(57)【要約】【課題】空洞の大きさを検出する地中空洞検出装置および地中空洞検出方法を得ること。【解決手段】地中空洞検出装置３は、取得部１０と、合成開口処理部２１と、ボクセル化部２３と、判定部３０と、検出部４０とを備える。取得部１０は、地中へ向けて電磁波を送信する地中レーダ装置２により電磁波の反射波に基づいて生成され且つ反射波の強度と位相とを示す情報を含む複数の反射波データを取得する。合成開口処理部２１は、複数の反射波データに基づいて路面に沿った車両の進行方向と進行方向に直交する方向とに合成開口処理を行う。ボクセル化部２３は、合成開口処理の結果をボクセル化して強度と位相を示す情報を含む複数のボクセルデータに変換する。判定部３０は、複数のボクセルデータのうち強度と位相とが予め設定された条件を満たすボクセルデータを判定する。検出部４０は、判定部３０による判定結果に基づいて、空洞の大きさを検出する。【選択図】図２
2019100882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面を走行する車両に搭載され地中へ向けて電磁波を送信する地中レーダ装置により前記電磁波の反射波に基づいて生成され且つ前記反射波の強度と位相とを示す情報を含む複数の反射波データを取得する取得部と、
前記複数の反射波データに基づいて前記路面に沿った前記車両の進行方向と前記進行方向に直交する方向とに合成開口処理を行う合成開口処理部と、
前記合成開口処理の結果をボクセル化して前記強度と前記位相とを示す情報を含む複数のボクセルデータに変換するボクセル化部と、
前記複数のボクセルデータのうち前記強度と前記位相とが予め設定された条件を満たすボクセルデータを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記地中に存在する空洞の大きさを検出する検出部と、を備える
ことを特徴とする地中空洞検出装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記複数のボクセルデータのうち、前記強度が第１閾値以上且つ前記路面と直交する方向における前記位相の変化量が第２閾値以上であるボクセルデータを、前記条件を満たすボクセルデータと判定し、
前記検出部は、
前記条件を満たすボクセルデータに基づいて前記空洞の天面を検出し、検出した天面に基づいて前記空洞の水平方向の広がりを前記空洞の大きさとして検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の地中空洞検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記検出した前記空洞の天面の下方に座標範囲があり且つ前記条件を満たすボクセルデータに基づいて前記空洞の底面を検出し、前記検出した前記天面と前記底面とに基づいて、前記空洞の厚みを前記空洞の大きさとして検出する
ことを特徴とする請求項２に記載の地中空洞検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、
予め設定されたグループ化条件に基づいて、前記条件を満たす複数のボクセルデータのうち２以上のボクセルデータをグループ化してボクセルグループを生成するグループ化部と、
前記グループ化部によって生成されたボクセルグループに基づいて、前記空洞の天面の位置または前記空洞の位置を判定する判定処理部と、を備える
ことを特徴とする請求項２または３に記載の地中空洞検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、
予め設定された除去条件を満たすボクセルグループを除去する除去部を備え、
前記判定処理部は、
前記除去部によって除去されていないボクセルグループに基づいて、前記空洞の天面の位置または前記空洞の位置を判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の地中空洞検出装置。
【請求項６】
前記空洞の位置を示す空洞位置データを記憶する記憶部を備え、
前記検出部は、
前記記憶部に記憶された前記空洞位置データで特定される位置を起点として前記条件を満たすボクセルデータの検索を行う
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の地中空洞検出装置。
【請求項７】
コンピュータが実行する地中空洞検出方法であって、
路面を走行する車両に搭載され地中へ向けて電磁波を送信する地中レーダ装置により前記電磁波の反射波に基づいて生成され且つ前記反射波の強度と位相とを示す情報を含む複数の反射波データを取得する取得ステップと、
前記複数の反射波データに基づいて前記路面に沿った前記車両の進行方向と前記進行方向に直交する方向とに合成開口処理を行う合成開口処理ステップと、
前記合成開口処理の結果をボクセル化して前記強度と前記位相とを示す情報を含む複数のボクセルデータに変換するボクセル化ステップと、
前記複数のボクセルデータのうち前記強度と前記位相とが予め設定された条件を満たすボクセルデータを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによる判定結果に基づいて、前記地中に存在する空洞の大きさを検出する検出ステップと、を含む
ことを特徴とする地中空洞検出方法。
【請求項８】
前記判定ステップは、
前記複数のボクセルデータのうち、前記強度が第１閾値以上且つ前記路面と直交する方向における前記位相の変化量が第２閾値以上であるボクセルデータを、前記条件を満たすボクセルデータと判定し、
前記検出ステップは、
前記条件を満たすボクセルデータに基づいて前記空洞の天面を検出し、検出した天面に基づいて前記空洞の水平方向の広がりを前記空洞の大きさとして検出する
ことを特徴とする請求項７に記載の地中空洞検出方法。
【請求項９】
前記検出ステップは、
前記検出した前記空洞の天面の下方に座標範囲があり且つ前記条件を満たすボクセルデータに基づいて前記空洞の底面を検出し、前記検出した前記天面と前記底面とに基づいて、前記空洞の厚みを前記空洞の大きさとして検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の地中空洞検出方法。
【請求項１０】
前記検出ステップは、
予め設定されたグループ化条件に基づいて、前記条件を満たす複数のボクセルデータのうち２以上のボクセルデータをグループ化してボクセルグループを生成するグループ化ステップと、
前記グループ化ステップによって生成されたボクセルグループに基づいて、前記空洞の天面の位置または前記空洞の位置を判定する判定処理ステップと、を含む
ことを特徴とする請求項８または９に記載の地中空洞検出方法。
【請求項１１】
前記検出ステップは、
予め設定された除去条件を満たすボクセルグループを除去する除去ステップを含み、
前記判定処理ステップは、
前記除去ステップによって除去されていないボクセルグループに基づいて、前記空洞の天面の位置または前記空洞の位置を判定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の地中空洞検出方法。
