WO2020105285A1 - 水中探知装置および画像信号生成方法 - Google Patents

水中探知装置および画像信号生成方法

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WO2020105285A1
WO2020105285A1 PCT/JP2019/038702 JP2019038702W WO2020105285A1 WO 2020105285 A1 WO2020105285 A1 WO 2020105285A1 JP 2019038702 W JP2019038702 W JP 2019038702W WO 2020105285 A1 WO2020105285 A1 WO 2020105285A1
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WO
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dimensional image
image signal
dimensional
unit
detection device
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PCT/JP2019/038702
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一浩 葛原
茂 浅海
聖哲 竹森
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古野電気株式会社
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    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S7/56—Display arrangements
    • G01S7/62—Cathode-ray tube displays

Definitions

  • the present invention relates to an underwater detection device and an image signal generation method.
  • a transmitter / receiver that transmits a beam to a wide area below the ship and scans a narrow beam in one direction at the time of reception to form a received beam that spreads in a fan shape below the ship.
  • a transducer detection control unit that intermittently swivels the transducer at a predetermined step angle while the wave transmissive surface of the transducer is directed toward the bottom of the water, and the transducer every time it swivels at the step angle.
  • an underwater detection apparatus including a plane image creating means for creating the plane image based on the signals of the respective underwater cross sections captured in.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an underwater detection device and an image signal generation method capable of obtaining a more effective image in water.
  • an underwater detection apparatus is based on a wave transmitter / receiver that transmits an ultrasonic wave to a two-dimensional detection area and receives a reflected wave of the ultrasonic wave, and based on the reflected wave.
  • a two-dimensional image signal generation unit that generates a two-dimensional image signal of the two-dimensional detection region, a detection control unit that controls the depression and elevation angle of the two-dimensional detection region, and a plurality of depression and elevation angles of the two-dimensional detection region.
  • a storage unit that stores a plurality of corresponding two-dimensional image signals and a three-dimensional image signal generation unit that generates a three-dimensional image signal of a three-dimensional detection region based on the plurality of two-dimensional image signals are provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an underwater detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detection area by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a state in which the turning angle of the detection area is changed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an object existing around the own ship equipped with the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a two-dimensional image displayed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a two-dimensional image displayed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an underwater detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detection area by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a three-dimensional image displayed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a state in which the roll angle of the detection area is changed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the shaking correction by the shaking correction unit in the underwater detection apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a specific example of correction of a two-dimensional image signal by the display control unit in the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a specific example of correction of a two-dimensional image signal by the display control unit in the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a specific example of correction of a two-dimensional image signal by the display control unit in the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a specific example of correction of a two-dimensional image signal by the display control unit in the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a flow of operations up to acquisition of a two-dimensional image signal by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the flow of operations up to the display of a three-dimensional image by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an underwater detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the underwater detection device 1 is installed, for example, on a boat such as a fishing boat.
  • the ship equipped with the underwater detection device 1 is also referred to as “own ship Q”.
  • the underwater detection device 1 includes a wave transmitter / receiver 10, a transmission / reception unit 11, a control unit 12, a vibration displacement detection unit 13, a signal processing unit 14, a storage unit 16, and a display unit 17.
  • the transmitter / receiver 11 includes a transmitter 21 and a receiver 22.
  • the control unit 12 includes a detection control unit 24 and a shake correction unit 25.
  • the signal processing unit 14 includes a two-dimensional image signal generation unit 26 and a display control unit (display position correction unit and three-dimensional image signal generation unit) 27.
  • the transmitter 21 generates an electric signal that is a basis of ultrasonic waves to be transmitted from the wave transmitter / receiver 10, and outputs the generated electric signal to the wave transmitter / receiver 10.
  • the wave transmitter / receiver 10 is attached to the bottom of the ship Q, transmits ultrasonic waves to the two-dimensional detection area R, and receives reflected waves of the ultrasonic waves.
  • the transducer 10 is provided with, for example, a plurality of vibrating elements (not shown) arranged in an array. The plurality of vibrating elements convert the electric signal received from the transmitting unit 21 into ultrasonic waves and transmit the ultrasonic waves to the water, convert the reflected wave received from the water into a reception signal and output the reception signal to the receiving unit 22.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detection area by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the wave transmitter / receiver 10 is, for example, a wave transmitter / receiver used for a searchlight sonar or a scanning sonar, and has an axis extending in the irradiation direction of ultrasonic waves below the ship Q.
  • the ultrasonic wave is transmitted to the detection area R that includes and has a semicircular surface shape, and the reflected wave from the detection area R is received.
  • the transducer 10 is an area below the ship Q and has a circular shape centered on an axis extending in the irradiation direction of the ultrasonic waves.
  • the ultrasonic wave may be transmitted to the detection area R.
  • the reception unit 22 receives a reception signal based on the reflected wave received by the transceiver 10 from the transceiver 10, and outputs the reception signal to the signal processing unit 14.
  • the detection control unit 24 controls the depression angle ⁇ 1 of the two-dimensional detection area. More specifically, the detection control unit 24 controls the transducer 10 to change the depression angle ⁇ 1 of the detection region R within the angle range designated by the user, as shown by the arrow A1 in FIG.
  • the depression angle ⁇ 1 of the detection area R is the same as the detection area R on the XS1 plane. This is the angle that the ship Q makes with the bow direction X.
  • the detection control unit 24 mechanically controls the orientation of the transducer 10 by using a drive mechanism (not shown) including a motor or the like, so that the depression angle ⁇ 1 of the detection region R is set by the user, for example.
  • the step width of the angle is changed stepwise in the depression / elevation range from 0 ° to 90 °.
  • the step width is, for example, 2 °.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a state in which the turning angle of the detection area is changed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the detection control unit 24 further controls the turning angle ⁇ 2 of the two-dimensional detection area. More specifically, the detection control unit 24 controls the transducer 10 so that the detection area R turns about the S1 axis, thereby determining the turning angle ⁇ 2 of the detection area R within the angle range designated by the user. change.
  • the turning angle ⁇ 2 of the detection area R is an angle formed by the detection area R and the Y axis in the XY plane.
  • the detection control unit 24 sets the turning angle ⁇ 2 of the detection area R in a turning angle range of 0 ° to 180 ° in a step width of an angle set by the user, as shown by an arrow A2. Change in stages.
  • the step width is, for example, 2 °.
  • the detection control unit 24 changes the depression angle ⁇ 1 of the detection area R from 0 ° to 90 ° in 2 ° increments while the turning angle ⁇ 2 of the detection area R is fixed at 0 °. Then, the detection control unit 24 changes the turning angle ⁇ 2 of the detection area R from 0 ° to 2 ° by one step and fixes the turning angle ⁇ 2 at 2 °, and the depression angle ⁇ 1 of the detection area R is changed from 0 ° to 0 °. Change in 2 ° increments up to 90 °. The detection control unit 24 repeats such control until the turning angle ⁇ 2 becomes 180 °.
  • the two-dimensional image signal generation unit 26 in the signal processing unit 14 receives the reception signal output from the reception unit 22 and performs predetermined signal processing on the reception signal, A two-dimensional image signal for creating a two-dimensional image is generated. That is, the two-dimensional image signal generation unit 26 generates a two-dimensional image signal for each depression angle ⁇ 1 of the detection region R changed by the detection control unit 24.
  • the two-dimensional image signal generation unit 26 outputs the generated two-dimensional image signal to the display control unit 27.
  • the display control unit 27 receives the two-dimensional image signal output from the two-dimensional image signal generation unit 26, performs a later-described correction on the two-dimensional image signal, and outputs the corrected two-dimensional image signal to, for example, a nonvolatile memory. It is stored in the storage unit 16 which is a local memory.
  • the storage unit 16 stores a plurality of image signal groups respectively corresponding to the plurality of turning angles ⁇ 2.
  • the display control unit 27 outputs the corrected two-dimensional image signal to the display unit 17 to display the two-dimensional image based on the two-dimensional image signal on the display unit 17.
  • the two-dimensional image for example, the azimuth of the corresponding detection area R in the surface coordinate system and the distance and azimuth to an object existing in the sea around the ship Q are shown.
  • the display control unit 27 also generates one 3D image signal for creating a 3D image of the 3D detection area based on one image signal group stored in the storage unit 16. Then, the display control unit 27 outputs the generated three-dimensional image signal to the display unit 17 to display the three-dimensional image based on the three-dimensional image signal on the display unit 17.
  • the display control unit 27 may display the two-dimensional image and the three-dimensional image on the display unit 17 in parallel, or one of the two-dimensional image and the three-dimensional image designated by the user operation, for example. One image may be displayed on the display unit 17.
  • the detection control unit 24 may change the depression angle ⁇ 1 of the detection region R in the depression angle range smaller than the range from 0 ° to 90 °.
  • the detection control unit 24 may change the turning angle ⁇ 2 of the detection area R in a turning angle range smaller than the range from 0 ° to 180 °.
  • the detection control unit 24 controls the phase or delay amount of the electric signal output to each vibrating element in the transducer 10 instead of controlling the transducer 10 mechanically, thereby raising or lowering the detection area R.
  • the angle ⁇ 1 and the turning angle ⁇ 2 may be changed.
  • the detection control unit 24 may have a configuration in which the depression angle ⁇ 1 of the detection area R is changed and the turning angle ⁇ 2 of the detection area R is not changed.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an object existing around the own ship equipped with the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are diagrams showing an example of a two-dimensional image displayed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the two-dimensional image displayed on the display unit 17 is as shown in FIG. 2D image Sc1.
