JP2016151460A - 水中探査解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響ソナーの位置を頻繁に移動させることなく、その音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘ってリアルタイムに正確に把握することができるようにした水中探査解析方法を提供する。
【解決手段】水中に向けて音波を発射し、その反射波を捉えて目的の物体及び該物体の大きさを識別する水中３Ｄ音響ソナー２３と、物体の種類を識別するビデオカメラ２５と、水中３Ｄ音響ソナー２３により収集したデータとビデオカメラ２５により収集したデータを解析する制御装置１３と、を使用して水中３Ｄ音響ソナー２３周囲の水中環境を探索し、解析するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は水中探査解析方法に関するものであり、特に、水中環境における目的の物体を探し、識別し、それらのデータを利用できるようにする水中探査解析方法に関するものである。

従来、水中や海中(以下、これらを総称して「水中」という)の目的の物体、例えば魚や珊瑚礁等の行動や生態、及び、河床・湖底・海底の形状等を、水中ビデオカメラを使用して映像を記録すると共に、それを解析して観察する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、水中で音波を発射し、その反射波を捉えて水中の目的の物体を探す音響ソナーと、該音響ソナーにより収集したデータを処理して水中の目的物体を認識するための制御装置と、を使用してなるソナーシステムは知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２で知られる音響ソナーは、その音響ソナーを水平方向にのみ回転させて、その反射波を捉えて水中の目的の物体を探すようにしたもので、また物体の種類(例えば、魚種等)を識別するビデオカメラ等を備えた構成にはなっていない。

特開２００３−６９８６４号公報。 特表２０１２−５２９０４７号公報。

上述したように、特許文献２記載の発明は、音響ソナーを水平方向にのみ回転させ、その反射波を捉えて水中の目的の物体を探すようにしているので、解析精度が低く、また、音響ソナーの周囲をより広く探索するには、音響ソナーの位置を頻繁に移動させて処理しなければならず、作業性が悪い。また、物体の種類を識別するビデオカメラ等の物体識別手段を備えていないので、識別性の面で十分な満足が得られていないという問題点があった。

そこで、音響ソナーの位置を頻繁に移動させることなく、その音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘ってリアルタイムに、また正確に把握することができるようにした水中探査解析方法を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明の水中探査解析方法は、水中に向けて音波を発射し、その反射波を捉えて目的の物体及び該物体の大きさを識別する水中３Ｄ音響ソナーと、前記物体の種類を識別する物体識別手段と、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記物体識別手段により収集したデータを解析する制御装置と、を備えるソナーシステムを使用して前記水中３Ｄ音響ソナー周囲の水中環境を探索し、解析することを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーを使用することにより、ソナーの設置位置を頻繁に変更させることなく、水中環境のデータを立体的に取得して解析することができる。また、これにより、水中３Ｄ音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘って正確に把握できる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の水中探査解析方法において、前記水中３Ｄ音響ソナーを、鉛直及び水平方向に回転させて、該水中音響ソナー周囲のデータを取得する、ことを特徴とする。

この方法によれば、鉛直及び水平方向に回転する水中３Ｄ音響ソナーを使用することにより、ソナーの設置位置を頻繁に変更させることなく、水中環境のデータを立体的に取得して水中３Ｄ音響ソナーの全周方向・広範囲に亘る状態を更に広範囲に亘って正確に把握できる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の水中探査解析方法において、前記水中３Ｄ音響ソナーの前記鉛直方向の向きを段階的に切り換えて該水中３Ｄ音響ソナーから発射される音波のチルト角を段階的に変更し、該チルト角が変更される毎に前記水中３Ｄ音響ソナーを水平方向に回転させる、ことを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーから発射される音波のチルト角を段階的に変更し、変更後に前記水中３Ｄ音響ソナーを水平方向に例えば３６０°回転させることにより、その都度、単位空間が切り出され、その単位空間毎のソナー画像を得ることができる。これにより、データの密度を高めて空間の状況をより正確に把握することができる。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の水中探査解析方法において、前記音響ソナーは、前記鉛直方向に並んで複数個配置された受波装置を備え、該複数個の受波装置を順に切り換え動作させることにより前記水中３Ｄ音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出すようにしてなる、ことを特徴とする。