【請求項１２】
前記検出ステップは、
前記空洞の位置を示す空洞位置データを記憶する記憶部に記憶された前記空洞位置データで特定される位置を起点として前記条件を満たすボクセルデータの検索を行う
ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか一つに記載の地中空洞検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に存在する空洞を検出する地中空洞検出装置および地中空洞検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中レーダ装置から得られる反射波のデータから地中の空洞を検出する地中空洞検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、探索車両に搭載された地中レーダ装置から反射波のデータを取得し、取得した反射波のデータに含まれる反射波強度を周辺領域の反射波強度と比較することで空洞候補を判定し、判定した空洞候補の中から空洞領域を絞り込んで検出する地中空洞検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の地中空洞検出装置は、探索車両の進行方向における空洞の位置を検出することができるものの、探索車両の進行方向に加え探索車両の進行方向に直交する方向を含む空洞の広がりおよび厚さといった空洞の大きさを検出するものではない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地中に存在する空洞の大きさを検出することができる地中空洞検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の地中空洞検出装置は、取得部と、合成開口処理部と、ボクセル化部と、判定部と、検出部とを備える。取得部は、路面を走行する車両に搭載され地中へ向けて電磁波を送信する地中レーダ装置により電磁波の反射波に基づいて生成され且つ反射波の強度と位相とを示す情報を含む複数の反射波データを取得する。合成開口処理部は、複数の反射波データに基づいて路面に沿った車両の進行方向と進行方向に直交する方向とに合成開口処理を行う。ボクセル化部は、合成開口処理の結果をボクセル化して強度と位相を示す情報を含む複数のボクセルデータに変換する。判定部は、複数のボクセルデータのうち強度と位相とが予め設定された条件を満たすボクセルデータを判定する。検出部は、判定部による判定結果に基づいて、地中に存在する空洞の大きさを検出する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、地中に存在する空洞の大きさを検出することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる地中空洞検出装置を搭載した探索車両の一例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる地中空洞検出装置の構成例を示す図
【図３】実施の形態１にかかる空洞がある地中と地中レーダ装置から送信される電磁波との関係を示す図
【図４】実施の形態１にかかるＹＺ座標における複数のボクセルと空洞との関係を示す図
【図５】実施の形態１にかかる変化範囲特定部の構成例を示す図
【図６】実施の形態１にかかる空洞厚み判定部の構成例を示す図
【図７】実施の形態１にかかる地中空洞検出装置による空洞検出手順の一例を示すフローチャート
【図８】実施の形態１にかかる地中空洞検出装置のハードウェア構成の一例を示す図
【図９】実施の形態２にかかる地中空洞検出装置の構成例を示す図
【図１０】実施の形態２にかかる空洞と設定空洞位置との関係を説明するための図
【図１１】実施の形態２にかかるＹＺ座標での複数のボクセル、空洞、および設定空洞位置の関係を示す図
【図１２】実施の形態２にかかるＹＺ座標での複数のボクセル、空洞、および設定空洞位置の関係を示す図
【図１３】実施の形態２にかかる地中空洞検出装置による空洞検出手順の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる地中空洞検出装置および地中空洞検出方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる地中空洞検出装置を搭載した探索車両の一例を示す図である。図１に示すように、探索車両１００は、計測設備１を搭載しており、路面７０に沿って走行して計測設備１により地中７１に存在する空洞７２を検出する。
【００１１】
計測設備１は、地中レーダ装置２と、地中空洞検出装置３とを備える。地中レーダ装置２は、地中７１に向けて電磁波を送信し、地中７１による電磁波の反射波を受信する。地中レーダ装置２は、受信した反射波に基づいて複数の反射波データを生成する。反射波データは、反射波の強度と位相とを示す情報を含む。
【００１２】
地中空洞検出装置３は、地中レーダ装置２により生成された複数の反射波データに基づいて地中７１に存在する空洞７２の大きさを検出する。なお、以下においては、説明の便宜上、探索車両１００の進行方向をＹ軸正方向とし、探索車両１００の左右方向をＸ軸方向とし、探索車両１００の上下方向をＹ軸方向とＸ軸方向とに直交するＺ軸方向とする。
【００１３】
地中レーダ装置２は、路面７０に沿った方向のうち探索車両１００の進行方向と直交する方向である左右方向に沿って配列された複数の送受信アンテナを有する。地中レーダ装置２は、各送受信アンテナから電磁波を地中７１へ向けて送信し、送信した電磁波の反射波を各送受信アンテナで受信する。ここでは、地中レーダ装置２が、送信アンテナと受信アンテナとが一体化されている送受信アンテナを備える例を説明するが、送信アンテナと受信アンテナとは別体であってもよい。
【００１４】
地中レーダ装置２は、各送受信アンテナで受信した反射波に基づいて生成した複数の反射波データＤｓ（ｘ，ｙ，ｔ，φ，ｐ，θ）を地中空洞検出装置３へ出力する。反射波データＤｓ（ｘ，ｙ，ｔ，φ，ｐ，θ）において、「ｘ」は、電磁波を送信する送受信アンテナのＸ軸の座標値であり、「ｙ」は、電磁波を送信する送受信アンテナのＹ軸の座標値である。以下、「ｘ」および「ｙ」を電磁波送信位置と呼ぶ場合がある。
【００１５】
また、反射波データＤｓ（ｘ，ｙ，ｔ，φ，ｐ，θ）において、「ｔ」は、送受信アンテナから電磁波が送信されたときから反射波が送受信アンテナで受信されたときまでの時間であり、「φ」は、送受信アンテナへの反射波の到来角である。また、「ｐ」は、送受信アンテナでの反射波の受信強度である反射波強度であり、「θ」は、送受信アンテナで受信される反射波の位相である反射波位相である。以下、反射波データＤｓ（ｘ，ｙ，ｔ，φ，ｐ，θ）を反射波データＤｓと記載する。
【００１６】