  • a circular area is shown in the two-dimensional image Sc1.
  • the area is centered on the position of the ship Q, and for example, the upper half-circle area corresponds to the detection area R. That is, the 12 o'clock direction of the circular area corresponds to the bow direction X of the own ship Q.
  • the two-dimensional image displayed on the display unit 17 is as shown in FIG. It is a three-dimensional image Sc2.
  • a circular area is shown as in the two-dimensional image Sc1 shown in FIG. 5, and a plurality of objects are shown in front of the bow direction of the own ship Q as indicated by a broken line D2.
  • a broken line D2 has been shown to exist.
  • These plural objects correspond to one set of pillars P in the sea, and it is shown that the distance between the pillar P closest to the ship Q and the ship Q is L2 (> L1).
  • the display control unit 27 has a plurality of two-dimensional image signals corresponding to a plurality of two-dimensional images at each depression angle ⁇ 1 including the two-dimensional image Sc1 shown in FIG. 5 and the two-dimensional image Sc2 shown in FIG. 6, that is, image signals.
  • a three-dimensional image is displayed on the display unit 17 based on the group.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a three-dimensional image displayed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the display control unit 27 displays, for example, a three-dimensional image Sc3 including a set of pillars P existing in the sea in the forward direction of the ship Q.
  • the three-dimensional image Sc3 for example, the distance to the object in the sea obtained by each two-dimensional image and the azimuth of the object are displayed in combination, so that the overall size of the pair of pillars P, etc. Can be grasped intuitively.
  • the wobbling displacement detection unit 13 detects such wobbling displacement of the own ship Q.
  • the wobbling displacement detection unit 13 uses the roll angle ⁇ r, which is the inclination or rotation angle of the ship Q around the X axis shown in FIG. 2, and the inclination or pitch, which is the rotation angle, of the ship Q around the Y axis.
  • the angle ⁇ p and the yaw angle ⁇ y which is the rotation angle of the ship Q about the S1 axis shown in FIG. 2, are detected.
  • the shaking displacement detector 13 outputs shaking information indicating the detected roll angle ⁇ r, pitch angle ⁇ p and yaw angle ⁇ y to the controller 12.
  • the sway correction unit 25 in the control unit 12 receives the sway information output from the sway displacement detection unit 13, and controls the transducer 10 on the basis of the sway information, whereby the pitch angle ⁇ p of the detection region R, The wobbling correction is performed to adjust at least one of the roll angle ⁇ r of the detection area R and the yaw angle ⁇ y of the detection area R.
  • the pitch angle ⁇ p of the detection area R is the same as the depression angle ⁇ 1 of the detection area R shown in FIG.
  • the yaw angle ⁇ y of the detection area R is the same as the turning angle ⁇ 2 of the detection area R shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a state in which the roll angle of the detection area is changed by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the roll angle ⁇ r of the detection area R is equal to the center line C of the detection area R on the Y-S1 plane when the detection area R rotates about the X axis, as shown by an arrow A3. It is the angle with the Y-axis.
  • the shake correction unit 25 performs the shake correction by mechanically controlling the orientation of the transducer 10 using a drive mechanism (not shown) including a motor and the like.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the shake correction by the shake correction unit in the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the shake correction unit 25 controls the wave transmitter / receiver 10 to perform the shake correction so that the pitch angle ⁇ p of the detection region R rotates by an angle of ⁇ p1.
  • the orientation of the detection area R can be corrected.
  • the shake correction unit 25 performs shake correction by controlling the phase or the delay amount of the electric signal output to each vibration element in the transducer 10 instead of mechanically controlling the transducer 10. May be
  • the display control unit 27 corrects the display position based on the two-dimensional image signal received from the two-dimensional image signal generation unit 26 based on the inclination of the own ship Q. That is, the display control unit 27 corrects the display position of the two-dimensional image based on the two-dimensional image signal by correcting the two-dimensional image signal.
  • the shaking correction unit 25 outputs the shaking information received from the shaking displacement detection unit 13 to the signal processing unit 14.
  • the two-dimensional image signal generation unit 26 in the signal processing unit 14 receives the motion information output from the motion correction unit 25, and generates a two-dimensional image signal based on the latest received signal received from the reception unit 22, for example.
  • the latest shake information received from the shake correction unit 25 is output to the display control unit 27 in association with each other.
  • the display control unit 27 receives the two-dimensional image signal output from the two-dimensional image signal generation unit 26 and the corresponding shaking information, and corrects the two-dimensional image signal based on the shaking information. More specifically, when the motion displacement of the ship Q exceeds the range in which the motion correction by the motion correction unit 25 is possible, the display control unit 27 receives the exceeded range from the two-dimensional image signal generation unit 26. The display position based on the two-dimensional image signal is corrected.
  • the upper limit of the adjustment angle of the roll angle ⁇ r by the shaking correction unit 25 is ⁇
  • the upper limit of the adjustment angle of the pitch angle ⁇ p by the shaking correction unit 25 is ⁇
  • the adjustment angle of the yaw angle ⁇ y by the shaking correction unit 25 is It is assumed that the upper limit is ⁇ .
  • the upper limit angle information indicating the angles ⁇ , ⁇ , ⁇ is stored in, for example, the storage unit 16.
  • the display control unit 27 refers to the upper limit angle information stored in the storage unit 16, and when the roll angle ⁇ r indicated by the shaking information is an angle r that exceeds the angle ⁇ , only the angle ⁇ (r ⁇ ) is 2 The two-dimensional image signal is corrected so that the three-dimensional image is rotated and displayed.
  • the display control unit 27 refers to the upper limit angle information stored in the storage unit 16, and if the pitch angle ⁇ p indicated by the shaking information is the angle p that exceeds the angle ⁇ , only the angle ⁇ (p ⁇ ) is 2 The two-dimensional image signal is corrected so that the three-dimensional image is rotated and displayed.
  • the display control unit 27 refers to the upper limit angle information stored in the storage unit 16, and if the yaw angle ⁇ y indicated by the shaking information is the angle y that exceeds the angle ⁇ , only the angle ⁇ (y ⁇ ) is 2 The two-dimensional image signal is corrected so that the three-dimensional image is rotated and displayed.
  • the display control unit 27 corrects the two-dimensional image signal so that the orientation of the detection area R corresponding to the two-dimensional image is corrected. Then, the display control unit 27 displays the two-dimensional image on the display unit 17 based on the corrected two-dimensional image signal. The display control unit 27 also stores the corrected two-dimensional image signal in the storage unit 16.
  • the display control unit 27 also generates a three-dimensional image signal based on an image signal group formed by a plurality of corrected two-dimensional image signals, and displays a three-dimensional image on the basis of the generated three-dimensional image signal. Display on 17.
  • the sway correction unit 25 in addition to the mechanical control of the transducer 10, The phase or delay amount of the electric signal output to the transceiver 10 may be controlled.
  • the display control unit 27 determines that the inclination of the ship Q exceeds an adjustable angle by both the mechanical control of the transducer 10 by the motion compensation unit 25 and the control of the phase or delay amount of the electric signal. If so, the two-dimensional image signal is corrected.
  • the underwater detection device 1 may not have the shaking correction unit 25.
  • the wobbling displacement detection unit 13 outputs the wobbling information to the signal processing unit 14.
  • the two-dimensional image signal generating unit 26 in the signal processing unit 14 associates the two-dimensional image signal based on the latest received signal received from the receiving unit 22 with the latest shaking information received from the shaking displacement detecting unit 13, for example. Output to the display control unit 27.
  • the display control unit 27 rotates the two-dimensional image based on the two-dimensional image signal in the direction opposite to the shaking direction by the amount corresponding to the shaking displacement indicated by the shaking information, and displays the two-dimensional image. Correct the signal.
  • the display control unit 27 displays the two-dimensional image by rotating the two-dimensional image in the opposite direction of the roll angle ⁇ r by the roll angle ⁇ r indicated by the shaking information received from the two-dimensional image signal generating unit 26. Correct the dimensional image signal. In addition, the display control unit 27 corrects the two-dimensional image signal so that the two-dimensional image is rotated and displayed in the opposite direction of the pitch angle ⁇ p by the pitch angle ⁇ p indicated by the shaking information. The display control unit 27 also corrects the two-dimensional image signal so that the two-dimensional image is rotated and displayed in the opposite direction of the yaw angle ⁇ y by the yaw angle ⁇ y indicated by the shaking information.
  • the display control unit 27 is configured to further correct the two-dimensional image signal so that the height of the detection area R corresponding to the two-dimensional image, that is, the position of the detection area R in the vertical direction is corrected. May be.
  • the wobbling displacement detection unit 13 detects, for example, in addition to the roll angle ⁇ r, the pitch angle ⁇ p, and the yaw angle ⁇ y of the own ship Q, the height H of the own ship Q from the horizontal plane in the vertical direction. .. Then, the wobbling displacement detection unit 13 outputs to the control unit 12 wobbling information indicating the detected roll angle ⁇ r, pitch angle ⁇ p, yaw angle ⁇ y, and height H.
  • the display control unit 27 receives the shaking information output from the shaking displacement detection unit 13 via the control unit 12 and the two-dimensional image signal generation unit 26, and corrects the two-dimensional image signal based on the shaking information. Then, the display control unit 27 vertically moves the two-dimensional image based on the two-dimensional image signal in the opposite direction to the shaking direction by the amount corresponding to the shaking displacement indicated by the shaking information. Correct the signal. For example, it is assumed that the height H indicated by the shaking information is h1. In this case, the display control unit 27 corrects the two-dimensional image signal so that the display position of the two-dimensional image is adjusted by the height of ⁇ h1.
