探知装置およびプログラム
【課題】必要以上に干渉除去を行わず、従来よりも高精度に干渉の検出を行うことができる探知装置を提供する。
【解決手段】送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信部と、前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出部と、を備え、前記干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行する。
【解決手段】送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信部と、前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出部と、を備え、前記干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音や電磁波を送受信する装置において、エコーや干渉を検出する探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置や魚群探知機等、音や電磁波を送受信する装置においては、他装置との干渉を除去するために種々の処理が行われている。例えば、特許文献１には、魚群探知機において、今回の測定における受信信号の振幅と、前回の測定における受信信号の振幅との比が所定値未満であるか否かに基づいて干渉を検出する手法が記載されている。
【０００３】
干渉信号は、複数回続けて同じレベル、同じ深度で検出されることが少ない。そこで、特許文献１の手法では、振幅の比が所定値以上であれば（つまり受信信号の強度変化が大きければ）、今回の受信信号は干渉によるものであると判断し、前回の受信信号を用いて画面表示を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２２６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の手法は、強度変化が大きければ全て干渉であると判断する手法であるため、干渉以外の通常のエコー（魚群等の物標）に相当する受信信号についても干渉であると判断してしまうおそれがあった。一方で、特許文献１の手法よりも干渉の検出感度が低い手法では、本来は干渉である受信信号についても干渉ではないと判断するおそれがあった。
【０００６】
そこで、この発明は、必要以上に干渉除去を行わず、従来よりも高精度に干渉の検出を行うことができる探知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の探知装置は、送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信部と、前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出部と、を備えている。干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行する。
【０００８】
このように、本発明の探知装置では、干渉信号の検出数に応じて検出感度の高い干渉検出処理と検出感度の低い干渉検出処理とを切り替える。干渉が少ない状態では必要以上に強い干渉検出を行わないため、干渉以外の通常のエコーに相当する受信信号を干渉であると誤判定することがなく、かつ、干渉が多い状態ではある程度強い干渉検出を行うため、干渉である受信信号を干渉ではないと誤判定することも少ない。
【０００９】
なお、検出感度の切替は、干渉検出の方式そのものを異なる方式に切り替える態様も可能であるし、同じ干渉検出の方式で、検出処理の繰り返し数を変更することでも可能である。
【００１０】
異なる方式に切り替える場合、検出感度の低い第１の干渉検出の方式は、例えば、
（１）前回の測定における受信信号から強度変化が所定のしきい値以上である場合
を条件として、当該受信信号を干渉信号であると判定する方式である。つまり、同じ深度における強度変化が所定のしきい値ｔｈより大きい部分を干渉とする。干渉信号が入力された場合、同一深度では連続して同じような強度が検出されることが少ないため、強度変化が緩やかな部分は干渉以外の物標等からのエコーであると判断する処理である。この場合、しきい値ｔｈを適切に設定すれば、干渉以外の部分を干渉として誤判定するおそれは極めて低くなる。
【００１１】
一方、検出感度の高い第２の干渉検出の方式は、
（２）複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、
（３）かつ所定のしきい値以上の強度を有するもの
を条件とするとともに、
（４）過去のエコーのうち、最も低い強度を有する受信信号からの強度変化が所定のしきい値ｔｈより大きい場合
の条件を追加し、第１の干渉検出の方式よりも干渉検出の感度を高くする。
【００１２】
また、上記（２）、（３）だけを条件としたものを第２の干渉検出の方式とし、上記（４）の条件を追加したものを第１の干渉検出の方式として、切替動作を行ってもよい。
【００１３】
つまり、干渉信号と判定した受信信号の数が非常に少ない場合は、上記（１）を条件として干渉検出処理を行い、干渉信号と判定した受信信号の数が非常に多い場合は上記（２）および（３）を条件して干渉検出処理を行い、これらの中間的な数である場合には、上記（２）、（３）および（４）を条件として干渉検出処理を行う。
【００１４】
また、切り替えるか否かの判断の対象となる受信信号は、１回の測定内（１ｐｉｎｇ内）における干渉信号の数が所定のしきい値以上の場合、あるいは、複数の測定における干渉信号の数が所定のしきい値以上の場合、とすることも可能である。
【００１５】
複数の測定における受信信号から判断する場合、干渉検出部は、同じ深度に連続して干渉であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様や、干渉信号であると判断した受信信号の数を複数の測定で平均化し、当該平均化した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様も可能である。
【００１６】
なお、干渉検出部は、１回の測定内において基準深度以上連続して、干渉であると判定した受信信号が存在する場合に、これら連続して干渉であると判定した受信信号を干渉信号であると判断し、連続していない受信信号は干渉信号ではないと判断することが望ましい。このため、例えば同一物標（深度方向に移動する魚等）からのエコーが今回と前回とで離れた深度に検出される場合において、干渉であると誤判断することがない。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、必要以上に干渉除去を行わず、従来よりも高精度に干渉の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】魚群探知機の構成を示すブロック図である。
【図２】メモリ１７に記録される受信信号を示した図である。
【図３】エコーデータと画像メモリを示した図である。
【図４】干渉検出、干渉除去、および切替動作を示すフローチャートである。
【図５】Ｈｉｇｈの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【図６】Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【図７】Ｌｏｗの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【図８】表示部２０の画面表示例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の探知装置の実施形態に係る魚群探知機の構成を示すブロック図である。魚群探知機は、操作部１０、送受波器１１、送受切替部１２、送信回路１３、制御部１４、受信回路１５、Ａ／Ｄ変換器１６、メモリ１７、信号処理部１８、表示処理部１９、および表示部２０を備えている。
【００２０】
制御部１４は、魚群探知機を統括的に制御するものであり、操作部１０からの探知レンジの設定等の指示入力等に応答して、送信回路１３の送信周期、探知レンジ等を設定し、対応するＡ／Ｄ変換器１６へのサンプリングパルスの周期設定、メモリ１７への書込、読出クロックやアドレス等の生成処理、信号処理部１８、表示処理部１９への各種処理信号の生成、演算処理の実行指示を行うものである。表示部２０は、画面の縦軸を深度方向とし、横軸を時間方向として、表示用の受信データの表示を行うものである。
【００２１】