上述したように、探索車両１００はＸ軸方向に沿って複数の送受信アンテナが配列された地中レーダ装置２を搭載している。そして、探索車両１００がＹ軸方向に移動している状態で、地中レーダ装置２が複数の送受信アンテナから地中７１に向けて電磁波を繰り返し送信する。そのため、地中レーダ装置２からは電磁波送信位置が異なる複数の反射波データＤｓが地中空洞検出装置３へ繰り返し出力される。
【００１７】
地中空洞検出装置３は、地中レーダ装置２から出力される複数の反射波データＤｓに基づいて、地中７１に存在する空洞７２の大きさを検出する。地中空洞検出装置３によって検出される空洞７２の大きさには、空洞７２の水平方向の大きさである空洞７２の広がりと、空洞７２の垂直方向の大きさである厚みとがある。以下、地中空洞検出装置３の構成について具体的に説明する。なお、地中空洞検出装置３は、地中レーダ装置２を含む構成であってもよい。
【００１８】
図２は、実施の形態１にかかる地中空洞検出装置の構成例を示す図である。図２に示すように、実施の形態１にかかる地中空洞検出装置３は、取得部１０と、信号処理部２０と、判定部３０と、検出部４０と、記憶部５０と、出力部５１とを備える。
【００１９】
取得部１０は、地中レーダ装置２によって生成された複数の反射波データＤｓを取得する。なお、図２に示す例では、取得部１０は、地中レーダ装置２から複数の反射波データＤｓを直接受信するが、地中レーダ装置２によって生成された複数の反射波データＤｓを取得することができればよい。例えば、取得部１０は、地中レーダ装置２以外の装置から複数の反射波データＤｓを取得することもできる。また、不図示のデータベースまたは記憶媒体に複数の反射波データＤｓが記憶されている場合、取得部１０は、不図示のデータベースまたは記憶媒体から複数の反射波データＤｓを取得することもできる。
【００２０】
信号処理部２０は、地中レーダ装置２から出力される複数の反射波データＤｓに基づいてＸＹＺ座標系における複数のボクセルデータＤｂ（ｘ、ｙ，ｚ，ｐ，θ）を生成する。ボクセルデータＤｂ（ｘ、ｙ，ｚ，ｐ，θ）は、地中７１を予め設定された大きさの立方体で分割して形成されるボクセルのデータであり、ボクセルのＸ軸の代表点座標または座標範囲、Ｙ軸の代表点座標または座標範囲、Ｚ軸の代表点座標または座標範囲、反射波強度ｐ、および反射波位相θを含む。以下、ボクセルデータＤｂ（ｘ、ｙ，ｚ，ｐ，θ）をボクセルデータＤｂと記載する。なお、Ｘ軸の代表点座標は、例えば、ボクセルのＸ軸の座標範囲の中心点または最小座標であり、Ｙ軸の代表点座標は、例えば、ボクセルのＹ軸の座標範囲の中心点または最小座標である。また、Ｚ軸の代表点座標は、例えば、ボクセルのＺ軸の座標範囲の中心点または最小座標である。
【００２１】
信号処理部２０は、合成開口処理部２１と、ノイズ除去部２２と、ボクセル化部２３とを備える。合成開口処理部２１は、地中レーダ装置２から出力される複数の反射波データＤｓに基づいて路面７０に沿った探索車両１００の進行方向と探索車両１００の進行方向と直交する方向である左右方向とに合成開口処理を行う。地中レーダ装置２から出力される複数の反射波データＤｓに基づいて、路面７０に沿った２次元方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向において合成開口処理を行い、出力データＤｏ（ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，θ）を生成する。なお、出力データＤｏ（ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，θ）において、「ｚ」は、電磁波が反射されたＺ軸上の位置である。以下、出力データＤｏ（ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，θ）を出力データＤｏと記載する。
【００２２】
合成開口処理部２１は、例えば、Ｘ軸の座標値が同じ複数の反射波データＤｓを用いてＸ軸方向の合成開口処理を行い、Ｙ軸の座標値が同じ複数の反射波データＤｓを用いてＹ軸方向の合成開口処理を行う。合成開口処理部２１は、合成開口処理によって複数の出力データＤｏを生成する。なお、合成開口処理部２１は、例えば、複数の反射波データＤｓを３次元高速フーリエ変換によって周波数空間のデータへ変換し、変換したデータから複数の出力データＤｏを生成する構成であってもよい。
【００２３】
ノイズ除去部２２は、合成開口処理部２１から出力される複数の出力データＤｏに含まれるノイズを除去する。例えば、ノイズ除去部２２は、合成開口処理部２１から出力される複数の出力データＤｏの反射波強度ｐおよび反射波位相θをＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向で中間値フィルタまたは低域通過型フィルタによりフィルタリングを行う。
【００２４】
ノイズ除去部２２は、複数の出力データＤｏからノイズを除去した複数の出力データＤｆ（ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，θ）を出力する。なお、ノイズ除去部２２は、複数の出力データＤｏからノイズを除去する構成であればよく、上述したフィルタリングに限定されない。以下、出力データＤｆ（ｘ，ｙ，ｚ，ｐ，θ）を出力データＤｆと記載する。
【００２５】
ボクセル化部２３は、ノイズ除去部２２によってノイズが除去された複数の出力データＤｆを複数のボクセルデータＤｂに変換する。ボクセル化部２３によって変換された複数のボクセルデータＤｂは、判定部３０へ出力される。
【００２６】
なお、ボクセル化部２３は、変更可能な変換パラメータに基づいて、複数の出力データＤｆを複数のボクセルデータＤｂに変換することもできる。変換パラメータは、例えば、ボクセルのサイズを規定するデータ、ボクセルにおける反射波強度ｐの分割能を規定するデータ、およびボクセルにおける反射波位相θの分割能を規定するデータである。この場合、ボクセル化部２３は、変換パラメータで規定されたボクセルのサイズ、反射波強度ｐの分割能、および反射波位相θの分割能で複数の出力データＤｆを複数のボクセルデータＤｂに変換する。変換パラメータは、外部から地中空洞検出装置３のボクセル化部２３へ設定することができる。
【００２７】
判定部３０は、ボクセル化部２３によって変換された複数のボクセルデータＤｂのうち、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上で且つ反射波位相θの変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上である複数のボクセルデータＤｂを検出する。以下、反射波位相θの変化量Δθを位相変化量Δθと記載する場合がある。また、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上のボクセルデータＤｂを第１充足ボクセルデータと記載し、第１充足ボクセルデータのボクセルを第１充足ボクセルと記載する場合がある。
【００２８】
