WO2020195467A1 - 物標計測装置および物標計測方法 - Google Patents

物標計測装置および物標計測方法 Download PDF

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WO2020195467A1
WO2020195467A1 PCT/JP2020/007590 JP2020007590W WO2020195467A1 WO 2020195467 A1 WO2020195467 A1 WO 2020195467A1 JP 2020007590 W JP2020007590 W JP 2020007590W WO 2020195467 A1 WO2020195467 A1 WO 2020195467A1
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WO
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peak
target
measuring device
intensity
fish
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PCT/JP2020/007590
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雅紀 伊藤
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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
    • G01S15/96—Sonar systems specially adapted for specific applications for locating fish
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A01K61/90—Sorting, grading, counting or marking live aquatic animals, e.g. sex determination
    • A01K61/95—Sorting, grading, counting or marking live aquatic animals, e.g. sex determination specially adapted for fish
    • 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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    • G01S7/539—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
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    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A01K61/60—Floating cultivation devices, e.g. rafts or floating fish-farms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81—Aquaculture, e.g. of fish

Definitions

  • the present invention relates to a target measuring device and a target measuring method that transmit a transmitted wave into water and measure a target based on the reflected wave.
  • a target measuring device that transmits a transmitted wave into water and measures a target based on the reflected wave.
  • sound waves are used to measure the length of fish in a cage. Sound waves are transmitted into the water from the transmitter / receiver. The reflected wave of the sound wave is received by the transmitter / receiver, and the target strength of the fish is measured based on the received signal. The size of the fish is estimated based on the relational expression between the target strength and the body length.
  • Patent Document 1 discloses this type of target measuring device.
  • the size of the fish can vary greatly not only by body length but also by the degree of obesity. Even fish of the same length differ greatly in size and weight depending on the degree of obesity. Therefore, as described above, when the size of the fish is estimated based on the relational expression between the target strength and the body length, an error may be included in the estimation result.
  • an object of the present invention is to provide a target measuring device and a target measuring method capable of more accurately estimating the size and / or weight of a target.
  • the first aspect of the present invention relates to a target measuring device.
  • the target measuring device is a transmitter / receiver that transmits a transmitted wave into water and receives the reflected wave of the transmitted wave, and an object that extracts an echo signal of the target from the received signal of the reflected wave.
  • the target echo signal extraction unit, the peak detection unit that detects a plurality of peaks included in the echo signal, the intensity of the first peak among the plurality of peaks, and the intensity of the second peak different from the first peak. It is provided with a strength difference calculation unit for calculating the strength difference of the above, and a target measurement unit for acquiring data on the size and / or weight of the target based on the strength difference.
  • the intensity difference calculation unit is configured to specify the highest peak having the highest intensity among the plurality of peaks included in the echo signal, and calculate the intensity difference with the highest peak as the first peak. Can be done.
  • the target measuring device further includes a time difference calculation unit for calculating the time difference between the timing at which the first peak and the second peak appear, and the target measuring unit further includes the size of the target and the size of the target based on the time difference. / Or may be configured to obtain said data regarding weight.
  • a second aspect of the present invention relates to a target measurement method.
  • a transmitted wave is transmitted into water, a reflected wave of the transmitted wave is received, an echo signal of the target is extracted from the received signal of the reflected wave, and the echo signal is used.
  • Each of the plurality of included peaks is detected, the intensity difference between the intensity of the first peak among the plurality of peaks and the intensity of the second peak different from the first peak is calculated, and the product is based on the intensity difference. Acquire data on the size and / or weight of the mark.
  • data on the size and / or weight of the target is acquired based on the difference in intensity between the first peak and the second peak.
  • the strength difference depends on the ratio of the body width to the body length of the target. That is, the intensity difference can be an index showing the degree of obesity of a target. Therefore, according to the above aspect, the size and / or weight of the target can be estimated more accurately.
  • the present invention it is possible to provide a target measuring device and a target measuring method capable of more accurately estimating the size and / or weight of a target.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a usage mode of the target measuring device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the target measuring device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an echo signal according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a state of the reflected wave when the transmitted wave is reflected by the fish bladder according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram schematically showing a state of the reflected wave when the transmitted wave is reflected by the back of the fish according to the embodiment.
  • FIG. 4C is a diagram schematically showing a state of the reflected wave when the transmitted wave is reflected by the belly of the fish according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram schematically showing a state of the reflected wave when the transmitted wave is reflected by the fish bladder according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram schematically showing a state of the reflected wave when the transmitted wave is reflected by the back of the
  • FIG. 4D is a diagram showing parameters used for calculating the body width of the fish according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time difference as two axes according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time difference as two axes according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time difference as two axes according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time difference as two axes according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time difference as two axes according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time
  • FIG. 10A is a graph showing changes in relative positions acquired on each measurement date according to a verification example of the embodiment.
  • FIG. 10B is a graph showing changes in the relative level acquired on each measurement day according to the verification example of the embodiment.
  • FIG. 10 (c) is a graph showing the number of second peaks based on the reflected wave of the back acquired on each measurement day according to the verification example of the embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a usage pattern of the target measuring device 1.
  • the target measuring device 1 is used in the cage 2 installed in the sea for the cultivation of fish, which is a kind of aquatic organism.
  • the cage 2 includes a frame 3, a float 4, a net 5, and a pier 6.
  • the frame 3 is formed so as to form a loop in a plan view.
  • a plurality of floats 4 are attached to the frame 3.
  • the buoyancy of the float 4 causes the frame 3 to float on the water surface.
  • the frame 3 is connected to a weight on the bottom of the water by a mooring rope (not shown).
  • the upper end of the net 5 is fixed to the frame 3.
  • the net 5 is suspended from the frame 3 so as to partition the water and form a closed space. Fish are bred inside this enclosed space.
  • a pier 6 for performing various operations in aquaculture is fixed on the frame 3.
  • Float 7 is floating in the center of the inside of the frame 3.
  • the float 7 is connected to the pier 6 by a rope.
  • a target measuring device 1 is arranged on the float 7.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the target measuring device 1.
  • the target measuring device 1 includes a transmitter / receiver 10, a transmitter / receiver 20, a signal processing unit 30, and an operation unit 40. Note that FIG. 1 shows a transmitter / receiver 10, a transmitter / receiver 20, and a signal processing unit 30, and the operation unit 40 is omitted.
  • the operation unit 40 is used for operation input to the target measuring device 1. Power is supplied to each part of FIG. 2 from a power supply part (not shown).
  • the power supply unit includes, for example, a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery.
  • the transmitter / receiver 10 includes an element capable of mutually converting an electric signal and ultrasonic vibration.
  • the transmitter / receiver 10 detects underwater by using a transmitted wave which is an ultrasonic wave. As shown in FIG. 1, the transmitter / receiver 10 is attached to the center of the lower surface of the float 7.
  • the transmitter / receiver 10 is arranged vertically downward, and transmits ultrasonic waves (transmitted waves) downward from the vicinity of the water surface toward the water.
  • the transmitter / receiver 10 includes a transmitter 11 and a receiver 12.
  • the receiver 12 has a plurality of elements divided into four receiving channels.
  • the transmitter 11 transmits a pulse-shaped transmitted wave toward the water. In order to improve the resolution in the depth direction, it is preferable to transmit the transmitted wave with as short a pulse as possible.
  • Each receiving channel of the receiver 12 receives the reflected wave reflected from the target in the water.
  • the transmitter / receiver 10 transmits an electric signal based on the received reflected wave to the transmitter / receiver 20.
  • the transmitter / receiver 10 acquires the position of the target based on the difference in timing at which the four receiving channels receive the reflected wave, that is, the phase difference of the received reflected wave. As a result, three-dimensional detection by a known split beam method is realized.
  • the structure of the transmitter / receiver 10 can be changed as appropriate.
  • the transmitter / receiver 10 may be configured so that the elements of the receiver 12 perform both transmission and reception.
  • the transmitter / receiver 20 is connected to the transmitter / receiver 10 via an electric cable.
  • the transmitter / receiver 20 outputs an electric signal for transmitting a transmitted wave to the transmitter / receiver 10 to the transmitter / receiver 10 via an electric cable.
  • the transmitter / receiver 20 acquires an electric signal acquired by the transmitter / receiver 10 based on the reflected wave via an electric cable.
  • the transmitter / receiver 20 converts the electric signal acquired from the transmitter / receiver 10 into a received signal which is a digital signal, and transmits the electric signal to the signal processing unit 30.
  • the transmitter / receiver 20 converts the electric signals acquired by the four reception channels into reception signals and transmits them to the signal processing unit 30.
  • the signal processing unit 30 is configured as a known computer.
  • the signal processing unit 30 is connected to the transmitter / receiver 20 by a communication cable.
  • the signal processing unit 30 communicates with the transmitter / receiver 20 via a communication cable.
  • the signal processing unit 30 acquires a received signal from the transmitter / receiver 20 by the above communication.
  • the signal processing unit 30 performs processing for target measurement on the obtained received signal.
  • the signal processing unit 30 includes a transmission control unit 31, a target echo signal extraction unit 32, a peak detection unit 33, a peak arrival direction calculation unit 34, an intensity difference calculation unit 35, a time difference calculation unit 36, and a target.
  • a measurement unit 37 and a memory control unit 38 are provided.
  • the signal processing unit 30 includes an arithmetic processing circuit such as a CPU (CentralProcessingUnit) and a storage medium such as a ROM (ReadOnlyMemory), a RAM (RandomAccessMemory), and a hard disk.
  • a program for realizing a process for measuring a target is stored in the storage medium.
  • the signal processing unit 30 executes the functions of each part shown in FIG. 2 by this program. That is, FIG. 2 shows a functional block executed by the signal processing unit 30 based on the program.
  • the transmission control unit 31 controls the transmitter 11 to output the transmitted wave via the transmitter / receiver 20.
  • the target echo signal extraction unit 32 extracts an echo signal based on the reflected wave from the fish from the received signal acquired from the transmitter / receiver 20. Specifically, the target echo signal extraction unit 32 adds the received signals based on the reflected waves received by the four receiving channels of the receiver 12 to generate an added signal, and generates the added signal. Envelope detection is performed to generate an echo signal. Then, the target echo signal extraction unit 32 extracts an echo signal having a predetermined threshold value or more as an echo signal based on the reflected wave from the fish.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an echo signal.
  • the horizontal axis is converted to the water depth so that the reflection position of the waveform can be easily grasped.
  • the water depth is obtained by dividing the time from the transmission of the transmitted wave to the reception of the reflected wave by the value obtained by multiplying the speed of sound in water by 2.
  • a target strength based on the echo signal is set on the vertical axis of FIG. 3.
  • the target strength is a parameter indicating the degree to which a part of the reflected wave scattered by the ultrasonic wave (transmitted wave) hits the target and returns in the incident direction, and is substantially equivalent to the intensity of the echo signal.
  • Target strength is expressed in decibels.
  • the target echo signal extraction unit 32 extracts an echo signal whose target strength value is equal to or greater than the predetermined threshold Th1 shown in FIG. 3 as a fish echo signal.
  • the echo signal in the range where the time from the transmission to the reception is too long is excluded from the extraction target of the fish echo signal.
  • a water depth range of 1 to 4 m is set as the extraction range of the fish echo signal.
  • the target echo signal extraction unit 32 outputs an echo signal based on the reflected wave from the fish to the peak detection unit 33.