送信回路１３は、トラップ回路を内蔵した送受切替部１２を介して、送受信部である送受波器１１にパルス状の信号を入力する。送受波器１１は、船底等に取り付けられる振動子であり、送信回路１３から入力されるパルス状の信号に応じて水中に超音波（送信信号）を出力する。
【００２２】
送受波器１１が出力した超音波は、魚群や海底等の物標に反射し、エコーとして受信される。送受波器１１は、受信したエコーの強度に応じた受信信号を、送受切替部１２を介して受信回路１５に出力する。受信回路１５は、入力された受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換器１６に出力する。Ａ／Ｄ変換器１６は、受信信号を所定のサンプリングレートでデジタル信号に変換し、メモリ１７に順次記録する。
【００２３】
図２は、メモリ１７に記録される受信信号を示した図である。メモリ１７には、１回の測定で得られる受信信号のデータが深度方向に所定分解能で（超音波の送信から所定時間経過毎に）順次記録されており、複数回の測定に対応するデータ列が記録されている。例えば最新の（今回の）測定においては、送信から受信までの時間差が最も小さい（最も深度の浅い）データがＭ（０，０）として記録され、深度方向の分解能に応じて、順にＭ（０，１）〜Ｍ（０，ｎ）として記録される。同様に、前回の測定については、最も深度の浅いデータがＭ（１，０）として記録され、深度方向の分解能に応じて、順にＭ（１，１）〜Ｍ（１，ｎ）として記録される。同様に、前々回の測定については、最も深度の浅いデータがＭ（２，０）として記録され、深度方向の分解能に応じて、順にＭ（２，１）〜Ｍ（２，ｎ）として記録される。なお、同図の例では、今回、前回、前々回の３回分の測定のデータ列を記録する例を示しているが、記録するデータ列の数はメモリの容量に応じて順次設定すればよい。記録するデータ列の数以上に測定を行う場合は、最も古いデータ列から順に捨てられ、最新のデータ列が順次更新される。
【００２４】
次に、信号処理部１８は、メモリ１７に記録された受信信号を表示部２０に表示するためのデータに変換する処理を行う。すなわち、信号処理部１８は、メモリ１７に順次記録された各受信信号を、超音波を出力してからの経過時間に応じて、深度に対応したエコーデータとして表示処理部１９に出力する処理を行う。
【００２５】
図３は、エコーデータを示した図である。まず、信号処理部１８は、メモリ１７から読み出した各受信信号を、表示部２０の画素数（縦方向の画面解像度）に応じて丸め込む処理を行う。この丸め込んだデータが１回の測定（１ｐｉｎｇ）分のエコーデータとなる。例えば、同図（Ａ）に示すように、最新の測定に係る受信信号Ｍ（０，０）〜Ｍ（０，ｎ）のうち、Ｍ（０，０）およびＭ（０，１）を平均化し、最も深度の浅い位置に対応する画素のエコーデータｆ（０，０）とする。信号処理部１８は、順に複数の受信信号を平均化して、各画素のエコーデータｆ（０，０）〜ｆ（０，ｍ）を生成する。このようにして生成したエコーデータが最新の１ｐｉｎｇ分のエコーデータとなる。なお、丸め込むデータの数は同図の例に限るものではなく、また、丸め込みの態様としては平均化する例に限らず、例えば深度に応じて重み付け等を行ってもよいし、ピークホールド（最大値抽出）により行ってもよい。
【００２６】
信号処理部１８は、上記のようにして丸め込んだ最新のエコーデータを用いて後述の干渉除去処理を行った後に、表示処理部１９に出力して当該表示処理部１９の画像メモリ（ＲＡＭ：不図示）の内容を更新する。表示処理部１９は、更新された干渉除去処理後の画像メモリに記録されたエコーデータを表示部２０に出力する。その結果、複数回分のｐｉｎｇのエコーデータが表示部２０に表示される。なお、上記丸め込みの処理は必須ではなく、例えば表示部２０の縦方向の画面解像度が受信信号の分解能に近い場合、あるいは同一である場合、受信信号をそのまま各画素に対応するエコーデータとしてもよい。
【００２７】
図３（Ｂ）は、画面全体に対応するエコーデータを示す図である。表示処理部１９の画像メモリには、表示部２０の全画素分のエコーデータが記録されており、信号処理部１８によって、１ｐｉｎｇ毎に順次更新される。最新のエコーデータが右端のデータであり、ｆ（０，０）〜ｆ（０，ｊ）〜ｆ（０，ｍ）で記録されている。順に、前回のｐｉｎｇに係るエコーデータがｆ（１，０）〜ｆ（１，ｊ）〜ｆ（１，ｍ）で記録され、ｉ回前のｐｉｎｇに係るエコーデータがｆ（ｉ，０）〜ｆ（ｉ，ｊ）〜ｆ（ｉ，ｍ）で記録され、表示部２０の画素数（横方向の画面解像度）に応じて、ｆ（ｌ，０）〜ｆ（ｌ，ｊ）〜ｆ（ｌ，ｍ）まで記録される。なお、初期動作時（起動時）は、画像メモリには各エコーデータが何も記録されていない状態であり、画面上には背景色（例えば黒色）が表示されるものであり、時間経過とともに、ｉ＝０〜ｉ＝ｌまで順次更新されるものである。エコーデータが横方向の最大画素数以上に更新された場合、最も古いものから順に捨てられる。
【００２８】
ここで、信号処理部１８は、干渉検出部１８１および表示信号作成部１８２を備えており、干渉検出処理および干渉除去処理を行う。本実施形態の干渉検出部１８１では、検出した干渉の数に応じて、干渉検出感度の異なる３つの方式（Ｈｉｇｈ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｌｏｗ）を切り替えて干渉検出処理を行う。
【００２９】
図４は、干渉検出、干渉除去、および切替動作を示すフローチャートである。この動作は、ｐｉｎｇ毎に（１ｐｉｎｇ分のデータが画像メモリに蓄積された時点で）行う。最初に、干渉検出部１８１は、上述のいずれか１つの方式を用いて干渉検出処理を行う（ｓ１１）。例えば、起動時の最初の処理では、Ｌｏｗの方式を用いて干渉検出を行い、それ以外では前回ｐｉｎｇ動作時に設定していた方式を引き継ぐ。各方式における処理の内容については、後に詳しく述べる。
【００３０】
そして、表示信号作成部１８２は、干渉検出部１８１が検出した干渉信号を除去する処理を行う（ｓ１２）。その後、干渉検出部１８１は、検出した干渉信号の数（除去した干渉信号の数）に応じて、レベル切替判定を行う（ｓ１３）。例えば、干渉信号の数が０である場合や、１ｐｉｎｇ内の受信信号全体の数に対して干渉信号の数が非常に少ない（例えば１％未満である）場合、最も干渉検出感度の低い方式（Ｌｏｗ）を選択し、１ｐｉｎｇ内の受信信号全体の数に対して干渉信号の数が非常に多い（例えば５０％以上である）場合、最も干渉検出感度の高い方式（Ｈｉｇｈ）を選択する。干渉信号の数が０である場合等、干渉信号の数が非常に少ない場合は、干渉検出処理をオフにしてもよいが、後述するＬｏｗの方式では、干渉以外の成分を干渉であると誤判定することはほとんどないため、常に干渉検出処理を行うことが望ましい。
【００３１】
なお、例えば現時点でＬｏｗを選択している場合、干渉信号の数が５％以上となった場合にＭｅｄｉｕｍに切り替え、現時点でＭｅｄｉｕｍを選択している場合、干渉信号の数が１％未満となった場合にＬｏｗに切り替える等、ＬｏｗからＭｅｄｉｕｍに切り替える場合とＭｅｄｉｕｍからＬｏｗに切り替える場合とで、対象となる干渉信号の数を異なるものとしてもよい。同様に、例えば現時点でＨｉｇｈを選択している場合、干渉信号の数が２０％未満となった場合にＭｅｄｉｕｍに切り替え、現時点でＭｅｄｉｕｍを選択している場合、干渉信号の数が５０％以上となった場合にＨｉｇｈに切り替える等の条件を設定してもよい。
【００３２】
なお、干渉信号の数は、干渉であると判断した画素の総数であってもよいし、連続する干渉の箇所を全体として１つの干渉（グループ）であるとして、グループ数を算出する態様であってもよい。このとき、非常に低レベルの信号（例えば表示ダイナミックレンジ下限値以下の信号）については、干渉信号の数に含めないことが好ましい。例えば、非常にレベルの低い干渉信号が多く存在する場合に、画面上ではほとんど干渉が無いとして見える場合がある。この場合、干渉除去のレベルを切り替えないことが好ましいため、非常にレベルの低い干渉信号については、干渉信号の数に含めないようにし、レベルを切り替えない態様とする。
【００３３】
干渉検出部１８１は、ｓ１３において、レベル切替の条件を満たしたと判断した場合、レベル切替処理を行い（ｓ１４）、その後、現ｐｉｎｇから適用するか否かを判断する（ｓ１５）。現ｐｉｎｇから適用する場合、再度ｓ１１の処理から繰り返し、再度干渉検出処理および干渉除去処理を行う。現ｐｉｎｇから適用する場合は、新たに切り替えた方式で再度干渉検出、干渉除去を行うため、干渉が多い場合に有用である。次回のｐｉｎｇから適用する場合は、迅速にエコーデータを表示することができる。
【００３４】