ボクセルデータＤｂの位相変化量Δθは、ＸＹ軸の座標範囲が同一の第１充足ボクセルデータのうちＺ軸正方向で座標範囲が最も近い第１充足ボクセルデータとの反射波位相θの差である。なお、位相変化量Δθは、ＸＹ軸の座標範囲が同一の第１充足ボクセルデータのうちＺ軸正方向で座標位置が近い順に複数選択された第１充足ボクセルデータに含まれる反射波位相θの平均値との差であってもよい。なお、位相変化量Δθは、大きさを示す正の値である。
【００２９】
判定部３０は、強度変化検出部３１と、位相偏移検出部３２と、変化位置検出部３３とを備える。強度変化検出部３１は、各ボクセルデータＤｂの反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上であるか否かを判定し、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上である第１充足ボクセルデータを検出する。位相偏移検出部３２は、強度変化検出部３１で検出された各第１充足ボクセルデータの位相変化量Δθを判定する。
【００３０】
変化位置検出部３３は、ボクセル化部２３によって変換された複数のボクセルデータＤｂのうち、位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上である複数の第１充足ボクセルデータを、空洞検出条件を満たすボクセルデータＤｂとして検出する。以下、位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上である複数の第１充足ボクセルデータを第２充足ボクセルデータと記載し、第２充足ボクセルデータのボクセルを第２充足ボクセルと記載する場合がある。
【００３１】
図３は、実施の形態１にかかる空洞がある地中と地中レーダ装置から送信される電磁波との関係を示す図である。地中７１は、空洞７２と非空洞領域７３とを含む。非空洞領域７３は、例えば、土から構成される路床と、路床上に形成される砕石などを含む路盤と、路盤上に形成されるアスファルト混合層とを含む。なお、アスファルト混合層は、アスコンとも呼ばれる。
【００３２】
電磁波は、比誘電率が異なる物質の境界である物質境界で反射および透過する性質を有している。非空洞領域７３は、上述したように、アスファルト混合層、路盤、および路床を含んでおり、アスファルト混合層と路盤との境界で電磁波が反射して反射波になり、路盤と路床との境界で電磁波が反射して反射波になる。さらに、非空洞領域７３と空洞７２との境界で電磁波が反射して反射波になる。したがって、反射波の強度を検出することで、物質境界の位置を把握することができる。
【００３３】
また、電磁波は、比誘電率が低い物質から高い物質へ進行する場合に物質境界での反射波の位相が逆になる。誘電率は、アスファルト混合層よりも路盤の方が高く、路盤よりも路床の方が高い。また、非空洞領域７３は、空洞７２よりも誘電率が高い。そのため、アスファルト混合層と路盤との物質境界による反射波の位相と、路盤と路床との物質境界による反射波の位相は、空洞７２の底面７５による反射波の位相とは同じであるが、空洞７２の天面７４による反射波の位相と逆になる。
【００３４】
このように、地中７１による反射波位相θは、空洞７２の天面７４により形成される物質境界と地中７１におけるその他の物質境界とで逆になる。そのため、第１充足ボクセルデータのうちＺ軸方向において位相が変化する第１充足ボクセルデータを特定することで空洞７２の天面７４の位置を特定することができる。
【００３５】
また、天面７４の下方に座標範囲を有する第１充足ボクセルデータのうち、天面７４に座標範囲がある第１充足ボクセルデータと比べて、位相が逆転している第１充足ボクセルデータを特定することで空洞７２の底面７５の位置を特定することができる。
【００３６】
したがって、ボクセル化部２３によって変換された複数のボクセルデータＤｂのうち、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上且つ位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上である複数のボクセルデータＤｂを検出することで、空洞７２の天面７４と底面７５とを検出できる。
【００３７】
図４は、実施の形態１にかかるＹＺ座標における複数のボクセルと空洞との関係を示す図である。図４に示す例では、路面７０に最も近い位置で検出された第２充足ボクセルである第１のボクセルと、路面７０に次に近い位置で２番目に検出された第２充足ボクセルである第２のボクセルとでハッチングの種類が異なる。また、第２充足ボクセルではないボクセルには、ハッチングが付されていない。
【００３８】
図４に示すように、路面７０側からＺ軸負方向に向けて探索した場合に最初に検出される第１のボクセルは、空洞７２の天面７４の座標に位置し、次に検出される第２のボクセルは、空洞７２の底面７５の座標に位置する。したがって、第１のボクセルによって空洞７２の天面７４の位置を特定することができ、第２のボクセルによって空洞７２の底面７５の位置を特定することができる。
【００３９】
なお、路面７０側からＺ軸負方向に向けて探索した場合に３番目に検出される第２充足ボクセルによって、最初に特定される空洞７２よりも下方に位置する空洞７２の天面７４の位置を特定することができる。また、路面７０側からＺ軸負方向に向けて探索した場合に４番目に検出される第２充足ボクセルによって、最初に特定される空洞７２よりも下方に位置する空洞７２の底面７５の位置を特定することができる。
【００４０】
図２に示す検出部４０は、判定部３０から出力される第２充足ボクセルの情報に基づいて、水平方向における空洞７２の広がりおよび厚みを検出する。検出部４０は、空洞７２の広がりを検出する水平解析部４１と、空洞７２の厚みを検出する垂直解析部４２とを備える。
【００４１】
水平解析部４１は、変化範囲特定部４３と、空洞広がり判定部４４とを備える。変化範囲特定部４３は、第２充足ボクセルの情報に基づいて、空洞７２の天面７４に位置する複数のボクセルを特定することで、空洞７２の天面７４の位置を特定する。
【００４２】
図５は、実施の形態１にかかる変化範囲特定部の構成例を示す図である。図５に示すように、変化範囲特定部４３は、グループ化部６１と、ノイズ除去部６２と、判定処理部６３とを備える。
【００４３】
グループ化部６１は、路面７０側からＺ軸負方向に向けて探索した場合に最初に検出された第２充足ボクセルを予め設定されたグループ化条件に基づいてグループ化する。これにより、水平方向に空洞７２が複数存在する場合であっても、空洞７２毎に第２充足ボクセルをグループ化することができる。以下、一つのグループとしてグループ化した複数の第２充足ボクセルをボクセルグループと記載する場合がある。なお、第２充足ボクセルをグループ化するとは、第２充足ボクセルデータをグループ化することと同義である。
【００４４】
