(57)【要約】【課題】波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供する。【解決手段】画像生成領域内のエコー画像を生成するエコー画像生成部１２と、エコー画像生成部１２で生成されたエコー画像の中から、画像生成領域のうちの一部の領域である解析領域内のエコー画像を抽出する解析領域内エコー画像抽出部１３と、解析領域内のエコー画像としての解析領域内エコー画像に基づいて、画像生成領域の各地点における水面の高さを算出する水面高さ算出部１７と、水面高さ算出部１７によって算出された水面の高さに基づいて波浪の俯瞰画像を生成するとともに、この俯瞰画像を表示器に表示させる俯瞰画像生成部と、を備えた波浪レーダ装置を構成する。【選択図】図２
2016206152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送波部から送波された送信波の反射波から生成される受信信号に基づいて波浪画像を生成する波浪レーダ装置であって、
前記波浪画像が生成される画像生成領域内のエコー画像を生成するエコー画像生成部と、
前記エコー画像生成部で生成された前記エコー画像の中から、前記画像生成領域のうちの一部の領域である解析領域内のエコー画像を抽出する解析領域内エコー画像抽出部と、
前記解析領域内のエコー画像としての解析領域内エコー画像に基づいて、前記画像生成領域の各地点における水面の高さを算出する水面高さ算出部と、
前記水面高さ算出部によって算出された前記水面の高さに基づいて、前記波浪画像としての俯瞰画像を生成するとともに、該俯瞰画像を表示器に表示させる俯瞰画像生成部と、
を備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域内エコー画像に基づいて、波浪に起因する成分である波浪成分を抽出する波浪成分抽出部を更に備え、
前記水面高さ算出部は、前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、前記水面の高さを算出することを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の波浪レーダ装置において、
前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪に関する特性である波浪特性を算出する波浪特性算出部を更に備え、
前記水面高さ算出部は、前記波浪特性算出部で算出された前記波浪特性に基づいて、前記水面の高さを算出することを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の波浪レーダ装置において、
前記エコー画像生成部は、異なるタイミングで受波された前記反射波から生成される受信信号に基づいて、複数の前記エコー画像を生成し、
前記解析領域内エコー画像抽出部は、複数の前記エコー画像のそれぞれの中から前記解析領域内エコー画像を抽出し、
前記波浪特性算出部は、前記解析領域内エコー画像抽出部によって抽出された複数の前記解析領域内エコー画像に基づき、前記解析領域内の波浪の角周波数を前記波浪特性として算出することを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域の数、位置、及び大きさが予め設定されていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の波浪レーダ装置において、
ユーザが前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも１つを設定可能なように、前記ユーザの操作を受け付ける解析領域受付部、を更に備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の波浪レーダ装置において、
前記画像生成領域内のエコー画像に応じて、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも１つを設定する解析領域設定部、を更に備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項８】
請求項７に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域設定部は、前記画像生成領域内のエコー画像のうちエコー強度が所定値以上となっている部分を含むように、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも１つを設定することを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の波浪レーダ装置において、
前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪の高さである波高を算出する波高算出部を更に備え、