次に、図５、図６および図７を参照して、各干渉検出の方式について説明する。まず、図５は、Ｈｉｇｈの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、干渉検出部１８１は、画像メモリに記憶されているエコーデータを読み出して入力する（ｓ２１）。ここでは、現ｐｉｎｇ、および過去３ｐｉｎｇ分のエコーデータを読み出す。そして、干渉検出部１８１は、同じ深度の複数ｐｉｎｇのエコーデータについて、現ｐｉｎｇが最小であるか否かを判断する（ｓ２２）。
【００３６】
干渉検出部１８１は、入力したエコーデータのうち、現ｐｉｎｇの各画素のエコーデータについて、それぞれ現ｐｉｎｇが最小ではない場合、さらに現ｐｉｎｇの強度がしきい値ＮＬｌｅｖｅｌ以上であるか否かを判断する（ｓ２３）。ＮＬｌｅｖｅｌは、ノイズ等の低レベル成分と区別するための値を予め設定しておく。現ｐｉｎｇが最小ではなく、かつＮＬｌｅｖｅｌ以上の強度を有する場合に干渉であると判定し（ｓ２４）、最小である場合、あるいはＮＬｌｅｖｅｌ未満である場合に干渉ではないと判定する（ｓ２５）。つまり、下記数式１に示すように、ｆ（ｉ，ｊ）がｆ（ｉ−１，ｊ）、ｆ（ｉ−２，ｊ）、またはｆ（ｉ−３，ｊ）以上の強度を有し、かつしきい値ＮＬｌｅｖｅｌ以上である場合、干渉であると判定してｇ（ｉ，ｊ）＝１とするエコーデータを生成し、それ以外の場合、干渉ではないと判定してｇ（ｉ，ｊ）＝０とするエコーデータを生成する。
【００３７】
【数１】
【００３８】
なお、各画素で比較するデータは、それぞれ深度方向に複数のサンプル（例えばｊ−２，ｊ−１，ｊの３点）を平均化した値を用いてもよい。また、比較対象のデータは過去３ｐｉｎｇのエコーデータに限らず、さらに過去のｐｉｎｇと比較してもよいし、さらに少ない（例えば現ｐｉｎｇと前回ｐｉｎｇの）比較だけであってもよい。
【００３９】
干渉検出部１８１は、以上の判定を全画素について行い（ｓ２６）、最後に深度方向の連続性を判断する（ｓ２７）。つまり、干渉であると判定した画素が深度方向に連続している数をカウントする。具体的には、干渉検出部１８１は、次の数式２による演算を行い、基準となる深度方向の長さ以内の干渉の数を算出する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
ここで、ｗｉｄｔｈは、連続性の有無を判断する基準となる深度方向の長さであり、ｎ＝０〜ｗｉｄｔｈ−１までのｇ（ｉ，ｊ）＝１となる箇所の総数を算出する。そして、干渉検出部１８１は、基準値以上の深度方向の長さを有する箇所のみ抽出する処理を行う。すなわち、干渉部分の数の合計値ｓｕｍ（ｉ，ｊ）がしきい値以上である箇所をｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝１とし、合計値がしきい値未満である箇所をｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝０とする処理を行う。そして、干渉検出部１８１は、ｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝１となる箇所を干渉信号として、それ以外のｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝０となる箇所は干渉信号ではないと判断する。
【００４２】
ただし、ある程度の誤差を考慮し、１画素だけ干渉ではないと判定されている場合（１点抜け）は連続であるとすることが望ましい。なお、連続であるとする抜け点数は、深度方向の分解能の最低単位（１点抜け）に限らず、複数分の画素に対応する所定の基準点数を定め、所望とする精度に応じて適宜設定する。
【００４３】
次に、図６は、Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作を示すフローチャートである。Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作は、図５に示したＨｉｇｈの干渉検出動作とほぼ同様であるが、以下の点が異なる。
【００４４】
すなわち、干渉検出部１８１は、ｓ２２において、現ｐｉｎｇの各画素のエコーデータについて、過去３ｐｉｎｇ分のエコーデータと比較して最小ではないと判定し、かつｓ２３においてしきい値ＮＬｌｅｖｅｌ以上の強度を有すると判断した場合、さらに現ｐｉｎｇの強度と過去３ｐｉｎｇのうち最小値との差分（強度変化）を求め、この強度変化が所定のしきい値ｔｈを超えるか否かを判断する（ｓ３１）。過去３ｐｉｎｇの最小値との差分がしきい値ｔｈを超える場合に、干渉であると判定してｇ（ｉ，ｊ）＝１を生成し（ｓ２３）、それ以外の場合に干渉ではないと判定してｇ（ｉ，ｊ）＝０を生成する（ｓ２４）。しきい値ｔｈは、必要とする感度に応じて適宜変更すればよい。干渉検出部１８１は、全画素について上記判定を行い（ｓ２６）、最後に深度方向の連続性を判断する（ｓ２７）。
【００４５】
このように、Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作は、Ｈｉｇｈの干渉検出動作に加えて、現ｐｉｎｇの強度と過去３ｐｉｎｇの最小値との差分（強度変化）が所定のしきい値ｔｈを超えるか否かの条件が加わるため、相対的にＨｉｇｈの干渉検出動作よりも干渉検出の感度が低くなる。
【００４６】
次に、図７は、Ｌｏｗの干渉検出動作を示すフローチャートである。Ｌｏｗの干渉検出動作は、図５や図６に示した判断と異なり、以下の様にして行う。
【００４７】
まず、干渉検出部１８１は、画像メモリから現ｐｉｎｇおよび前回ｐｉｎｇのエコーデータを読み出し（ｓ４１）、同じ深度について現ｐｉｎｇの強度と前回ｐｉｎｇの強度との差分（強度変化）が所定のしきい値を超えるか否かを判断する（ｓ４２）。前回ｐｉｎｇとの差分がしきい値ｔｈを超える場合に、干渉であると判定してｇ（ｉ，ｊ）＝１を生成し（ｓ４３）、それ以外の場合に干渉ではないと判定してｇ（ｉ，ｊ）＝０を生成する（ｓ４４）。しきい値ｔｈは、上記Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作で示したしきい値ｔｈと同じ値であってもよいが、異なる値であってもよい。Ｌｏｗの干渉検出動作として必要とする感度に応じて適宜変更すればよい。干渉検出部１８１は、全画素について上記判定を行い（ｓ２６）、最後に深度方向の連続性を判断する（ｓ２７）。
【００４８】
以上のように、Ｌｏｗの干渉検出動作は、ｐｉｎｇ間の強度変化が非常に大きい場合に限り干渉であると判定する処理であるため、最も干渉検出の感度が低くなり、しきい値ｔｈを適切に設定すれば、干渉以外の成分を干渉であると誤判定することはほとんどない。
【００４９】
なお、上述の例では、強度変化として差分演算を行う例を示したが、例えば強度の比でもよいし、微分成分を抽出するものであってもよい。
【００５０】
そして、表示信号作成部１８２は、干渉検出部１８１で検出した干渉箇所を除去するべく、以下の数式３に示す干渉除去処理を行う（図４のｓ１２）。
【００５１】
【数３】
【００５２】
すなわち、干渉ではない箇所はエコーデータをそのままにし、干渉であると判断した箇所はその前後のエコーデータで平均化した値に置き換える処理を行う。この干渉除去処理後のエコーデータｆ’（ｉ，ｊ）が表示処理部１９に出力され、画像として表示される。 なお、干渉除去処理は、前後のエコーデータを平均化する処理に限らず、例えば単に前回の測定におけるエコーデータに置き換える処理であってもよい。特に、測定毎にリアルタイムに干渉検出、除去処理を行う場合、干渉除去の処理は、前後の平均値に置き換えるのではなく、前回の測定におけるエコーデータに置き換える態様とする。複数回の測定分だけ余分にエコーデータを蓄積してから干渉検出、除去処理を行い、表示部２０に表示する全ての画素について干渉検出、除去処理を行ってもよいが、リアルタイムに処理を行う場合、現ｐｉｎｇのエコーデータと、過去ｐｉｎｇのエコーデータを用いて干渉検出処理を行い、干渉である箇所は過去（例えば前回）ｐｉｎｇのエコーデータに置き換える処理とする。
【００５３】
なお、上述の例では、干渉検出の方式を３段階に切り替える処理を行ったが、２段階、あるいはさらに多段階に切り替える処理を行ってもよい。
【００５４】
また、上述の例では、異なる３方式を切り替えることで干渉検出の感度を切り替える例を示したが、同じ干渉検出の方式で干渉検出、除去の繰り返し数を変更することでも、干渉検出の感度を切り替えることが可能である。例えば、「Ｈｉｇｈ」の場合は干渉検出、干渉除去を３回繰り返し、「Ｍｅｄｉｕｍ」の場合は干渉検出、干渉除去を２回繰り返し、「Ｌｏｗ」の場合は干渉検出、干渉除去を１回だけ行う態様も可能である。この場合、干渉検出動作は、どの様なものであってもよいが、干渉検出の感度が高いものである場合、１回の処理でも大きく干渉除去を行ってしまうため、ｐｉｎｇ間の強度変化が非常に大きい場合に限り干渉であると判定する処理の様に、干渉検出の感度が低いものであることが望ましい。