  • the peak detection unit 33 detects the peak included in the echo signal from the fish echo signal extracted by the target echo signal extraction unit 32. Generally, in an echo signal derived from one fish, a curve showing a time transition of a signal level has a complicated shape in which maximum values and minimum values appear alternately, for example, as shown in FIG.
  • the peak detection unit 33 detects each of a plurality of peaks included in the echo signal of the fish.
  • the peak detection unit 33 outputs data related to each detected peak to the peak arrival direction calculation unit 34.
  • the peak arrival direction calculation unit 34 calculates the arrival directions of a plurality of peaks detected by the peak detection unit 33 based on the timing shift (phase difference) at which each receiving channel receives the reflected wave.
  • the arrival direction is calculated by the split beam method described above.
  • the peak arrival direction calculation unit 34 outputs the calculated arrival direction of each peak to the intensity difference calculation unit 35 and the time difference calculation unit 36, respectively.
  • the intensity difference calculation unit 35 and the time difference calculation unit 36 extract peaks generated from the same fish based on the arrival direction of each peak input from the peak arrival direction calculation unit 34.
  • the peak is extracted by the following method.
  • the transmitted wave (ultrasonic wave) transmitted from the transmitter / receiver 10 is most strongly reflected to the swim bladder among each part of the fish (each part such as the back and the abdomen). .. Therefore, in FIG. 3, among the plurality of peaks P11 and P21 to P23 included in the fish echo signal, the peak P11 having the highest signal intensity can be assumed to be derived from the reflected wave reflected by the swim bladder. Here, the peak P11 is set to the first peak P1.
  • the peaks whose arrival direction is substantially the same as the first peak P1 are acquired as the first peak P1. It can be assumed that it was obtained from parts such as the back and abdomen of the same fish as the fish. That is, when the difference between the arrival direction of the first peak P1 and the arrival direction of the other peak is smaller than the predetermined threshold value, the other peak is the back or belly of the same fish as the fish from which the first peak P1 was acquired. It can be assumed that it was obtained from the site.
  • the intensity difference calculation unit 35 and the time difference calculation unit 36 have a difference from the first peak P1 from a predetermined threshold value based on the arrival direction of each peak input from the peak arrival direction calculation unit 34. Other peaks in the small arrival direction are extracted as the second peak P2.
  • the intensity difference calculation unit 35 and the time difference calculation unit 36 use the first peak P1 and the second peak P2 thus extracted as peaks derived from the same fish in the intensity difference and time difference calculation processing.
  • the intensity difference calculation unit 35 calculates the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2 extracted by the above method, and transmits the calculated intensity difference to the target measurement unit 37.
  • the intensity difference calculation unit 35 has an intensity difference L1 between the peak P11 (first peak P1) and the peak P21 (second peak P2), and a peak P11 (first peak P1) and a peak P22.
  • the intensity difference L2 from (second peak P2) and the intensity difference L3 between peak P11 (first peak P1) and peak P23 (second peak P2) are calculated, and the calculated intensity differences L1 to L3 are used as targets. It is transmitted to the measuring unit 37.
  • the time difference calculation unit 36 calculates the time difference between the first peak P1 and the second peak P2 extracted by the above method, and transmits the calculated time difference to the target measurement unit 37.
  • the time difference calculation unit 36 has a time difference T1 between the peak P11 (first peak P1) and the peak P21 (second peak P2), and a peak P11 (first peak P1) and a peak P22 (third peak P22).
  • the time difference T2 from the two peaks P2) and the time difference T3 between the peak P11 (first peak P1) and the peak P23 (second peak P2) are calculated, and the calculated time differences T1 to T3 are transmitted to the target measurement unit 37. To do.
  • the target measurement unit 37 includes the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2 input from the intensity difference calculation unit 35 and the time difference between the first peak P1 and the second peak P2 input from the time difference calculation unit 36. Obtain data on fish size and / or weight based on. Specifically, the target measurement unit 37 acquires data on the body height of the fish based on the time difference, and acquires data on the weight of the fish based on the acquired data on the body height and the intensity difference. The method of acquiring these data will be described below.
  • 4 (a) to 4 (c) are diagrams showing the relationship between the time difference between the first peak P1 and the second peak P2 and the height of the fish.
  • FIG. 4A shows the state of the reflected wave R1 when the transmitted wave (ultrasonic wave) is reflected by the fish fin
  • FIGS. 4B and 4C show the transmitted wave (ultrasonic wave), respectively.
  • It shows the state of the reflected waves R2 and R3 when they are reflected on the back and belly of the fish.
  • the transmitted wave (ultrasonic wave) transmitted from the transmitter / receiver 10 is most strongly reflected to the swim bladder among each part of the fish (each part such as the back and abdomen). There is. Therefore, the peak of the echo signal based on the reflected wave R1 corresponds to the first peak P1, and the peak of the echo signal based on the reflected waves R2 and R3 corresponds to the second peak P2, respectively.
  • the time difference between the second peak P2 and the first peak P1 based on the reflected wave from the back of the fish corresponds to the distance Ha from the swim bladder to the back, as shown in FIG. 4 (b). That is, the distance Ha can be calculated by multiplying this time difference by the speed of sound in the fish body and dividing by 2.
  • the time difference between the second peak P2 and the first peak P1 based on the reflected wave from the belly of the fish corresponds to the distance Hb from the swim bladder to the belly, as shown in FIG. 4 (c). That is, the distance Hb can be calculated by multiplying this time difference by the speed of sound in the fish body and dividing by 2.
  • the height of the fish can be calculated from the time difference between the second peak P2 based on the reflected wave R2 from the back or the reflected wave R3 from the abdomen and the first peak P1 based on the reflected wave from the swim bladder.
  • the time difference between the second peak P2 based on the reflected wave R2 from the back of the fish and the first peak P1 based on the reflected wave from the swim bladder is a predetermined relational expression (the relationship between the speed of sound in the body of the fish and the distance Ha and the body height).
  • the height of the fish can be calculated by applying it to the relational expression).
  • the second peak P2 based on the reflected wave R2 from the back of the fish corresponds to the second peak P2 (the peak P22 having the smallest water depth in FIG. 3) that appears earliest among the peaks of the echo signal having the threshold value Th1 or more. .. Therefore, the time difference between the second peak P2 and the first peak (time difference T2 in FIG. 3) may be used for calculating the body height.
  • the weight W (unit: g) of the fish can be expressed by the following relational expression, for example.
  • the coefficients a and b can be obtained from the intercept and slope of the regression line by taking logarithms for both the weight W and the body height H and calculating the regression line.
  • the weight W of the fish can be calculated from the body height H.
  • the weight W of the fish is affected not only by the body height H but also by the body width D of the fish. Therefore, using the body width D (unit: cm), the above equation (1) can be modified as the following equation.
  • the body width D cannot be obtained directly from the echo signal of the fish.
  • the inventor examined to calculate the body width D of the fish by using the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2.
  • the second peak P2 for example, the peak of the echo signal based on the reflected wave from the back of the fish (peak P22 in FIG. 3) can be used as described above.
  • FIG. 4D is a diagram showing parameters used for calculating the body width D.
  • Lb is the body length of the fish and Ls is the length of the swim bladder.
  • the swim bladder grows in much the same way as the fish grows. That is, the body length Lb and the swim bladder length Ls are in a proportional relationship. Therefore, the following relational expression holds.
  • the reflection intensity of the swim bladder is proportional to the square (area) of the length Ls of the swim bladder.
  • the reflection intensity of the fish body is considered to be proportional to the product of the body length Lb and the body width D (the area of the fish body). Therefore, if the peak intensity of the reflected wave from the swim bladder is Ts (P1) and the peak intensity of the reflected wave from the back is Ts (P2), the following relational expression holds.
  • Ts (P1) ks ⁇ Ls 2 ... (6)
  • Ts (P2) kb ⁇ Lb ⁇ D... (7)
  • TS (P1) 20logLs + 10logks...
  • TS (P2) 10logLb + 10logD + 10logkb...
  • TS (P1) and TS (P2) are replaced by the following equations when the left side of the equations (6) and (7) is converted into decibels.
  • TS (P1) corresponds to the intensity of the first peak P1 (peak of the echo signal based on the swim bladder), and TS (P2) corresponds to the second peak P2 (peak of the echo signal based on the back).
  • TS (P2)-TS (P1) 10logLb + 10logD-20logLs + TScmb-TScms... (12)
  • TScmb and TScms are expressed by the following formulas.
  • the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2 depends on the body width D and the body length Lb of the fish. That is, the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2 is considered to be an index indicating the degree of obesity of fish.
  • the body width D of the fish can be calculated from the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2. In this way, the body width D of the above relational expression (3) can be obtained.
  • ⁇ TS is the intensity difference (unit: dB) between the first peak P1 and the second peak P2.
  • the weight W of the fish can be calculated by the following formula by performing multiple regression analysis from logW, logH, and ⁇ TS to obtain the coefficients a', b', and c'.
  • ⁇ TS is the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2
  • the body height H can be calculated from the time difference between the first peak P1 and the second peak P2. Therefore, the weight W of the fish can be obtained from the intensity difference calculated by the intensity difference calculation unit 35 of FIG. 2 and the time difference calculated by the time difference calculation unit 36.
  • the process of acquiring the weight W of each fish is not performed, but the process of acquiring the average weight of the fish housed in the cage 2 is performed.
  • a process of acquiring the weight W of each fish may be performed.
  • the process of obtaining the average weight of the fish will be described.
  • the target measurement unit 37 generates a two-dimensional histogram with the intensity difference and the time difference as two axes based on the intensity difference and the time difference obtained from a large number of fish.
  • a large number of echo signals obtained by continuously observing echo signals for a certain period of time are used to generate a two-dimensional histogram.
  • FIGS. 5 to 8 are diagrams showing an example of a two-dimensional histogram having an intensity difference and a time difference as two axes.
  • the vertical axis represents the intensity difference (relative level)
  • the horizontal axis represents the time difference (relative position).
  • the time difference is converted to the relative position of the water depth in which the second peak P2 is acquired with respect to the water depth in which the first peak P1 is acquired, and is defined on the horizontal axis.
  • the two-dimensional histograms of FIGS. 5 to 8 are generated based on the received signal obtained by actually installing the target measuring device 1 having the above configuration on the cage 2.
  • 5 and 6 are two-dimensional histograms obtained from yellowtail, respectively
  • FIGS. 7 and 8 are two-dimensional histograms obtained from red sea bream, respectively.
  • the histogram of FIG. 6 is based on the data acquired at the stage when yellowtail grows more than the histogram of FIG. 5
  • the histogram of FIG. 8 is the data acquired at the stage where red sea bream grows more than the histogram of FIG. It is based on.
  • the target measuring unit 37 determines the intensity difference and time difference between the first peak P1 based on the reflected wave reflected from the fish fin and the second peak P2 based on the reflected wave reflected from the back of the fish. Get each representative value.
  • the data group of the intensity difference and the time difference between the first peak P1 (swim bladder) and the second peak P2 (back) is included.
  • the target measurement unit 37 sets an extraction range in which these data groups can exist for the two-dimensional histogram.
  • the extraction range a predetermined range for each type of fish can be used.
  • the target measurement unit 37 acquires the intensity difference and the time difference at the position where the frequency is concentrated in the extraction range as representative values.