前記水面高さ算出部は、前記波高算出部で算出された前記波高が所定値よりも低い場合、当該波高を有する波浪を、当該水面高さ算出部によって前記水面の高さを算出する対象から除外することを特徴とする、波浪レーダ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の波浪レーダ装置において、
前記俯瞰画像生成部によって生成された前記俯瞰画像を表示する表示器を更に備えていることを特徴とする、波浪レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波浪の画像を表示する波浪レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、海上の所定範囲内の各地点における波浪の情報を表示する方法として、例えば非特許文献１に開示されるような表示方法が知られている。この非特許文献１で開示される画像では、海上の各地点に対応して矢印が表示されている。そして、この矢印の向きが波浪の向き（波向）を示すとともに、各矢印の背景箇所の色が波浪の高さ（波高）に対応している。これにより、ユーザは、波浪の波向及び波高を知ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＮＴＴレゾナント株式会社、“ｇｏｏ天気”、［online］、[２０１５年１月２０日検索]、インターネット、〈http://weather.goo.ne.jp/wave/〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような表示画面では、実際の波浪の状況を直感的にイメージしにくい場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る波浪レーダ装置は、送波部から送波された送信波の反射波から生成される受信信号に基づいて波浪画像を生成する波浪レーダ装置であって、前記波浪画像が生成される画像生成領域内のエコー画像を生成するエコー画像生成部と、前記エコー画像生成部で生成された前記エコー画像の中から、前記画像生成領域のうちの一部の領域である解析領域内のエコー画像を抽出する解析領域内エコー画像抽出部と、前記解析領域内のエコー画像としての解析領域内エコー画像に基づいて、前記画像生成領域の各地点における水面の高さを算出する水面高さ算出部と、前記水面高さ算出部によって算出された前記水面の高さに基づいて、前記波浪画像としての俯瞰画像を生成するとともに、該俯瞰画像を表示器に表示させる俯瞰画像生成部と、を備えている。
【０００７】
（２）好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記解析領域内エコー画像に基づいて、波浪に起因する成分である波浪成分を抽出する波浪成分抽出部を更に備え、前記水面高さ算出部は、前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、前記水面の高さを算出する。
【０００８】
（３）更に好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記波浪成分が抽出された前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪に関する特性である波浪特性を算出する波浪特性算出部を更に備え、前記水面高さ算出部は、前記波浪特性算出部で算出された前記波浪特性に基づいて、前記水面の高さを算出する。
【０００９】
（４）更に好ましくは、前記エコー画像生成部は、異なるタイミングで受波された前記反射波から生成される受信信号に基づいて、複数の前記エコー画像を生成し、前記解析領域内エコー画像抽出部は、複数の前記エコー画像のそれぞれの中から前記解析領域内エコー画像を抽出し、前記波浪特性算出部は、前記解析領域内エコー画像抽出部によって抽出された複数の前記解析領域内エコー画像に基づき、前記解析領域内の波浪の角周波数を前記波浪特性として算出する。
【００１０】
（５）好ましくは、前記解析領域の数、位置、及び大きさが予め設定されている。
【００１１】
（６）好ましくは、前記波浪レーダ装置は、ユーザが前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも１つを設定可能なように、前記ユーザの操作を受け付ける解析領域受付部、を更に備えている。
【００１２】
（７）好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記画像生成領域内のエコー画像に応じて、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも１つを設定する解析領域設定部、を更に備えている。
【００１３】
（８）更に好ましくは、前記解析領域設定部は、前記画像生成領域内のエコー画像のうちエコー強度が所定値以上となっている部分を含むように、前記解析領域の数、位置、及び大きさのうちの少なくとも１つを設定する。
【００１４】
