力するように構成してもよい。このように、警報等を出力することで、より安全に施工状況の確認を行うことが可能となる。
【００５３】
またさらに、作業情報出力部５１ａは、図８に示すように、作業情報として対象物３０の映像に球状マーカー５３を表示させるように構成しても構わない。このような作業情報を出力することで、対象物３０がどのような投影面においても球状マーカー５３に包含されるように球状マーカー５３の直径を調整することで、対象物３０の大きさを測定することが可能となり、操作性が向上する。
【００５４】
本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、上述したように船体２に設置して使用されるものであるため、船体２の揺動や水中の汚泥等の影響により三次元測定結果には、ノイズが含まれる場合がある。次に、このノイズを除去する方法について説明する。
【００５５】
図９に示すように、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、対象物３０近傍に設置した三次元空間位置対応手段としての音響トランスポンダ等の音響マーカー６１ａ，６１ｂ，６１ｃとを有している。この音響マーカー６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、図９（ｂ）に示すように、例えば、対象物３０の頂上に一点と底面に二点といったように配列され、一直線上に並ばないように配列されている。このように、各音響マーカーを一直線上に配列しないのは、後述する累加処理において、各音響マーカー６１ａ，６１ｂ，６１ｃの位置関係を明確にするためである。
【００５６】
この音響マーカー６１ａ，６１ｂ，６１ｃが配置された対象物３０に対して超音波ビームを送波すると、その反射波による三次元測定結果は、音響マーカー６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各位置情報を有することとなる。この三次元測定を複数回行って得た各三次元測定結果を処理手段５０において、音響マーカー６１ａ，６１ｂ，６１ｃの位置情報を基準として各三次元測定結果を加算平均して累加処理を行うと、全ての三次元測定結果に含まれる位置情報を対象物３０の位置情報として抽出することができ、残余の位置情報は抑圧されてノイズとして除去することができる。このような累加処理を行うことにより、対象物３０の形状をより詳細に把握することができる。ただし、累加処理は、上述したように、複数回の三次元測定を行う必要があるため、実時間による測定を行うことは難しい。従って、累加処理を行う場合を高画質モード、累加処理を行わない場合を通常モードと切替可能とすることで、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１を使用態様に応じて使用することが可能となり、その操作性を格段に向上させることができる。
【００５７】
このように構成された超音波式水中映像取得装置１は、取得した三次元測定結果による映像を任意の視点から表示することができるように、回転自在に表示することができるので、超音波式水中映像取得装置１を定点に固定した状態であっても、対象物３０の形状などを確認することができ、効率的に施工状況の確認を行うことができる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係る超音波式水中映像取得装置は、上述したように、水中土木作業の施工状況の確認のみならず、種々の態様に利用可能である。
【００５９】
例えば、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、漁労における探知機として使用することができる。この場合、表示部５１に表示する映像を、魚網の口を見込む方向に回転することで、魚群或いは岩礁等の三次元位置を実時間で把握することが可能となり、作業効率が飛躍的に向上する。
【００６０】
また、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、沈底機雷の掃討に使用することができる。従来、鉄製の沈底機雷の有無は、磁気探知により探知する方法が用いられているが、磁気探知による探知では、対象物の形状を把握することができないことから、海底に沈んだ機雷以外の物を探知してしまい、沈底機雷との選別を行うことはできないといった問題があった。そこで、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１を併用することで、探知した対象物の形状を把握することができ、対象物の形状を形態観測することにより沈底機雷の判別が可能となる。この場合、超音波式水中映像取得装置１は、磁気探知機と併用することを考慮して、非磁性材料で構成することで、併用する磁気探知機の磁気探査に影響を与えることなく有効な沈底機雷の探査作業を行うことが可能となる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、水中移動体の航法支援に用いることができる。本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、上述したように、超音波ビームを使用することから、超音波信号のドップラーシフトによる周波数変化を計測することができる構成を付加することにより、水中移動体である対象物との相対速度を計測することができる。この相対速度を水中移動体の形状と共に表示部５１に表示させることで、水中移動体の航法支援に用いることが可能となる。
【００６２】
さらにまた、本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、実時間で三次元映像を取得することが可能であるから、水中から警備対象物に接近し、水上に浮上する不審者の保安対策に用いることができる。本実施形態に係る超音波式水中映像取得装置１は、上述したように、超音波ビームを用いて測定を行っているので、水面において、鏡面反射が生じ、水面による鏡面反射偽像が生じる。この鏡面反射偽像は、対象物が水上に浮上すると、対象物と鏡面反射偽像との距離は徐々に接近し、水面に達すると一致する。その後、対象物が上陸すると、鏡面反射偽像は、消滅する。この一連の過程を検知することで、水中から上陸しようとする不審者を検知することができ、保安効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    超音波式水中映像取得装置、  ２    船体、  １０    送波器、  １１    送波用音響レンズ、  １２    グランド電極、  １３    ホット電極、  １４    駆動信号、  １５    圧電素子、  １５ａ，１５ｂ    分極軸、  ２１    超音波ビーム、  ２２    反射波、  ３０    対象物、  ３１    水中作業部、  ４１    受波音響レンズ、  ４２    受波検出面、  ５０    処理手段、  ５０ａ    映像処理手段、  ５１    表示部、  ５１ａ    作業情報出力部、  ５２    目標位置、  ５３    球状マーカー、  θ    放射角、  ｄ    圧電素子ピッチ、  ｆ    駆動周波数、  λ    波長、  Ｔ    信号時間差、  α    視野角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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