  • the target measurement unit 37 sets a rectangular extraction range in a two-dimensional histogram, and estimates the kernel density for each of the vertical axis (intensity difference) and the horizontal axis (time difference) with respect to the data group included in the extraction range. Apply the processing of. As a result, the target measurement unit 37 acquires a smoothed frequency distribution curve for each of the vertical axis (intensity difference) and the horizontal axis (time difference) for the data group included in the extraction range. Then, the target measuring unit 37 acquires the intensity difference and the time difference at which the frequency becomes the maximum in each acquired frequency distribution curve, and the acquired intensity difference and the time difference are used as the intensity difference with respect to the school of fish housed in the cage 2. Set to the representative value of the time difference.
  • the method for acquiring the representative value is not limited to this, and other methods may be used as long as the average intensity difference and the time difference are set as the representative value.
  • the target measurement unit 37 acquires the intensity difference and time difference modes (intensity difference and time difference of the highest frequency) from the data included in the extraction range without applying the kernel density estimation to the extraction range.
  • the acquired mode may be set as a representative value of the intensity difference and the time difference with respect to the school of fish housed in the kernel 2.
  • the target measuring unit 37 obtains the position of the center of gravity of the frequency distribution in the extraction range, and sets the intensity difference and the time difference corresponding to the position of the center of gravity as the representative values of the intensity difference and the time difference with respect to the school of fish housed in the cage 2. You may.
  • an average value or an intermediate value of the intensity difference and the time difference in the extraction range may be set as a representative value of the intensity difference and the time difference with respect to the school of fish housed in the cage 2.
  • values near -18 decibels and values near -14 decibels are acquired as representative values of the intensity difference (relative level), respectively, and as representative values of the time difference (relative position).
  • a value near -0.05 m and a value near -0.06 m are acquired.
  • a value near -21 decibel and a value near -19 decibel are acquired as representative values of the intensity difference (relative level), respectively, and are representative of the time difference (relative position).
  • a value near -0.03 m and a value near -0.05 m are acquired. All of these representative values are changes with the growth of target (yellowtail, red sea bream).
  • the target measuring unit 37 applies the acquired representative values of the intensity difference and the time difference to the above relational expression (19) to calculate the average weight W of the fish housed in the cage 2. In this way, the average weight W of the fish is obtained.
  • FIG. 9 is a flowchart showing processing in the target measuring device 1.
  • the transmission control unit 31 first causes the transmitter / receiver 20 to transmit the transmitted wave (S11). As a result, the pulse-shaped transmitted wave is transmitted from the transmitter / receiver 10 at a predetermined cycle. In response to this transmission, the transmitter / receiver 20 generates a reception signal based on the reception signal input from each reception channel of the transmitter / receiver 10 for each cycle, and extracts the generated reception signal as a target echo signal. It is transmitted to the unit 32 (S12).
  • the target echo signal extraction unit 32 adds the reception signals of each reception channel to generate an echo signal, and extracts an echo signal in the range of the threshold Th1 or more as a fish echo signal (S13).
  • the target echo signal extraction unit 32 transmits the extracted fish echo signal to the peak detection unit 33.
  • the peak detection unit 33 detects a plurality of peaks included in the echo signal of the fish and transmits the detection result to the peak arrival direction calculation unit 34 (S14).
  • the peak arrival direction calculation unit 34 calculates the arrival direction of each peak based on the difference (phase difference) in the reception timings of the four reception channels of the transmitter / receiver 10, and calculates the calculation result as the intensity difference calculation unit 35 and the time difference. It is transmitted to the calculation unit 36 (S15).
  • the intensity difference calculation unit 35 sets the peak with the highest intensity among the plurality of peaks detected by the peak detection unit 33 as the first peak P1, and the difference in the arrival direction with respect to the first peak P1 is from a predetermined threshold value. The smaller peak is set as the second peak P2. Then, the intensity difference calculation unit 35 calculates the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2, and transmits the calculated intensity difference to the target measurement unit 37 (S16).
  • the time difference calculation unit 36 sets the first peak P1 and the second peak P2 by the same processing as the intensity difference calculation unit 35. Then, the time difference calculation unit 36 calculates the time difference between the first peak P1 and the second peak P2, and transmits the calculated time difference to the target measurement unit 37 (S17).
  • the target measuring unit 37 accumulates the intensity difference and the time difference input from the intensity difference calculation unit 35 and the time difference calculation unit 36, and based on the accumulated intensity difference and the time difference, the intensity difference and the time difference are set to two axes as described above. Generate a two-dimensional histogram. Then, the target measuring unit 37 acquires the representative values of the intensity difference and the time difference as described above based on the generated two-dimensional histogram, and applies the acquired representative values to the above relational expression (19) to obtain the cage. The average weight W of the fish housed in 2 is calculated (S18). The target measurement unit 37 transmits the calculated weight W to the memory control unit 38.
  • the storage control unit 38 stores the received weight W in its own storage medium and also stores it in the external memory 50 detachably attached to the target measuring device 1 (S19). As a result, the processing in the target measuring device 1 is completed.
  • the user can refer to the average weight W of the fish by removing the external memory 50 from the target measuring device 1 and attaching it to an external computer or the like. As a result, the user can grasp the growth condition of the fish in the cage 2.
  • FIG. 10A is a graph showing changes in the relative positions (the time difference between the first peak P1 and the second peak P2 converted into the difference in water depth between the two) acquired on each measurement day.
  • FIG. 10B is a graph showing changes in the relative level (intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2) acquired on each measurement day.
  • the second peak P2 a peak based on the reflected wave from the back of the fish (yellowtail) was used as in the above embodiment.
  • FIG. 10C is a graph showing the number of second peaks P2 based on the reflected waves on the back acquired on each measurement day. Since the measurement time is different for each measurement day, the number of detected second peaks P2 is different. The shortest measurement time was 3.5 hours on November 28, and the longest measurement time was 24 hours on August 1.
  • the coefficients a and b of the above relational expression (1) were obtained by the calculation of the regression line described above. As a result, the coefficient a was 2.93 and the coefficient b was 4.35. there were.
  • the average weight W of the fish (yellowtail) in each measurement was obtained based on the above relational expression (1), and the average value of the error rate of the weight W with respect to the measured value was 5. It was 8%. In particular, the average value of the error rate was 4.5% except for November 28, when the measurement time was short and a sufficient amount of data could not be secured. Therefore, the average weight of fish (yellowtail) could be obtained with a low error rate also by the above relational expression (1).
  • the coefficients a', b', and c'of the above relational expression (19) were obtained by the above-mentioned multiple regression analysis, and the coefficient a'was 1.38.
  • the average weight W of the fish (yellowtail) in each measurement was obtained based on the above relational expression (19), and the average value of the error rate of the weight W with respect to the measured value was 4. It was 9%. In particular, except for November 28, when the measurement time was short and a sufficient amount of data could not be secured, the average value of the error rate was 3.4%.
  • Data on the weight of the target (fish) is acquired based on the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2.
  • the intensity difference depends on the ratio of the body width D and the body length Lb of the target (fish). That is, the intensity difference can be an index showing the degree of obesity of the target (fish). Therefore, the weight of the target (fish) can be estimated more accurately by using the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2.
  • the target measurement unit 37 further uses the time difference between the first peak P1 and the second peak P2 to acquire data on the weight of the target (fish). Specifically, the target measuring unit 37 calculates the body height H of the target (fish) based on the time difference between the first peak P1 and the second peak P2, and the calculated body height H and the intensity difference are expressed as a relational expression ( Apply to 19) to calculate the weight of the target (fish). As a result, it is possible to accurately acquire data on the weight of the target (fish).
  • the target measurement unit 37 acquires data on the weight of the target (fish) based on the histograms of the intensity difference and the time difference calculated for the plurality of echo signals. More specifically, the target measuring unit 37 acquires representative values of the intensity difference and the time difference in this histogram, and acquires the average weight of the target (fish) based on the acquired representative values. As a result, as shown in the above verification example, the average weight of the target (fish) whose error rate is remarkably suppressed can be obtained. Therefore, it is possible to accurately acquire data on the average weight of the target (fish).
  • the timing of the first peak P1 is higher than the timing of the first peak P1. It is preferable to acquire the intensity difference and the time difference with respect to the second peak P2 that appears earlier, and acquire data on the weight of the target (fish).
  • a peak based on the secondary echo or the tertiary echo from the swim bladder may appear in a range later than the timing of the first peak P1. Therefore, these peaks and the peaks based on the reflected waves from the abdomen and the like are likely to overlap, and it is difficult to accurately acquire the peaks based on the reflected waves from the abdomen and the like as the second peak P2.
  • the second peak P2 based on the reflected wave from the back or the like is accurately performed. You can get it. Therefore, by using the intensity difference and the time difference acquired from the second peak P2 that appears earlier than the timing of the first peak P1, the data regarding the weight of the target (fish) can be acquired more accurately.
  • the peak based on the reflected wave from the back is usually the most among the plurality of peaks included in the echo signal having the threshold Th1 or more in FIG. It is a peak that appears early. Therefore, the earliest peak among these plurality of peaks can be assumed to be the peak based on the back of the target (fish). Therefore, as in the above embodiment, by setting the peak that appears earliest to the second peak P2 used for the fish weight acquisition process, the data on the weight of the target (fish) can be acquired more accurately. Can be done.
  • the peak arrival direction calculation unit 34 calculates the arrival directions of the first peak P1 and other peaks, and the difference in the arrival direction from the arrival direction of the first peak P1 is smaller than the predetermined threshold value.
  • the peak of is set to the second peak P2.
  • the peak arrival direction calculation unit 34 calculates the arrival direction of each peak based on the difference (phase difference) in the timing at which the four receiving channels of the transmitter / receiver 10 receive the reflected wave. Thereby, the arrival direction of each peak can be calculated smoothly and accurately based on the split beam method.
  • the average weight W of the fish does not necessarily have to be calculated.
  • the average body width D of the fish or the ratio (D / Lb) of the average body width D to the body length Lb is the size and / or weight of the fish. It may be calculated as data about. From these data, the size of the target (fish) and the degree of obesity can be grasped.
  • the calculated average body width D or ratio (D / Lb) and the fish body height H calculated based on the time difference are stored in the external memory 50.
  • the weight may be calculated based on these data in an external computer equipped with an external memory 50. In this case as well, the average weight of the fish can be accurately obtained as in the above embodiment.
  • step S18 may be performed by an external computer.
  • step S18 is omitted from the flowchart of FIG.
  • step S19 the intensity difference and time difference data groups calculated in steps S16 and S17 are stored in the external memory 50. Then, in the external computer equipped with the external memory 50, the data group is read from the external memory 50, and the same processing as in step S18 is performed. This will calculate the average weight of the fish. In this case as well, the average weight W of the fish can be accurately obtained as in the above embodiment.
  • the receiving channels of the transmitter / receiver 10 are not limited to four, and five or more may be provided. In this case as well, the arrival direction of each peak can be calculated by processing based on the split beam method.
  • the receiver 10 may have two reception channels.
  • the transmitter / receiver 10 can be replaced with a known dual beam type transmitter / receiver.
  • the transmitter / receiver 10 includes a transmitter 11 and a receiver 12 having two receiving channels.
  • the transmitter 11 transmits the transmitted wave into the water as in the above embodiment.
  • the two receiving channels of the receiver 12 are receiving channels having different directivities, and each receives the reflected wave reflected from the target in the water. Then, the transmitter / receiver 10 converts the data regarding the received reflected wave into an electric signal.
  • the peak arrival direction calculation unit 34 obtains an angle between the arrival direction of the reflected wave and the direction of the central axis of the transmitted wave based on the difference in echo intensities received by the two receiving channels. .. Thereby, it can be determined whether or not the first peak P1 and the second peak P2 are derived from the same fish.
