ＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置
【課題】グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようにし、これにより操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供すること。
【解決手段】音響グラム表示画像データを二値化したうえで画素膨張処理を施し、でシフト領域を前処理する。次に、前処理されたシフト領域の境界線を追跡してシフト領域を分割したのち、分割されたシフト領域を細線化処理してデジタルラインとする。次に、得られたデジタルラインを線分近似したのち上限周波数Ｆ１、下限周波数Ｆ２、中心周波数Ｆ０を求め、これらのパラメータを用いてＣＰＡレンジＲｄを算出する。
【解決手段】音響グラム表示画像データを二値化したうえで画素膨張処理を施し、でシフト領域を前処理する。次に、前処理されたシフト領域の境界線を追跡してシフト領域を分割したのち、分割されたシフト領域を細線化処理してデジタルラインとする。次に、得られたデジタルラインを線分近似したのち上限周波数Ｆ１、下限周波数Ｆ２、中心周波数Ｆ０を求め、これらのパラメータを用いてＣＰＡレンジＲｄを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソノブイなどにより取得した目標の音響データを解析してＣＰＡ（Closest Point of Approach）を算出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中目標から放射される音響信号を周波数分析してＣＰＡレンジを求める技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。この種の技術においては、データ解析に際して専らグラム表示が用いられることが多い（例えば特許文献２を参照）。これらの装置は哨戒機などに搭載されて機上で用いられることが多い。
【特許文献１】特開２０００−１８０５４６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら既存の技術においては、音響システムから入力されるグラム表示のドプラシフトを監視し、ドプラシフトの傾きを手作業で計測することによりＣＰＡを求めるようにしていた。このため操作員（哨戒機の搭乗員など）の負荷が大きく、何らかの対処が望まれている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようにし、これにより操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、目標からの放射音に基づき生成される音響グラム表示画像から前記目標へのＣＰＡを算出するＣＰＡ算出方法であって、前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成する前処理ステップと、前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割するシフト領域分割ステップと、前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成する細線化処理ステップと、前記デジタルラインを線分近似する近似ステップと、前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出する抽出ステップと、前記抽出されたパラメータを用いてＣＰＡの半径を算出する算出ステップとを具備することを特徴とするＣＰＡ算出方法が提供される。
このような手段を講じることにより、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作が例えばソフトウェア処理により自動化される。従って操作員の負荷の軽減を図ることができるようになる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようになり、よって操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、この発明に係わるＣＰＡ算出装置が用いられるシステムの一例を示す図である。図１において、対潜哨戒機などの航空機１０は、海上に投下されたソノブイ２０からの電波を受信する。ソノブイ２０は、海中の潜水艦３０から放射される放射音をモニタし、音響データを生成する。生成された音響データは電波回線を介して航空機１０に伝送される。
【０００７】
図２は、この発明に係わるＣＰＡ算出装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図２に示す機上装置４０は航空機１０に搭載され、ソノブイ２０からの電波を受信してＣＰＡを算出する。機上装置４０において、ソノブイ２０からの電波は受信部４１で受信される。受信部４１は受信信号から音響データを復調し、信号処理部４２に入力する。信号処理部４２は受信した音響データから、目標の音響グラム表示画像を生成する。この音響グラム表示画像は画像処理部５０に入力され、ドプラシフト解析処理を施される。
【０００８】
画像処理部５０は、HOTLinkなどのインタフェースにより転送される音響グラム表示画像データをインタフェース部５１を介して受信する。この音響グラム表示画像データは記憶部５３に一時的に記憶され、入出力部４４を介したオペレータ操作により適宜読み出されて表示部４３に表示される。記憶部５３にはＣＰＡ演算処理プログラム５３ａも記憶されており、このプログラムに基づくＣＰＵ（Central Processing Unit）５２の演算処理により、目標へのＣＰＡが算出される。
【０００９】