  • the display control unit 27 also adjusts at least one of the roll angle ⁇ r, the pitch angle ⁇ p and the yaw angle ⁇ y, and the height of the two-dimensional image of the two-dimensional image signal. Any configuration may be used as long as it is corrected.
  • the shaking correction unit 25 may be configured to adjust the height of the detection region R as shaking correction.
  • the display control unit 27 adjusts the display position of the two-dimensional image when, for example, the height H of the ship Q exceeds the height that can be adjusted by the motion correction by the motion correction unit 25. Correct the two-dimensional image signal.
  • the wobbling correction unit 25 may be configured to adjust at least one of the roll angle ⁇ r, the pitch angle ⁇ p, the yaw angle ⁇ y, and the height of the detection area R as the wobbling correction.
  • (Specific example of correction of two-dimensional image signal) 10 to 13 are diagrams for explaining specific examples of correction of a two-dimensional image signal by the display control unit in the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the depression angle ⁇ 1 and the turning angle ⁇ 2 of the detection region R by the detection control unit 24 are changed,
  • the shake correction by the shake correcting unit 25 is not considered.
  • the detection region R moves along the horizontal plane while changing at least one of the roll angle ⁇ r, the pitch angle ⁇ p, the yaw angle ⁇ y, and the height H. Therefore, as shown in the upper diagram of FIG. 13, even if the seabed G is planar, the seabed G is partially tilted and displayed in a three-dimensional image based on a plurality of two-dimensional images accompanying the movement of the detection region R. Will be done.
  • the display control unit 27 corrects a plurality of two-dimensional image signals, for example, as shown in the lower diagram of FIG. Is corrected.
  • the seabed G is correctly displayed in a planar shape.
  • the display control unit 27 is not limited to the configuration that corrects the two-dimensional image signal, and may have a configuration that does not correct the two-dimensional image signal.
  • the underwater detection device 1 may not have the display unit 17.
  • the underwater detection apparatus 1 includes a computer including a memory, and an arithmetic processing unit such as a CPU in the computer reads out a program including some or all of the steps of the following flowchart from the memory and executes the program.
  • the program of the underwater detection device 1 can be installed from the outside. Further, the program of the underwater detection device 1 is distributed while being stored in a recording medium.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a flow of operations up to acquisition of a two-dimensional image signal by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the wobbling displacement detection unit 13 causes the wobbling displacement of the own ship Q, that is, the roll angle ⁇ r, which is the inclination of the own ship Q, the pitch angle ⁇ p and the yaw angle ⁇ y, and the own ship Q.
  • the height H is detected, and shaking information indicating the detected roll angle ⁇ r, pitch angle ⁇ p, yaw angle ⁇ y, and height H is output to the control unit 12 (step S11).
  • the shake correction unit 25 in the control unit 12 receives the shake information from the shake displacement detection unit 13, and based on the shake information, mechanically controls the orientation of the transducer 10, for example, to detect the direction.
  • the fluctuation of the region R is corrected (step S12).
  • the shaking correction unit 25 outputs the shaking information from the shaking displacement detection unit 13 to the signal processing unit 14.
  • the transmission unit 21 generates an electric signal that is the basis of ultrasonic waves and outputs the electric signal to the transducer 10, and the transducer 10 transmits the ultrasonic waves (step S13).
  • the transceiver 10 receives the reflected wave and outputs a received signal based on the received reflected wave to the receiving unit 22 (step S14). Then, the receiver 22 outputs the reception signal from the transceiver 10 to the signal processor 14.
  • the two-dimensional image signal generation unit 26 in the signal processing unit 14 receives the reception signal from the reception unit 22 and performs predetermined signal processing on the reception signal to generate a two-dimensional image signal (Ste S15). Then, the 2D image signal generation unit 26 outputs the latest 2D image signal thus generated and the latest shaking information received from the shaking correction unit 25 to the display control unit 27 in association with each other.
  • the display control unit 27 receives the two-dimensional image signal and the shaking information from the two-dimensional image signal generating unit 26, and corrects the two-dimensional image signal based on the shaking information (step S16).
  • the display control unit 27 displays the two-dimensional image on the display unit 17 based on the corrected two-dimensional image signal.
  • the display control unit 27 also stores the corrected two-dimensional image signal in the storage unit 16 (step S17).
  • the detection control unit 24 refers to, for example, the two-dimensional image signal stored in the storage unit 16 to determine whether or not the storage of the image signal group is completed, that is, the turning angle ⁇ 2 of the detection region R is fixed. In this state, it is confirmed whether or not the depression angle ⁇ 1 has been changed over the depression angle range (step S18).
  • step S18 when the storage of the image signal group, that is, the storage of each two-dimensional image signal over the depression / elevation range is not completed (“NO” in step S18), the detection control unit 24 sets the depression angle ⁇ 1 of the detection region R to 1 The stage is changed (step S20). Then, the operations after step S11 are performed again.
  • the detection control unit 24 changes the turning angle ⁇ 2 of the detection area R by one step in the turning angle range (step S19).
  • the detection control unit 24 returns the depression angle ⁇ 1 of the detection area R to, for example, 0 ° (step S20). Then, the operations after step S11 are performed again.
  • the detection control unit 24 changes the turning angle ⁇ 2 over the turning angle range, and when the image signal group has been saved (“YES” in step S19), the turning angle ⁇ 2 of the detection region R. Is returned to, for example, 0 ° (step S20).
  • FIG. 15 is a flowchart showing a flow of operations up to the display of a three-dimensional image by the underwater detection device according to the embodiment of the present invention.
  • the display control unit 27 confirms whether or not the storage of the image signal group in the storage unit 16 is completed (step S31).
  • step S31 the three-dimensional image signal is not generated, and the display control unit 27 determines that the storage of the image signal group is completed (in step S31). "YES”), and generates a three-dimensional image signal based on the image signal group (step S32).
  • the display control unit 27 displays a three-dimensional image on the display unit 17 based on the generated three-dimensional image signal (step S33).
  • step S32 the display control unit 27 newly generates a three-dimensional image signal each time the image signal group is saved (“YES” in step S31) (step S32), and updates the three-dimensional image in the display unit 17. Yes (step S33).
  • the transducer 10 transmits ultrasonic waves to the two-dimensional detection area R and receives reflected ultrasonic waves.
  • the two-dimensional image signal generation unit 26 generates a two-dimensional image signal for creating a two-dimensional image of the detection region R based on the reflected wave.
  • the detection control unit 24 controls the depression / elevation angle ⁇ 1 of the detection region R by controlling the transducer 10.
  • the storage unit 16 stores a plurality of two-dimensional image signals respectively corresponding to a plurality of depression angles ⁇ 1 of the detection region R.
  • the display control unit 27 generates one 3D image signal for creating a 3D image of the 3D detection area based on the plurality of 2D image signals.
  • the underwater detection apparatus 1 can obtain a more effective image in water.
  • the detection control unit 24 controls the depression angle ⁇ 1 and the turning angle ⁇ 2 of the detection region R within the designated angle range.
  • the wobbling displacement detection unit 13 detects the wobbling displacement of the own ship Q on which the underwater detection device 1 is mounted.
  • the display control unit 27 corrects the display position based on the two-dimensional image signal based on the wobbling displacement detected by the wobbling displacement detecting unit 13.
  • the display control unit 27 also generates a three-dimensional image signal based on the plurality of corrected two-dimensional image signals.
  • the display control unit 27 causes the two-dimensional image based on the two-dimensional image signal to move in the direction opposite to the shaking direction by the amount corresponding to the shaking displacement of the ship Q.
  • the two-dimensional image signal is corrected so that the two-dimensional image signal is displayed by being rotated or moved vertically.
  • the wobbling correction unit 25 based on the wobbling displacement of the own ship Q detected by the wobbling displacement detection unit 13, the pitch angle ⁇ p of the detection region R, Shaking correction is performed by adjusting at least one of the roll angle ⁇ r, the yaw angle ⁇ y, and the height.
  • the detection area R can be oriented in an accurate direction even when the ship Q is swaying and tilting or when the ship is navigating in a vertical direction.
  • the shake correction unit 25 performs the shake correction by controlling the phase or the delay amount of the electric signal output to each vibration element in the transducer 10. ..
  • the motion compensation unit 25 mechanically controls the orientation of the transducer 10 to perform motion compensation.
  • the orientation of the detection area R can be adjusted by simple control.
  • the display control unit 27 sets the range in which the shaking displacement of the ship Q detected by the shaking displacement detecting unit 13 can be corrected by the shaking correcting unit 25.
  • the display position by the two-dimensional image signal is corrected in the exceeding range.
  • the detection control unit 24 controls the depression angle ⁇ 1 of the two-dimensional detection region R.
  • the wave transmitter / receiver 10 transmits ultrasonic waves to the detection region R.
  • the wave transmitter / receiver 10 receives the reflected wave of the ultrasonic wave.
  • the two-dimensional image signal generation unit 26 generates a two-dimensional image signal of the detection area R based on the reflected wave.
  • the storage unit 16 stores a plurality of two-dimensional image signals respectively corresponding to a plurality of depression angles ⁇ 1 of the detection region R.
  • the display control unit 27 generates a 3D image signal of the 3D detection area based on the plurality of 2D image signals.
  • the image generation method according to the embodiment of the present invention can obtain a more effective image in water.