  • two receiving channels can be formed by arranging two elements having different dimensions in the receiver 12 and receiving by each element.
  • one element can be used to receive at two frequencies, low frequency and high frequency, and two reception channels can be formed.
  • the structure of the transmitter / receiver 10 can be changed as appropriate.
  • the element of the receiver 12 may be used, and the transmitter and the receiver may be performed by the same element.
  • the intensity difference as the difference between the intensity of the first peak P1 and the intensity of the second peak P2.
  • the intensity difference may be obtained as the ratio of the intensity of the first peak P1 and the intensity of the second peak P2.
  • data on the size and / or weight of the target (fish) can be obtained by performing the same treatment as in the above embodiment using the strength difference which is the ratio.
  • the signal processing unit 30 may generate display data for displaying data relating to the size and weight of the target. In this case, the signal processing unit 30 may output the display data to the display device connected to the signal processing unit 30.
  • data on the weight of the target is acquired based on the intensity difference and the time difference between the first peak P1 and the second peak P2, but the body width D with respect to the body height H and body length Lb of the target.
  • Data regarding the size of the target such as the ratio (D / Lb) of the target, may be acquired.
  • the body height H of the target is earned based on the time difference between the first peak P1 and the second peak P2, and is relative to the body height H and body length Lb of the target.
  • the ratio (D / Lb) of the body width D can be obtained by applying the intensity difference between the first peak P1 and the second peak P2 to the above relational expression (15).
  • data regarding the body width D of the target and the size of the target may be acquired.
  • the average weight of the fish housed in the cage 2 was acquired by a two-dimensional histogram having the intensity difference and the time difference as two axes, but the intensity difference and the time difference acquired for each fish were obtained. Based on this, data on the weight and size of fish may be acquired one by one.
  • the transmitter / receiver 10 is provided vertically downward so that the transmitted wave (ultrasonic wave) is transmitted downward from the water surface side toward the water, but the transmitter / receiver 10 is connected to the net 5. It may be arranged at the bottom and transmit a transmitted wave (ultrasonic wave) vertically upward toward the water surface above.
  • the second peak P2 based on the reflected wave from the back of the fish appears later than the first peak P1
  • the second peak P2 based on the reflected wave from the belly appears earlier than the first peak P1.
  • the second peak P2 based on the reflected wave from the abdomen that appears earlier than the first peak P1 is set to the size of the target and /.
  • it is preferably used as the second peak P2 for obtaining the weight.
  • FIGS. 5 to 8 two-dimensional histograms having an intensity difference and a time difference as two axes are shown in FIGS. 5 to 8, but such a two-dimensional histogram does not necessarily have to be generated.
  • the same processing as the processing described with reference to FIGS. 5 to 8 may be performed by the data processing for the data group.
  • the data processing for the data group For example, in the above embodiment, only the data group included in the extraction range (intensity difference range and time difference range) for acquiring the representative values of the intensity difference and the time difference is extracted, and the intensity difference with respect to the extracted data group.
  • the processing of kernel density estimation may be applied for each time difference to obtain a frequency distribution curve, and the intensity difference and time difference at which the frequency is the highest in the obtained frequency distribution curve may be obtained as representative values of the intensity difference and time difference.
  • the intensity difference and time difference that maximize the appearance frequency may be obtained for each intensity difference and time difference from the extracted data group, and the obtained intensity difference and time difference may be acquired as representative values of the intensity difference and time difference. ..
  • the transmitter / receiver 10 transmits a transmitted wave (ultrasonic wave) with as short a pulse as possible in order to improve the resolution in the depth direction.
  • pulse compression may be applied to the received signal by using a frequency-changing pulse called a chirp signal.
  • the target for data acquisition is not limited to fish cultivated in farms (for example, cage 2).
  • the transmitter / receiver 10 may be attached to a fishing boat to measure the weight or size of a school of fish of substantially the same size and weight swimming in the sea.
  • Target measurement device 10 Transmitter / receiver 32
  • All processes described herein can be embodied and fully automated by software code modules executed by a computing system that includes one or more computers or processors.
  • the code module can be stored on any type of non-transitory computer-readable medium or other computer storage device. Some or all methods may be embodied in dedicated computer hardware.
  • any particular action, event, or function of the algorithms described herein may be performed in different sequences and may be added, merged, or excluded altogether. (For example, not all described actions or events are required to execute the algorithm). Further, in certain embodiments, operations or events are performed in parallel rather than sequentially, for example through multithreading, interrupt handling, or through multiple processors or processor cores, or on other parallel architectures. Can be done. In addition, different tasks or processes can be performed by different machines and / or computing systems that can work together.
  • the various exemplary logical blocks and modules described in connection with the embodiments disclosed herein can be implemented or executed by a machine such as a processor.
  • the processor may be a microprocessor, but instead, the processor may be a controller, a microcontroller, or a state machine, or a combination thereof.
  • the processor can include an electrical circuit configured to process computer executable instructions.
  • the processor includes an application specific integrated circuit (ASIC), a 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