図３は、図２のＣＰＵ５２の処理手順を示すフローチャートである。図３の手順が進行する中で、表示部４３には図４に示すような画像が表示される。図３において、図４（ａ）の音響グラム表示画像データが入力されると（ステップＳ１）、ＣＰＵ５２はこの画像データを二値化したうえで画素膨張処理を施し、でシフト領域を前処理する（ステップＳ２）。この手順では図４（ｂ）の画像が得られる。
【００１０】
次にＣＰＵ５２は、前処理されたシフト領域の境界線を追跡してシフト領域を分割する（ステップＳ３）。次にＣＰＵ５２は、分割されたシフト領域を細線化処理してデジタルラインとする（ステップＳ４）。この手順では図４（ｃ）の画像が得られる。次にＣＰＵ５２は、図４（ｄ）に示すように、得られたデジタルラインを線分近似したのち（ステップＳ５）、ＣＰＡの計算に必要なパラメータである上限周波数Ｆ１、下限周波数Ｆ２、中心周波数Ｆ０を求める（ステップＳ６）。そして、これらのパラメータを用いて次式によりＣＰＡの半径（ＣＰＡレンジ）Ｒｄが算出される（ステップＳ７）。
【数１】
【００１１】
図５は、図２の表示部４３に示されるＣＰＡの一例を示す模式図である。ＣＰＡが算出されると、表示部４３には航空機２０、ソノブイ２０、潜水艦３０を示すシンボルマークに加えて、ソノブイ２０を中心としＲｄを半径とする円が描画される。その円上に潜水艦３０のシンボルが表示されることになる。
【００１２】
以上述べたようにこの実施形態では、音響グラム表示画像データを二値化したうえで画素膨張処理を施し、でシフト領域を前処理する。次に、前処理されたシフト領域の境界線を追跡してシフト領域を分割したのち、分割されたシフト領域を細線化処理してデジタルラインとする。次に、得られたデジタルラインを線分近似したのち上限周波数Ｆ１、下限周波数Ｆ２、中心周波数Ｆ０を求め、これらのパラメータを用いてＣＰＡレンジＲｄを算出するようにしている。このようにしたので、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようになり、これにより操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係わるＣＰＡ算出装置が用いられるシステムの一例を示す図。
【図２】この発明に係わるＣＰＡ算出装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図３】図２のＣＰＵ５２の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図３の各処理手順において、図２の表示部４３に表示される画像の一例を示す模式図。
【図５】図２の表示部４３に示されるＣＰＡの一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００１５】
１０…航空機、２０…ソノブイ、３０…潜水艦、４０…機上装置、４１…受信部、４２…信号処理部、４３…表示部、４４…入出力部、５０…画像処理部、５１…インタフェース部、５２…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、５３…記憶部、５３ａ…ＣＰＡ演算処理プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソノブイなどにより取得した目標の音響データを解析してＣＰＡ（Closest Point of Approach）を算出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中目標から放射される音響信号を周波数分析してＣＰＡレンジを求める技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。この種の技術においては、データ解析に際して専らグラム表示が用いられることが多い（例えば特許文献２を参照）。これらの装置は哨戒機などに搭載されて機上で用いられることが多い。
【特許文献１】特開２０００−１８０５４６号公報
【特許文献２】特開２０００−１９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら既存の技術においては、音響システムから入力されるグラム表示のドプラシフトを監視し、ドプラシフトの傾きを手作業で計測することによりＣＰＡを求めるようにしていた。このため操作員（哨戒機の搭乗員など）の負荷が大きく、何らかの対処が望まれている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようにし、これにより操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、目標からの放射音に基づき生成される音響グラム表示画像から前記目標へのＣＰＡを算出するＣＰＡ算出方法であって、前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成する前処理ステップと、前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割するシフト領域分割ステップと、前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成する細線化処理ステップと、前記デジタルラインを線分近似する近似ステップと、前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出する抽出ステップと、前記抽出されたパラメータを用いてＣＰＡの半径を算出する算出ステップとを具備することを特徴とするＣＰＡ算出方法が提供される。