【００５５】
次に、以上のようにして干渉検出、除去処理を行った場合の画像比較例を図８に示す。ただし、同図の画像は、説明のための一例を示したもの（シミュレーション）であり、実際の海中を測定したものではない。
図８（Ａ）、図８（Ｅ）、および図８（Ｉ）は、干渉検出処理前のエコーデータを出力した場合の画像例を示した図である。図８（Ａ）は干渉が非常に多い場合、図８（Ｉ）は干渉がほとんどない場合、図８（Ｅ）は適度に干渉が存在する場合の例である。
【００５６】
図８（Ｂ）は、Ｌｏｗの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｃ）は、Ｍｅｄｉｕｍの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｄ）は、Ｈｉｇｈの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図である。同様に、図８（Ｆ）は、Ｌｏｗの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｇ）は、Ｍｅｄｉｕｍの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｈ）は、Ｈｉｇｈの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図である。図８（Ｊ）は、Ｌｏｗの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｋ）は、Ｍｅｄｉｕｍの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｌ）は、Ｈｉｇｈの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図である。
【００５７】
これらの図に示すように、干渉が非常に多い状況では、Ｌｏｗ、あるいはＭｅｄｉｕｍの方式であっても、干渉が残ってしまう場合がある。一方で、干渉が非常に少ない状況では、ＨｉｇｈあるいはＭｅｄｉｕｍの方式では干渉以外の成分も干渉であると誤判定して除去してしまうおそれがある。この点、本実施形態の干渉検出、除去処理では、干渉信号の数に応じてＬｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈの方式を切り替えて実行するため、例えば干渉の非常に多い状況では図８（Ｄ）に示すようにＨｉｇｈの方式を用いて干渉を適切に除去し、干渉の非常に少ない状況では図８（Ｊ）に示すようにＬｏｗの方式を用いて干渉以外の成分を除去しないようにし、適度に干渉が存在する場合には図８（Ｇ）に示すように、Ｍｅｄｉｕｍの方式を用いて干渉をある程度除去しつつも必要以上に干渉以外の成分を除去しないようにする。
【００５８】
なお、上記実施形態では、各ｐｉｎｇにおける干渉の数に基づいて干渉検出の感度を切り替える例を示したが、複数のｐｉｎｇにおける干渉の数に基づいて干渉検出の感度を切り替える態様も可能である。例えば、同じ深度に連続して干渉であると判断した数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様や、干渉であると判断した数を複数のｐｉｎｇで平均化し、当該平均化した干渉の数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様も可能である。
【００５９】
なお、本実施形態では、メモリ１７に記録した受信信号を表示用のエコーデータとして丸め込んだ後に干渉検出、除去処理を行っているが、メモリ１７に記録した受信信号をそのまま用いて干渉検出、除去処理を行ってもよい。ただし、魚群探知機では、干渉であるか物標であるかを、最終的にはユーザが表示部のエコー画像から見た目で判断するため、表示される画素単位で干渉検出、除去処理を行うことが処理負荷的にも精度的にも望ましいものである。
【００６０】
なお、本実施形態では、信号処理部１８にて干渉検出、除去処理を行う例を示したが、干渉検出、除去処理は、制御部１４にて行ってもよいし、別途、専用の干渉検出部としてのハードウェアを用意してもよい。
【００６１】
また、本実施形態においては、魚群探知機について説明したが、レーダ装置等の干渉が発生するおそれのある他の装置においても、本発明の適用は可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…操作部
１１…送受波器
１２…送受切替部
１３…送信回路
１４…制御部
１５…受信回路
１６…Ａ／Ｄ変換器
１７…メモリ
１８…信号処理部
１９…表示処理部
２０…表示部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音や電磁波を送受信する装置において、エコーや干渉を検出する探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーダ装置や魚群探知機等、音や電磁波を送受信する装置においては、他装置との干渉を除去するために種々の処理が行われている。例えば、特許文献１には、魚群探知機において、今回の測定における受信信号の振幅と、前回の測定における受信信号の振幅との比が所定値未満であるか否かに基づいて干渉を検出する手法が記載されている。
【０００３】
干渉信号は、複数回続けて同じレベル、同じ深度で検出されることが少ない。そこで、特許文献１の手法では、振幅の比が所定値以上であれば（つまり受信信号の強度変化が大きければ）、今回の受信信号は干渉によるものであると判断し、前回の受信信号を用いて画面表示を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２２６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の手法は、強度変化が大きければ全て干渉であると判断する手法であるため、干渉以外の通常のエコー（魚群等の物標）に相当する受信信号についても干渉であると判断してしまうおそれがあった。一方で、特許文献１の手法よりも干渉の検出感度が低い手法では、本来は干渉である受信信号についても干渉ではないと判断するおそれがあった。
【０００６】
そこで、この発明は、必要以上に干渉除去を行わず、従来よりも高精度に干渉の検出を行うことができる探知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の探知装置は、送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信部と、前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出部と、を備えている。干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行する。
【０００８】
このように、本発明の探知装置では、干渉信号の検出数に応じて検出感度の高い干渉検出処理と検出感度の低い干渉検出処理とを切り替える。干渉が少ない状態では必要以上に強い干渉検出を行わないため、干渉以外の通常のエコーに相当する受信信号を干渉であると誤判定することがなく、かつ、干渉が多い状態ではある程度強い干渉検出を行うため、干渉である受信信号を干渉ではないと誤判定することも少ない。
【０００９】
なお、検出感度の切替は、干渉検出の方式そのものを異なる方式に切り替える態様も可能であるし、同じ干渉検出の方式で、検出処理の繰り返し数を変更することでも可能である。
【００１０】
異なる方式に切り替える場合、検出感度の低い第１の干渉検出の方式は、例えば、
（１）前回の測定における受信信号から強度変化が所定のしきい値以上である場合
を条件として、当該受信信号を干渉信号であると判定する方式である。つまり、同じ深度における強度変化が所定のしきい値ｔｈより大きい部分を干渉とする。干渉信号が入力された場合、同一深度では連続して同じような強度が検出されることが少ないため、強度変化が緩やかな部分は干渉以外の物標等からのエコーであると判断する処理である。この場合、しきい値ｔｈを適切に設定すれば、干渉以外の部分を干渉として誤判定するおそれは極めて低くなる。
【００１１】
一方、検出感度の高い第２の干渉検出の方式は、
（２）複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、