（９）好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記解析領域内エコー画像に基づいて、該解析領域内エコー画像に含まれる波浪の高さである波高を算出する波高算出部を更に備え、前記水面高さ算出部は、前記波高算出部で算出された前記波高が所定値よりも低い場合、当該波高を有する波浪を、当該水面高さ算出部によって前記水面の高さを算出する対象から除外する。
【００１５】
（１０）好ましくは、前記波浪レーダ装置は、前記俯瞰画像生成部によって生成された前記俯瞰画像を表示する表示器を更に備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置のブロック図である。
【図２】図１に示す水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すエコー画像生成部によって生成されるエコー画像を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す俯瞰画像生成処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す３次元モデル生成部によって生成された波浪の３次元モデルの一部を模式的に示す図である。
【図６】俯瞰画像生成部によって俯瞰画像を生成する過程を説明するための図である。
【図７】表示器に表示される俯瞰画像の一例を示す図である。
【図８】表示器に表示される俯瞰画像の一例を示す図であって、図７とは異なる視点から視た図である。
【図９】表示器に表示される波浪画像の一例を示す図であって、波浪を上方から見下ろして視た波浪の平面図である。
【図１０】変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。
【図１１】変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部の構成を示すブロック図である。
【図１３】変形例に係る波浪レーダ装置の俯瞰画像生成処理部の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示す３次元モデル生成部によって生成された波浪の３次元モデルの一部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る波浪レーダ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、波浪の画像を表示する波浪レーダ装置として広く適用することができる。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る波浪レーダ装置１のブロック図である。本実施形態の波浪レーダ装置１は、例えば、漁船等の船舶としての自船に備えられている。この波浪レーダ装置１によれば、海上の各地点における水面の高さを算出することができる。
【００２０】
図１に示すように、波浪レーダ装置１は、アンテナユニット２と、信号処理部１０と、表示器４と、を備えている。
【００２１】
アンテナユニット２は、アンテナ５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、を含んでいる。
【００２２】
アンテナ５は、指向性の強いパルス状電波を送信可能なレーダアンテナである。また、アンテナ５は、物標（本実施形態の場合、波浪）からの反射波を受波するように構成されている。波浪レーダ装置１は、パルス状電波を送波してから反射波を受波するまでの時間を測定する。これにより、波浪レーダ装置１は、物標までの距離ｒを検出することができる。アンテナ５は、水平面上で３６０°回転可能に構成されている。アンテナ５は、パルス状電波の送信方向を変えながら（アンテナ角度を変えながら）、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、波浪レーダ装置１は、自船周囲の平面上の物標を、３６０°にわたり探知することができる。
【００２３】
受信部６は、アンテナ５で受波したエコーから得られるエコー信号を検波して増幅する。受信部６は、増幅したエコー信号を、Ａ／Ｄ変換部７へ出力する。Ａ／Ｄ変換部７は、アナログ形式のエコー信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（エコーデータ）に変換する。ここで、上記エコーデータは、アンテナ５が受信したエコー信号の強度（信号レベル）を特定するデータを含んでいる。Ａ／Ｄ変換部７は、エコーデータを、信号処理部１０へ出力する。
【００２４】
信号処理部１０は、水面高さ算出処理部１１と、俯瞰画像生成処理部２０と、を有している。
【００２５】
図２は、図１に示す水面高さ算出処理部１１の構成を示すブロック図である。水面高さ算出処理部１１は、アンテナユニット２から出力されたエコーデータを用いて、以下で詳しく説明する所定の手法に基づき、海上の各地点における水面の高さを算出する。
【００２６】
水面高さ算出処理部１１は、図２に示すように、エコー画像生成部１２と、解析領域内エコー画像抽出部１３と、周波数解析部１４と、波浪成分抽出部１５と、波浪特性算出部１６と、水面高さ算出部１７と、を備えている。