  • Processors can also be a combination of computing devices, such as a combination of a digital signal processor (digital signal processor) and a microprocessor, multiple microprocessors, one or more microprocessors in combination with a DSP core, or any other of that. It can be implemented as such a configuration. Although described primarily with respect to digital technology herein, the processor may also include primarily analog devices. For example, some or all of the signal processing algorithms described herein can be implemented by analog circuits or mixed analog and digital circuits. Computing environments include, but are not limited to, any type of computer system that is based on a microprocessor, mainframe computer, digital signal processor, portable computing device, device controller, or computing engine within the device. be able to.
  • conditional languages such as “can,” “can,” “will,” or “may” include other features, elements, and / or steps in a particular embodiment. Embodiments are understood in the context commonly used to convey that they do not include. Thus, such conditional languages are generally any method in which features, elements and / or steps are required for one or more embodiments, or one or more embodiments are these features. , Elements and / or steps are not meant to necessarily include logic to determine whether they are included or performed in any particular embodiment.
  • Disjunctive languages such as the phrase "at least one of X, Y, Z" have items, terms, etc. of X, Y, Z, or any combination thereof, unless otherwise stated. It is understood in the context commonly used to indicate that it can be (eg X, Y, Z). Thus, such a disjunctive language generally requires at least one of X, at least one of Y, or at least one of Z, each of which has a particular embodiment. Does not mean.
  • a numeral such as “one” should generally be construed as containing one or more described items.
  • terms such as “one device configured to” are intended to include one or more listed devices.
  • One or more of these enumerated devices can also be collectively configured to perform the stated citations.
  • processors configured to run A, B, and C below are a first processor configured to run A and a second processor configured to run B and C.
  • processors configured to run A, B, and C below are a first processor configured to run A and a second processor configured to run B and C.
  • Such enumeration is typically at least the enumerated number (eg, other modifiers).
  • a mere enumeration of "two enumerations” without the use should be construed to mean at least two enumerations, or two or more enumerations).
  • the term “horizontal” as used herein refers to a plane parallel to or parallel to the floor or surface of the area in which the system being described is used, regardless of its orientation.
  • the method to be performed is defined as the plane on which it is performed.
  • the term “floor” can be replaced with the term “ground” or “water surface”.
  • the term “vertical / vertical” refers to the direction perpendicular / vertical to the defined horizon. Terms such as “upper”, “lower”, “lower”, “upper”, “side”, “higher”, “lower”, “upper”, “beyond”, and “lower” are defined for the horizontal plane. ing.
  • connection means removable, movable, fixed, adjustable, unless otherwise noted. And / or should be construed as including removable connections or connections. Connections / connections include direct connections and / or connections with an intermediate structure between the two components described.

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Abstract

【課題】物標の大きさおよび／または重さをより正確に推定することが可能な物標計測装置および物標計測方法を提供する。 【解決手段】物標計測装置１は、水中に送信波を送波し、その反射波を受波する送受波器１０と、反射波の受信信号から物標のエコー信号を抽出する物標エコー信号抽出部３２と、エコー信号に含まれる複数のピークをそれぞれ検出するピーク検出部３３と、複数のピークのうち第１ピークの強度と第１ピークとは異なる第２ピークの強度との強度差を算出する強度差算出部３５と、強度差に基づいて物標の大きさおよび／または重さに関するデータを取得する物標計測部３７とを備える。

Description

物標計測装置および物標計測方法
　本発明は、水中に送信波を送波し、その反射波に基づいて、物標を計測する物標計測装置および物標計測方法に関する。
　従来、水中に送信波を送波し、その反射波に基づいて、物標を計測する物標計測装置が知られている。たとえば、音波を用いて、生簀内の魚の体長が計測される。送受波器から水中に音波が送波される。音波の反射波が送受波器により受波され、受波信号に基づいて、魚のターゲットストレングスが測定される。ターゲットストレングスと体長との関係式に基づいて、魚のサイズが推定される。特許文献１には、この種の物標計測装置が開示されている。
米国特許出願公開第２００６／００１８１９７号明細書
　魚の大きさは、体長のみならず、肥満度によっても大きく変わり得る。同じ体長の魚であっても、その肥満度によって、大きさや重さが大きく相違する。このため、上記のように、ターゲットストレングスと体長との関係式に基づいて、魚のサイズが推定される場合は、推定結果に誤差が含まれ得る。
　かかる課題に鑑み、本発明は、物標の大きさおよび／または重さをより正確に推定することが可能な物標計測装置および物標計測方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様は物標計測装置に関する。この態様に係る物標計測装置は、水中に送信波を送波し、前記送信波の反射波を受波する送受波器と、前記反射波の受信信号から物標のエコー信号を抽出する物標エコー信号抽出部と、前記エコー信号に含まれる複数のピークをそれぞれ検出するピーク検出部と、前記複数のピークのうち第１ピークの強度と前記第１ピークとは異なる第２ピークの強度との強度差を算出する強度差算出部と、前記強度差に基づいて前記物標の大きさおよび／または重さに関するデータを取得する物標計測部と、を備える。
　ここで、前記強度差算出部は、前記エコー信号に含まれる前記複数のピークのうち最も高い強度を持つ最高ピークを特定し、前記最高ピークを前記第１ピークとして前記強度差を算出するよう構成され得る。
　また、物標計測装置は、前記第１ピークと前記第２ピークが現れるタイミングの時間差を算出する時間差算出部をさらに備え、前記物標計測部は、前記時間差に基づいて物標の大きさおよび／または重さに関する前記データを取得するよう構成され得る。
　本発明の第２の態様は、物標計測方法に関する。この態様に係る物標計測方法は、水中に送信波を送波し、前記送信波の反射波を受波し、前記反射波の受信信号から物標のエコー信号を抽出し、前記エコー信号に含まれる複数のピークをそれぞれ検出し、前記複数のピークのうち第１ピークの強度と前記第１ピークとは異なる第２ピークの強度との強度差
を算出し、前記強度差に基づいて前記物標の大きさおよび／または重さに関するデータを取得する。
　上記態様によれば、第１ピークと第２ピークの強度に差に基づいて物標の大きさおよび／または重さに関するデータが取得される。追って実施形態に示すように、強度差は、物標の体幅と体長の比に依存する。すなわち、強度差は、物標の肥満度を表す指標となり得る。したがって、上記態様によれば、物標の大きさおよび／または重さをより正確に推定することができる。
　以上のとおり、本発明によれば、物標の大きさおよび／または重さをより正確に推定することが可能な物標計測装置および物標計測方法を提供することができる。
　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
図１は、実施形態に係る、物標計測装置の使用形態を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る、物標計測装置１の構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る、エコー信号の一例を示す図である。 図４（ａ）は、実施形態に係る、送信波が魚の鰾で反射された場合の反射波の状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）は、実施形態に係る、送信波が魚の背中で反射された場合の反射波の状態を模式的に示す図である。図４（ｃ）は、実施形態に係る、送信波が魚の腹で反射された場合の反射波の状態を模式的に示す図である。図４（ｄ）は、実施形態に係る、魚の体幅の算出に用いるパラメータを示す図である。 図５は、実施形態に係る、強度差と時間差を２軸とする２次元ヒストグラムの一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る、強度差と時間差を２軸とする２次元ヒストグラムの一例を示す図である。 図７は、実施形態に係る、強度差と時間差を２軸とする２次元ヒストグラムの一例を示す図である。 図８は、実施形態に係る、強度差と時間差を２軸とする２次元ヒストグラムの一例を示す図である。 図９は、実施形態に係る、物標計測装置における処理を示すフローチャートである。 図１０（ａ）は、実施形態の検証例に係る、各測定日に取得された相対位置の変化を示すグラフである。図１０（ｂ）は、実施形態の検証例に係る、各測定日に取得された相対レベルの変化を示すグラフである。図１０（ｃ）は、実施形態の検証例に係る、各測定日に取得された背中の反射波に基づく第２ピークの数を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態には、生簀に設置される物標計測装置に本発明を適用した例が示されている。但し、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。
　図１は、物標計測装置１の使用形態を示す斜視図である。
　図１に示すように、本実施形態では、水生生物の一種である魚の養殖のために海に設置された生簀２において、物標計測装置１が使用される。生簀２は、枠３と、浮き４と、網
５と、桟橋６と、を備える。
　枠３は、平面視でループ状となるように形成されている。枠３には、複数の浮き４が取り付けられている。浮き４の浮力により、枠３が水面に浮かぶ。枠３は、図示しない係留用のロープによって水底の重りに接続されている。
　網５の上端部が、枠３に固定されている。網５は、水中を仕切って閉鎖空間を形成するように枠３から吊り下げられている。この閉鎖空間の内部で魚が飼育される。枠３の上には、養殖において各種作業を行うための桟橋６が固定されている。
　枠３の内側のほぼ中央部に、フロート７が浮かべられている。フロート７は、桟橋６にロープで繋がれている。このフロート７に、物標計測装置１が配置されている。