  • All processes described herein may be embodied by software code modules executed by a computing system including one or more computers or processors and may be fully automated.
  • the code modules may be stored on any type of non-transitory computer readable medium or other computer storage device. Some or all of the methods may be embodied in dedicated computer hardware.
  • the processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be a controller, microcontroller, or state machine, combinations thereof, or the like.
  • the processor can include electrical circuitry configured to process computer-executable instructions.
  • the processor comprises an application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA), or other programmable device that performs logical operations without processing computer-executable instructions.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • a processor may also be a combination of computing devices, such as a combination of digital signal processors (digital signal processing devices) and microprocessors, multiple microprocessors, one or more microprocessors in combination with DSP cores, or any other thereof. It can be implemented as such a configuration. Although described primarily herein in the context of digital technology, a processor may also include primarily analog components. For example, some or all of the signal processing algorithms described herein may be implemented by analog circuits or mixed analog and digital circuits.
  • a computing environment includes any type of computer system including, but not limited to, a microprocessor, mainframe computer, digital signal processor, portable computing device, device controller, or computer system based on a computing engine within an apparatus. be able to.
  • conditional languages such as “capable,” “capable,” “will” or “possible” refer to particular features, elements and / or steps that a particular embodiment includes. Embodiments are understood in the sense of the context commonly used to convey the inclusion. Thus, such a conditional language is generally any way in which features, elements and / or steps are required for one or more embodiments, or one or more embodiments It is not meant to necessarily include the logic to determine whether an element and / or step is included in or executed by any particular embodiment.
  • a disjunctive language such as the phrase "at least one of X, Y, and Z" is an item, term, etc., X, Y, Z, or any combination thereof unless otherwise specified. Understood in a commonly used context to indicate that it can be (eg, X, Y, Z). Accordingly, such disjunctive languages generally require each of at least one of X, at least one of Y, or at least one of Z for which a particular embodiment is present. Does not mean.
  • Numerals such as “one” should generally be construed to include one or more described items unless specifically stated otherwise. Thus, phrases such as “one device configured to” are intended to include one or more of the listed devices. Such one or more enumerated devices may also be collectively configured to perform the recited citations. For example, "a processor configured to perform A, B, and C below” refers to a first processor configured to perform A and a second processor configured to perform B and C. Processor.
  • a specific number enumeration of the introduced examples is explicitly recited, one of ordinary skill in the art will appreciate that such an enumeration will typically be at least the recited number (e.g. The mere enumeration of "with two enumerations” without “is usually meant to mean at least two enumerations, or more than one enumeration.”
  • the term "horizontal” as used herein, regardless of its orientation, is a plane parallel to the plane or surface of the floor of the area in which the described system is used, or description. Is defined as the plane in which the method is performed.
  • the term “floor” can be replaced with the terms “ground” or “water surface”.
  • the term “vertical / vertical” refers to the direction vertical / vertical to the defined horizontal line. Terms such as “upper”, “lower”, “lower”, “upper”, “side”, “higher”, “lower”, “upward”, “above”, and “below” are defined with respect to the horizontal plane. ing.
  • connection As used herein, the terms “attach,” “connect,” “pair,” and other related terms, unless otherwise noted, are removable, movable, fixed, adjustable, And / or should be construed as including a removable connection or linkage. Connections / couplings include direct connections and / or connections having an intermediate structure between the two described components.
  • the numbers preceded by terms such as “approximately”, “about”, and “substantially” include the recited numbers, and unless further indicated. Represents an amount near the stated amount that performs a desired function or achieves a desired result. For example, “approximately”, “about” and “substantially” refer to values less than 10% of the stated numerical value, unless expressly specified otherwise.
  • the features of the embodiments in which the terms “approximately,” “about,” and “substantially” are previously disclosed perform additional desirable functions. Or a feature with some variability in achieving that desired result for that feature.

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Abstract

【課題】水中におけるより効果的な画像を得ることができる水中探知装置および画像生成方法を提供する。 【解決手段】水中探知装置は、超音波を２次元探知領域へ送信し、前記超音波の反射波を受信する送受波器と、前記反射波に基づいて、前記２次元探知領域の２次元画像信号を生成する２次元画像信号生成部と、前記２次元探知領域の俯仰角を制御する探知制御部と、前記２次元探知領域の複数の俯仰角にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を記憶する記憶部と、前記複数の２次元画像信号に基づいて、３次元探知領域の３次元画像信号を生成する３次元画像信号生成部と、を備える。