【００２７】
図３は、エコー画像生成部１２によって生成されるエコー画像Ｐ１を模式的に示す図である。エコー画像生成部１２は、アンテナユニット２から出力されたエコーデータに基づき、自船を含む水平面のエコー画像Ｐ１を生成する。エコー画像生成部１２は、一定周期毎に得られた自船を中心とする全方向からのエコーデータに基づき、エコー画像Ｐ１を順次、生成する。すなわち、エコー画像生成部１２は、一定のタイミング毎にエコー画像Ｐ１を生成することにより、複数のエコー画像Ｐ１を生成する。なお、図３では、エコー画像Ｐ１に複数の波峰線ｗが表示されている例を示している。
【００２８】
解析領域内エコー画像抽出部１３は、エコー画像生成部１２によってエコー画像Ｐ１が生成される領域（画像生成領域Ｚ１）の中から、該画像生成領域Ｚ１のうちの一部の領域である解析領域Ｚ２内のエコー画像（解析領域内エコー画像Ｐ２）を抽出する。本実施形態では、解析領域内エコー画像抽出部１３は、解析領域Ｚ２として、自船を基準とした自船付近の６箇所を選択する。本実施形態では、解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさは、予め設定されている。この６つの解析領域Ｚ２は、上方から視て、自船を中心とした同じ角度間隔で（本実施形態の場合、６０度間隔で）配置される。解析領域内エコー画像抽出部１３は、エコー画像生成部１２によって生成される複数のエコー画像Ｐ１のそれぞれについて、６つの解析領域内エコー画像Ｐ２を抽出する。
【００２９】
周波数解析部１４は、解析領域内エコー画像抽出部１３によって得られた解析領域内エコー画像Ｐ２を周波数解析する。具体的には、周波数解析部１４は、複数の解析領域内エコー画像Ｐ２に対して、３次元の高速フーリエ変換（３ＤＦＦＴ）処理を行う。これにより、ｘ軸及びｙ軸の単位をｒａｄ／ｍ、ｚ軸の単位をｒａｄ／ｓｅｃとした３次元データを生成することができる。
【００３０】
波浪成分抽出部１５は、周波数解析部１４によって得られた３次元データの中から、波浪に起因する成分である波浪成分を抽出する。具体的には、波浪成分抽出部１５は、３次元データのうち、以下の（１）式及び（２）式で表される波浪の分散関係式に近接するスペクトルの情報のみを用いることにより、波浪成分を抽出する。
【００３１】
［数１］
ω２＝ｇＫｔａｎｈ（Ｋｄ）  …  （１）
【００３２】
［数２］
ω２＝ｇＫ  …  （２）
【００３３】
但し、式（２）は、水深が十分深い場合、具体的には、水深が半波長よりも長い場合に用いられる式であり、それ以外の場合には式（１）が用いられる。
【００３４】
波浪特性算出部１６は、解析領域内エコー画像抽出部１３で抽出された解析領域内エコー画像Ｐ２、及び周波数解析部１４によって得られた３次元データに基づき、解析領域Ｚ２内の波浪に関する特性である波浪特性を算出する。本実施形態では、波浪特性として、波高α、波数Ｋ、波向θ、及び角周波数ω、が算出される。
【００３５】
波浪特性算出部１６は、上述した波浪特性（波高α、波数Ｋ、波向θ、及び角周波数ω）を、例えば一例として、以下のようにして算出する。具体的には、波浪特性算出部１６は、波高αを、解析領域内エコー画像Ｐ２に表示される波浪のエコー強度に基づいて算出する。また、波浪特性算出部１６は、波数Ｋを、解析領域内エコー画像Ｐ２に表示される波峰線の間隔に基づいて算出する。また、波浪特性算出部１６は、波向θを、周波数解析部１４で得られた３次元データから導出される方向周波数スペクトル（周方向が波浪の方向に対応し径方向が波浪の周波数に対応する極座標上にプロットされるスペクトル）に基づいて、波向θを算出する。また、波浪特性算出部１６は、角周波数ωを、前記方向周波数スペクトルに基づいて算出する。
【００３６】
なお、上述した波浪特性の中には、上述のように３次元の高速フーリエ変換処理により得られた３次元データを用いて算出されるものもあるため、当該波浪特性を算出するための演算負荷は、比較的大きくなる。このため、波浪特性算出部１６では、上述した各波浪特性が、例えば一例として１秒毎に算出される。
【００３７】
水面高さ算出部１７は、波浪特性算出部１６によって算出された各波浪特性を用いて、以下の式（３）に基づき、所定時刻ｔ毎に、波浪画像が生成される領域内の各地点（ｘ，ｙ）における水面の高さηを算出する。水面高さ算出部１７は、例えば一例として１秒間に２４回、波浪画像の全地点における水面の高さηを算出する。
【００３８】
［数３］
η(x,y,t)＝α１ｃｏｓ（ｘＫ１ｃｏｓθ１＋ｙＫ１ｓｉｎθ１＋ω１ｔ＋ε１）
＋α２ｃｏｓ（ｘＫ２ｃｏｓθ２＋ｙＫ２ｓｉｎθ２＋ω２ｔ＋ε２）
＋α３ｃｏｓ（ｘＫ３ｃｏｓθ３＋ｙＫ３ｓｉｎθ３＋ω３ｔ＋ε３）
…＋αＮｃｏｓ（ｘＫＮｃｏｓθＮ＋ｙＫＮｓｉｎθＮ＋ωＮｔ＋εＮ）
…（３）
【００３９】