例えば、グループ化部６１は、路面７０側からＺ軸負方向に向けて探索した場合に最初に検出された第２充足ボクセルのうち、予め設定された距離Ｄｔｈ以内に存在する第２充足ボクセル同士をグループ化することができる。距離Ｄｔｈは、例えば、ボクセルがＮ個分の距離である。「Ｎ」は、例えば、１または２である。グループ化条件は、空洞７２毎に第２充足ボクセルをグループ化できる条件であればよく、上述した例に限定されない。
【００４５】
なお、グループ化部６１は、第２充足ボクセル間に挟まれるボクセルを、ボクセルグループに含めることができる。これにより、第２充足ボクセルが連続していない領域を補間することができる。
【００４６】
また、ノイズ除去部６２は、グループ化部６１によって生成された１以上のボクセルグループのうち、予め設定された除去条件を満たすボクセルグループを除去する。かかる除去条件は、例えば、外形寸法が予め設定されたサイズ以下であるという条件である。これにより、例えば、地中７１に埋まっているペットボトルといった空洞７２ではない領域を空洞７２の天面候補から除外することができる。
【００４７】
判定処理部６３は、グループ化部６１によって生成され且つノイズ除去部６２によって除去されていないボクセルグループを、空洞７２の天面７４に位置するボクセルグループであると判定する。これにより、空洞７２の天面７４の位置が特定される。
【００４８】
図２に示す空洞広がり判定部４４は、空洞７２の天面７４に位置すると判定したボクセルグループ毎に、ボクセルグループが存在するＸＹ軸座標系の領域を空洞７２の広がりとして判定し、判定した空洞７２の広がりを示す空洞広がりデータを記憶部５０に記憶する。
【００４９】
次に、垂直解析部４２について説明する。垂直解析部４２は、判定部３０から出力される第２充足ボクセルの情報に基づいて、鉛直方向における空洞７２の厚さを検出する。垂直解析部４２は、天面判定部４５と、底面判定部４６と、空洞厚み判定部４７とを備える。
【００５０】
天面判定部４５は、変化範囲特定部４３と同様の処理によって、各空洞７２の天面７４に位置するボクセルグループである天面ボクセルグループを判定する。
【００５１】
底面判定部４６は、天面判定部４５で特定された各天面ボクセルグループの下方に存在する空洞７２の底面７５に位置する複数のボクセルのグループである底面ボクセルグループを判定する。例えば、底面判定部４６は、第２充足ボクセルの情報に基づいて、天面ボクセルグループに含まれる各ボクセルと同一ＸＹ軸の座標かつＺ軸負方向で最も近い第２充足ボクセルを検出する。底面判定部４６は、検出した第２充足ボクセルをグループ化して、底面ボクセルグループを形成する。
【００５２】
空洞厚み判定部４７は、天面判定部４５によって判定された天面ボクセルグループと底面判定部４６によって判定された底面ボクセルグループとに基づいて、空洞７２の厚みを演算し、空洞７２の厚みを示す空洞厚みデータを記憶部５０に記憶する。
【００５３】
図６は、実施の形態１にかかる空洞厚み判定部の構成例を示す図である。図６に示す空洞厚み判定部４７は、グループ化部６４と、ノイズ除去部６５と、判定処理部６６とを備える。
【００５４】
グループ化部６４は、天面ボクセルグループ毎に、天面ボクセルグループと、天面ボクセルグループの下方に存在する底面ボクセルグループとをグループ化して空洞ボクセルグループを生成する。
【００５５】
ノイズ除去部６５は、グループ化部６４によって生成された１以上の空洞ボクセルグループのうち、予め設定された除去条件を満たす空洞ボクセルグループを除去する。除去条件は、例えば、空洞ボクセルグループの外形サイズが予め設定された非空洞物の外形サイズと類似するという条件である。非空洞物は、例えば、水道管およびマンホールといった予め地中７１に埋設されている可能性がある物体である。また、ノイズ除去部６５は、過去に空洞７２として誤判定された領域の履歴を記憶しておき、かかる履歴に含まれる領域の外形サイズを非空洞物の外形サイズとして設定することもできる。
【００５６】
判定処理部６６は、グループ化部６４によって生成され且つノイズ除去部６５で除去されていない空洞ボクセルグループで特定される空洞７２の厚みを演算する。具体的には、判定処理部６６は、空洞ボクセルグループを構成する天面ボクセルグループのボクセルと底面ボクセルグループのボクセルとの座標差を空洞ボクセルグループが位置するＸＹ軸の座標毎に演算する。そして、判定処理部６６は、演算したＺ軸の座標差のうち最も大きい座標差を空洞７２の厚みとする。空洞厚み判定部４７は、例えば、空洞ボクセルグループが位置するＸＹ軸の各座標における天面ボクセルグループのボクセルと底面ボクセルグループのボクセルとのＺ軸の座標差の平均値を空洞７２の厚みとすることもできる。また、空洞厚み判定部４７は、天面ボクセルグループのうち任意のＸＹ座標における天面ボクセルグループのボクセルと底面ボクセルグループのボクセルとのＺ軸の座標差を空洞７２の厚みとすることもできる。
【００５７】
なお、空洞厚み判定部４７は、演算した座標差が閾値以下である場合、天面ボクセルグループと底面ボクセルグループとで構成される領域が空洞７２でないと判定することができる。これにより、ペットボトルなどといった空洞７２でない領域が空洞７２として誤認識されることを抑制することができる。
【００５８】
図２に示す出力部５１は、記憶部５０に記憶された空洞広がりデータおよび空洞厚みデータを外部に出力することができる。例えば、出力部５１は、不図示のネットワークを介して有線または無線により外部装置へ空洞広がりデータおよび空洞厚みデータを出力することができる。なお、出力部５１は、不図示の記憶媒体に空洞広がりデータおよび空洞厚みデータを出力することもできる。
【００５９】
また、出力部５１は、空洞広がりデータおよび空洞厚みデータを不図示のプリンタで印刷可能なデータに変換し、変換したデータを不図示のプリンタへ出力することもできる。また、出力部５１は、空洞広がりデータおよび空洞厚みデータを不図示の表示装置で表示可能なデータに変換し、変換したデータを不図示の表示装置へ出力することもできる。なお、出力部５１は、空洞広がりデータおよび空洞厚みデータに代えて、空洞ボクセルグループのデータを出力することもできる。
【００６０】
このように、地中空洞検出装置３は、地中レーダ装置２から出力される反射波データＤｓに基づいて、空洞７２の広がりおよび厚みを検出することができる。そのため、空洞探査に要する期間短縮およびコスト縮減を図ることができる。また、地中空洞検出装置３は、反射波データＤｓを路面７０に沿った２次元方向で合成し３次元のボクセルに分割し、位相および強度の変化を自動的に判定して、空洞７２の広がりおよび厚みを検出する。そのため、地中空洞検出装置３は、例えば、フィルタリング前後のデータを用いて反射波強度を周辺領域の反射波強度と比較して第１，第２の空洞候補の順に絞り込んだ後、反射波の極性により第２の空洞候補を絞り込む場合に比べ、処理負荷が軽減される。
【００６１】
次に、地中空洞検出装置３による空洞検出手順を説明する。図７は、実施の形態１にかかる地中空洞検出装置による空洞検出手順の一例を示すフローチャートである。
【００６２】