（３）かつ所定のしきい値以上の強度を有するもの
を条件とするとともに、
（４）過去のエコーのうち、最も低い強度を有する受信信号からの強度変化が所定のしきい値ｔｈより大きい場合
の条件を追加し、第１の干渉検出の方式よりも干渉検出の感度を高くする。
【００１２】
また、上記（２）、（３）だけを条件としたものを第２の干渉検出の方式とし、上記（４）の条件を追加したものを第１の干渉検出の方式として、切替動作を行ってもよい。
【００１３】
つまり、干渉信号と判定した受信信号の数が非常に少ない場合は、上記（１）を条件として干渉検出処理を行い、干渉信号と判定した受信信号の数が非常に多い場合は上記（２）および（３）を条件して干渉検出処理を行い、これらの中間的な数である場合には、上記（２）、（３）および（４）を条件として干渉検出処理を行う。
【００１４】
また、切り替えるか否かの判断の対象となる受信信号は、１回の測定内（１ｐｉｎｇ内）における干渉信号の数が所定のしきい値以上の場合、あるいは、複数の測定における干渉信号の数が所定のしきい値以上の場合、とすることも可能である。
【００１５】
複数の測定における受信信号から判断する場合、干渉検出部は、同じ深度に連続して干渉であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様や、干渉信号であると判断した受信信号の数を複数の測定で平均化し、当該平均化した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様も可能である。
【００１６】
なお、干渉検出部は、１回の測定内において基準深度以上連続して、干渉であると判定した受信信号が存在する場合に、これら連続して干渉であると判定した受信信号を干渉信号であると判断し、連続していない受信信号は干渉信号ではないと判断することが望ましい。このため、例えば同一物標（深度方向に移動する魚等）からのエコーが今回と前回とで離れた深度に検出される場合において、干渉であると誤判断することがない。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、必要以上に干渉除去を行わず、従来よりも高精度に干渉の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】魚群探知機の構成を示すブロック図である。
【図２】メモリ１７に記録される受信信号を示した図である。
【図３】エコーデータと画像メモリを示した図である。
【図４】干渉検出、干渉除去、および切替動作を示すフローチャートである。
【図５】Ｈｉｇｈの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【図６】Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【図７】Ｌｏｗの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【図８】表示部２０の画面表示例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の探知装置の実施形態に係る魚群探知機の構成を示すブロック図である。魚群探知機は、操作部１０、送受波器１１、送受切替部１２、送信回路１３、制御部１４、受信回路１５、Ａ／Ｄ変換器１６、メモリ１７、信号処理部１８、表示処理部１９、および表示部２０を備えている。
【００２０】
制御部１４は、魚群探知機を統括的に制御するものであり、操作部１０からの探知レンジの設定等の指示入力等に応答して、送信回路１３の送信周期、探知レンジ等を設定し、対応するＡ／Ｄ変換器１６へのサンプリングパルスの周期設定、メモリ１７への書込、読出クロックやアドレス等の生成処理、信号処理部１８、表示処理部１９への各種処理信号の生成、演算処理の実行指示を行うものである。表示部２０は、画面の縦軸を深度方向とし、横軸を時間方向として、表示用の受信データの表示を行うものである。
【００２１】
送信回路１３は、トラップ回路を内蔵した送受切替部１２を介して、送受信部である送受波器１１にパルス状の信号を入力する。送受波器１１は、船底等に取り付けられる振動子であり、送信回路１３から入力されるパルス状の信号に応じて水中に超音波（送信信号）を出力する。
【００２２】
送受波器１１が出力した超音波は、魚群や海底等の物標に反射し、エコーとして受信される。送受波器１１は、受信したエコーの強度に応じた受信信号を、送受切替部１２を介して受信回路１５に出力する。受信回路１５は、入力された受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換器１６に出力する。Ａ／Ｄ変換器１６は、受信信号を所定のサンプリングレートでデジタル信号に変換し、メモリ１７に順次記録する。
【００２３】
図２は、メモリ１７に記録される受信信号を示した図である。メモリ１７には、１回の測定で得られる受信信号のデータが深度方向に所定分解能で（超音波の送信から所定時間経過毎に）順次記録されており、複数回の測定に対応するデータ列が記録されている。例えば最新の（今回の）測定においては、送信から受信までの時間差が最も小さい（最も深度の浅い）データがＭ（０，０）として記録され、深度方向の分解能に応じて、順にＭ（０，１）〜Ｍ（０，ｎ）として記録される。同様に、前回の測定については、最も深度の浅いデータがＭ（１，０）として記録され、深度方向の分解能に応じて、順にＭ（１，１）〜Ｍ（１，ｎ）として記録される。同様に、前々回の測定については、最も深度の浅いデータがＭ（２，０）として記録され、深度方向の分解能に応じて、順にＭ（２，１）〜Ｍ（２，ｎ）として記録される。なお、同図の例では、今回、前回、前々回の３回分の測定のデータ列を記録する例を示しているが、記録するデータ列の数はメモリの容量に応じて順次設定すればよい。記録するデータ列の数以上に測定を行う場合は、最も古いデータ列から順に捨てられ、最新のデータ列が順次更新される。
【００２４】
次に、信号処理部１８は、メモリ１７に記録された受信信号を表示部２０に表示するためのデータに変換する処理を行う。すなわち、信号処理部１８は、メモリ１７に順次記録された各受信信号を、超音波を出力してからの経過時間に応じて、深度に対応したエコーデータとして表示処理部１９に出力する処理を行う。
【００２５】
図３は、エコーデータを示した図である。まず、信号処理部１８は、メモリ１７から読み出した各受信信号を、表示部２０の画素数（縦方向の画面解像度）に応じて丸め込む処理を行う。この丸め込んだデータが１回の測定（１ｐｉｎｇ）分のエコーデータとなる。例えば、同図（Ａ）に示すように、最新の測定に係る受信信号Ｍ（０，０）〜Ｍ（０，ｎ）のうち、Ｍ（０，０）およびＭ（０，１）を平均化し、最も深度の浅い位置に対応する画素のエコーデータｆ（０，０）とする。信号処理部１８は、順に複数の受信信号を平均化して、各画素のエコーデータｆ（０，０）〜ｆ（０，ｍ）を生成する。このようにして生成したエコーデータが最新の１ｐｉｎｇ分のエコーデータとなる。なお、丸め込むデータの数は同図の例に限るものではなく、また、丸め込みの態様としては平均化する例に限らず、例えば深度に応じて重み付け等を行ってもよいし、ピークホールド（最大値抽出）により行ってもよい。
【００２６】
信号処理部１８は、上記のようにして丸め込んだ最新のエコーデータを用いて後述の干渉除去処理を行った後に、表示処理部１９に出力して当該表示処理部１９の画像メモリ（ＲＡＭ：不図示）の内容を更新する。表示処理部１９は、更新された干渉除去処理後の画像メモリに記録されたエコーデータを表示部２０に出力する。その結果、複数回分のｐｉｎｇのエコーデータが表示部２０に表示される。なお、上記丸め込みの処理は必須ではなく、例えば表示部２０の縦方向の画面解像度が受信信号の分解能に近い場合、あるいは同一である場合、受信信号をそのまま各画素に対応するエコーデータとしてもよい。
【００２７】
図３（Ｂ）は、画面全体に対応するエコーデータを示す図である。表示処理部１９の画像メモリには、表示部２０の全画素分のエコーデータが記録されており、信号処理部１８によって、１ｐｉｎｇ毎に順次更新される。最新のエコーデータが右端のデータであり、ｆ（０，０）〜ｆ（０，ｊ）〜ｆ（０，ｍ）で記録されている。順に、前回のｐｉｎｇに係るエコーデータがｆ（１，０）〜ｆ（１，ｊ）〜ｆ（１，ｍ）で記録され、ｉ回前のｐｉｎｇに係るエコーデータがｆ（ｉ，０）〜ｆ（ｉ，ｊ）〜ｆ（ｉ，ｍ）で記録され、表示部２０の画素数（横方向の画面解像度）に応じて、ｆ（ｌ，０）〜ｆ（ｌ，ｊ）〜ｆ（ｌ，ｍ）まで記録される。なお、初期動作時（起動時）は、画像メモリには各エコーデータが何も記録されていない状態であり、画面上には背景色（例えば黒色）が表示されるものであり、時間経過とともに、ｉ＝０〜ｉ＝ｌまで順次更新されるものである。エコーデータが横方向の最大画素数以上に更新された場合、最も古いものから順に捨てられる。