式（３）における各項は、例えば一例として、各解析領域Ｚ２（本実施形態の場合、図３に示す６つの解析領域）のそれぞれに含まれる波浪に基づく水面の高さである。すなわち、式（３）では、各解析領域Ｚ２に含まれる波浪が画像生成領域Ｚ１全体に亘って存在していると仮定して、画像生成領域Ｚ１全体の各地点における水面の高さηを算出している。また、式（３）のεは、波浪の初期位相である。式（３）では、３次元の逆フーリエ変換と同様の処理を行っている。具体的には、式（３）における水面の高さηは、３次元の逆フーリエ変換における信号強度に対応している。
【００４０】
また、水面高さ算出部１７は、随時、更新される波浪特性の値（波高α、波数Ｋ、波向θ、及び角周波数ω）を用いて、波浪画像の全地点における水面の高さηを算出する。本実施形態では、波浪特性の値は１秒毎に算出されるため、水面高さ算出部１７は、１秒毎に更新される各波浪特性の値が代入された式（３）を用いて、各地点（ｘ，ｙ）における水面の高さηを算出する。
【００４１】
図４は、図１に示す俯瞰画像生成処理部２０の構成を示すブロック図である。俯瞰画像生成処理部２０は、水面高さ算出処理部１１で得られた海上の各地点における水面の高さηに基づいて、波浪の俯瞰画像（波浪を斜め上方から視た画像）のデータを生成する。
【００４２】
俯瞰画像生成処理部２０は、図３に示すように、３次元モデル生成部２１と、視点位置決定部２２と、光源位置決定部２３と、俯瞰画像生成部２４と、を備えている。
【００４３】
図５は、３次元モデル生成部２１によって生成された波浪の３次元モデルの一部を模式的に示す図である。３次元モデル生成部２１は、図５を参照して、水面高さ算出処理部１１から出力された、各時刻における水面の高さη（ｘ，ｙ，ｔｎ）（但し、ｎ＝１，２，…）に基づき、各時刻における波浪の３次元モデルＭを生成する。具体的には、３次元モデル生成部２１は、ｘｙ平面における各位置（ｘ，ｙ）から垂直に延びる線分Ｌの長さを、ある時刻ｔｎのときの各位置（ｘ，ｙ）における水面の高さηに対応させて描画する。３次元モデル生成部２１は、時刻ｔｎ毎に、波浪の３次元モデルＭを生成する。すなわち、３次元モデル生成部２１は、本実施形態の場合、１秒間に２４つ、波浪の３次元モデルＭを生成する。なお、図５に示す例では、ユーザが水面位置を認識しやすいように、各線分Ｌの先端部分に球状の部分が設けられている。当該球状の部分によって、水面形状が疑似的に表現される。３次元モデル生成部２１によって生成された３次元モデルＭは、俯瞰画像生成部２４へ出力される。
【００４４】
視点位置決定部２２は、３次元モデル生成部２１によって生成された波浪の３次元モデルＭを表示器４に表示する際の視点位置ＶＰ（図６参照）を決定する。視点位置決定部２２は、例えば一例として、ユーザが、キーボード又はマウス等の操作機器（図示省略）を用いて設定した３次元モデルＭに対する位置を視点位置ＶＰとして決定し、その位置を俯瞰画像生成部２４へ通知する。
【００４５】
光源位置決定部２３は、３次元モデル生成部２１によって生成された波浪の３次元モデルＭを表示器４に表示する際に当該３次元モデルＭに照射される光の光源位置ＬＰ（図６参照）を決定する。光源位置決定部２３は、例えば一例として、ユーザが、キーボード又はマウス等の操作機器（図示省略）を用いて設定した３次元モデルＭに対する位置を光源位置ＬＰとして決定し、その位置を俯瞰画像生成部２４へ通知する。
【００４６】
図６は、俯瞰画像生成部２４によって俯瞰画像を生成する過程を説明するための図である。俯瞰画像生成部２４は、３次元モデル生成部２１から出力された３次元モデルＭ、視点位置決定部２２から通知された視点位置ＶＰ、及び光源位置決定部２３から通知された光源位置ＬＰに基づき、波浪の俯瞰画像を生成する。具体的には、俯瞰画像生成部２４では、光源位置ＬＰに配置された光源によって光が照射された状態の３次元モデルＭを視点位置ＶＰから視たときの像を、２次元平面ＰＬに投影した図が、俯瞰画像として生成される。
【００４７】
図７は、表示器４に表示される俯瞰画像の一例を示す図である。表示器４では、俯瞰画像生成部２４から出力された俯瞰画像データに基づく俯瞰画像が表示される。このように、本実施形態に係る波浪レーダ装置１の表示器４では、海上の波浪を斜め上方から見下ろすように視た３次元的な画像が表示される。これにより、ユーザは、海上の各地点における波浪の様子を直感的にイメージし易くなる。なお、図７に示す俯瞰画像は、船舶の操舵室からの視点を視点位置とした場合における俯瞰画像である。
【００４８】
そして、本実施形態に係る波浪レーダ装置１では、図７に示す波浪の俯瞰画像が、１秒間に２４枚生成されるため、表示器４には、フレームレートが２４ｆｐｓの波浪映像が表示される。また、波浪レーダ装置１では、波浪に関する情報である波浪特性（波高α、波数Ｋ、波向θ、及び角周波数ω）の値が、比較的短い間隔で（本実施形態の場合、１秒間隔で）算出される。すなわち、レーダ装置では、リアルタイムに近い状態の波浪特性の値に基づいて水面の高さが算出されるため、ユーザは、実際の波浪に似た波浪映像を表示器４において確認することができる。
【００４９】