　図２は、物標計測装置１の構成を示すブロック図である。
　物標計測装置１は、送受波器１０と、送受信機２０と、信号処理ユニット３０と、操作ユニット４０とを備える。なお、図１には、送受波器１０と、送受信機２０と、信号処理ユニット３０が図示され、操作ユニット４０は、省略されている。操作ユニット４０は、物標計測装置１に対する操作入力のために用いられる。図２の各部には、図示しない電力供給部から電力が供給される。電力供給部は、たとえば、リチウムイオンバッテリー等の充電可能な二次電池を備える。
　送受波器１０は、電気信号と超音波振動を相互に変換可能な素子を備える。送受波器１０は、超音波である送信波を利用して水中を探知する。図１に示すように、送受波器１０は、フロート７の下面中央に取り付けられる。送受波器１０は、鉛直下向きに配置され、水面付近から水中に向かって下向きに超音波（送信波）を送波する。
　送受波器１０は、送波器１１と、受波器１２とを備える。受波器１２は、４つの受信チャンネルに分かれた複数の素子を有する。送波器１１は、水中に向けてパルス状の送信波を送波する。奥行き方向の分解能を高めるためには、なるべく短いパルスで送信波を送波することが好ましい。受波器１２のそれぞれの受信チャンネルは、水中の物標から反射する反射波を受波する。送受波器１０は、受波した反射波に基づく電気信号を、送受信機２０に送信する。
　ここで、送受波器１０は、４つの受信チャンネルが反射波を受波するタイミングの差、すなわち、受波する反射波の位相差に基づいて、物標の位置を取得する。これにより、公知のスプリットビーム方式による３次元的な探知が実現される。なお、送受波器１０の構造は、適宜変更可能である。たとえば、受波器１２の素子により、送波と受波の両方を行うように、送受波器１０が構成されてもよい。
　送受信機２０は、電気ケーブルを介して送受波器１０に接続される。送受信機２０は、送受波器１０に送信波を送波させるための電気信号を、電気ケーブルを介して送受波器１０に出力する。また、送受信機２０は、反射波に基づいて送受波器１０が取得した電気信号を、電気ケーブルを介して取得する。そして、送受信機２０は、送受波器１０から取得した電気信号を、デジタル信号である受信信号に変換して、信号処理ユニット３０に送信する。ここで、送受信機２０は、上記４つの受信チャンネルにより取得される電気信号を、それぞれ、受信信号に変換して、信号処理ユニット３０に送信する。
　信号処理ユニット３０は、公知のコンピュータとして構成される。信号処理ユニット３０は、通信ケーブルにより送受信機２０に接続される。信号処理ユニット３０は、通信ケ
ーブルを介して、送受信機２０と通信を行う。信号処理ユニット３０は、上記の通信により、送受信機２０から受信信号を取得する。信号処理ユニット３０は、得られた受信信号に対して物標計測のための処理を行う。
　信号処理ユニット３０は、送信制御部３１と、物標エコー信号抽出部３２と、ピーク検出部３３と、ピーク到来方向算出部３４と、強度差算出部３５と、時間差算出部３６と、物標計測部３７と、記憶制御部３８と、を備える。
　信号処理ユニット３０は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等の演算処理回路と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等の記憶媒体を備える。記憶媒体には、物標計測のための処理を実現するためのプログラムが記憶されている。信号処理ユニット３０は、このプログラムにより、図２に示す各部の機能を実行する。すなわち、図２には、プログラムに基づき信号処理ユニット３０が実行する機能ブロックが示されている。
　送信制御部３１は、送受信機２０を介して送波器１１に送信波を出力させるための制御を行う。物標エコー信号抽出部３２は、送受信機２０から取得した受信信号に対して、魚からの反射波に基づくエコー信号を抽出する。具体的には、物標エコー信号抽出部３２は、受波器１２の４つの受信チャンネルによりそれぞれ受波された反射波に基づく受信信号を加算して加算信号を生成し、生成した加算信号を包絡線検波してエコー信号を生成する。そして、物標エコー信号抽出部３２は、所定の閾値以上のエコー信号を魚からの反射波に基づくエコー信号として抽出する。
　図３は、エコー信号の一例を示す図である。なお、図３では、波形の反射位置が容易に把握できるように、横軸が水深に変換されて示されている。ここで、水深は、送信波の送波から反射波の受波までの時間に水中の音速を乗算した値を２で除することにより取得される。また、図３の縦軸には、エコー信号に基づくターゲットストレングスが設定されている。ターゲットストレングスは、超音波（送信波）が物標に当たって散乱する反射波の一部が入射方向に戻ってくる度合いを示すパラメータであり、エコー信号の強度と実質的に等価である。ターゲットストレングスは、デシベル値で表現される。
　図２に戻り、物標エコー信号抽出部３２は、ターゲットストレングスの値が、図３に示す所定の閾値Ｔｈ１以上であるエコー信号を、魚のエコー信号として抽出する。ただし、網５等からの反射波を除外するために、送波から受波までの時間が長過ぎる範囲のエコー信号は、魚のエコー信号の抽出の対象から除かれる。たとえば、水深が１～４ｍの範囲が、魚のエコー信号の抽出範囲に設定される。物標エコー信号抽出部３２は、魚からの反射波に基づくエコー信号を、ピーク検出部３３に出力する。
　ピーク検出部３３は、物標エコー信号抽出部３２により抽出された魚のエコー信号から、当該エコー信号に含まれるピークを検出する。一般的に、１匹の魚に由来するエコー信号において、信号レベルの時間推移を示す曲線は、たとえば図３に示すように、極大値と極小値が交互に現れる複雑な形状となる。ピーク検出部３３は、魚のエコー信号に含まれる複数のピークをそれぞれ検出する。ピーク検出部３３は、検出したそれぞれのピークに関するデータを、ピーク到来方向算出部３４に出力する。
　ピーク到来方向算出部３４は、各受信チャンネルが反射波を受波するタイミングのズレ（位相差）に基づいて、ピーク検出部３３により検出された複数のピークの到来方向をそれぞれ算出する。到来方向の算出は、上述のスプリットビーム方式により行われる。ピーク到来方向算出部３４は、算出した各ピークの到来方向を、強度差算出部３５と時間差算出部３６にそれぞれ出力する。
　強度差算出部３５および時間差算出部３６は、ピーク到来方向算出部３４から入力された各ピークの到来方向に基づいて、同一の魚から生じたピークを抽出する。ここで、ピークの抽出は、以下の方法により行われる。
　一般的に、送受波器１０から送波される送信波（超音波）は、魚の各部分（背中や腹等の各部分）のうち、鰾に対して最も強く反射することが知られている。したがって、図３において、魚のエコー信号に含まれる複数のピークＰ１１、Ｐ２１～Ｐ２３のうち、信号強度が最も高いピークＰ１１は、鰾で反射した反射波に由来するものと想定され得る。ここでは、当該ピークＰ１１が、第１ピークＰ１に設定される。
　第１ピークＰ１の近傍のタイミングで現れる他のピーク、すなわち、魚のエコー信号に含まれる残りのピークのうち、到来方向が第１ピークＰ１と略同じであるピークは、第１ピークＰ１が取得された魚と同じ魚の背中や腹等の部位から得られたものと想定され得る。すなわち、第１ピークＰ１の到来方向と他のピークの到来方向との差が所定閾値よりも小さい場合、当該他のピークは、第１ピークＰ１が取得された魚と同じ魚の背中や腹等の部位から得られたものと想定され得る。
　以上の想定のもと、強度差算出部３５および時間差算出部３６は、ピーク到来方向算出部３４から入力された各ピークの到来方向に基づいて、第１ピークＰ１との差が所定の閾値よりも小さい到来方向の他のピークを、第２ピークＰ２として抽出する。強度差算出部３５および時間差算出部３６は、こうして抽出した第１ピークＰ１および第２ピークＰ２を、同一の魚に由来するピークとして、強度差および時間差の算出処理に用いる。
　図３の例では、ピークＰ２１～Ｐ２３の到来方向と、第１ピークＰ１の到来方向との差分が所定閾値より小さい場合に、これらピークＰ２１～Ｐ２３が、第２ピークＰ２として抽出される。この場合、ピークＰ２１、Ｐ２２は、ピークＰ１１よりも近い（受波タイミングが早い）ため、魚の背びれや背中等からの反射波に基づくピークであると想定される。また、ピークＰ２３は、ピークＰ１１よりも遠い（受波タイミングが遅い）ため、魚の腹等からの反射波に基づくピークであると想定される。
　強度差算出部３５は、上記方法により抽出した第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との強度差を算出し、算出した強度差を物標計測部３７に送信する。たとえば、図３の例において、強度差算出部３５は、ピークＰ１１（第１ピークＰ１）とピークＰ２１（第２ピークＰ２）との強度差Ｌ１と、ピークＰ１１（第１ピークＰ１）とピークＰ２２（第２ピークＰ２）との強度差Ｌ２と、ピークＰ１１（第１ピークＰ１）とピークＰ２３（第２ピークＰ２）との強度差Ｌ３とを算出し、算出した強度差Ｌ１～Ｌ３を物標計測部３７に送信する。
　時間差算出部３６は、上記方法により抽出した第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間差を算出し、算出した時間差を物標計測部３７に送信する。たとえば、図３の例において、時間差算出部３６は、ピークＰ１１（第１ピークＰ１）とピークＰ２１（第２ピークＰ２）との時間差Ｔ１と、ピークＰ１１（第１ピークＰ１）とピークＰ２２（第２ピークＰ２）との時間差Ｔ２と、ピークＰ１１（第１ピークＰ１）とピークＰ２３（第２ピークＰ２）との時間差Ｔ３とを算出し、算出した時間差Ｔ１～Ｔ３を物標計測部３７に送信する。
　物標計測部３７は、強度差算出部３５から入力された第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との強度差および時間差算出部３６から入力された第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間差に基づいて、魚の大きさおよび／または重さに関するデータを取得する。具体的に
は、物標計測部３７は、時間差に基づいて、魚の体高に関するデータを取得し、取得した体高に関するデータと強度差とに基づいて、魚の重さに関するデータを取得する。以下、これらデータの取得方法について説明する。
　図４（ａ）～図４（ｃ）は、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間差と魚の体高との関係を示す図である。
　図４（ａ）は、送信波（超音波）が魚の鰾で反射された場合の反射波Ｒ１の状態を示し、図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、送信波（超音波）が魚の背中および腹で反射された場合の反射波Ｒ２、Ｒ３の状態を示している。上記のように、送受波器１０から送波される送信波（超音波）は、魚の各部分（背中や腹等の各部分）のうち、鰾に対して最も強く反射することが知られている。したがって、反射波Ｒ１に基づくエコー信号のピークは、上記第１ピークＰ１に相当し、反射波Ｒ２、Ｒ３に基づくエコー信号のピークは、それぞれ、上記第２ピークＰ２に相当する。
　ここで、魚の背中からの反射波に基づく第２ピークＰ２と第１ピークＰ１との時間差は、図４（ｂ）に示すように、鰾から背中までの距離Ｈａに対応する。すなわち、この時間差に魚体内の音速を乗じて２で除することにより、距離Ｈａを算出できる。また、魚の腹からの反射波に基づく第２ピークＰ２と第１ピークＰ１との時間差は、図４（ｃ）に示すように、鰾から腹までの距離Ｈｂに対応する。すなわち、この時間差に魚体内の音速を乗じて２で除することにより、距離Ｈｂを算出できる。
　したがって、背中からの反射波Ｒ２または腹からの反射波Ｒ３に基づく第２ピークＰ２と、鰾からの反射波に基づく第１ピークＰ１との時間差によって、魚の体高を算出できる。たとえば、魚の背中からの反射波Ｒ２に基づく第２ピークＰ２と、鰾からの反射波に基づく第１ピークＰ１との時間差を所定の関係式（魚の体内の音速と、距離Ｈａと体高との関係とを考慮した関係式）に適用することにより、魚の体高を算出できる。ここで、魚の背中からの反射波Ｒ２に基づく第２ピークＰ２は、閾値Ｔｈ１以上のエコー信号のピークのうち、最も早く現れる第２ピークＰ２（図３では水深が最も小さいピークＰ２２）が相当する。したがって、この第２ピークＰ２と第１ピークとの時間差（図３では時間差Ｔ２）を、体高の算出に用いればよい。
　なお、この体高をＨ（単位：ｃｍ）とすると、魚の重さＷ（単位：ｇ）は、たとえば、以下の関係式で表され得る。
　　W = a × Hｂ　…（１）
　式（１）の両辺に対して対数をとることにより、以下の関係式が成り立つ。
　　logW = loga + b× logH　…（２）
　したがって、重さＷと体高Ｈに対し共に対数をとり、回帰直線を計算することで、回帰直線の切片と傾きから係数ａ、ｂを求めることができる。求めた係数ａ、ｂを上記式（１）に適用することにより、体高Ｈから魚の重さＷを算出できる。
　しかしながら、魚の重さＷは、体高Ｈだけでなく魚の体幅Ｄの影響も受けるものと考えられる。したがって、体幅Ｄ（単位：ｃｍ）を用いて、上記式（１）は、次式のように修正され得る。
　　W = a × Hｂ× Dｃ　…（３）
　しかしながら、魚のエコー信号から体幅Ｄを直接求めることができない。
　そこで、発明者は、上記第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との強度差を用いて、魚の体幅Ｄを算出することを検討した。第２ピークＰ２は、たとえば、上記と同様、魚の背中からの反射波に基づくエコー信号のピーク（図３では、ピークＰ２２）を用い得る。
　図４（ｄ）は、体幅Ｄの算出に用いるパラメータを示す図である。
　図４（ｄ）において、Ｌｂは、魚の体長、Ｌｓは、鰾の長さである。鰾は、魚の成長に伴い略同様に成長する。すなわち、体長Ｌｂと鰾の長さＬｓとは比例関係にある。したがって、以下の関係式が成り立つ。
　　Ls = k × Lb　…（４）
　式（４）の両辺に対し対数をとることにより、以下の関係式が成り立つ。
　　logLs = logLb +logk　…（５）
　ここで、鰾の幅は鰾の長さで決まると考えられるため、鰾の反射強度は、鰾の長さＬｓの２乗（面積）に比例する。また、魚体の反射強度は、体長Ｌｂと体幅Ｄの積（魚体の面積）に比例すると考えられる。したがって、鰾からの反射波のピーク強度をＴｓ（Ｐ１）とし、背中からの反射波のピーク強度をＴｓ（Ｐ２）とすると、以下の関係式が成り立つ。
　　Ts(P1) = ks × Ls2　…（６）
　　Ts(P2) = kb × Lb × D　…（７）
　式（６）、（７）の両辺に対し対数をとってデシベル換算することにより、以下の関係式が成り立つ。
　　TS(P1) =20logLs + 10logks　…（８）
　　TS(P2) =10logLb + 10logD + 10logkb　…（９）
　上記式（８）、（９）において、ＴＳ（Ｐ１）、ＴＳ（Ｐ２）は、式（６）、（７）の左辺をデシベル換算する際に、次式で置換されている。
　　TS(P1) = 10logTs(P1)　…（１０）
　　TS(P2) = 10logTs(P2)　…（１１）
　ＴＳ（Ｐ１）は、上記第１ピークＰ１（鰾に基づくエコー信号のピーク）の強度に相当し、ＴＳ（Ｐ２）は、上記第２ピークＰ２（背中に基づくエコー信号のピーク）に相当する。
　ここで、式（１０）、（１１）の差を計算すると、次の関係式が成り立つ。
