音響ホログラフィを用いる水中3次元撮像システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555422
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 田村 安孝 山形大学, 工学部, 助教授 (40171904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石原 知明 (株)三井造船, 昭島研究所・情報エンジニアリング事業部, 主任研究員 ; 湯浅 哲也 山形大学, 工学部, 助手 (30240146) ; 赤塚 孝雄 山形大学, 工学部, 教授 (80091875)
• Keywords: 音響ホログラフィ / 水中3次元撮像 / トランスデューサアレイ / 高分子圧電膜 / 速度推定

Research Abstract

1.データ収集システムの構築:VMEバス対応のAD変換システムと、パーソナルコンピュータとをMXIインタフェースにより結合してデータ収集システムを構築した。
2.超音波センサの試作と特性評価:基板加工機によりガラスエポキシ基板上に銅箔パターンを形成し、高分子圧電膜と接着してトランスデューサアレイを試作した。マルチチャネルのアレイトランスデューサとして良好に動作することを確認した。圧電ゴムによる送信用曲面トランスデューサは感度と特性にばらつきがあることがわかったため、平面上のものを新たに設計している。
3.移動補償方式の検討:ドップラーシフトの影響を評価するシミュレーションプログラムと、動きの影響を補償する像再生ソフトウェアのプロトタイプを作った。視線方向の速度をドップラーシフトから、角速度をマッチングにより、それぞれ推定できることを確認した。また、対象の拡がりの方向を考慮することにより、複雑な形状の対象の平行移動の速度を推定する方式を開発した。その結果、従来の方法と比較して速度推定誤差を小さくでき、アレイと平行な面内の速度で %という値が得られた。また、推定した速度に基づいて相対運動の影響を補償して3次元像再生することが可能であった。現在、マッチングによる横方向速度推定の計算の高速化を検討している。
4.実装:開発した映像形成アルゴリズムを現有のワークステーション上に実装する作業を進めている。シミュレーションおよび現有試作撮像装置で得られた実測データにより動作テストの準備を進めている。

Research Products

• [Publications] 名和昌輝: "波面符号化送信方式による音響ホログラフィードップラーシフトの検出とその補償-" 計測自動制御学会学術講演会予稿集. 34. 287-288 (1994)
• [Publications] Yasutaka Tamura: "Holographic 3-D imaging system using encoded wavefront: Theoretical analysis on repetitive transmission" Acoustical Imaging. 21. 755-764 (1995)
• [Publications] Chiaki Ishihara: "Holographic 3-D imaging system using encoded wavefront: Theoretical analysis on repetitive transmission" Acoustical Imaging. 21. 765-772 (1995)
• [Publications] 木下伸司: "高分子アレイセンサによる超音波ホログラフィー-管内粒子の流速分布計測-" 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム予稿集. 16. 111-112 (1995)