【００２８】
ここで、信号処理部１８は、干渉検出部１８１および表示信号作成部１８２を備えており、干渉検出処理および干渉除去処理を行う。本実施形態の干渉検出部１８１では、検出した干渉の数に応じて、干渉検出感度の異なる３つの方式（Ｈｉｇｈ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｌｏｗ）を切り替えて干渉検出処理を行う。
【００２９】
図４は、干渉検出、干渉除去、および切替動作を示すフローチャートである。この動作は、ｐｉｎｇ毎に（１ｐｉｎｇ分のデータが画像メモリに蓄積された時点で）行う。最初に、干渉検出部１８１は、上述のいずれか１つの方式を用いて干渉検出処理を行う（ｓ１１）。例えば、起動時の最初の処理では、Ｌｏｗの方式を用いて干渉検出を行い、それ以外では前回ｐｉｎｇ動作時に設定していた方式を引き継ぐ。各方式における処理の内容については、後に詳しく述べる。
【００３０】
そして、表示信号作成部１８２は、干渉検出部１８１が検出した干渉信号を除去する処理を行う（ｓ１２）。その後、干渉検出部１８１は、検出した干渉信号の数（除去した干渉信号の数）に応じて、レベル切替判定を行う（ｓ１３）。例えば、干渉信号の数が０である場合や、１ｐｉｎｇ内の受信信号全体の数に対して干渉信号の数が非常に少ない（例えば１％未満である）場合、最も干渉検出感度の低い方式（Ｌｏｗ）を選択し、１ｐｉｎｇ内の受信信号全体の数に対して干渉信号の数が非常に多い（例えば５０％以上である）場合、最も干渉検出感度の高い方式（Ｈｉｇｈ）を選択する。干渉信号の数が０である場合等、干渉信号の数が非常に少ない場合は、干渉検出処理をオフにしてもよいが、後述するＬｏｗの方式では、干渉以外の成分を干渉であると誤判定することはほとんどないため、常に干渉検出処理を行うことが望ましい。
【００３１】
なお、例えば現時点でＬｏｗを選択している場合、干渉信号の数が５％以上となった場合にＭｅｄｉｕｍに切り替え、現時点でＭｅｄｉｕｍを選択している場合、干渉信号の数が１％未満となった場合にＬｏｗに切り替える等、ＬｏｗからＭｅｄｉｕｍに切り替える場合とＭｅｄｉｕｍからＬｏｗに切り替える場合とで、対象となる干渉信号の数を異なるものとしてもよい。同様に、例えば現時点でＨｉｇｈを選択している場合、干渉信号の数が２０％未満となった場合にＭｅｄｉｕｍに切り替え、現時点でＭｅｄｉｕｍを選択している場合、干渉信号の数が５０％以上となった場合にＨｉｇｈに切り替える等の条件を設定してもよい。
【００３２】
なお、干渉信号の数は、干渉であると判断した画素の総数であってもよいし、連続する干渉の箇所を全体として１つの干渉（グループ）であるとして、グループ数を算出する態様であってもよい。このとき、非常に低レベルの信号（例えば表示ダイナミックレンジ下限値以下の信号）については、干渉信号の数に含めないことが好ましい。例えば、非常にレベルの低い干渉信号が多く存在する場合に、画面上ではほとんど干渉が無いとして見える場合がある。この場合、干渉除去のレベルを切り替えないことが好ましいため、非常にレベルの低い干渉信号については、干渉信号の数に含めないようにし、レベルを切り替えない態様とする。
【００３３】
干渉検出部１８１は、ｓ１３において、レベル切替の条件を満たしたと判断した場合、レベル切替処理を行い（ｓ１４）、その後、現ｐｉｎｇから適用するか否かを判断する（ｓ１５）。現ｐｉｎｇから適用する場合、再度ｓ１１の処理から繰り返し、再度干渉検出処理および干渉除去処理を行う。現ｐｉｎｇから適用する場合は、新たに切り替えた方式で再度干渉検出、干渉除去を行うため、干渉が多い場合に有用である。次回のｐｉｎｇから適用する場合は、迅速にエコーデータを表示することができる。
【００３４】
次に、図５、図６および図７を参照して、各干渉検出の方式について説明する。まず、図５は、Ｈｉｇｈの干渉検出動作を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、干渉検出部１８１は、画像メモリに記憶されているエコーデータを読み出して入力する（ｓ２１）。ここでは、現ｐｉｎｇ、および過去３ｐｉｎｇ分のエコーデータを読み出す。そして、干渉検出部１８１は、同じ深度の複数ｐｉｎｇのエコーデータについて、現ｐｉｎｇが最小であるか否かを判断する（ｓ２２）。
【００３６】
干渉検出部１８１は、入力したエコーデータのうち、現ｐｉｎｇの各画素のエコーデータについて、それぞれ現ｐｉｎｇが最小ではない場合、さらに現ｐｉｎｇの強度がしきい値ＮＬｌｅｖｅｌ以上であるか否かを判断する（ｓ２３）。ＮＬｌｅｖｅｌは、ノイズ等の低レベル成分と区別するための値を予め設定しておく。現ｐｉｎｇが最小ではなく、かつＮＬｌｅｖｅｌ以上の強度を有する場合に干渉であると判定し（ｓ２４）、最小である場合、あるいはＮＬｌｅｖｅｌ未満である場合に干渉ではないと判定する（ｓ２５）。つまり、下記数式１に示すように、ｆ（ｉ，ｊ）がｆ（ｉ−１，ｊ）、ｆ（ｉ−２，ｊ）、またはｆ（ｉ−３，ｊ）以上の強度を有し、かつしきい値ＮＬｌｅｖｅｌ以上である場合、干渉であると判定してｇ（ｉ，ｊ）＝１とするエコーデータを生成し、それ以外の場合、干渉ではないと判定してｇ（ｉ，ｊ）＝０とするエコーデータを生成する。
【００３７】
【数１】
【００３８】
なお、各画素で比較するデータは、それぞれ深度方向に複数のサンプル（例えばｊ−２，ｊ−１，ｊの３点）を平均化した値を用いてもよい。また、比較対象のデータは過去３ｐｉｎｇのエコーデータに限らず、さらに過去のｐｉｎｇと比較してもよいし、さらに少ない（例えば現ｐｉｎｇと前回ｐｉｎｇの）比較だけであってもよい。
【００３９】
干渉検出部１８１は、以上の判定を全画素について行い（ｓ２６）、最後に深度方向の連続性を判断する（ｓ２７）。つまり、干渉であると判定した画素が深度方向に連続している数をカウントする。具体的には、干渉検出部１８１は、次の数式２による演算を行い、基準となる深度方向の長さ以内の干渉の数を算出する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
ここで、ｗｉｄｔｈは、連続性の有無を判断する基準となる深度方向の長さであり、ｎ＝０〜ｗｉｄｔｈ−１までのｇ（ｉ，ｊ）＝１となる箇所の総数を算出する。そして、干渉検出部１８１は、基準値以上の深度方向の長さを有する箇所のみ抽出する処理を行う。すなわち、干渉部分の数の合計値ｓｕｍ（ｉ，ｊ）がしきい値以上である箇所をｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝１とし、合計値がしきい値未満である箇所をｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝０とする処理を行う。そして、干渉検出部１８１は、ｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝１となる箇所を干渉信号として、それ以外のｇ’（ｉ＋ｎ，ｊ）＝０となる箇所は干渉信号ではないと判断する。
【００４２】
ただし、ある程度の誤差を考慮し、１画素だけ干渉ではないと判定されている場合（１点抜け）は連続であるとすることが望ましい。なお、連続であるとする抜け点数は、深度方向の分解能の最低単位（１点抜け）に限らず、複数分の画素に対応する所定の基準点数を定め、所望とする精度に応じて適宜設定する。
【００４３】
次に、図６は、Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作を示すフローチャートである。Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作は、図５に示したＨｉｇｈの干渉検出動作とほぼ同様であるが、以下の点が異なる。
【００４４】
すなわち、干渉検出部１８１は、ｓ２２において、現ｐｉｎｇの各画素のエコーデータについて、過去３ｐｉｎｇ分のエコーデータと比較して最小ではないと判定し、かつｓ２３においてしきい値ＮＬｌｅｖｅｌ以上の強度を有すると判断した場合、さらに現ｐｉｎｇの強度と過去３ｐｉｎｇのうち最小値との差分（強度変化）を求め、この強度変化が所定のしきい値ｔｈを超えるか否かを判断する（ｓ３１）。過去３ｐｉｎｇの最小値との差分がしきい値ｔｈを超える場合に、干渉であると判定してｇ（ｉ，ｊ）＝１を生成し（ｓ２３）、それ以外の場合に干渉ではないと判定してｇ（ｉ，ｊ）＝０を生成する（ｓ２４）。しきい値ｔｈは、必要とする感度に応じて適宜変更すればよい。干渉検出部１８１は、全画素について上記判定を行い（ｓ２６）、最後に深度方向の連続性を判断する（ｓ２７）。