Description

水中探知装置および画像信号生成方法
　本発明は、水中探知装置および画像信号生成方法に関する。
　従来、水中に向けて送信波を送信し、送信波の反射波を受信し、受信した反射波の測定結果に基づく画面を表示する技術が開発されている。
　たとえば、自船下方の広範囲領域に対してビームを送波し、受波時には、狭ビームを１方向にスキャンすることにより、自船下方に扇形状に拡がる受波ビームを形成する送受波器と、前記送受波器の送受波面を水底方向に向けたまま、所定のステップ角で間欠的に送受波器を旋回させる送受波器探知制御部と、前記ステップ角で旋回させる毎に前記送受波器で捕捉された各水中断面の信号に基づき上記平面画を作成する平面画作成手段とを備える水中探知装置が開示されている。
特許第２９０５３７０号公報
　しかしながら、上記の水中探知装置により作成される平面画では、魚群等の対象物の全体的な大きさを把握することができない。
　この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、水中におけるより効果的な画像を得ることができる水中探知装置および画像信号生成方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る水中探知装置は、超音波を２次元探知領域へ送信し、前記超音波の反射波を受信する送受波器と、前記反射波に基づいて、前記２次元探知領域の２次元画像信号を生成する２次元画像信号生成部と、前記２次元探知領域の俯仰角を制御する探知制御部と、前記２次元探知領域の複数の俯仰角にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を記憶する記憶部と、前記複数の２次元画像信号に基づいて、３次元探知領域の３次元画像信号を生成する３次元画像信号生成部と、を備える。
　このように、２次元探知領域の俯仰角ごとの２次元画像信号を生成し、当該複数の２次元画像信号に基づいて３次元画像信号を生成する構成により、３次元画像を確認することで、海中における物体の全体的な大きさを直感的に把握したり、所望の俯仰角の方位における海中の状況を把握したりすることができる。したがって、水中におけるより効果的な画像を得ることができる。
　本発明によれば、水中におけるより効果的な画像を得ることができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による探知領域を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による探知領域の旋回角が変化した状態の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置を搭載した自船の周辺に存在する物体の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置により表示される２次元画像の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置により表示される２次元画像の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置により表示される３次元画像の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による探知領域のロール角が変化した状態の一例を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における動揺補正部による動揺補正を説明するための図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における表示制御部による２次元画像信号の補正の具体例を説明するための図である。 図１１は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における表示制御部による２次元画像信号の補正の具体例を説明するための図である。 図１２は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における表示制御部による２次元画像信号の補正の具体例を説明するための図である。 図１３は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における表示制御部による２次元画像信号の補正の具体例を説明するための図である。 図１４は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による２次元画像信号の取得までの動作の流れを示すフローチャートである。 図１５は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による３次元画像の表示までの動作の流れを示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
＜構成および基本動作＞
［全体構成］
　図１は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置の構成を示す図である。
　図１を参照して、水中探知装置１は、たとえば、漁船などの船に設置される。以下、水中探知装置１を搭載した船を「自船Ｑ」とも称する。
　水中探知装置１は、送受波器１０と、送受信部１１と、制御部１２と、動揺変位検出部１３と、信号処理部１４と、記憶部１６と、表示部１７とを備える。送受信部１１は、送信部２１と、受信部２２とを含む。制御部１２は、探知制御部２４と、動揺補正部２５とを含む。信号処理部１４は、２次元画像信号生成部２６と、表示制御部（表示位置補正部および３次元画像信号生成部）２７とを含む。
　（水中探知および画像の表示）
　送信部２１は、送受波器１０から送波すべき超音波の基となる電気信号を生成し、生成した電気信号を送受波器１０へ出力する。
　送受波器１０は、自船Ｑの船底に取り付けられ、超音波を２次元の探知領域Ｒへ送信し、当該超音波の反射波を受信する。具体的には、送受波器１０には、たとえば、アレイ状に並べられた図示しない複数の振動素子が設けられている。複数の振動素子は、送信部２１から受けた電気信号を超音波に変換して水中へ送信し、水中から受信した反射波を受信信号に変換して受信部２２へ出力する。
　図２は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による探知領域を示す図である。
　図２を参照して、より詳細には、送受波器１０は、たとえば、サーチライトソナーまたはスキャニングソナーに用いられる送受波器であり、自船Ｑの下方における超音波の照射方向に延びる軸を含み、かつ半円の面形状を有する探知領域Ｒへ超音波を送信し、探知領域Ｒからの反射波を受信する。
　なお、送受波器１０は、半円形状の探知領域Ｒへ超音波を送信する代わりに、自船Ｑの下方における領域であって、超音波の照射方向に延びる軸を中心とする円形状の探知領域Ｒへ超音波を送信する構成であってもよい。
　再び図１を参照して、受信部２２は、送受波器１０により受信された反射波に基づく受信信号を送受波器１０から受けて、当該受信信号を信号処理部１４へ出力する。
　探知制御部２４は、２次元探知領域の俯仰角θ１を制御する。より詳細には、探知制御部２４は、図２の矢印Ａ１に示すように、送受波器１０を制御することにより、ユーザにより指定された角度範囲で探知領域Ｒの俯仰角θ１を変更する。自船Ｑの船首方向Ｘに沿って延びる軸をＸ軸として、自船Ｑから下方へ延びる軸をＳ１軸とすると、探知領域Ｒの俯仰角θ１は、Ｘ－Ｓ１平面における探知領域Ｒと自船Ｑの船首方向Ｘとのなす角度である。
　たとえば、探知制御部２４は、モータなどを含む図示しない駆動機構を用いて、送受波器１０の向きを機械的に制御することにより、探知領域Ｒの俯仰角θ１を、たとえばユーザにより設定された角度のステップ幅で０°から９０°までの俯仰角範囲において段階的に変更する。ステップ幅は、たとえば２°である。
　図３は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による探知領域の旋回角が変化した状態の一例を示す図である。
　図３を参照して、探知制御部２４は、さらに、２次元探知領域の旋回角θ２を制御する。より詳細には、探知制御部２４は、探知領域ＲがＳ１軸を中心として旋回するように送受波器１０を制御することにより、ユーザにより指定された角度範囲で探知領域Ｒの旋回角θ２を変更する。自船Ｑの船首方向Ｘと水平面において直交する軸をＹ軸とすると、探知領域Ｒの旋回角θ２は、Ｘ－Ｙ平面における探知領域ＲとＹ軸とのなす角度である。
　具体的には、探知制御部２４は、矢印Ａ２に示すように、たとえば、探知領域Ｒの旋回角θ２を、ユーザによる設定された角度のステップ幅で０°から１８０°までの旋回角範囲において段階的に変更する。ステップ幅は、たとえば２°である。
　より詳細には、探知制御部２４は、たとえば、探知領域Ｒの旋回角θ２を０°に固定した状態で、探知領域Ｒの俯仰角θ１を０°から９０°まで２°ずつ変更する。そして、探知制御部２４は、探知領域Ｒの旋回角θ２を０°から２°へ１段階変更し、旋回角θ２を２°に固定した状態で、探知領域Ｒの俯仰角θ１を０°から９０°まで２°ずつ変更する。探知制御部２４は、このような制御を旋回角θ２が１８０°になるまで繰り返し行う。
　再び図１を参照して、信号処理部１４における２次元画像信号生成部２６は、受信部２２から出力された受信信号を受けて、当該受信信号に対して所定の信号処理を行うことにより、２次元画像を作成するための２次元画像信号を生成する。すなわち、２次元画像信号生成部２６は、探知制御部２４により変更された探知領域Ｒの俯仰角θ１ごとの２次元画像信号を生成する。
　そして、２次元画像信号生成部２６は、生成した２次元画像信号を表示制御部２７へ出力する。
　表示制御部２７は、２次元画像信号生成部２６から出力された２次元画像信号を受けて、当該２次元画像信号に対して後述する補正を行い、補正後の２次元画像信号を、たとえば不揮発性メモリである記憶部１６に保存する。
　ここでは、探知領域Ｒの旋回角θ２が固定された状態において、探知領域Ｒの俯仰角θ１が俯仰角範囲にわたり段階的に変化した場合における俯仰角θ１ごとの２次元画像、をそれぞれ作成するための複数の２次元画像信号を、「画像信号グループ」と称する。この場合、記憶部１６には、複数の旋回角θ２にそれぞれ対応する複数の画像信号グループが保存される。
　また、表示制御部２７は、補正後の２次元画像信号を表示部１７へ出力することにより、当該２次元画像信号に基づく２次元画像を表示部１７に表示する。２次元画像では、たとえば、対応する探知領域Ｒの地表座標系における方位、ならびに自船Ｑの周辺の海中に存在する対象物までの距離および方位などが示される。
　また、表示制御部２７は、記憶部１６に保存されている１つの画像信号グループに基づいて、３次元探知領域の３次元画像を作成するための１つの３次元画像信号を生成する。そして、表示制御部２７は、生成した３次元画像信号を表示部１７へ出力することにより、当該３次元画像信号に基づく３次元画像を表示部１７に表示する。
　なお、表示制御部２７は、２次元画像および３次元画像を並行して表示部１７に表示してもよいし、２次元画像および３次元画像のうち、たとえばユーザの操作により指定されたいずれか一方の画像を表示部１７に表示してもよい。
　また、俯仰角範囲および旋回角範囲の少なくともいずれか一方は、ユーザにより任意に設定されてもよい。たとえば、探知制御部２４は、探知領域Ｒの俯仰角θ１を、０°から９０°までの範囲よりも小さい俯仰角範囲において変更してもよい。また、探知制御部２４は、探知領域Ｒの旋回角θ２を、０°から１８０°までの範囲よりも小さい旋回角範囲において変更してもよい。これにより、たとえば、必要な範囲に限定して探知領域Ｒを向けることができるため、３次元画像信号の生成までに要する時間を短くすることができる。
　また、探知制御部２４は、送受波器１０を機械的に制御する代わりに、送受波器１０における各振動素子へ出力する電気信号の位相または遅延量を制御することにより、探知領域Ｒの俯仰角θ１および旋回角θ２を変更する構成であってもよい。
　また、探知制御部２４は、探知領域Ｒの俯仰角θ１を変更し、探知領域Ｒの旋回角θ２を変更しない構成であってもよい。
　（３次元画像の具体例）
　図４は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置を搭載した自船の周辺に存在する物体の一例を示す図である。