このような手段を講じることにより、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作が例えばソフトウェア処理により自動化される。従って操作員の負荷の軽減を図ることができるようになる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようになり、よって操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、この発明に係わるＣＰＡ算出装置が用いられるシステムの一例を示す図である。図１において、対潜哨戒機などの航空機１０は、海上に投下されたソノブイ２０からの電波を受信する。ソノブイ２０は、海中の潜水艦３０から放射される放射音をモニタし、音響データを生成する。生成された音響データは電波回線を介して航空機１０に伝送される。
【０００７】
図２は、この発明に係わるＣＰＡ算出装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図２に示す機上装置４０は航空機１０に搭載され、ソノブイ２０からの電波を受信してＣＰＡを算出する。機上装置４０において、ソノブイ２０からの電波は受信部４１で受信される。受信部４１は受信信号から音響データを復調し、信号処理部４２に入力する。信号処理部４２は受信した音響データから、目標の音響グラム表示画像を生成する。この音響グラム表示画像は画像処理部５０に入力され、ドプラシフト解析処理を施される。
【０００８】
画像処理部５０は、HOTLinkなどのインタフェースにより転送される音響グラム表示画像データをインタフェース部５１を介して受信する。この音響グラム表示画像データは記憶部５３に一時的に記憶され、入出力部４４を介したオペレータ操作により適宜読み出されて表示部４３に表示される。記憶部５３にはＣＰＡ演算処理プログラム５３ａも記憶されており、このプログラムに基づくＣＰＵ（Central Processing Unit）５２の演算処理により、目標へのＣＰＡが算出される。
【０００９】
図３は、図２のＣＰＵ５２の処理手順を示すフローチャートである。図３の手順が進行する中で、表示部４３には図４に示すような画像が表示される。図３において、図４（ａ）の音響グラム表示画像データが入力されると（ステップＳ１）、ＣＰＵ５２はこの画像データを二値化したうえで画素膨張処理を施し、でシフト領域を前処理する（ステップＳ２）。この手順では図４（ｂ）の画像が得られる。
【００１０】
次にＣＰＵ５２は、前処理されたシフト領域の境界線を追跡してシフト領域を分割する（ステップＳ３）。次にＣＰＵ５２は、分割されたシフト領域を細線化処理してデジタルラインとする（ステップＳ４）。この手順では図４（ｃ）の画像が得られる。次にＣＰＵ５２は、図４（ｄ）に示すように、得られたデジタルラインを線分近似したのち（ステップＳ５）、ＣＰＡの計算に必要なパラメータである上限周波数Ｆ１、下限周波数Ｆ２、中心周波数Ｆ０を求める（ステップＳ６）。そして、これらのパラメータを用いて次式によりＣＰＡの半径（ＣＰＡレンジ）Ｒｄが算出される（ステップＳ７）。
【数１】
【００１１】
図５は、図２の表示部４３に示されるＣＰＡの一例を示す模式図である。ＣＰＡが算出されると、表示部４３には航空機２０、ソノブイ２０、潜水艦３０を示すシンボルマークに加えて、ソノブイ２０を中心としＲｄを半径とする円が描画される。その円上に潜水艦３０のシンボルが表示されることになる。
【００１２】
以上述べたようにこの実施形態では、音響グラム表示画像データを二値化したうえで画素膨張処理を施し、でシフト領域を前処理する。次に、前処理されたシフト領域の境界線を追跡してシフト領域を分割したのち、分割されたシフト領域を細線化処理してデジタルラインとする。次に、得られたデジタルラインを線分近似したのち上限周波数Ｆ１、下限周波数Ｆ２、中心周波数Ｆ０を求め、これらのパラメータを用いてＣＰＡレンジＲｄを算出するようにしている。このようにしたので、グラム表示からＣＰＡ算出までの一連の操作を自動化できるようになり、これにより操作員の負荷の軽減を図ったＣＰＡ算出方法、ＣＰＡ算出装置および画像処理装置を提供することが可能となる。
【００１３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係わるＣＰＡ算出装置が用いられるシステムの一例を示す図。
【図２】この発明に係わるＣＰＡ算出装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図３】図２のＣＰＵ５２の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図３の各処理手順において、図２の表示部４３に表示される画像の一例を示す模式図。
【図５】図２の表示部４３に示されるＣＰＡの一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００１５】
１０…航空機、２０…ソノブイ、３０…潜水艦、４０…機上装置、４１…受信部、４２…信号処理部、４３…表示部、４４…入出力部、５０…画像処理部、５１…インタフェース部、５２…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、５３…記憶部、５３ａ…ＣＰＡ演算処理プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標からの放射音に基づき生成される音響グラム表示画像から前記目標へのＣＰＡ（Closest Point of Approach）を算出するＣＰＡ算出方法であって、
前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成する前処理ステップと、
前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割するシフト領域分割ステップと、