この方法によれば、前記鉛直方向に並んで複数個配置された受波装置を順に切り換え動作させて、前記水中３Ｄ音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出すので、ソナーシステムにおける構造の簡略化を可能にする。

請求項５記載の発明は、請求項２、３又は４に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集されたデータから前記物体の幅、奥行き、高さを各々計算して、該物体の体積を計測する、ことを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーにより収集されたデータから目的とする物体の幅、奥行き、高さを各々計算し、その物体の体積を容易に、かつ正確に計測することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１、２、３、４又は５に記載の水中探査解析方法において、前記物体識別手段は、前記水中３Ｄ音響ソナーに連動して水中の様子を撮影するビデオカメラであって、前記制御装置は、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータを解析して、前記物体の種類を識別する、ことを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、目的とする物体の形状に加えて、その物体の種類も容易に、かつ、正確に識別することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータを解析して、前記物体の個体サイズ及び個体数を計測する、ことを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、目的とする物体の個体サイズ及び個体数も容易に、かつ正確に計測することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の水中探査解析方法において、前記ソナーシステムを、魚群の探査・計測に使用することを特徴とする。

この方法によれば、音響ソナー周囲に集まっている魚群の状態を広範囲に亘って正確に把握することができる。したがって、魚群構成、魚群量等、魚群の探査解析に有効に寄与できる。

請求項９記載の発明は、請求項８に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータから魚群の幅、奥行き、高さを各々計算し、該魚群の体積を計測する、ことを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータから魚群の幅、奥行き、高さを各々計算し、該魚群の体積を容易に、かつ正確に把握することができる。

請求項１０記載の発明は、請求項８又は９に記載の水中探査解析方法において、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から魚群構成種を識別する、ことを特徴とする。

この方法によれば、水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、魚群構成種(魚の種類)を容易に、かつ正確に把握することができる。

請求項１０記載の発明は、請求項８、９又は１０に記載の水中探査解析方法において、前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から成魚の個体サイズを計測する、ことを特徴とする。

この方法によれば、ソナーにより収集したデータとビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から、成魚の個体サイズ(魚１匹毎の大きさ、例えば長さと太さ等のサイズ)を容易に、かつ正確に把握することができる。

本発明によれば、水中３Ｄ音響ソナーと物体の種類を識別する物体識別手段を使用して水中環境のデータを取得するので、音響ソナーの設置位置を頻繁に変更させることなく、水中における水中３Ｄ音響ソナーの全周方向・広範囲に亘る形状及び種別データ等を詳細、かつ正確に取得して解析することができる。そして、それらのデータを有効に利用することができる。

また、その水中探査解析方法を、魚群の探査・解析に使用することにより、その魚群構成、例えば魚群構成の大きさ、構成魚のサイズ、個体数等を正確に把握し、それらのデータを有効に利用することができる。

本発明の実施の形態に係る水中探査解析方法を実施するためのソナーシステムの一例として示す概略構成図である。 同上ソナーシステムの構成ブロック図である。 同上ソナーシスタムにおけるソナー機器の概略構成斜視図である。 同上ソナーシステムにおける制御装置がディスプレイ上に表示するデータの一例を示す図である。 同上ソナー機器の概略動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る水中探査解析方法を使用して、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群のサイズ及び構成種を探索解析する方法を説明するフロー図である。 本発明の実施の形態に係る水中探査解析方法を使用して、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群構成魚の個体サイズを探索解析する方法を説明するフロー図である。 本発明の実施の形態に係る水中探査解析方法を使用して、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群量を探査解析する方法を説明するフロー図である。

本発明は音響ソナーの位置を頻繁に移動させることなく、その音響ソナー周囲の状態を広範囲に亘ってリアルタイムに、かつ正確に把握することができるようにした水中探査解析方法を提供するという目的を達成するために、水中に向けて音波を発射し、その反射波を捉えて目的の物体及び該物体の大きさを識別する水中３Ｄ音響ソナーと、前記物体の種類を識別する物体識別手段と、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記物体識別手段により収集したデータを解析する制御装置と、を備えるソナーシステムを使用して前記水中３Ｄ音響ソナー周囲の水中環境を探索し、解析する、ことにより実現した。