　図５および図６は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置により表示される２次元画像の一例を示す図である。
　図４～図６を参照して、ここでは、図４に示すように、自船Ｑの周辺に飛行機の誘導灯Ｔが存在しているとする。誘導灯Ｔは、海底Ｇに固定された４本の柱Ｐの組を複数有しているとする。
　この状況において、たとえば、探知領域Ｒの俯仰角θ１が３０°であり、探知領域Ｒの旋回角θ２が０°である場合、表示部１７に表示される２次元画像は、図５に示すような２次元画像Ｓｃ１である。
　具体的には、２次元画像Ｓｃ１では、円形の領域が示されている。当該領域は、自船Ｑの位置を中心としており、たとえば、上側の半円部分の領域が探知領域Ｒに対応している。すなわち、円形の領域の１２時の方位が、自船Ｑの船首方向Ｘに対応している。
　また、たとえば、２次元画像Ｓｃ１では、自船Ｑの船首方向前方に、破線Ｄ１で示すように、複数の物体が存在していることが示されている。これら複数の物体は、海中における１組の柱Ｐに対応しており、自船Ｑに最も近い柱Ｐと自船Ｑとの距離がＬ１であることが示されている。
　また、たとえば、探知領域Ｒの俯仰角θ１が５０°であり、探知領域Ｒの旋回角θ２が０°である場合、表示部１７に表示される２次元画像は、図６に示すような２次元画像Ｓｃ２である。
　具体的には、２次元画像Ｓｃ２では、図５に示す２次元画像Ｓｃ１と同様に円形の領域が示されており、自船Ｑの船首方向前方に、破線Ｄ２で示すように、複数の物体が存在していることが示されている。これら複数の物体は、海中における１組の柱Ｐに対応しており、自船Ｑに最も近い柱Ｐと自船Ｑとの距離がＬ２（＞Ｌ１）であることが示されている。
　表示制御部２７は、図５に示す２次元画像Ｓｃ１および図６に示す２次元画像Ｓｃ２を含む各俯仰角θ１における複数の２次元画像、にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号、すなわち画像信号グループに基づいて、３次元画像を表示部１７に表示する。
　図７は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置により表示される３次元画像の一例を示す図である。
　図７を参照して、表示制御部２７は、たとえば、自船Ｑの船首方向前方における海中に存在している１組の柱Ｐを含む３次元画像Ｓｃ３を表示する。３次元画像Ｓｃ３では、たとえば、各２次元画像により得られた海中における物体までの距離、および当該物体の方位が組み合わされて表示されているため、１組の柱Ｐの全体的な大きさなどを直感的に把握することができる。
　（動揺補正）
　再び図１を参照して、自船Ｑは、波または風などの影響を受けて動揺し、傾くことがある。動揺変位検出部１３は、このような自船Ｑの動揺変位を検出する。たとえば、動揺変位検出部１３は、図２に示すＸ軸を中心とする自船Ｑの傾きすなわち回転角であるロール角θｒ、Ｙ軸を中心とする自船Ｑの傾きすなわち回転角であるピッチ角θｐ、および図２に示すＳ１軸を中心とする自船Ｑの傾きすなわち回転角であるヨー角θｙを検出する。そして、動揺変位検出部１３は、検出したロール角θｒ、ピッチ角θｐおよびヨー角θｙを示す動揺情報を制御部１２へ出力する。
　制御部１２における動揺補正部２５は、動揺変位検出部１３から出力された動揺情報を受けて、当該動揺情報に基づいて、送受波器１０を制御することにより、探知領域Ｒのピッチ角θｐ、探知領域Ｒのロール角θｒ、および探知領域Ｒのヨー角θｙのうちの少なくともいずれか１つを調整する動揺補正を行う。探知領域Ｒのピッチ角θｐは、図２に示す探知領域Ｒの俯仰角θ１と同じである。探知領域Ｒのヨー角θｙは、図３に示す探知領域Ｒの旋回角θ２と同じである。
　図８は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による探知領域のロール角が変化した状態の一例を示す図である。
　図８を参照して、探知領域Ｒのロール角θｒは、矢印Ａ３に示すように、探知領域ＲがＸ軸を中心として回転した場合における、Ｙ－Ｓ１平面における探知領域Ｒの中心線ＣとＹ軸とのなす角度である。
　たとえば、動揺補正部２５は、モータなどを含む図示しない駆動機構を用いて、送受波器１０の向きを機械的に制御することにより、動揺補正を行う。
　図９は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における動揺補正部による動揺補正を説明するための図である。
　図９を参照して、たとえば、自船ＱがＹ軸を中心として傾き、自船Ｑのピッチ角θｐが角度ｐ１であるとする。この場合、動揺補正部２５は、送受波器１０を制御することにより、探知領域Ｒのピッチ角θｐが、－ｐ１の角度だけ回転するように動揺補正を行う。これにより、自船Ｑが傾いた場合であっても、探知領域Ｒの方位を補正することができる。
　なお、動揺補正部２５は、送受波器１０を機械的に制御する代わりに、送受波器１０における各振動素子へ出力する電気信号の位相または遅延量を制御することにより、動揺補正を行う構成であってもよい。
　しかしながら、送受波器１０を機械的に制御する方法、および送受波器１０における各振動素子への電気信号の位相または遅延量を制御する方法のいずれの方法においても、動揺補正部２５による調整可能な角度には上限がある。このため、自船Ｑの傾きが大きい場合、動揺補正部２５による調整では、探知領域Ｒの方位を十分に補正できず、正確な３次元画像を作成することができない可能性がある。
　このため、表示制御部２７は、自船Ｑの傾きに基づいて、２次元画像信号生成部２６から受けた２次元画像信号による表示位置を補正する。すなわち、表示制御部２７は、当該２次元画像信号を補正することにより、当該２次元画像信号に基づく２次元画像の表示位置を補正する。
　より詳細には、再び図１を参照して、動揺補正部２５は、動揺変位検出部１３から受けた動揺情報を信号処理部１４へ出力する。
　信号処理部１４における２次元画像信号生成部２６は、動揺補正部２５から出力された動揺情報を受けて、たとえば、受信部２２から受けた最新の受信信号に基づいて生成した２次元画像信号と、動揺補正部２５から受けた最新の動揺情報とを対応付けて表示制御部２７へ出力する。
　表示制御部２７は、２次元画像信号生成部２６から出力された２次元画像信号および対応の動揺情報を受けて、当該動揺情報に基づいて、当該２次元画像信号を補正する。より詳細には、表示制御部２７は、自船Ｑの動揺変位が、動揺補正部２５による動揺補正が可能な範囲を超えた場合、超えた範囲について、２次元画像信号生成部２６から受けた２次元画像信号による表示位置を補正する。
　たとえば、動揺補正部２５によるロール角θｒの調整角度の上限がαであり、動揺補正部２５によるピッチ角θｐの調整角度の上限がβであり、動揺補正部２５によるヨー角θｙの調整角度の上限がγであるとする。角度α，β，γを示す上限角度情報は、たとえば記憶部１６に保存されている。
　表示制御部２７は、記憶部１６に保存されている上限角度情報を参照して、動揺情報の示すロール角θｒが角度αを超える角度ｒである場合、－（ｒ－α）の角度だけ２次元画像が回転して表示されるように、２次元画像信号を補正する。
　表示制御部２７は、記憶部１６に保存されている上限角度情報を参照して、動揺情報の示すピッチ角θｐが角度βを超える角度ｐである場合、－（ｐ－β）の角度だけ２次元画像が回転して表示されるように、２次元画像信号を補正する。
　表示制御部２７は、記憶部１６に保存されている上限角度情報を参照して、動揺情報の示すヨー角θｙが角度γを超える角度ｙである場合、－（ｙ－γ）の角度だけ２次元画像が回転して表示されるように、２次元画像信号を補正する。
　具体的には、表示制御部２７は、２次元画像に対応する探知領域Ｒの方位が補正されるように、２次元画像信号の補正を行う。そして、表示制御部２７は、補正後の２次元画像信号に基づいて２次元画像を表示部１７に表示する。また、表示制御部２７は、補正後の２次元画像信号を記憶部１６に保存する。
　また、表示制御部２７は、補正後の複数の２次元画像信号により構成される画像信号グループに基づいて３次元画像信号を生成し、生成した３次元画像信号に基づいて３次元画像を表示部１７に表示する。
　なお、動揺補正部２５は、自船Ｑの傾きが、送受波器１０の機械的な制御により調整可能な角度を超えている場合、送受波器１０の機械的な制御に加えて、さらに、送受波器１０へ出力する電気信号の位相または遅延量を制御してもよい。この場合、表示制御部２７は、自船Ｑの傾きが、動揺補正部２５による送受波器１０の機械的な制御および電気信号の位相または遅延量の制御の両方により調整可能な角度を超えている場合に、２次元画像信号の補正を行う。
　また、水中探知装置１は、動揺補正部２５を備えない構成であってもよい。この場合、動揺変位検出部１３は、動揺情報を信号処理部１４へ出力する。信号処理部１４における２次元画像信号生成部２６は、たとえば、受信部２２から受けた最新の受信信号に基づく２次元画像信号と、動揺変位検出部１３から受けた最新の動揺情報とを対応付けて表示制御部２７へ出力する。
　そして、表示制御部２７は、２次元画像信号による２次元画像が、動揺情報の示す動揺変位に相当する分だけ、動揺方向と反対方向に回転移動して表示されるように、当該２次元画像信号を補正する。
　具体的には、表示制御部２７は、２次元画像信号生成部２６から受けた動揺情報の示すロール角θｒだけ、２次元画像がロール角θｒの反対方向へ回転して表示されるように２次元画像信号を補正する。また、表示制御部２７は、当該動揺情報の示すピッチ角θｐだけ、２次元画像がピッチ角θｐの反対方向へ回転して表示されるように２次元画像信号を補正する。また、表示制御部２７は、当該動揺情報の示すヨー角θｙだけ、２次元画像がヨー角θｙの反対方向へ回転して表示されるように２次元画像信号を補正する。
　なお、表示制御部２７は、さらに、２次元画像に対応する探知領域Ｒの高さ、すなわち探知領域Ｒの鉛直方向における位置が補正されるように、２次元画像信号の補正を行う構成であってもよい。
　この場合、動揺変位検出部１３は、たとえば、自船Ｑの、ロール角θｒ、ピッチ角θｐおよびヨー角θｙに加えて、さらに、鉛直方向における自船Ｑの水平面からの高さＨを検出する。そして、動揺変位検出部１３は、検出したロール角θｒ、ピッチ角θｐ、ヨー角θｙおよび高さＨを示す動揺情報を制御部１２へ出力する。
　表示制御部２７は、動揺変位検出部１３から出力された動揺情報を、制御部１２および２次元画像信号生成部２６を介して受けて、当該動揺情報に基づいて２次元画像信号を補正する。そして、表示制御部２７は、２次元画像信号による２次元画像が、動揺情報の示す動揺変位に相当する分だけ、動揺方向と反対方向に鉛直移動して表示されるように、当該２次元画像信号を補正する。たとえば、動揺情報の示す高さＨがｈ１であるとする。この場合、表示制御部２７は、－ｈ１の高さだけ２次元画像の表示位置が調整されるように、２次元画像信号を補正する。
　また、表示制御部２７は、２次元画像の、ロール角θｒ、ピッチ角θｐおよびヨー角θｙ、ならびに２次元画像の高さのうちの少なくともいずれか１つが調整されるように、２次元画像信号の補正を行う構成であればよい。
　また、動揺補正部２５は、動揺補正として、探知領域Ｒの高さを調整する構成であってもよい。この場合、表示制御部２７は、たとえば、自船Ｑの高さＨが、動揺補正部２５による動揺補正により調整可能な高さを超えた場合、２次元画像の表示位置が調整されるように、２次元画像信号を補正する。
　また、動揺補正部２５は、動揺補正として、探知領域Ｒの、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ、ヨー角θｙおよび高さのうちの少なくともいずれか１つを調整する構成であってもよい。
　（２次元画像信号の補正の具体例）
　図１０～図１３は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置における表示制御部による２次元画像信号の補正の具体例を説明するための図である。ここでは、自船Ｑの動揺に応じた表示制御部２７による２次元画像信号の補正の説明を簡単にするために、探知制御部２４による探知領域Ｒの俯仰角θ１および旋回角θ２の変更、ならびに動揺補正部２５による動揺補正は考慮しないものとする。
　図１０～図１３を参照して、自船Ｑは、図１０に示すように、動揺せずに航行しているとする。この場合、探知領域Ｒは、自船Ｑの移動に伴い、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ、ヨー角θｙおよび高さＨが変化することなく水平面に沿って移動する。このため、図１１に示すように、海底Ｇが平面状である場合、探知領域Ｒの移動に伴う複数の２次元画像に基づく３次元画像では海底Ｇは平面状に表示される。