前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成する細線化処理ステップと、
前記デジタルラインを線分近似する近似ステップと、
前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出する抽出ステップと、
前記抽出されたパラメータを用いてＣＰＡの半径を算出する算出ステップとを具備することを特徴とするＣＰＡ算出方法。
【請求項２】
目標からの放射音をモニタする音響モニタ装置から通信回線を介して音響データを受信する受信部と、
前記音響データから前記目標に係わる音響グラム表示画像を生成する信号処理部と、
前記音響グラム表示画像を入力される画像処理部とを具備し、
この画像処理部は、
前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成し、
前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割し、
前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成し、
前記デジタルラインを線分近似し、
前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出し、
前記抽出されたパラメータを用いて前記目標へのＣＰＡ（Closest Point of Approach）の半径を算出することを特徴とするＣＰＡ算出装置。
【請求項３】
目標からの放射音に基づき生成される音響グラム表示画像から前記目標へのＣＰＡ（Closest Point of Approach）を算出する画像処理装置であって、
前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成し、
前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割し、
前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成し、
前記デジタルラインを線分近似し、
前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出し、
前記抽出されたパラメータを用いて前記目標へのＣＰＡの半径を算出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１】
目標からの放射音に基づき生成される音響グラム表示画像から前記目標へのＣＰＡ（Closest Point of Approach）を算出するＣＰＡ算出方法であって、
前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成する前処理ステップと、
前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割するシフト領域分割ステップと、
前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成する細線化処理ステップと、
前記デジタルラインを線分近似する近似ステップと、
前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出する抽出ステップと、
前記抽出されたパラメータを用いてＣＰＡの半径を算出する算出ステップとを具備することを特徴とするＣＰＡ算出方法。
【請求項２】
目標からの放射音をモニタする音響モニタ装置から通信回線を介して音響データを受信する受信部と、
前記音響データから前記目標に係わる音響グラム表示画像を生成する信号処理部と、
前記音響グラム表示画像を入力される画像処理部とを具備し、
この画像処理部は、
前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成し、
前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割し、
前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成し、
前記デジタルラインを線分近似し、
前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出し、
前記抽出されたパラメータを用いて前記目標へのＣＰＡ（Closest Point of Approach）の半径を算出することを特徴とするＣＰＡ算出装置。
【請求項３】
目標からの放射音に基づき生成される音響グラム表示画像から前記目標へのＣＰＡ（Closest Point of Approach）を算出する画像処理装置であって、
前記音響グラム表示画像に含まれる画像データを二値化したのち画素膨張処理を施してシフト領域データを生成し、
前記シフト領域データの境界線を追跡してシフト領域を分割し、
前記分割されたシフト領域に細線化処理を施してデジタルラインを生成し、
前記デジタルラインを線分近似し、
前記線分近似されたデジタルラインから、前記音響グラム表示画像における下限周波数と、上限周波数と、中心周波数とを少なくとも含むパラメータを抽出し、
前記抽出されたパラメータを用いて前記目標へのＣＰＡの半径を算出することを特徴とする画像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３４７１５（Ｐ２００６−２３４７１５Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５２７２４（Ｐ２００５−５２７２４）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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