また、波浪レーダ装置１では、ユーザが操作パネル（図示省略）等を適宜、操作することにより、俯瞰画像の視点を切り替えることができる。図８は、図７に示す俯瞰画像よりも視点位置が上方に変更された場合における俯瞰画像である。更に、波浪レーダ装置１では、ユーザが操作パネル等を適宜、操作することにより、表示画面を、波浪を上方から視た図（波浪の平面画像）に切り替えることもできる（図９参照）。
【００５０】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る波浪レーダ装置１では、表示器４に表示される波浪の画像が、俯瞰画像として３次元的に表示される。これにより、上述した非特許文献１のように波浪の波高及び波向が２次元的に図示される場合と比べて、波浪の状態を一目で把握することができる。
【００５１】
従って、波浪レーダ装置１によれば、波浪状況を直感的にイメージしやすい波浪レーダ装置を提供できる。
【００５２】
また、波浪レーダ装置１では、画像生成領域Ｚ１の一部である解析領域Ｚ２内のエコー画像Ｐ２に基づいて、画像生成領域Ｚ１全体の各地点における水面の高さηが算出され、当該水面の高さηに基づいて、波浪の俯瞰画像が生成される。すなわち、波浪レーダ装置１では、３次元的に表示される波浪の俯瞰画像を、実際に得られた波浪のエコーに基づいて生成できる。これにより、ユーザは、実際の波浪の状態を正確に把握することができる。
【００５３】
また、波浪レーダ装置１では、画像生成領域Ｚ１の一部である解析領域Ｚ２内のエコー画像Ｐ２に基づいて、画像生成領域Ｚ１全体の各地点における水面の高さηが算出される。すなわち、波浪レーダ装置１では、画像生成領域Ｚ１全体のエコー画像Ｐ１に基づいて各地点の水面高さηを算出する場合と比べて、信号処理部１０での演算負荷を軽減することができる。
【００５４】
また、波浪レーダ装置１では、波浪成分が抽出された解析領域内エコー画像Ｐ２に基づいて水面の高さηが算出される。これにより、不要なエコー（例えば一例として、陸地からのエコー）が排除された状態の解析領域内エコー画像Ｐ２に基づいて水面の高さηを算出できるため、水面の高さηを正確に算出できる。
【００５５】
また、波浪レーダ装置１では、波浪特性算出部１６によって算出された波浪特性、具体的には、波浪の波高α、波数Ｋ、波向θ、及び角周波数ωに基づいて、画像生成領域Ｚ１全体の各地点における水面の高さηを算出している。すなわち、波浪レーダ装置１によれば、一部の領域Ｚ２から得られた波浪特性のデータを、画像生成領域Ｚ１全体に拡張して用いることができる。
【００５６】
また、波浪レーダ装置１では、複数の解析領域内エコー画像Ｐ２に基づき、波浪の角周波数ωを算出することができる。これにより、角周波数ωを適切に算出することができる。
【００５７】
また、波浪レーダ装置１では、解析領域Ｚ２が予め設定されている。これにより、ユーザが解析領域Ｚ２を別途設定する手間を省くことができる。
【００５８】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５９】
（１）図１０は、変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部１１ａの構成を示すブロック図である。上述した実施形態に係る波浪レーダ装置１では、解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさが予め設定されていたが、これに限らない。具体的には、解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさを、ユーザの操作により設定可能な波浪レーダ装置を構成してもよい。本変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部１１ａは、図１０に示すように、解析領域受付部１８を更に備えている。
【００６０】
解析領域受付部１８は、ユーザが、図示しない操作パネル等を適宜、操作することにより設定した解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさ等を受け付け、それらを解析領域内エコー画像抽出部１３へ通知する。解析領域内エコー画像抽出部１３は、解析領域受付部１８から通知された解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさに基づき設定される解析領域Ｚ２を用いて、解析領域内エコー画像Ｐ２を抽出する。
【００６１】
以上のように、本変形例によれば、ユーザが解析領域Ｚ２の位置等を設定することができる。そうすると、例えば、ユーザが表示器４に表示される波浪のエコー画像を見て波高が高い部分（エコー強度が高い部分）を選択することが可能となる。これにより、自船等に大きな影響を与える大きな波浪の波浪特性の算出漏れを防止して当該波浪特性を確実に算出できるため、上記大きな波浪を俯瞰画像に表示することができる。
【００６２】