　一方、自船Ｑが、図１２に示すように、動揺して傾きながら航行しているとする。この場合、探知領域Ｒは、ロール角θｒ、ピッチ角θｐ、ヨー角θｙおよび高さＨのうちの少なくともいずれか１つを変化させながら水平面に沿って移動する。このため、図１３の上図に示すように、海底Ｇが平面状であっても、探知領域Ｒの移動に伴う複数の２次元画像に基づく３次元画像では海底Ｇは部分的に傾いて表示されてしまう。
　これに対して、表示制御部２７が複数の２次元画像信号の補正を行う構成により、図１３の下図に示すように、たとえば複数の２次元画像信号にそれぞれ対応する複数の探知領域Ｒの方位が補正される。これにより、補正後の画像信号グループに基づく３次元画像では、海底Ｇが平面状に正しく表示される。
　なお、表示制御部２７は、２次元画像信号の補正を行う構成に限定されず、２次元画像信号の補正を行わない構成であってもよい。
　また、水中探知装置１は、表示部１７を備えない構成であってもよい。
＜動作の流れ＞
　水中探知装置１は、メモリを含むコンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを当該メモリから読み出して実行する。水中探知装置１のプログラムは、外部からインストールすることができる。また、水中探知装置１のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。
　（２次元画像信号の取得）
　図１４は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による２次元画像信号の取得までの動作の流れを示すフローチャートである。
　図１および図１４を参照して、まず、動揺変位検出部１３は、自船Ｑの動揺変位、すなわち自船Ｑの傾きであるロール角θｒ、ピッチ角θｐおよびヨー角θｙ、ならびに自船Ｑの高さＨを検出し、検出したロール角θｒ、ピッチ角θｐ、ヨー角θｙおよび高さＨを示す動揺情報を制御部１２へ出力する（ステップＳ１１）。
　次に、制御部１２における動揺補正部２５は、動揺変位検出部１３からの動揺情報を受けて、当該動揺情報に基づいて、たとえば送受波器１０の向きを機械的に制御することにより、探知領域Ｒの動揺補正を行う（ステップＳ１２）。また、動揺補正部２５は、動揺変位検出部１３からの動揺情報を信号処理部１４へ出力する。
　次に、送信部２１は、超音波の基となる電気信号を生成して送受波器１０へ出力し、送受波器１０は、超音波を送信する（ステップＳ１３）。
　次に、送受波器１０は、反射波を受信して、受信した反射波に基づく受信信号を受信部２２へ出力する（ステップＳ１４）。そして、受信部２２は、送受波器１０からの受信信号を信号処理部１４へ出力する。
　次に、信号処理部１４における２次元画像信号生成部２６は、受信部２２からの受信信号を受けて、当該受信信号に対して所定の信号処理を行うことにより２次元画像信号を生成する（ステップＳ１５）。そして、２次元画像信号生成部２６は、生成した最新の２次元画像信号と、動揺補正部２５から受けた最新の動揺情報とを対応付けて表示制御部２７へ出力する。
　次に、表示制御部２７は、２次元画像信号生成部２６からの２次元画像信号および動揺情報を受けて、当該動揺情報に基づいて、当該２次元画像信号を補正する（ステップＳ１６）。
　次に、表示制御部２７は、補正後の２次元画像信号に基づいて、２次元画像を表示部１７に表示する。また、表示制御部２７は、補正後の２次元画像信号を記憶部１６に保存する（ステップＳ１７）。
　次に、探知制御部２４は、たとえば、記憶部１６に保存されている２次元画像信号を参照して、画像信号グループの保存が完了したか否か、すなわち探知領域Ｒの旋回角θ２を固定した状態において、俯仰角範囲にわたり俯仰角θ１の変更を行ったか否かを確認する（ステップＳ１８）。
　そして、探知制御部２４は、画像信号グループの保存、すなわち俯仰角範囲にわたる各２次元画像信号の保存が完了していない場合（ステップＳ１８において「ＮＯ」）、探知領域Ｒの俯仰角θ１を１段階変更する（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ１１以降の動作が再び行われる。
　一方、探知制御部２４は、画像信号グループの保存が完了した場合（ステップＳ１９において「ＹＥＳ」）、旋回角範囲において、探知領域Ｒの旋回角θ２を１段階変更する（ステップＳ１９）。
　次に、探知制御部２４は、探知領域Ｒの俯仰角θ１を、たとえば０°に戻す（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ１１以降の動作が再び行われる。
　なお、探知制御部２４は、旋回角範囲にわたり旋回角θ２の変更を行った場合であって、画像信号グループの保存が完了した場合（ステップＳ１９において「ＹＥＳ」）、探知領域Ｒの旋回角θ２をたとえば０°に戻す（ステップＳ２０）。
　（３次元画像の表示）
　図１５は、本発明の実施の形態に係る水中探知装置による３次元画像の表示までの動作の流れを示すフローチャートである。
　図１５を参照して、まず、表示制御部２７は、たとえば定期的または不定期に、画像信号グループの記憶部１６への保存が完了したか否かを確認する（ステップＳ３１）。
　そして、画像信号グループの保存が完了するまでの間（ステップＳ３１において「ＮＯ」）、３次元画像信号は生成されず、表示制御部２７は、画像信号グループの保存が完了した場合（ステップＳ３１において「ＹＥＳ」）、当該画像信号グループに基づいて３次元画像信号を生成する（ステップＳ３２）。
　次に、表示制御部２７は、生成した３次元画像信号に基づいて３次元画像を表示部１７に表示する（ステップＳ３３）。
　そして、表示制御部２７は、画像信号グループの保存が完了するたびに（ステップＳ３１において「ＹＥＳ」）、３次元画像信号を新たに生成し（ステップＳ３２）、表示部１７における３次元画像を更新する（ステップＳ３３）。
　ところで、特許文献１に記載の水中探知装置により作成される平面画では、魚群等の対象物の全体的な大きさを把握することができない。たとえば、ユーザが、複数の平面画を参照して対象物の全体的な大きさを把握することは可能であるが、正確な大きさを把握することは容易ではない。
　これに対して、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、送受波器１０は、超音波を２次元の探知領域Ｒへ送信し、超音波の反射波を受信する。２次元画像信号生成部２６は、反射波に基づいて、探知領域Ｒの２次元画像を作成するための２次元画像信号を生成する。探知制御部２４は、送受波器１０を制御することにより、探知領域Ｒの俯仰角θ１を制御する。記憶部１６は、探知領域Ｒの複数の俯仰角θ１にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を記憶する。表示制御部２７は、複数の２次元画像信号に基づいて、３次元探知領域の３次元画像を作成するための１つの３次元画像信号を生成する。
　このように、探知領域Ｒの俯仰角θ１ごとの２次元画像信号を生成し、当該複数の２次元画像信号に基づいて３次元画像信号を生成する構成により、３次元画像を確認することで、海中における物体の全体的な大きさを直感的に把握したり、所望の俯仰角θ１の方位における海中の状況を把握したりすることができる。
　したがって、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、水中におけるより効果的な画像を得ることができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、探知制御部２４は、指定された角度範囲で探知領域Ｒの俯仰角θ１および旋回角θ２を制御する。
　このような構成により、自船Ｑの周囲におけるより広範囲な海中の状況を正確に把握することができる。また、必要な範囲に限定して探知領域Ｒを向けることができるため、３次元画像信号の生成までに要する時間を短くすることができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、動揺変位検出部１３は、水中探知装置１が搭載された自船Ｑの動揺変位を検出する。表示制御部２７は、動揺変位検出部１３により検出された動揺変位に基づいて、２次元画像信号による表示位置を補正する。また、表示制御部２７は、補正後の複数の２次元画像信号に基づいて３次元画像信号を生成する。
　このような構成により、自船Ｑが動揺することにより傾きながら航行した場合であっても、正確な方位における２次元画像を表示することができる。また、各２次元画像の方位が補正されることにより、複数の２次元画像に基づく３次元画像を正確に表示することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、表示制御部２７は、２次元画像信号による２次元画像が、自船Ｑの動揺変位に相当する分だけ、動揺方向と反対方向に回転移動または鉛直移動して表示されるように当該２次元画像信号を補正する。
　このような構成により、たとえば機械的な制御による探知領域Ｒの動揺補正を行う構成を備えない場合であっても、正確な方位における２次元画像を表示することができる。また、各２次元画像の方位が補正されることにより、複数の２次元画像に基づく３次元画像を正確に表示することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、動揺補正部２５は、動揺変位検出部１３により検出された自船Ｑの動揺変位に基づいて、探知領域Ｒの、ピッチ角θｐ、ロール角θｒ、ヨー角θｙおよび高さのうちの少なくともいずれか１つを調整する動揺補正を行う。
　このような構成により、自船Ｑが動揺することにより傾きながら航行したり、鉛直方向においてずれながら航行したりする場合であっても、探知領域Ｒを正確な方位へ向けることができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、動揺補正部２５は、送受波器１０における各振動素子へ出力する電気信号の位相または遅延量を制御することにより、動揺補正を行う。
　このような構成により、送受波器１０を機械的に駆動するための駆動機構等を備えていない場合であっても、探知領域Ｒの方位を調整することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、動揺補正部２５は、送受波器１０の向きを機械的に制御することにより、動揺補正を行う。
　このような構成により、簡易な制御により探知領域Ｒの方位を調整することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る水中探知装置１では、表示制御部２７は、動揺変位検出部１３により検出された自船Ｑの動揺変位が、動揺補正部２５による動揺補正が可能な範囲を超えた場合、超えた範囲について、２次元画像信号による表示位置を補正する。
　このような構成により、自船Ｑの動揺変位が、動揺補正が可能な範囲を超えている場合であっても、２次元画像および３次元画像を正確に表示することができる。
　また、本発明の実施の形態に係る画像生成方法では、まず、探知制御部２４が、２次元の探知領域Ｒの俯仰角θ１を制御する。次に、送受波器１０が、超音波を探知領域Ｒへ送信する。次に、送受波器１０が、超音波の反射波を受信する。次に、２次元画像信号生成部２６が、反射波に基づいて、探知領域Ｒの２次元画像信号を生成する。次に、記憶部１６が、探知領域Ｒの複数の俯仰角θ１にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を記憶する。次に、表示制御部２７が、複数の２次元画像信号に基づいて、３次元探知領域の３次元画像信号を生成する。
　このように、探知領域Ｒの俯仰角θ１ごとの２次元画像信号を生成し、当該複数の２次元画像信号に基づいて３次元画像信号を生成する方法により、３次元画像を確認することで、海中における物体の全体的な大きさを直感的に把握したり、所望の俯仰角θ１の方位における海中の状況を把握したりすることができる。
　したがって、本発明の実施の形態に係る画像生成方法では、水中におけるより効果的な画像を得ることができる。
　上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　水中探知装置
　１０　送受波器
　１１　送受信部
　１２　制御部
　１３　動揺変位検出部
　１４　信号処理部
　１６　記憶部
　１７　表示部
　２１　送信部
　２２　受信部
　２４　探知制御部
　２５　動揺補正部
　２６　２次元画像信号生成部