以下、本発明の実施形態による水中探査解析方法の一実施例を、漁礁周辺に蝟集する魚群の構成魚を探査解析する場合について図１乃至図８を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、目的の物体が魚群である場合について説明するが、これに限ることなく、例えば目的物体が珊瑚礁等であってもよいものである。また、海中で使用する場合について説明するが、河川や湖であってもよいものである。

図１は本発明に係る水中探査解析方法を実施するためのソナーシステムの一例を示す概略構成図、図２はそのソナーシステムにおける制御系の構成ブロック図である。

図１、図２において、ソナーシステム１０は、船舶１１と、該船舶１１に搭載して目的の海域まで運ばれた後、海中に投下されるソナー機器１２と、前記船舶１１に搭載されて前記ソナー機器１２により収集したデータを取り込んで処理する制御装置１３と、電源１４と、を備えている。なお、前記ソナー機器１２は、前記船舶１１に搭載したクレーン１５のロープ１６に繋がれて海中に投下され、探査後は再び前記クレーン１５で前記ロープ１６を巻き取ることにより、船舶１１に回収できるようになっている。また、前記ソナー機器１２は、船舶１１上に配設された遠隔操作部１７により、各種の遠隔操作が可能になっている。さらに、前記ソナー機器１２と前記制御装置１３と遠隔操作部１７の間は、通信ケーブル１８により電気的に接続されている。その通信ケーブル１８は、前記クレーン１５で前記ロープ１６を巻き取るときに、そのロープ１６の巻き取りに同期して船舶１１上の図示しない所定の位置に巻き取られるようになっている。図１中、符号３１は漁礁、符号３２は魚群を示している。

更に詳述すると、前記制御装置１３はコンピュータであって、ディスプレイ１９を備えている。また、制御装置１３内には、ソナー機器１２で収集したデータを記憶し、かつ、決められた手順で処理する、解析アルゴリズムを実施するためのプログラム等が内蔵されているメモリ２０を設けている。その制御装置１３は、ソナー機器１２から入力された情報に基づいて魚群の種類、個体数、体積を演算して解析するとともに、その解析結果を出力して判り易くディスプレイ１９に表示するようになっている。

電源１４は、上記ソナー機器１２、制御装置１３等の電源となるものであり、発電機と該発電機で生成された電力を蓄積しておくためのバッテリーを備えている。

前記ソナー機器１２は、図２にその内部構成をブロック図で示し、図３に外観図を示している。そのソナー機器１２は、図３に示すように機器枠体２１を基体とし、その機器枠体２１にスラスター２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、水中３Ｄ音響ソナー２３、水中２Ｄ音響ソナー２４、ビデオカメラ(水中ビデオ)２５、ＬＥＤライト２６、マニピュレーター２７等を搭載してなる。機器枠体２１に搭載された、それら各部は、それぞれ前記通信ケーブル１８を介して制御装置１３及び遠隔操作部１７と接続されている。したがって、オペレータが船舶１１上からディスプレイ１９上に表示されたビデオ画像を見ながら、遠隔操作部１７を介して、ソナー機器１２の各装置を遠隔制御操作することができるようになっている。

前記スラスター２２ａは、前記ソナー機器１２を上及び下方向へ択一的に移動させるための推進器であり、前記スラスター２２ｂは前記ソナー機器１２を左及び右方向へ択一的に移動させるための推進器、前記スラスター２２ｃは前記ソナー機器１２を前及び後方向に移動させるための推進器である。したがって、オペレータが船舶１１上で前記遠隔操作部１７を操作し、これらスラスター２２ａ、２２ｂ、２２ｃを個々に、かつ、連動させて駆動制御すると、前記ソナー機器１２を上下、左右、前後の各方向に自由に移動させることができるようになっている。

前記水中３Ｄ音響ソナー２３は、河床や海底の形状、及び、漁礁の形状、並びに魚群等を３Ｄ(立体視)計測可能なツールであり、例えばブルービュー社製の水中３ＤスキャナーＢＶ５０００を搭載する。