（２）図１１は、変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部１１ｂの構成を示すブロック図である。上述した実施形態に係る波浪レーダ装置１では、解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさが予め設定されていたが、これに限らない。具体的には、解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさを、波浪レーダ装置側で設定してもよい。本変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部１１ｂは、図１１に示すように、解析領域設定部１９を更に備えている。
【００６３】
解析領域設定部１９は、エコー画像生成部１２によって生成されたエコー画像Ｐ１に基づき、解析領域Ｚ２の数、位置、及び大きさを決定する。具体的には、解析領域設定部１９は、エコー画像Ｐ１におけるエコー強度が所定値以上となっている部分を含むように、解析領域の数、位置、及び大きさを決定する。
【００６４】
以上のように、本変形例によれば、エコー強度が所定値以上となっている部分を解析領域Ｚ２に確実に含めることができるため、当該部分が波浪特性を算出する対象から外れてしまうことを防止することができる。すなわち、本変形では、大きな波が俯瞰画像から排除されてしまうことを防止できる。
【００６５】
（３）図１２は、変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部１１ｃの構成を示すブロック図である。上述した実施形態に係る波浪レーダ装置１では、波浪特性が算出された全ての波に基づいて波浪の俯瞰画像が生成されたが、これに限らない。具体的には、本変形例に係る波浪レーダ装置では、波浪特性算出部１６によって算出された波高のうち、その値が所定値以下である波高、を有する波の成分については、波浪の俯瞰画像を生成する対象から除外する。
【００６６】
本変形例に係る波浪レーダ装置の水面高さ算出処理部１１ｃは、低波高成分除去部２８を有している。低波高成分除去部２８は、波浪特性算出部１６によって算出された波高の値と、記憶している所定値とを比較する。そして、低波高成分除去部２８は、所定値よりも低い波高を有する波の成分を、波浪の俯瞰画像を生成する対象から除外する。本変形例によれば、自船等に対する影響が少ない低波高の波を、俯瞰画像を生成する対象となる波浪から除外できるため、俯瞰画像が煩雑になるのを防止できるとともに、信号処理部の演算負荷を軽減することができる。
【００６７】
（４）図１３は、変形例に係る波浪レーダ装置の俯瞰画像生成処理部２０ａの構成を示すブロック図である。また、図１４は、図１３に示す３次元モデル生成部２１ａによって生成された波浪の３次元モデルの一部を模式的に示す図である。
【００６８】
本変形例の３次元モデル生成部２１ａでは、まず、上述した３次元モデル生成部２１ａの場合と同様、ｘｙ平面における各位置（ｘ，ｙ）から垂直に延びる線分Ｌの長さを、海上の各位置（ｘ，ｙ）における水面高さηに対応させて描画する。そして、本変形例の３次元モデル生成部２１ａでは、サーフェス生成部２１ｂが、水面位置のサーフェスモデルを生成する。具体的には、サーフェス生成部２１ｂは、図１４に示すように、近接する３つの線分Ｌの頂点を通る三角形状の平面を、全ての線分Ｌに対して生成する。これにより、波浪の形状が、サーフェス生成部２１ｂによって生成された多数の三角形状の平面により疑似的に表現される。なお、図１３では、線分Ｌを図示しているが、この線分Ｌは俯瞰画像において省略されていてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１              波浪レーダ装置
４              表示器
５              アンテナ（送波部）
１７            水面高さ算出部
２４            俯瞰画像生成部
Ｐ２            解析領域内エコー画像
Ｚ１            画像生成領域
Ｚ２            解析領域
【図１】
2016206152.tif 000003
【図２】
2016206152.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016206152.tif 000006
【図５】
2016206152.tif 000007
【図６】
2016206152.tif 000008
【図７】
2016206152.tif 000009
【図８】
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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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【図１４】
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【図９】
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