　　TS(P2) - TS(P1)= 10logLb + 10logD - 20logLs + TScmb - TScms　…（１２）
　ただし、ＴＳｃｍｂ、ＴＳｃｍｓは、以下の式で表される。
　　TScmb = 10logkb　…（１３）
　　TScms = 10logks　…（１４）
　上記式（１２）に式（５）を適用すると、以下の関係式が得られる。
　　TS(P2) - TS(P1)= - 10logLb + 10logD + α = 10log(D/Lb) + α　…（１５）
　ただし、定数αは、次式で表される。
　　α = TScmb -TScms - 20logk　…（１６）
　関係式（１５）から、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差が、魚の体幅Ｄと体長Ｌｂに依存することが分かる。すなわち、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差は、魚の肥満度を表す指標になると考えられる。関係式（１５）を用いることにより、魚の体幅Ｄを第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差から魚の体幅Ｄを算出できる。こうして、上記関係式（３）の体幅Ｄが取得され得る。
　ここで、体長Ｌｂと体高Ｈが比例関係にあるとすると、関係式（３）は、次式に変形される。
　　W = a × Hｂ × Lbｃ × (D/Lb)ｃ　…（１７）
　ここで、関係式（１７）の両辺に対数をとった関係式に上記関係式（１５）を適用して、係数および指数を整理すると、次式が得られる。
　　logW = a' + b'logH+ c'ΔTS　…（１８）
　ここで、ΔＴＳは、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差（単位：ｄＢ）である。
　したがって、ｌｏｇＷ、ｌｏｇＨ、ΔＴＳから、重回帰分析を行って、係数ａ'、ｂ'、ｃ'を求めることにより、魚の重さＷを以下の式で算出できる。
　　W = 10ａ'× Hｂ' × 10ｃ'ΔＴＳ　…（１９）
　関係式（１９）において、ΔＴＳは、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差であり、体高Ｈは、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間差により算出できる。よって、図２の強度差算出部３５により算出された強度差と、時間差算出部３６により算出された時間差とによって、魚の重さＷを取得することができる。
　なお、本実施形態では、魚ごとの重さＷを取得する処理は行われず、生簀２に収容されている魚の平均的な重さを取得する処理が行われる。ただし、魚の平均的な重さを取得する処理に代えて、あるいは、この処理とともに、魚ごとの重さＷを取得する処理が行われてもよい。以下、魚の平均的な重さを取得する処理について説明する。
　物標計測部３７は、多数の魚から得られた強度差および時間差に基づいて、強度差と時間差とを２軸とする２次元ヒストグラムを生成する。２次元ヒストグラムの生成には、ある程度の時間（数時間～数十時間）継続してエコー信号を観測することにより得られた多数のエコー信号が利用される。
　図５～図８は、強度差と時間差を２軸とする２次元ヒストグラムの一例を示す図である
。図５～図８において、縦軸は強度差（相対レベル）であり、横軸は時間差（相対位置）である。ここでは、時間差が、第１ピークＰ１が取得された水深に対する第２ピークＰ２が取得された水深の相対位置に変換されて横軸に規定されている。
　図５～図８の２次元ヒストグラムは、上記構成を備える物標計測装置１を実際に生簀２に設置して得られた受信信号に基づいて生成されたものである。図５および図６は、それぞれ、ブリから得られた２次元ヒストグラムであり、図７および図８は、それぞれ、真鯛から得られた２次元ヒストグラムである。図６のヒストグラムは、図５のヒストグラムよりもブリが成長した段階で取得されたデータに基づくものであり、図８のヒストグラムは、図７のヒストグラムよりも真鯛が成長した段階で取得されたデータに基づくものである。
　物標計測部３７は、たとえば、２次元ヒストグラムから、魚の鰾から反射された反射波に基づく第１ピークＰ１と魚の背中から反射された反射波に基づく第２ピークＰ２との強度差および時間差の代表値をそれぞれ取得する。図５～図８において、一点鎖線で囲まれた領域に、第１ピークＰ１（鰾）と第２ピークＰ２（背中）との強度差および時間差のデータ群が含まれている。物標計測部３７は、２次元ヒストグラムに対して、これらデータ群が存在し得る抽出範囲を設定する。ここでは、抽出範囲として、魚の種類ごとに予め決められた範囲が用いられ得る。物標計測部３７は、抽出範囲において、度数が集中する位置の強度差と時間差を、代表値として取得する。
　たとえば、物標計測部３７は、矩形の抽出範囲を２次元ヒストグラムに設定し、当該抽出範囲に含まれるデータ群に対して、縦軸（強度差）および横軸（時間差）ごとにカーネル密度推定の処理を適用する。これにより、物標計測部３７は、抽出範囲に含まれるデータ群に対して、平滑化された度数分布曲線を、縦軸（強度差）と横軸（時間差）のそれぞれについて取得する。そして、物標計測部３７は、取得した各度数分布曲線において、度数が最大となる強度差および時間差を取得し、取得した強度差および時間差を、当該生簀２に収容された魚群に対する強度差および時間差の代表値に設定する。
　なお、代表値の取得方法は、これに限られるものではなく、平均的な強度差および時間差が代表値に設定される限りにおいて、他の方法が用いられてもよい。たとえば、物標計測部３７は、抽出範囲に対してカーネル密度推定を適用することなく、抽出範囲に含まれるデータから、強度差および時間差のモード（最高度数の強度差および時間差）を取得し、取得したモードを、当該生簀２に収容された魚群に対する強度差および時間差の代表値に設定してもよい。あるいは、物標計測部３７は、抽出範囲における度数分布の重心位置を求め、当該重心位置に対応する強度差および時間差を、当該生簀２に収容された魚群に対する強度差および時間差の代表値に設定してもよい。この他、抽出範囲における強度差および時間差の平均値や中間値等が、当該生簀２に収容された魚群に対する強度差および時間差の代表値に設定されてもよい。
　図５および図６の例（ブリ）では、それぞれ、強度差（相対レベル）の代表値として－１８デシベル付近の値と－１４デシベル付近の値が取得され、時間差（相対位置）の代表値として－０．０５ｍ付近の値と－０．０６ｍ付近の値が取得される。また、図７および図８の例（真鯛）では、それぞれ、強度差（相対レベル）の代表値として－２１デシベル付近の値と－１９デシベル付近の値が取得され、時間差（相対位置）の代表値として－０．０３ｍ付近の値と－０．０５ｍ付近の値が取得される。これら代表値は、何れも、物標（ブリ、真鯛）の成長に伴う変化となっている。
　物標計測部３７は、取得した強度差および時間差の代表値を上記関係式（１９）に適用して、当該生簀２に収容されている魚の平均的な重さＷを算出する。こうして、魚の平均
的な重さＷが取得される。
　図９は、物標計測装置１における処理を示すフローチャートである。
　処理が開始されると、まず、送信制御部３１が、送受信機２０に送信波の送波を実行させる（Ｓ１１）。これにより、送受波器１０からパルス状の送信波が所定周期で送波される。この送波に応じて、送受信機２０は、周期ごとに、送受波器１０の各受信チャンネルから入力される受波信号に基づいて受信信号を生成し、生成した受信信号を物標エコー信号抽出部３２に送信する（Ｓ１２）。
　物標エコー信号抽出部３２は、各受信チャンネルの受信信号を加算してエコー信号を生成し、閾値Ｔｈ１以上の範囲のエコー信号を魚のエコー信号として抽出する（Ｓ１３）。物標エコー信号抽出部３２は、抽出した魚のエコー信号を、ピーク検出部３３に送信する。ピーク検出部３３は、魚のエコー信号に含まれる複数のピークを検出し、検出結果をピーク到来方向算出部３４に送信する（Ｓ１４）。ピーク到来方向算出部３４は、送受波器１０の４つの受信チャンネルの受波タイミングの差（位相差）に基づいて、各ピークの到来方向を算出し、算出結果を強度差算出部３５および時間差算出部３６に送信する（Ｓ１５）。
　強度差算出部３５は、ピーク検出部３３により検出された複数のピークのうち、最高強度のピークを第１ピークＰ１に設定し、当該第１ピークＰ１に対して到来方向の差が所定閾値よりも小さいピークを第２ピークＰ２に設定する。そして、強度差算出部３５は、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との強度差を算出し、算出した強度差を物標計測部３７に送信する（Ｓ１６）。
　時間差算出部３６は、強度差算出部３５と同様の処理により、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２を設定する。そして、時間差算出部３６は、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間差を算出し、算出した時間差を物標計測部３７に送信する（Ｓ１７）。
　物標計測部３７は、強度差算出部３５および時間差算出部３６から入力される強度差および時間差を集積し、集積した強度差および時間差により、上記のように、強度差および時間差を２軸とする２次元ヒストグラムを生成する。そして、物標計測部３７は、生成した２次元ヒストグラムに基づき、上記のように、強度差および時間差の代表値を取得し、取得した代表値を上記関係式（１９）に適用して当該生簀２に収容されている魚の平均的な重さＷを算出する（Ｓ１８）。物標計測部３７は、算出した重さＷを、記憶制御部３８に送信する。
　記憶制御部３８は、受信した重さＷを、自身の記憶媒体に記憶させるとともに、物標計測装置１に着脱可能に装着された外部メモリ５０に記憶させる（Ｓ１９）。これにより、物標計測装置１における処理が終了する。使用者は、外部メモリ５０を物標計測装置１から取り外して、外部のコンピュータ等に装着することにより、魚の平均的な重さＷを参照できる。これにより、使用者は、生簀２内の魚の成長具合を把握することができる。
　＜検証例＞
　発明者は、上記実施形態における処理を、実際に、生簀で養殖されているブリに対して行って、ブリの平均的な重さを計測した。データの測定は、２０１８年の７月末～１１月末までの間に、４回実施した。
　（１）１回目：７月３０日、３１日、８月１日
　（２）２回目：１０月１日、２日
　（３）３回目：１０月３０日、３１日、１１月１日
　（４）４回目：１１月２８日、２９日、３０日
　各回の計測において、ブリの体重の実測も行った。実測値（平均値）は以下の通りであった。
　（１）１回目：３７０ｇ
　（２）２回目：１０４０ｇ
　（３）３回目：１２９０ｇ
　（４）４回目：１６５０ｇ
　図１０（ａ）は、各測定日に取得された相対位置（第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の時間差を両者の水深の差に変換したもの）の変化を示すグラフである。また、図１０（ｂ）は、各測定日に取得された相対レベル（第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差）の変化を示すグラフである。ここでは、第２ピークＰ２として、上記実施形態と同様、魚（ブリ）の背中からの反射波に基づくピークが用いられた。
　図１０（ｃ）は、各測定日に取得された背中の反射波に基づく第２ピークＰ２の数を示すグラフである。測定日ごとに測定時間が異なるため、第２ピークＰ２の検出数が異なっている。最短の測定時間は、１１月２８日の３時間半であり、最長の測定時間は、８月１日の２４時間であった。
　上記計測により取得されたデータに基づき、上述の回帰直線の計算により、上記関係式（１）の係数ａ、ｂを求めたところ、係数ａは２．９３であり、係数ｂは４．３５であった。これらの値を用いて、上記関係式（１）に基づき各回の測定における魚（ブリ）の平均的な重さＷを求めたところ、実測値に対する重さＷの誤差率の平均値は５．８％であった。特に、測定時間が短く十分なデータ量を確保できなかった１１月２８日を除くと、誤差率の平均値は４．５％であった。したがって、上記関係式（１）によっても、魚（ブリ）の平均的な重さを、低い誤差率で取得できた。
　次に、上記計測により取得されたデータに基づき、上述の重回帰分析により、上記関係式（１９）の係数ａ'、ｂ'、ｃ'を求めたところ、係数ａ'は１．３８、係数ｂ'は３．３０、係数ｃ'は０．０１４６であった。これらの値を用いて、上記関係式（１９）に基づき各回の測定における魚（ブリ）の平均的な重さＷを求めたところ、実測値に対する重さＷの誤差率の平均値は４．９％であった。特に、測定時間が短く十分なデータ量を確保できなかった１１月２８日を除くと、誤差率の平均値は３．４％であった。このように、上記関係式（１９）を用いることにより、魚（ブリ）の平均的な重さの誤差率を顕著に抑制でき、また、上記関係式（１）を用いた場合に比べて誤差率を大幅に改善できた。これにより、上記実施形態による処理の効果を確認できた。
　＜実施形態の効果＞
　実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。
　第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差に基づいて物標（魚）の重さに関するデータが取得される。上記関係式（１５）に示したように、強度差は、物標（魚）の体幅Ｄと体長Ｌｂの比に依存する。すなわち、強度差は、物標（魚）の肥満度を表す指標となり得る。したがって、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差を用いることにより、物標（魚）の重さをより正確に推定することができる。
　また、物標計測部３７は、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の時間差をさらに用いて物
標（魚）の重さに関するデータを取得する。具体的には、物標計測部３７は、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の時間差に基づいて物標（魚）の体高Ｈを算出し、算出した体高Ｈと強度差とを関係式（１９）に適用して、物標（魚）の重さを算出する。これにより、物標（魚）の重さに関するデータを精度良く取得することができる。
　また、物標計測部３７は、複数のエコー信号に対し算出された強度差および時間差のヒストグラムに基づいて、物標（魚）の重さに関するデータを取得する。より詳細には、物標計測部３７は、このヒストグラムにおいて強度差および時間差の代表値を取得し、取得した代表値に基づいて、物標（魚）の平均的な重さを取得する。これにより、上記検証例において示したとおり、誤差率が顕著に抑制された物標（魚）の平均的な重さを取得できる。よって、物標（魚）の平均的な重さに関するデータを、精度良く取得することができる。
　なお、物標（魚）の重さに関するデータをより精度良く取得するためには、上記実施形態で示したように、エコー信号に含まれる複数のピークのうち、第１ピークＰ１のタイミングよりも早く現れる第２ピークＰ２に対して、強度差および時間差を取得して、物標（魚）の重さに関するデータを取得することが好ましい。