前記水中３Ｄ音響ソナー２３は、音波を発射しながら鉛直方向に４５°、水平方向に３６０°それぞれ回転し、その反射波を捉えて河床や海底の構造物を３Ｄ計測する。なお、水中３Ｄ音響ソナー２３を鉛直方向に回転させる方法としては、１個の音響ソナーを鉛直方向(上下方向)に振って音響ソナーの向きを実際に変えてチルト角を変更させる方法と、複数個の音響ソナーを鉛直方向に一列に並べて配置し、その並べた該複数個の音響ソナーを順に切り換え動作させて、前記音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出す方法とがある。本実施例では、後者の複数個の音響ソナーを鉛直方向に一列に並べて配置する方法を用いているが、前者の方法、すなわち実際に１個の音響ソナーを鉛直方向に振って回転させる方法であってもよい。

本実施例の水中３Ｄ音響ソナー２３の構成をさらに詳述すると、水中３Ｄ音響ソナー２３は、図示しないが鉛直方向(上下方向)に２５６個の音響ソナー（以下、これを「受波装置」という）を一列に並べて配置し、この２５６個の受波装置を水平方向に３６０°回転させるとともに、一回転する毎に片側から順番に１個の受波装置を選択して切り換え駆動させる。この切り換えにより、チルト角が約０．１７５８°ずつ、段階的に鉛直方向に順に切り換わるようにして、水中３Ｄ音響ソナー２３が垂直方向に回転している状態を作り出している。

したがって、この水中３Ｄ音響ソナー２３は、一回転毎に２５６個の受波装置の１個を、片側から順番に切り換え駆動しながら水平方向に３６０°回転することにより、２５６個の受波装置の全ての駆動が終わったときには、チルト角がそれぞれ異なる２５６本のスキャンが完了する。また、そのスキャンの都度、単位空間が切り出され、その単位空間毎のソナー画像を得ることができるようになっている。その鉛直方向の回転は４回行われる。したがって、そのスキャン操作も４回繰り返して行われることになり、その各回のスキャンデータがそれぞれ制御装置１３に出力される。そして、制御装置１３では、水中３Ｄ音響ソナー２３からのスキャンデータを基に、水中３Ｄ音響ソナー２３の全周方向・広範囲に亘るデータを取得して、河床や海底の形状、及び、漁礁の形状、並びに魚群等を立体的に解析し、その解析結果を出力してディスプレイ１９に表示することができる。図４は、その一解析結果をディスプレイ１９上に表示した一例を示す図である。その図４では、漁礁３１と、その漁礁３１の周辺に蝟集する魚群３２の状態を示している。

前記水中２Ｄ音響ソナー２４は、ソナー機器１２の前方における障害物等を探知し、ソナー機器１２が安全航行するのを支援するツールであり、例えばブルービュー社製の水中２ＤソナーＰ９００を搭載する。その水中２Ｄ音響ソナー２４は、音波を発射しながらソナー機器１２と共に移動し、スキャンデータを制御装置１３に出力するようになっている。そして、制御装置１３では、水中２Ｄ音響ソナー２４からのデータを基に、ソナー機器１２の前方における障害物等を探知して、ソナー機器１２が障害物と衝突するのを避けて安全に航行するのを支援する。

前記ビデオカメラ２５は、物体の種類を識別するための物体識別手段である。そのビデオカメラ２５は、海中内の様子を実写し、それを水中ビデオ画像として制御装置１３に出力するようになっている。そのビデオカメラ２５は、水中３Ｄ音響ソナー２３がスキャンするソナー機器１２の前方における水中空間の様子を実写することが可能であり、また例えば５メートル先を泳ぐ１．６センチメートル程の魚の種類を識別できる程度の、解像度の高いビデオカメラが使用される。なお、前記制御装置１３の前記メモリ２０には、該ビデオカメラ２５で実写された魚の種類、成魚の個体サイズ等を識別するためのデータが予め用意されている。また、本実施例では、物体の種類を識別するための物体識別手段としてビデオカメラ２５を使用しているが、物体の種類を識別できるものであれば、ビデオカメラ以外であってもよいものである。

前記ＬＥＤライト２６は、ビデオカメラ２５で実写する前方の海中に光を照射し、ビデオカメラ２５における撮影の補助をする。

前記マニピュレーター２７は、前記ソナー機器１２の前方における障害物等を探索するための装置である。

次に、このように構成されたソナーシステムにおいて、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群のサイズ及び構成種(魚の種類)、構成魚の個体サイズ、魚群量(Ｋｇ)等を探査解析する処理方法について、図２〜図５に示す図、及び、図６〜図８に示すフロー図を参照しながら説明する。