図７に示すように、地中空洞検出装置３の信号処理部２０は、地中レーダ装置２から複数の反射波データＤｓを取得する（ステップＳ１１）。信号処理部２０は、取得した複数の反射波データＤｓに基づいて、路面７０に沿った２次元方向の合成開口処理を実行する（ステップＳ１２）。
【００６３】
次に、信号処理部２０は、合成開口処理の結果である複数の出力データＤｏからノイズを除去するノイズ除去処理を実行する（ステップＳ１３）。信号処理部２０は、ノイズ除去処理が行われた複数の出力データＤｆを複数のボクセルデータＤｂに変換するボクセル化処理を実行する（ステップＳ１４）。
【００６４】
次に、判定部３０は、反射波強度ｐと反射波位相θとに基づいて、空洞検出条件を満たすボクセルデータである第２充足ボクセルを検出する（ステップＳ１５）。第２充足ボクセルは、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上で位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上であるボクセルである。
【００６５】
検出部４０の水平解析部４１は、第２充足ボクセルのうち空洞７２の天面７４が位置する第２充足ボクセルを判定する（ステップＳ１６）。水平解析部４１は、空洞７２の天面７４が位置する第２充足ボクセルの範囲から空洞７２の広がりを検出する（ステップＳ１７）。
【００６６】
次に、検出部４０の垂直解析部４２は、第２充足ボクセルのうち空洞７２の天面７４と底面７５とが位置する第２充足ボクセルを判定する（ステップＳ１８）。そして、垂直解析部４２は、判定した天面７４と底面７５とが位置する第２充足ボクセルから空洞７２の厚みを検出する（ステップＳ１９）。出力部５１は、空洞７２の広がりおよび厚みを示すデータを出力し（ステップＳ２０）、地中空洞検出装置３は、図７に示す処理を終了する。
【００６７】
図８は、実施の形態１にかかる地中空洞検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図８に示すように、地中空洞検出装置３は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２と、インタフェース回路１０３とを備えるコンピュータである。プロセッサ１０１、メモリ１０２、およびインタフェース回路１０３は、バス１０４によって互いにデータの送受信が可能である。出力部５１は、インタフェース回路１０３によって実現され、記憶部５０は、メモリ１０２によって実現される。
【００６８】
プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたＯＳ（Operating  System）および処理プログラムを読み出して実行することによって、信号処理部２０、判定部３０、検出部４０、および出力部５１の機能を実行する。なお、プロセッサ１０１は、磁気ディスク、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）メモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）のうち一つ以上の記憶媒体から不図示のインタフェースを介してＯＳおよび処理プログラムを読み出してメモリ１０２に記憶して実行することもできる。光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤは、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体である。
【００６９】
プロセッサ１０１は、処理回路の一例であり、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processer）、およびシステムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）のうち一つ以上を含む。メモリ１０２は、プロセッサ１０１の作業領域として用いられる記憶領域であり、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）に代表される不揮発性または揮発性の半導体メモリである。
【００７０】
なお、上述した地中空洞検出装置３の検出部４０は、水平解析部４１および垂直解析部４２を有する構成であるが、水平解析部４１および垂直解析部４２のいずれか一方のみを有する構成であってもよい。地中空洞検出装置３の検出部４０を水平解析部４１および垂直解析部４２のいずれか一方のみを有する構成とすることで、地中空洞検出装置３の簡素化を図ることができ、例えば、地中空洞検出装置３のコストおよび処理速度の向上を図ることができる。
【００７１】
また、上述した検出部４０は、水平解析部４１と垂直解析部４２とでそれぞれ空洞７２の天面７４に位置する第２充足ボクセルを特定するが、垂直解析部４２には、天面判定部４５を設けない構成であってもよい。この場合、垂直解析部４２の底面判定部４６および空洞厚み判定部４７は、水平解析部４１から空洞７２の天面７４に位置する第２充足ボクセルの情報を取得する。
【００７２】
以上のように、実施の形態１にかかる地中空洞検出装置３は、取得部１０と、合成開口処理部２１と、ボクセル化部２３と、判定部３０と、検出部４０とを備える。取得部１０は、路面７０を走行する車両の一例である探索車両１００に搭載され地中へ向けて電磁波を送信する地中レーダ装置２により電磁波の反射波に基づいて生成される複数の反射波データＤｓを取得する。反射波データＤｓは、反射波の強度と位相とを示す情報を含む。合成開口処理部２１は、複数の反射波データＤｓに基づいて路面７０に沿った探索車両１００の進行方向である前後方向と進行方向に直交する方向である左右方向とで合成開口処理を行う。ボクセル化部２３は、合成開口処理の結果をボクセル化して強度と位相を示す情報を含む複数のボクセルデータＤｂに変換する。判定部３０は、複数のボクセルデータＤｂのうち強度と位相とが予め設定された空洞検出条件を満たすボクセルデータを判定する。検出部４０は、判定部３０による判定結果に基づいて、地中７１に存在する空洞７２の大きさを検出する。このように、地中空洞検出装置３は、空洞７２の大きさを検出することができるため、例えば、ボアホールカメラによる孔壁撮影で空洞範囲確認を行う場合に比べて、空洞７２を探索する際のコストおよび時間を大幅に低減することができる。また、地中空洞検出装置３は、ＸＹＺ座標での３次元での空洞探索を行うことができるため、空洞７２の大きさを容易に検出することができる。
【００７３】
また、判定部３０は、複数のボクセルデータＤｂのうち、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上且つ路面７０と直交するＺ軸方向における位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上であるボクセルデータＤｂを、空洞検出条件を満たすボクセルデータと判定する。閾値ｐｔｈは、第１閾値の一例であり、閾値Δθｔｈは、第２閾値の一例である。検出部４０は、空洞検出条件を満たすボクセルデータＤｂに基づいて空洞７２の天面７４を検出し、検出した天面７４に基づいて空洞７２の水平方向の広がりを空洞７２の大きさとして検出する。このように、地中空洞検出装置３は、強度変化量Δｐおよび位相変化量Δθに基づいて、空洞７２の天面７４を検出するため、空洞７２の広がりを容易且つ精度よく検出することができる。