【００４５】
このように、Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作は、Ｈｉｇｈの干渉検出動作に加えて、現ｐｉｎｇの強度と過去３ｐｉｎｇの最小値との差分（強度変化）が所定のしきい値ｔｈを超えるか否かの条件が加わるため、相対的にＨｉｇｈの干渉検出動作よりも干渉検出の感度が低くなる。
【００４６】
次に、図７は、Ｌｏｗの干渉検出動作を示すフローチャートである。Ｌｏｗの干渉検出動作は、図５や図６に示した判断と異なり、以下の様にして行う。
【００４７】
まず、干渉検出部１８１は、画像メモリから現ｐｉｎｇおよび前回ｐｉｎｇのエコーデータを読み出し（ｓ４１）、同じ深度について現ｐｉｎｇの強度と前回ｐｉｎｇの強度との差分（強度変化）が所定のしきい値を超えるか否かを判断する（ｓ４２）。前回ｐｉｎｇとの差分がしきい値ｔｈを超える場合に、干渉であると判定してｇ（ｉ，ｊ）＝１を生成し（ｓ４３）、それ以外の場合に干渉ではないと判定してｇ（ｉ，ｊ）＝０を生成する（ｓ４４）。しきい値ｔｈは、上記Ｍｅｄｉｕｍの干渉検出動作で示したしきい値ｔｈと同じ値であってもよいが、異なる値であってもよい。Ｌｏｗの干渉検出動作として必要とする感度に応じて適宜変更すればよい。干渉検出部１８１は、全画素について上記判定を行い（ｓ２６）、最後に深度方向の連続性を判断する（ｓ２７）。
【００４８】
以上のように、Ｌｏｗの干渉検出動作は、ｐｉｎｇ間の強度変化が非常に大きい場合に限り干渉であると判定する処理であるため、最も干渉検出の感度が低くなり、しきい値ｔｈを適切に設定すれば、干渉以外の成分を干渉であると誤判定することはほとんどない。
【００４９】
なお、上述の例では、強度変化として差分演算を行う例を示したが、例えば強度の比でもよいし、微分成分を抽出するものであってもよい。
【００５０】
そして、表示信号作成部１８２は、干渉検出部１８１で検出した干渉箇所を除去するべく、以下の数式３に示す干渉除去処理を行う（図４のｓ１２）。
【００５１】
【数３】
【００５２】
すなわち、干渉ではない箇所はエコーデータをそのままにし、干渉であると判断した箇所はその前後のエコーデータで平均化した値に置き換える処理を行う。この干渉除去処理後のエコーデータｆ’（ｉ，ｊ）が表示処理部１９に出力され、画像として表示される。 なお、干渉除去処理は、前後のエコーデータを平均化する処理に限らず、例えば単に前回の測定におけるエコーデータに置き換える処理であってもよい。特に、測定毎にリアルタイムに干渉検出、除去処理を行う場合、干渉除去の処理は、前後の平均値に置き換えるのではなく、前回の測定におけるエコーデータに置き換える態様とする。複数回の測定分だけ余分にエコーデータを蓄積してから干渉検出、除去処理を行い、表示部２０に表示する全ての画素について干渉検出、除去処理を行ってもよいが、リアルタイムに処理を行う場合、現ｐｉｎｇのエコーデータと、過去ｐｉｎｇのエコーデータを用いて干渉検出処理を行い、干渉である箇所は過去（例えば前回）ｐｉｎｇのエコーデータに置き換える処理とする。
【００５３】
なお、上述の例では、干渉検出の方式を３段階に切り替える処理を行ったが、２段階、あるいはさらに多段階に切り替える処理を行ってもよい。
【００５４】
また、上述の例では、異なる３方式を切り替えることで干渉検出の感度を切り替える例を示したが、同じ干渉検出の方式で干渉検出、除去の繰り返し数を変更することでも、干渉検出の感度を切り替えることが可能である。例えば、「Ｈｉｇｈ」の場合は干渉検出、干渉除去を３回繰り返し、「Ｍｅｄｉｕｍ」の場合は干渉検出、干渉除去を２回繰り返し、「Ｌｏｗ」の場合は干渉検出、干渉除去を１回だけ行う態様も可能である。この場合、干渉検出動作は、どの様なものであってもよいが、干渉検出の感度が高いものである場合、１回の処理でも大きく干渉除去を行ってしまうため、ｐｉｎｇ間の強度変化が非常に大きい場合に限り干渉であると判定する処理の様に、干渉検出の感度が低いものであることが望ましい。
【００５５】
次に、以上のようにして干渉検出、除去処理を行った場合の画像比較例を図８に示す。ただし、同図の画像は、説明のための一例を示したもの（シミュレーション）であり、実際の海中を測定したものではない。
図８（Ａ）、図８（Ｅ）、および図８（Ｉ）は、干渉検出処理前のエコーデータを出力した場合の画像例を示した図である。図８（Ａ）は干渉が非常に多い場合、図８（Ｉ）は干渉がほとんどない場合、図８（Ｅ）は適度に干渉が存在する場合の例である。
【００５６】
図８（Ｂ）は、Ｌｏｗの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｃ）は、Ｍｅｄｉｕｍの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｄ）は、Ｈｉｇｈの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図である。同様に、図８（Ｆ）は、Ｌｏｗの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｇ）は、Ｍｅｄｉｕｍの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｈ）は、Ｈｉｇｈの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図である。図８（Ｊ）は、Ｌｏｗの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｋ）は、Ｍｅｄｉｕｍの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図であり、図８（Ｌ）は、Ｈｉｇｈの方式で干渉検出、除去処理を行った場合の画像例を示した図である。
【００５７】
これらの図に示すように、干渉が非常に多い状況では、Ｌｏｗ、あるいはＭｅｄｉｕｍの方式であっても、干渉が残ってしまう場合がある。一方で、干渉が非常に少ない状況では、ＨｉｇｈあるいはＭｅｄｉｕｍの方式では干渉以外の成分も干渉であると誤判定して除去してしまうおそれがある。この点、本実施形態の干渉検出、除去処理では、干渉信号の数に応じてＬｏｗ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｈｉｇｈの方式を切り替えて実行するため、例えば干渉の非常に多い状況では図８（Ｄ）に示すようにＨｉｇｈの方式を用いて干渉を適切に除去し、干渉の非常に少ない状況では図８（Ｊ）に示すようにＬｏｗの方式を用いて干渉以外の成分を除去しないようにし、適度に干渉が存在する場合には図８（Ｇ）に示すように、Ｍｅｄｉｕｍの方式を用いて干渉をある程度除去しつつも必要以上に干渉以外の成分を除去しないようにする。
【００５８】
なお、上記実施形態では、各ｐｉｎｇにおける干渉の数に基づいて干渉検出の感度を切り替える例を示したが、複数のｐｉｎｇにおける干渉の数に基づいて干渉検出の感度を切り替える態様も可能である。例えば、同じ深度に連続して干渉であると判断した数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様や、干渉であると判断した数を複数のｐｉｎｇで平均化し、当該平均化した干渉の数が所定のしきい値以上の場合に切り替える、という態様も可能である。
【００５９】
なお、本実施形態では、メモリ１７に記録した受信信号を表示用のエコーデータとして丸め込んだ後に干渉検出、除去処理を行っているが、メモリ１７に記録した受信信号をそのまま用いて干渉検出、除去処理を行ってもよい。ただし、魚群探知機では、干渉であるか物標であるかを、最終的にはユーザが表示部のエコー画像から見た目で判断するため、表示される画素単位で干渉検出、除去処理を行うことが処理負荷的にも精度的にも望ましいものである。
【００６０】
なお、本実施形態では、信号処理部１８にて干渉検出、除去処理を行う例を示したが、干渉検出、除去処理は、制御部１４にて行ってもよいし、別途、専用の干渉検出部としてのハードウェアを用意してもよい。
【００６１】
また、本実施形態においては、魚群探知機について説明したが、レーダ装置等の干渉が発生するおそれのある他の装置においても、本発明の適用は可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…操作部
１１…送受波器
１２…送受切替部
１３…送信回路
１４…制御部
１５…受信回路
１６…Ａ／Ｄ変換器
１７…メモリ
１８…信号処理部
１９…表示処理部