(ソナーシステムの基本動作)
まず、ソナーシステムの基本動作について説明する。ソナー機器１２及び制御装置１３を駆動させて、ソナー機器１２を海中の所定の位置(目的とする漁礁周辺)まで運ぶ。その際、スラスター２２ａ〜２２ｃ、水中２Ｄ音響ソナー２４、ビデオカメラ２５、ＬＥＤライト２６、マニピュレーター２７等を駆動し、また、オペレータはディスプレイ１９上に映し出されるビデオカメラ２５からの水中ビデオ画像を見ながら遠隔操作部１７を介して、ソナー機器１２を障害物との衝突を避けながら海中の所定の位置まで移動させる。

ソナー機器１２が所定の位置に到達したら、ビデオカメラ２５、ＬＥＤライト２６等と共に水中３Ｄ音響ソナー２３を駆動させる。そして、ＬＥＤライト２６の光で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方を照らすとともに、ビデオカメラ２５で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方における海中の様子を実写し、その様子を水中ビデオ画像としてリアルタイムに制御装置１３に送る。また、制御装置１３はその水中ビデオ画像をメモリ２０に一時保存するとともに、ディスプレイ１９上に映し出す。図５は、水中３Ｄ音響ソナー２３が、漁礁３１及び漁群３２に向けて音波を発射し、ビデオカメラ２５が漁礁３１及び漁群３２を撮影している状態を模式的に示している。

（魚群のサイズ及び構成種を探査解析する処理方法）
続いて、制御装置１３は、魚群のサイズ、構成種を探査解析する処理方法に入る。構成種を探査解析する処理では、ビデオカメラ２５で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方における海中の様子を実写するとともに、その水中３Ｄ音響ソナー２３を駆動させる。ここでの水中３Ｄ音響ソナー２３は、前述したように一回転毎に２５６個の受波装置の１個を、片側から順番に駆動しながら水平方向に３６０°回転させ、チルト角の異なる２５６本のスキャンを行い、そのスキャンの都度、切り出される単位空間毎の、２５６個のソナー画像を、繰り返し４回、制御装置１３に出力する。すなわち、図６に示すように、制御装置１３では、水中３Ｄ音響ソナー２３からのスキャンデータを基に該水中３Ｄ音響ソナー２３の全周方向・広範囲に亘る測定データを取得し、漁礁３１を測定する(ステップＳ１０１)。

また、ここでの制御装置１３の処理では、測定データからノイズを除去し(ステップＳ１０２)、処理後データから漁礁３１等の構造物と構造物でない点群(魚群３２)を識別する(ステップＳ１０３)。そして、構造物(漁礁３１)以外の点群が魚群３２のデータであり、処理後のデータから魚群３２の幅、奥行、高さを計算し、魚群３２の体積(魚群サイズ)を求める(ステップＳ１０４)。

同時に、制御装置１３では、ビデオカメラ２５で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方における海中の様子、すなわち漁礁３１の周辺に蝟集する魚群３２を撮影した水中ビデオ画像データを、予めメモリ２０に記憶されている魚群データと参照し、魚群構成種(魚の種類)を推定する(ステップＳ１０５，Ｓ１０６)。

そして、制御装置１３では、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４のデータとステップＳ１０５、Ｓ１０６のデータから、魚群サイズ(体積)と構成種(魚の種類)を推定する(ステップＳ１０７)。

(構成魚の個体サイズを探査解析する処理方法)
魚群構成種の探査解析する処理方法では、制御装置１３は、魚群のサイズ及び構成種を探査解析する処理の場合と同様に、ビデオカメラ２５で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方における海中の様子を実写するとともに、この水中３Ｄ音響ソナー２３を駆動させて、制御装置１３では、水中３Ｄ音響ソナー２３からのスキャンデータを基に該水中３Ｄ音響ソナー２３の全周方向・広範囲に亘る測定データを取得し、魚群測定データを得る。

また、図７に示すように、制御装置１３では、ビデオカメラ２５で得られた水中ビデオ画像による魚毎の個体サイズ(魚１匹毎の大きさ、例えば長さと太さ等のサイズ)データと、水中３Ｄ音響ソナー２３による魚１尾毎のデータをメモリ２０に蓄積する(ステップＳ２０１)。