【００７４】
判定部３０は、検出した空洞７２の天面７４の下方に座標範囲があり且つ空洞検出条件を満たすボクセルデータＤｂに基づいて空洞７２の底面７５を検出し、検出した天面７４と底面７５とに基づいて、空洞７２の厚みを空洞７２の大きさとして検出する。このように、地中空洞検出装置３は、検出した空洞７２の天面７４の下方に座標範囲があり且つ空洞検出条件を満たすボクセルデータＤｂに基づいて、空洞７２の底面７５を検出する。そのため、空洞７２の厚みを容易且つ精度よく検出することができる。
【００７５】
また、検出部４０は、予め設定されたグループ化条件に基づいて、空洞検出条件を満たす複数のボクセルデータＤｂのうち２以上のボクセルデータＤｂをグループ化してボクセルグループを生成するグループ化部６１，６４を備える。また、検出部４０は、グループ化部６１，６４によって生成されたボクセルグループに基づいて、空洞７２の天面７４の位置または空洞７２の位置を判定する判定処理部６３，６６を備える。したがって、グループ化条件を適切に設定することで、天面７４または空洞７２の検出精度を高めることができる。
【００７６】
また、検出部４０は、予め設定された除去条件を満たすボクセルグループを除去する除去部の例であるノイズ除去部６２，６５を備える。判定処理部６３，６６は、ノイズ除去部６２，６５によって除去されていないボクセルグループに基づいて、空洞７２の天面７４の位置または空洞７２の位置を判定する。したがって、除去条件を適切に設定することで、天面７４または空洞７２の検出精度を高めることができる。
【００７７】
実施の形態２．
実施の形態２の地中空洞検出装置は、ＸＹ軸座標系における空洞の位置を予め記憶しており、予め記憶している空洞の位置を含む特定の領域に限定して空洞探索処理を行うことができる点で、実施の形態１にかかる地中空洞検出装置３と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の地中空洞検出装置３と異なる点を中心に説明する。
【００７８】
図９は、実施の形態２にかかる地中空洞検出装置の構成例を示す図である。図９に示すように、実施の形態２にかかる地中空洞検出装置３Ａは、信号処理部２０と、判定部３０と、検出部４０Ａと、記憶部５０Ａと、出力部５１とを備える。
【００７９】
記憶部５０Ａは、空洞７２の位置を示す空洞位置データを予め記憶している。空洞位置データは、例えば、キーボードおよびマウスといった不図示のマンマシーンインターフェイスを介して入力されて記憶部５０Ａに記憶される。以下、記憶部５０Ａに記憶される空洞７２の位置を設定空洞位置と記載する。
【００８０】
図１０は、実施の形態２にかかる空洞と設定空洞位置との関係を説明するための図である。図１０に示す例では、空洞７２が形成されている範囲のうち１点に設定空洞位置７６が設定されている。設定空洞位置７６は、ＸＹＺ座標系における空洞７２の座標範囲のうち少なくとも１点の座標で示される。
【００８１】
水平解析部４１Ａは、記憶部５０Ａに記憶された空洞位置データに基づいて、水平方向における空洞７２の広がりを検出する。水平解析部４１Ａは、変化範囲特定部４３Ａと、空洞広がり判定部４４とを備える。
【００８２】
図１１および図１２は、実施の形態２にかかるＹＺ座標での複数のボクセル、空洞、および設定空洞位置の関係を示す図である。変化範囲特定部４３Ａは、記憶部５０Ａに記憶された空洞位置データに基づいて、設定空洞位置７６のボクセルからの距離が近いボクセルから順に探索範囲を広げながら強度位相変化ボクセルを探索する。
【００８３】
具体的には、図１１に示すように、設定空洞位置７６を起点として、設定空洞位置７６のボクセルからＸＹＺ軸の座標を変えながら強度位相変化ボクセルを探索する。具体的には、変化範囲特定部４３Ａは、設定空洞位置７６のボクセルからＸＹ軸の座標を変えながら、設定空洞位置７６のボクセルとＺ軸の座標範囲が同一のボクセルの中から強度位相変化ボクセルを探索する。
【００８４】
変化範囲特定部４３Ａは、設定空洞位置７６のボクセルとＺ軸の座標が同一のボクセルの探索が終了すると、設定空洞位置７６のボクセルの一つ下の座標範囲のボクセルの中からＸＹ軸の座標を変えながら、強度位相変化ボクセルを探索する。以降、同様に、変化範囲特定部４３Ａは、ＸＹＺ軸の座標を変えながら強度位相変化ボクセルを探索する。図１１に示す例では、ボクセル範囲Ａｒ１〜Ａｒ６内でボクセル範囲Ａｒ１からＡｒ６の順に強度位相変化ボクセルが検索される。
【００８５】
例えば、変化範囲特定部４３Ａは、ボクセル範囲Ａｒ１で検出した強度位相変化ボクセルの位置に基づいて、ボクセル範囲Ａｒ２を決定し、ボクセル範囲Ａｒ２で検出した強度位相変化ボクセルの位置に基づいて、ボクセル範囲Ａｒ３を決定する。以降同様に、変化範囲特定部４３Ａは、ボクセル範囲Ａｒ４からＡｒ６を決定していき、ボクセル範囲Ａｒ４からＡｒ６に存在する強度位相変化ボクセルを検出する。
【００８６】
なお、空洞位置データは、１点の座標を示すデータに限定されず、空洞７２全体を含む座標範囲を示すデータであってもよい。この場合、変化範囲特定部４３Ａは、空洞位置データで示される空洞７２全体を含む座標範囲の複数のボクセルの中で選択したボクセルを起点として、空洞位置データで示される空洞７２全体を含む座標範囲内で強度位相変化ボクセルを探索することができる。
【００８７】
変化範囲特定部４３Ａは、このように探索された複数の強度位相変化ボクセルの中から、変化範囲特定部４３と同様の処理によって、空洞７２の天面７４に位置する複数のボクセルを特定する。空洞広がり判定部４４は、変化範囲特定部４３Ａで特定されたボクセルの範囲のＸＹ軸座標における範囲を空洞７２の広がりとして判定し、判定した空洞７２の広がりを示す空洞広がりデータを記憶部５０Ａに記憶する。
【００８８】
また、検出部４０Ａは、記憶部５０Ａに記憶された空洞位置データに基づいて、水平方向における空洞７２の広がりおよび厚みを検出する。検出部４０Ａは、水平方向における空洞７２の広がりを検出する垂直解析部４２Ａと、垂直方向における空洞７２の厚みを検出する垂直解析部４２Ａとを備える。
【００８９】
垂直解析部４２Ａは、天面判定部４５Ａと、底面判定部４６と、空洞厚み判定部４７とを備える。天面判定部４５Ａは、記憶部５０Ａに記憶された空洞位置データに基づいて、変化範囲特定部４３Ａと同様の手順で連続する強度位相変化ボクセルの範囲を抽出し、空洞７２の天面７４に位置する複数のボクセルを特定する。
【００９０】