　２７　表示制御部（表示位置補正部および３次元画像信号生成部）
用語
　必ずしも全ての目的または効果・利点が、本明細書中に記載される任意の特定の実施形態に則って達成され得るわけではない。従って、例えば当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるような他の目的または効果・利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示されるような1つまたは複数の効果・利点を達成または最適化するように動作するように構成され得ることを想到するであろう。
　本明細書中に記載される全ての処理は、1つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサを含むコンピューティングシステムによって実行されるソフトウェアコードモジュールにより具現化され、完全に自動化され得る。コードモジュールは、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶装置に記憶することができる。一部または全ての方法は、専用のコンピュータハードウェアで具現化され得る。
　本明細書中に記載されるもの以外でも、多くの他の変形例があることは、本開示から明らかである。例えば、実施形態に応じて、本明細書中に記載されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、または機能は、異なるシーケンスで実行することができ、追加、併合、または完全に除外することができる (例えば、記述された全ての行為または事象がアルゴリズムの実行に必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態では、動作またはイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または複数のプロセッサまたはプロセッサコアを介して、または他の並列アーキテクチャ上で、逐次ではなく、並列に実行することができる。さらに、異なるタスクまたはプロセスは、一緒に機能し得る異なるマシンおよび/またはコンピューティングシステムによっても実行され得る。
　本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロックおよびモジュールは、プロセッサなどのマシンによって実施または実行することができる。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、またはそれらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータ実行可能命令を処理することなく論理演算を実行する他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、デジタル信号プロセッサ(デジタル信号処理装置)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。本明細書中では、主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは、主にアナログ素子を含むこともできる。例えば、本明細書中に記載される信号処理アルゴリズムの一部または全部は、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路により実装することができる。コンピューティング環境は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、または装置内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。
　特に明記しない限り、「できる」「できた」「だろう」または「可能性がある」などの条件付き言語は、特定の実施形態が特定の特徴、要素および/またはステップを含むが、他の実施形態は含まないことを伝達するために一般に使用される文脈内での意味で理解される。従って、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素および/またはステップが1つ以上の実施形態に必要とされる任意の方法であること、または1つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、または実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するという訳ではない。
　語句「X、Y、Zの少なくとも1つ」のような選言的言語は、特に別段の記載がない限り、項目、用語等が X, Y, Z、のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すために一般的に使用されている文脈で理解される(例: X、Y、Z)。従って、このような選言的言語は、一般的には、特定の実施形態がそれぞれ存在するXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つ、の各々を必要とすることを意味するものではない。
　本明細書中に記載されかつ/または添付の図面に示されたフロー図における任意のプロセス記述、要素またはブロックは、プロセスにおける特定の論理機能または要素を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、潜在的にモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すものとして理解されるべきである。代替の実施形態は、本明細書中に記載された実施形態の範囲内に含まれ、ここでは、要素または機能は、当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序で、図示または説明されたものから削除、順不同で実行され得る。
　特に明示されていない限り、「一つ」のような数詞は、一般的に、1つ以上の記述された項目を含むと解釈されるべきである。従って、「～するように設定された一つのデバイス」などの語句は、1つ以上の列挙されたデバイスを含むことを意図している。このような1つまたは複数の列挙されたデバイスは、記載された引用を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「以下のA、BおよびCを実行するように構成されたプロセッサ」は、Aを実行するように構成された第1のプロセッサと、BおよびCを実行するように構成された第2のプロセッサとを含むことができる。加えて、導入された実施例の具体的な数の列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙が典型的には少なくとも列挙された数(例えば、他の修飾語を用いない「2つの列挙と」の単なる列挙は、通常、少なくとも2つの列挙、または2つ以上の列挙を意味する)を意味すると解釈されるべきである。
　一般に、本明細書中で使用される用語は、一般に、「非限定」用語(例えば、「～を含む」という用語は「それだけでなく、少なくとも～を含む」と解釈すべきであり、「～を持つ」という用語は「少なくとも～を持っている」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「以下を含むが、これらに限定されない。」などと解釈すべきである。) を意図していると、当業者には判断される。
　説明の目的のために、本明細書中で使用される「水平」という用語は、その方向に関係なく、説明されるシステムが使用される領域の床の平面または表面に平行な平面、または説明される方法が実施される平面として定義される。「床」という用語は、「地面」または「水面」という用語と置き換えることができる。「垂直/鉛直」という用語は、定義された水平線に垂直/鉛直な方向を指します。「上側」「下側」「下」「上」「側面」「より高く」「より低く」「上の方に」「～を越えて」「下の」などの用語は水平面に対して定義されている。
　本明細書中で使用される用語の「付着する」、「接続する」、「対になる」及び他の関連用語は、別段の注記がない限り、取り外し可能、移動可能、固定、調節可能、及び/または、取り外し可能な接続または連結を含むと解釈されるべきである。接続/連結は、直接接続及び/または説明した2つの構成要素間の中間構造を有する接続を含む。
　特に明示されていない限り、本明細書中で使用される、「およそ」、「約」、および「実質的に」のような用語が先行する数は、列挙された数を含み、また、さらに所望の機能を実行するか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」及び「実質的に」とは、特に明示されていない限り、記載された数値の10%未満の値をいう。本明細書中で使用されているように、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語が先行して開示されている実施形態の特徴は、さらに所望の機能を実行するか、またはその特徴について所望の結果を達成するいくつかの可変性を有する特徴を表す。
　上述した実施形態には、多くの変形例および修正例を加えることができ、それらの要素は、他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるべきである。そのような全ての修正および変形は、本開示の範囲内に含まれることを意図し、以下の特許請求の範囲によって保護される。

Claims (9)

  1. 　超音波を２次元探知領域へ送信し、前記超音波の反射波を受信する送受波器と、
    　前記反射波に基づいて、前記２次元探知領域の２次元画像信号を生成する２次元画像信号生成部と、
    　前記２次元探知領域の俯仰角を制御する探知制御部と、
    　前記２次元探知領域の複数の俯仰角にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を記憶する記憶部と、
    　前記複数の２次元画像信号に基づいて、３次元探知領域の３次元画像信号を生成する３次元画像信号生成部と、を備える、水中探知装置。
  2. 　前記探知制御部は、指定された角度範囲で前記２次元探知領域の俯仰角および旋回角を制御する、請求項１に記載の水中探知装置。
  3. 　前記水中探知装置は、さらに、
    　前記水中探知装置が搭載された船の動揺変位を検出する動揺変位検出部と、
    　前記動揺変位に基づいて、前記２次元画像信号による表示位置を補正する表示位置補正部とを備え、
    　前記３次元画像信号生成部は、表示位置補正後の前記２次元画像信号に基づいて前記３次元画像信号を生成する、請求項１または請求項２に記載の水中探知装置。
  4. 　前記表示位置補正部は、前記２次元画像信号による２次元画像が、前記動揺変位に相当する分だけ、動揺方向と反対方向に回転移動または鉛直移動して表示されるように前記２次元画像信号を補正する、請求項３に記載の水中探知装置。
  5. 　前記水中探知装置は、さらに、
    　前記水中探知装置が搭載された船の動揺変位を検出する動揺変位検出部と、
    　前記動揺変位に基づいて、前記２次元探知領域の動揺補正を行う動揺補正部とを備える、請求項１または請求項２に記載の水中探知装置。
  6. 　前記動揺補正部は、前記送受波器における各振動素子へ出力する電気信号の位相または遅延量を制御することにより、前記動揺補正を行う、請求項５に記載の水中探知装置。
  7. 　前記動揺補正部は、前記送受波器の向きを機械的に制御することにより、前記動揺補正を行う、請求項５に記載の水中探知装置。
  8. 　前記水中探知装置は、さらに、
    　前記動揺変位に基づいて、前記２次元画像信号による表示位置を補正する表示位置補正部とを備え、
    　前記表示位置補正部は、前記動揺変位が、前記動揺補正が可能な範囲を超えた場合、超えた範囲について、前記２次元画像信号による表示位置を補正する、請求項７に記載の水中探知装置。
  9. 　水中探知装置における画像信号生成方法であって、
    　２次元探知領域の俯仰角を制御し、
    　超音波を前記２次元探知領域へ送信し、
    　前記超音波の反射波を受信し、
    　前記反射波に基づいて、前記２次元探知領域の２次元画像信号を生成し、
    　前記２次元探知領域の複数の俯仰角にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を記憶し、
    　前記複数の２次元画像信号に基づいて、３次元探知領域の３次元画像信号を生成する、画像信号生成方法。
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