一方、制御装置１３は、３Ｄ音響ソナー２３に対しては、前述したように一回転毎に２５６個の受波装置の１個を、片側から順番に駆動しながら水平方向に３６０°回転させ、チルト角の異なる２５６本のスキャンを行い、そのスキャンの都度、切り出される単位空間毎の２５６個のソナー画像を、繰り返し４回、制御装置１３に出力し、魚群３２の測定データを取得する。また、その魚群の測定データからノイズを除去し、ノイズ処理後のデータから魚１尾毎のエコーを抽出し、エコーサイズ(魚１尾毎のサイズ、すなわち個体サイズ)を計測する(ステップＳ２０２)。

次いで、制御装置１３では、ステップＳ２０１のデータとステップＳ２０２の魚群測定データで得られた魚群構成魚の個体サイズを計算し、推定する(ステップＳ２０３)。

(魚群量を探査解析する処理方法)
魚群量を探査解析する処理方法では、制御装置１３は、魚群のサイズ及び構成種、個体サイズを探査解析する処理の場合と同様に、ビデオカメラ２５で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方における海中の様子を実写するとともに、その水中３Ｄ音響ソナー２３を駆動させる。そして、制御装置１３では、水中３Ｄ音響ソナー２３からのスキャンデータを基に該水中３Ｄ音響ソナー２３の全周方向・広範囲に亘る測定データを取得し、魚群測定データを得る。

次いで、図８に示すように、制御装置１３は、水中３Ｄ音響ソナー２３により測定した魚群データのノイズを除去した後、その魚群データから魚群３２の幅、奥行、高さを求め、その魚群３２の体積を計算する(ステップＳ３０１)。

次に、魚群データ内の単位空間を切り出し、単位空間あたりの尾数をカウントする。また、このカウント操作を複数回行い、その平均値をとる(ステップＳ３０２)。

続いて、魚群データ内の単位空間を切り出し、単位空間に存在する個体のサイズを座標値から計測して、個体サイズと尾数の分布を把握する(ステップＳ３０３)。この際、個体サイズに基づき、文献等から個体当たりの標準的な重量を予め設定し、これをメモリ２０に記憶しておく(ステップ３０４)。

次いで、ステップＳ３０３、Ｓ３０４で得られたデータから、魚群３２内を個体別に分け、更に個体別の尾数、サイズ分布、サイズ別の標準重量から魚群漁(Ｋｇ)を計算する(ステップＳ３０５)。

同時に、制御装置１３では、ビデオカメラ２５で水中３Ｄ音響ソナー２３の前方における海中の様子、すなわち漁礁３１の周辺に蝟集する魚群３１を撮影した水中ビデオ画像データを、予めメモリ２０に記憶されている魚群データと参照し、魚群構成種(魚の種類)を推定する(ステップＳ３０６)。

また、ステップＳ３０５のデータとステップＳ３０６のデータから、魚種毎の魚群漁(Ｋｇ)を積算し、全体の魚群量とする(ステップ３０７)。

なお、海中の漁礁周辺に蝟集する魚群のサイズ及び構成種(魚の種類)、構成魚の個体サイズ、魚群量(Ｋｇ)等は瞬間値であるため、例えば４時間間隔で２４時間の測定を行い、それを積算して２４時間当たりの魚群データとするとよい。また、漁期あたりの魚群量の計算には、潮汐、水温変化等、魚群量が変化する時期に測定を繰り返し、得られた魚群量を積算して行う。さらに、測定頻度が高いほど精度は向上する。

以上説明したように、本実施例による水中探査解析方法では、鉛直及び水平方向に回転する水中３Ｄ音響ソナー２３と物体の種類を識別する物体識別手段(ビデオカメラ２５)を使用するので、水中３Ｄ音響ソナー２３の設置位置を頻繁に変更させることなく、水中における水中３Ｄ音響ソナー２３の全周方向・広範囲に亘る形状及び種別データ等を詳細、かつ正確に取得して解析することができる。そして、それらのデータを有効に利用することができる。