底面判定部４６は、天面判定部４５Ａによって特定された空洞７２の天面７４の下方に存在する空洞７２の底面７５を判定する。例えば、底面判定部４６は、図１２に示すボクセル範囲Ａｒ７〜Ａｒ１２内でボクセル範囲Ａｒ７からＡｒ１２の順に強度位相変化ボクセルを検索する。底面判定部４６は、ボクセル範囲Ａｒ７で検出した強度位相変化ボクセルの位置に基づいて、ボクセル範囲Ａｒ８を決定し、ボクセル範囲Ａｒ８で検出した強度位相変化ボクセルの位置に基づいて、ボクセル範囲Ａｒ９を決定する。以降同様に、底面判定部４６は、ボクセル範囲Ａｒ１０からＡｒ１２を決定していき、ボクセル範囲Ａｒ１０からＡｒ１２に存在する強度位相変化ボクセルを検出する。
【００９１】
空洞厚み判定部４７は、Ｚ軸方向における天面７４の位置と底面７５の位置との差を演算し、演算した差を空洞７２の厚みを示す空洞厚みデータとして記憶部５０Ａに記憶する。
【００９２】
なお、変化範囲特定部４３Ａおよび天面判定部４５Ａは、設定空洞位置７６のボクセルからの距離が予め設定された閾値になっても、強度位相変化ボクセルを所定数以上検出することができない場合、強度位相変化ボクセルを探索する処理を中止することができる。これにより、設定空洞位置７６が誤った位置に設定されている場合に探索処理が長く継続することを抑制することができる。
【００９３】
次に、地中空洞検出装置３Ａによる空洞検出手順を説明する。図１３は、実施の形態２にかかる地中空洞検出装置による空洞検出手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１３に示すステップＳ１１からＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１９，およびＳ２０の処理は、図７に示すステップＳ１１からＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１９，およびＳ２０の処理と同じであるため、説明を省略する。
【００９４】
図１３に示すように、地中空洞検出装置３Ａの水平解析部４１Ａは、空洞検出条件を満たすボクセルの中から、設定空洞位置を起点として、第２充足ボクセルのうち空洞７２の天面７４が位置する第２充足ボクセルを判定する（ステップＳ１６Ａ）。また、地中空洞検出装置３Ａの垂直解析部４２Ａは、空洞検出条件を満たすボクセルの中から、設定空洞位置を起点として、第２充足ボクセルのうち空洞７２の天面７４と底面７５とが位置する第２充足ボクセルを判定する（ステップＳ１８Ａ）。
【００９５】
実施の形態２にかかる地中空洞検出装置３Ａのハードウェア構成例は、図８に示す地中空洞検出装置３と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、信号処理部２０、判定部３０、検出部４０Ａ、記憶部５０Ａおよび出力部５１の機能を実行することができる。また、メモリ１０２は、空洞位置データ、空洞広がりデータ、および空洞厚みデータを記憶することができる。
【００９６】
なお、地中空洞検出装置３Ａでは、判定部３０は、記憶部５０Ａに記憶された空洞位置データに基づいて、判定対象にするボクセルの範囲を限定することができる。例えば、判定部３０は、設定空洞位置から予め設定された範囲に存在するボクセルのみ上述した処理を行うことができる。
【００９７】
以上のように、実施の形態２にかかる地中空洞検出装置３Ａは、空洞７２の位置を示す空洞位置データを記憶する記憶部５０Ａを備える。検出部４０Ａは、記憶部５０Ａに記憶された空洞位置データで特定される位置を起点として空洞検出条件を満たすボクセルデータの検索を行う。これにより、判定対象にするボクセルの範囲を限定することができ、検出部４０Ａによる処理負荷を低減することができる。
【００９８】
上述した実施の形態１，２では、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上で且つ位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上であるボクセルを第２充足ボクセルとしたが、第２充足ボクセルは、他の条件で検出することもできる。例えば、地中空洞検出装置３，３Ａは、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上で反射波位相θの極性が第１の極性であるボクセルを、天面７４を判定するための第２充足ボクセルとすることができる。また、地中空洞検出装置３，３Ａは、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上で反射波位相θの極性が第２の極性であるボクセルを、底面７５を判定するための第２充足ボクセルとすることができる。なお、第１の極性とは、比誘電率が高い物質から低い物質へ進行する場合の反射波位相θの極性であり、第２の極性とは、比誘電率が低い物質から高い物質へ進行する場合の反射波位相θの極性である。
【００９９】
また、地中空洞検出装置３，３Ａは、反射波強度ｐの変化量Δｐが閾値Δｐｔｈ以上で位相変化量Δθが閾値Δθｔｈ以上であるボクセルを第２充足ボクセルとすることもできる。なお、変化量Δｐは、正負の値をとり、反射波強度ｐの変化量Δｐが閾値Δｐｔｈ以上であるとは、反射波強度ｐが大きくなって変化量Δｐが閾値Δｐｔｈ以上になったことを意味する。判定部３０は、反射波強度ｐの変化量Δｐが閾値Δｐｔｈ以上のボクセルを第１充足ボクセルとして判定することができる。
【０１００】
また、地中空洞検出装置３，３Ａは、反射波強度ｐが閾値ｐｔｈ以上で反射波位相θが閾値θｔｈ１以上θｔｈ２以下であるボクセルを第２充足ボクセルとすることもできる。
【０１０１】
また、上述した実施の形態１，２では、空洞７２の大きさとして、空洞７２の広がりと空洞７２の厚みとを検出する例を説明したが、空洞７２の大きさは、空洞７２の広がりおよび厚みに限定されない。例えば、検出部４０，４０Ａは、空洞ボクセルグループの外形寸法から空洞７２の体積を空洞７２の大きさとして検出することもできる。
【０１０２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  計測設備、２  地中レーダ装置、３，３Ａ  地中空洞検出装置、１０  取得部、２０  信号処理部、２１  合成開口処理部、２２  ノイズ除去部、２３  ボクセル化部、３０  判定部、３１  強度変化検出部、３２  位相偏移検出部、３３  変化位置検出部、４０，４０Ａ  検出部、４１，４１Ａ  水平解析部、４２，４２Ａ  垂直解析部、４３，４３Ａ  変化範囲特定部、４４  空洞広がり判定部、４５，４５Ａ  天面判定部、４６  底面判定部、４７  空洞厚み判定部、５０，５０Ａ  記憶部、５１  出力部、６１，６４  グループ化部、６２，６５  ノイズ除去部、６３，６６  判定処理部、７０  路面、７１  地中、７２  空洞、７３  非空洞領域、７４  天面、７５  底面、７６  設定空洞位置、１００  探索車両。
【図１】
2019100882.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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