２０…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信部と、
前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出部と、を備え、
前記干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理と、前記第２の干渉検出処理とは、異なる干渉検出の方式を用いることを特徴とする探知装置。
【請求項３】
請求項１に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理と、前記第２の干渉検出処理とは、同じ干渉検出の方式で、干渉検出処理の繰り返し数が異なることを特徴とする探知装置。
【請求項４】
請求項２に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理は、
前回の測定における受信信号から強度変化が所定のしきい値以上である場合に当該受信信号を干渉信号であると判定する処理であり、
前記第２の干渉検出処理は、
複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、かつ所定のしきい値以上の強度を有する受信信号のうち、過去の測定において最も低い強度を有する受信信号からの強度変化が所定のしきい値以上である場合に当該受信信号を干渉信号であると判定する処理であることを特徴とする探知装置。
【請求項５】
請求項２に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理は、
複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、かつ所定のしきい値以上の強度を有する受信信号のうち、過去の測定において最も低い強度を有する受信信号からの強度変化が所定のしきい値以上である場合に当該受信信号を干渉信号であると判定する処理であり、
前記第２の干渉検出処理は、前記複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、かつ所定のしきい値以上の強度を有する受信信号を干渉信号であると判定することを特徴とする探知装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、１回の測定内で干渉信号であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、複数の測定で干渉信号であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項８】
請求項７に記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、同じ深度に連続して干渉であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項９】
請求項７に記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数を前記複数の測定で平均化し、当該平均化した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、１回の測定内において基準深度以上連続して、干渉であると判定した受信信号が存在する場合に、これら連続して干渉であると判定した受信信号を干渉信号であると判断し、連続していない受信信号は干渉信号ではないと判断する探知装置。
【請求項１１】
送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信処理と、
前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出処理と、を探知装置に実行させるプログラムであって、
前記干渉検出処理は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項１】
送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信部と、
前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出部と、を備え、
前記干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理と、前記第２の干渉検出処理とは、異なる干渉検出の方式を用いることを特徴とする探知装置。
【請求項３】
請求項１に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理と、前記第２の干渉検出処理とは、同じ干渉検出の方式で、干渉検出処理の繰り返し数が異なることを特徴とする探知装置。
【請求項４】
請求項２に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理は、
前回の測定における受信信号から強度変化が所定のしきい値以上である場合に当該受信信号を干渉信号であると判定する処理であり、
前記第２の干渉検出処理は、
複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、かつ所定のしきい値以上の強度を有する受信信号のうち、過去の測定において最も低い強度を有する受信信号からの強度変化が所定のしきい値以上である場合に当該受信信号を干渉信号であると判定する処理であることを特徴とする探知装置。
【請求項５】
請求項２に記載の探知装置において、
前記第１の干渉検出処理は、
複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、かつ所定のしきい値以上の強度を有する受信信号のうち、過去の測定において最も低い強度を有する受信信号からの強度変化が所定のしきい値以上である場合に当該受信信号を干渉信号であると判定する処理であり、
前記第２の干渉検出処理は、前記複数回の測定において、過去の測定における強度よりも高い強度を有し、かつ所定のしきい値以上の強度を有する受信信号を干渉信号であると判定することを特徴とする探知装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、１回の測定内で干渉信号であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、複数の測定で干渉信号であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項８】
請求項７に記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、同じ深度に連続して干渉であると判断した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項９】
請求項７に記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、干渉信号であると判断した受信信号の数を前記複数の測定で平均化し、当該平均化した受信信号の数が所定のしきい値以上の場合に前記切替動作を実行することを特徴とする探知装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の探知装置において、
前記干渉検出部は、１回の測定内において基準深度以上連続して、干渉であると判定した受信信号が存在する場合に、これら連続して干渉であると判定した受信信号を干渉信号であると判断し、連続していない受信信号は干渉信号ではないと判断する探知装置。
【請求項１１】
送信信号に対するエコーの強度に応じた受信信号を出力する送受信処理と、
前記受信信号から、干渉信号を検出する干渉検出処理と、を探知装置に実行させるプログラムであって、
前記干渉検出処理は、干渉信号であると判断した受信信号の数に応じて、第１の干渉検出処理から、前記第１の干渉検出処理よりも干渉の検出感度が高い第２の干渉検出処理に切り替える、または第２の干渉検出処理から第１の干渉検出処理に切り替える切替動作を実行することを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２５６５０（Ｐ２０１２−２２５６５０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０４３５（Ｐ２０１１−９０４３５）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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