また、水中３Ｄ音響ソナー２３の鉛直方向の向きを段階的に切り換えて、該水中３Ｄ音響ソナー２３から放射される音波のチルト角を段階的に変更し、該チルト角が変更される毎に水中３Ｄ音響ソナー２３を水平方向に３６０°回転させるようにしているので、水中３Ｄ音響ソナー２３を水平方向に回転させる毎に単位空間が切り出され、その単位空間毎のソナー画像を得ることができる。これにより、データの点群密度を高めて空間の状況をより正確に把握し、魚群サイズ等を正確に知ることが可能になる。さらに、本実施例のように、水中３Ｄ音響ソナーを鉛直方向に並べて複数個配置し、該複数個の音響ソナーを順に切り換え動作させることにより鉛直方向の回転を作り出すようにした場合では、ソナーシステムにおける構造の簡略化が可能になる。

また、ソナーシステムが、水中３Ｄ音響ソナー２３に連動して水中の様子を撮影する物体識別手段としてのビデオカメラを備え、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記音響ソナーにより収集したデータを制御装置１３が解析して、前記物体の種類、体積、個体サイズ、個体数を計測することができるので、幅広い分野に応用することが可能になる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

上記実施例では、目的とする物体が魚群である場合について説明したが、これに限ることなく、目的物体が珊瑚礁等であるような場合にも応用でき、また、海中で使用する場合に限らず、河川や湖で使用する場合にも応用できるものである。

１０ ソナーシステム
１１ 船舶
１２ ソナー機器
１３ 制御装置
１４ 電源(発電機)
１５ クレーン
１６ ロープ
１７ 遠隔操作部
１８ 通信ケーブル
１９ ディスプレイ
２０ メモリ
２１ 機器枠体
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ スラスター
２３ 水中３Ｄ音響ソナー
２４ 水中２Ｄ音響ソナー
２５ ビデオカメラ(物体識別手段)
２６ ＬＥＤライト
２７ マニピュレーター
３１ 漁礁
３２ 魚群

Claims (11)

1. 水中に向けて音波を発射し、その反射波を捉えて目的の物体及び該物体の大きさを識別する水中３Ｄ音響ソナーと、前記物体の種類を識別する物体識別手段と、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記物体識別手段により収集したデータを解析する制御装置と、を備えるソナーシステムを使用して前記水中３Ｄ音響ソナー周囲の水中環境を探索し、解析することを特徴とする水中探査解析方法。
2. 前記水中３Ｄ音響ソナーを、鉛直及び水平方向に回転させて、該水中３Ｄ音響ソナー周囲のデータを取得する、ことを特徴とする請求項１に記載の水中探査解析方法。
3. 前記水中３Ｄ音響ソナーの前記鉛直方向の向きを段階的に切り換えて該水中３Ｄ音響ソナーから発射される音波のチルト角を変更し、該チルト角が変更される毎に該水中３Ｄ音響ソナーを水平方向に回転させる、ことを特徴とする請求項２に記載の水中探査解析方法。
4. 前記水中３Ｄ音響ソナーは、前記鉛直方向に並んで複数個配置された受波装置を備え、該複数個の受波装置を順に切り換え動作させることにより前記水中３Ｄ音響ソナーの前記鉛直方向の回転を作り出すようにしてなる、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の水中探査解析方法。
5. 前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集されたデータから前記物体の幅、奥行き、高さを各々計算して、該物体の体積を計測する、ことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の水中探査解析方法。
6. 前記物体識別手段は、前記水中３Ｄ音響ソナーに連動して水中の様子を撮影するビデオカメラであって、前記制御装置は、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータを解析して、前記物体の種類を識別する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の水中探査解析方法。
7. 前記制御装置は、該ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像と前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータを解析して、前記物体の個体サイズ及び個体数を計測する、ことを特徴とする請求項６に記載の水中探査解析方法。
8. 前記ソナーシステムを、魚群の探査・解析に使用することを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の水中探査解析方法。
9. 前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータから魚群の幅、奥行き、高さを各々計算し、該魚群の体積を計測する、ことを特徴とする請求項８に記載の水中探査解析方法。
10. 前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から魚群構成種を識別する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の水中探査解析方法。
11. 前記制御装置は、前記水中３Ｄ音響ソナーにより収集したデータと前記ビデオカメラで撮影した水中ビデオ画像から成魚の個体サイズを計測する、ことを特徴とする請求項８、９又は１０に記載の水中探査解析方法。

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