　すなわち、上記実施形態のように、送信波が下向きに送波される場合、第１ピークＰ１のタイミングよりも遅い範囲には、鰾からの２次エコーや３次エコーに基づくピークが現れ得る。このため、これらのピークと腹等からの反射波に基づくピークとが重なり合いやすく、腹等からの反射波に基づくピークを第２ピークＰ２として精度良く取得することが困難である。
　これに対し、第１ピークＰ１のタイミングよりも早い範囲には、鰾からの２次エコーや３次エコーに基づくピークが存在しないため、背中等からの反射波に基づく第２ピークＰ２を精度良く取得できる。よって、第１ピークＰ１のタイミングよりも早く現れる第２ピークＰ２から取得された強度差および時間差を用いることにより、物標（魚）の重さに関するデータをより精度良く取得することができる。
　なお、上記実施形態のように、送信波が下向きに送波される場合、背中からの反射波に基づくピークは、通常、図３の閾値Ｔｈ１以上のエコー信号に含まれる複数のピークのうち最も早く現れるピークである。このため、これら複数のピークのうち最も早く現れるピークは、略間違いなく、物標（魚）の背中に基づくピークであると想定され得る。よって、上記実施形態のように、最も早く現れるピークを、魚の重さの取得処理に用いる第２ピークＰ２に設定することにより、物標（魚）の重さに関するデータをより精度良く取得することができる。
　また、上記実施形態では、ピーク到来方向算出部３４により第１ピークＰ１と他のピークの到来方向が算出され、第１ピークＰ１の到来方向に対して所定閾値よりも到来方向の差が小さい他のピークが第２ピークＰ２に設定されている。これにより、同一の物標（魚）からの第１ピークＰ１および第２ピークＰ２が魚の重さの取得処理に用いられ、他の魚からのエコーに基づくピークや突発的なノイズ等に基づくピークは、処理対象から除かれる。よって、物標（魚）の重さに関するデータをより精度良く取得することができる。
　ここで、ピーク到来方向算出部３４は、送受波器１０の４つの受信チャンネルが反射波を受波するタイミングの差（位相差）に基づいて、各ピークの到来方向を算出する。これにより、スプリットビーム方式に基づいて、各ピークの到来方向を円滑かつ精度良く算出することができる。
　＜変更例＞
　本発明は、上記実施形態に制限されるものではない。また、本発明の実施形態は、上記構成の他に種々の変更が可能である。
　たとえば、図９のステップＳ１８では、必ずしも、魚の平均的な重さＷが算出されなくてもよい。たとえば、ステップＳ１８において、上記関係式（１５）に基づき、魚の平均的な体幅Ｄあるいは平均的な体幅Ｄと体長Ｌｂとの割合（Ｄ／Ｌｂ）が、魚の大きさおよび／または重さに関するデータとして算出されてもよい。これらのデータによっても、物標（魚）の大きさや肥満度を把握できる。この場合、ステップＳ１９では、算出された平均的な体幅Ｄあるいは割合（Ｄ／Ｌｂ）と、時間差をもとに算出された魚の体高Ｈとが、外部メモリ５０に記憶される。魚の平均的な重さを求める場合は、たとえば、外部メモリ５０が装着された外部のコンピュータにおいて、これらのデータに基づき重さを算出すればよい。この場合も、上記実施形態と同様、魚の平均的な重さを精度良く取得できる。
　また、ステップＳ１８の処理が、外部のコンピュータにより行われてもよい。この場合、図９のフローチャートからステップＳ１８が省略される。また、ステップＳ１９では、ステップＳ１６、Ｓ１７で算出された強度差および時間差のデータ群が外部メモリ５０に記憶される。そして、外部メモリ５０が装着された外部のコンピュータにおいて、外部メモリ５０からデータ群が読み出されて、ステップＳ１８と同様の処理が行われる。これにより、魚の平均的な重さが算出される。この場合も、上記実施形態と同様、魚の平均的な重さＷを精度良く取得できる。
　また、送受波器１０の受信チャンネルは、４つに限らず、５つ以上設けられてもよい。この場合も、スプリットビーム方式に基づく処理により、各ピークの到来方向を算出できる。
　また、送受波器１０の受信チャンネルが、２つであってもよい。この場合、この送受波器１０は、公知のデュアルビーム方式の送受波器に置き換えられ得る。送受波器１０は、送波器１１と、２つの受信チャンネルを有する受波器１２と、を備える。送波器１１は、上記実施形態と同様、水中に向けて送信波を送波する。受波器１２の２つの受信チャンネルは、指向性が互いに異なる受信チャンネルであって、それぞれ、水中の物標から反射する反射波を受波する。そして、送受波器１０は、受波した反射波に関するデータを電気信号に変換する。
　デュアルビーム方式が用いられる場合、ピーク到来方向算出部３４は、２つの受信チャンネルが受波するエコー強度の差に基づいて、反射波の到来方向が送信波の中心軸の方向となす角度を求める。これにより、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２が同一の魚に由来するものか否かを判定することができる。
　指向性が異なる２つの受信チャンネルを実現するために、たとえば、寸法が異なる２つの素子を受波器１２に配置し、それぞれの素子で受信することで、２つの受信チャンネルを形成ことができる。これに限らず、たとえば、１つの素子を使って、低周波と高周波の２周波で受信し、２つの受信チャンネルを形成することもできる。なお、送受波器１０の構造は、適宜変更可能である。たとえば、送波器１１として、受波器１２の素子を使って、送波と受波を同じ素子によって行う構成としてもよい。
　また、上記実施形態では、デシベル換算されたエコー信号（ターゲットストレングス）により処理が行われるため、図３に示すように、第１ピークＰ１の強度と第２ピークＰ２の強度との差分として強度差が取得された。しかしながら、デシベル変換される前の値（線形値）で処理が行われる場合は、第１ピークＰ１の強度と第２ピークＰ２の強度との比
として、強度差が取得されればよい。この場合も、比である強度差を用いて上記実施形態と同様の処理がなされることにより、物標（魚）の大きさおよび／または重さに関するデータが取得され得る。
　また、信号処理ユニット３０は、物標の大きさや重さに関するデータを表示するための表示データを生成してもよい。この場合、信号処理ユニット３０は、当該信号処理ユニット３０に接続される表示装置に、当該表示データを出力してもよい。
　また、上記実施形態では、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差および時間差に基づいて、物標の重さに関するデータが取得されたが、物標の体高Ｈや体長Ｌｂに対する体幅Ｄの割合（Ｄ／Ｌｂ）等、物標の大きさに関するデータが取得されてもよい。物標の体高Ｈは、図４（ａ）～（ｃ）を参照して説明したとおり、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の時間差に基づいて所得され、物標の体高Ｈや体長Ｌｂに対する体幅Ｄの割合（Ｄ／Ｌｂ）は、上記関係式（１５）に第１ピークＰ１と第２ピークＰ２の強度差を適用して取得され得る。この他、物標の体幅Ｄが、物標の大きさに関するデータが取得されてもよい。
　また、上記実施形態では、強度差および時間差を２軸とする２次元ヒストグラムにより、生簀２に収容された魚の平均的な重さが取得されたが、魚ごとに取得される強度差および時間差に基づいて、１匹ずつ、魚の重さや大きさに関するデータが取得されてもよい。
　また、上記実施形態では、水面側から水中に向かって下向きに送信波（超音波）が送波されるよう、送受波器１０が鉛直下向きに設けられたが、送受波器１０を網５の底部に配置して、上方の水面に向かって鉛直上向きに送信波（超音波）を送波してもよい。この場合、魚の背中からの反射波に基づく第２ピークＰ２は、第１ピークＰ１より遅く現れ、腹からの反射波に基づく第２ピークＰ２は、第１ピークＰ１より早く現れることになる。この場合も、鰾からの２次エコーや３次エコーの影響を回避するために、第１ピークＰ１よりも早く現れる腹からの反射波に基づく第２ピークＰ２を、物標の大きさおよび／または重さを取得するための第２ピークＰ２として用いることが好ましい。
　なお、上記実施形態では、説明の便宜上、強度差と時間差を２軸とする２次元ヒストグラムが図５～図８に示されたが、このような２次元ヒストグラムは、必ずしも生成されなくてもよく、データ群に対するデータ処理により、図５～図８を参照して説明した処理と同様の処理が行われてもよい。たとえば、上記実施形態において、強度差および時間差の代表値を取得するための抽出範囲（強度差の範囲と時間差の範囲）に含まれるデータ群のみを抽出し、抽出したデータ群に対して強度差および時間差ごとにカーネル密度推定の処理を適用して度数分布曲線を求め、求めた度数分布曲線において度数が最高となる強度差および時間差を、強度差および時間差の代表値として取得してもよい。あるいは、抽出したデータ群に対し、強度差および時間差ごとに、出現頻度が最大となる強度差および時間差を求め、求めた強度差および時間差を、強度差および時間差の代表値として取得してもよい。
　また、グラフとしてのヒストグラムが生成されなくともよく、データ処理により、ヒストグラムに基づく処理が行われればよい。請求項４、５の構成は、グラフとしてのヒストグラムが生成されることを限定するものではなく、データ処理によりヒストグラムを想定した処理が行われることを含むものである。
　また、上述のように、送受波器１０は、奥行き方向の分解能を高めるためには、なるべく短いパルスで送信波（超音波）を送波することが好ましい。しかしながら、短いパルスを用いる代わりに、チャープ信号と称される周波数を時間的に変化させるパルスを用いて、受信信号に対してパルス圧縮を適用してもよい。
　また、データ取得の対象とされる物標は、養殖場（たとえば、生簀２）で養殖される魚に限定されない。たとえば、送受波器１０を漁船に取り付けて、海で泳ぐ略同一の大きさや重さの魚の群れについて重さや大きさを計測するようにしてもよい。
　この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜種々の変更可能である。
　１　物標計測装置
　１０　送受波器
　３２　物標エコー信号抽出部
　３３　ピーク検出部
　３４　ピーク到来方向算出部
　３５　強度差算出部
　３６　時間差算出部
　３７　物標計測部
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、以下の請求の範囲によって保護される。

Claims (12)

  1. 　水中に送信波を送波し、前記送信波の反射波を受波する送受波器と、
    　前記反射波の受信信号から物標のエコー信号を抽出する物標エコー信号抽出部と、
    　前記エコー信号に含まれる複数のピークをそれぞれ検出するピーク検出部と、
    　前記複数のピークのうち第１ピークの強度と前記第１ピークとは異なる第２ピークの強度との強度差を算出する強度差算出部と、
    　前記強度差に基づいて前記物標の大きさおよび／または重さに関するデータを取得する物標計測部と、を備える、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  2. 　請求項１に記載の物標計測装置において、
    　前記強度差算出部は、
    　　前記エコー信号に含まれる前記複数のピークのうち最も高い強度を持つ最高ピークを特定し、
    　　前記最高ピークを前記第１ピークとして前記強度差を算出する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  3. 　請求項１または２に記載の物標計測装置において、
    　前記第１ピークと前記第２ピークが現れるタイミングの時間差を算出する時間差算出部をさらに備え、
    　前記物標計測部は、前記時間差に基づいて前記物標の大きさおよび／または重さに関する前記データを取得する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  4. 　請求項３に記載の物標計測装置において、
    　前記物標計測部は、複数のエコー信号に対し算出された前記強度差および前記時間差のヒストグラムに基づいて、前記物標の大きさおよび／または重さに関する前記データを取得する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  5. 　請求項４に記載の物標計測装置において、
    　前記物標計測部は、前記ヒストグラムにおいて前記強度差および前記時間差の代表値を取得し、前記代表値に基づいて、前記物標の大きさおよび／または重さに関する前記データを取得する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  6. 　請求項１ないし５の何れか一項に記載の物標計測装置において、
    　前記送受波器は、前記送信波を実質的に下向きで送波し、
    　前記第２ピークは、前記エコー信号に含まれる前記複数のピークのうち、前記第１ピークのタイミングよりも早く現れるピークである、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  7. 　請求項１ないし６の何れか一項に記載の物標計測装置において、
    　前記反射波に基づいて、前記エコー信号に含まれる前記複数のピークのそれぞれの到来方向を算出するピーク到来方向算出部をさらに備え、
    　前記第２ピークは、前記複数のピークのうち前記第１ピークに対して所定閾値よりも到来方向の差が小さいピークである、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  8. 　請求項７に記載の物標計測装置において、
    　前記送受波器は、前記反射波を受波する受信チャンネルを４つ以上有しており、
    　前記ピーク到来方向算出部は、それぞれの前記受信チャンネルが前記反射波を受波するタイミングの差に基づいて、前記到来方向を算出する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  9. 　請求項７に記載の物標計測装置において、
    　前記送受波器は、前記反射波を受波する受信チャンネルを２つ有しており、
    　前記ピーク到来方向算出部は、それぞれの前記受信チャンネルが受波する前記反射波の強度の差に基づいて、前記到来方向を算出する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  10. 　請求項１ないし９の何れか一項に記載の物標計測装置において、
    　前記物標は、養魚場で飼育される魚である、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  11. 　請求項１０に記載の物標計測装置において、
    　前記送受波器は、前記送信波を実質的に鉛直方向に送波し、
    　前記物標計測部は、物標の大きさおよび／または重さに関する前記データとして、魚体幅を取得する、
    ことを特徴とする物標計測装置。
  12. 　水中に送信波を送波し、
    　前記送信波の反射波を受波し、
    　前記反射波の受信信号から物標のエコー信号を抽出し、
    　前記エコー信号に含まれる複数のピークをそれぞれ検出し、
    　前記複数のピークのうち第１ピークの強度と前記第１ピークとは異なる第２ピークの強度との強度差を算出し、
    　前記強度差に基づいて前記物標の大きさおよび／または重さに関するデータを取得する、
    ことを特徴とする物標計測方法。
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