2016 Fiscal Year Research-status Report
海中周囲雑音による物体画像化における周波数依存エコーの効果的な表現に関する研究
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15K06633
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
森 和義 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 教授 (70259894)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 海洋科学 / 海洋工学 / 海洋探査 / 音響レンズ / 海中周囲雑音 / 物体映像化 / 沿岸域生物雑音 / 周波数依存性エコー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海中周囲雑音を音源として積極的に利用して海中物体を画像化する手法を周囲雑音イメージングと呼ぶ．申請者は，この手法を実現するために世界で初めて音響レンズを導入した実験装置を開発し，実海域試験の結果，テッポウエビに代表される沿岸域生物雑音を利用して無音物体の探知に成功した．本研究では，広周波数帯域の海中周囲雑音に対するターゲットからのエコーに周波数依存がある場合に，その周波数成分を含む情報を探知画像に効果的に表現する方法を開発することを目的とする．
昨年度は，広帯域入射波に対して周波数依存するエコーを返す模擬ターゲットを設計・製作した．ここでは，模擬ターゲットの形状を球形とし，共鳴構造を利用して共鳴周波数のみを返すターゲットを設計・製作した．所望の共鳴周波数になるように体積や共鳴構造を決定した後，製作を行った(業者特注)．さらに，水槽試験を行って，設計通りの共鳴周波数のエコーを生成するか確認した．
今年度は，昨年度に設計・製作した周波数依存するエコーを返す模擬ターゲットを用いて，実海域における海中周囲雑音下でのエコー計測を行った．実験に利用された計測バージの周辺では，沿岸域生物の発するインパルス性雑音が多数発生している．このような広帯域雑音が模擬ターゲットに照射されたことにより，共鳴周波数成分のみがエコーとしてイメージング装置に受信された．
以上より，実海域における模擬ターゲットからの周波数依存エコーデータの収集が完了し，次年度の画像形成に向けた準備が整った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実海域試験は，2016年11月28～30日に実施され，沼津市三津町の海岸から約250 m沖(内浦湾)に係留された実験バージOKI SEATEC IIを利用した．模擬ターゲットは，周波数依存性を有する直径275 mmの球形ターゲットを2つ用いた．これらは，それぞれ80 kHzおよび160 kHzの周波数依存エコーを生じるように予め設計された．各ターゲットはバージ開口部から吊り下げられ，周囲雑音イメージングシステムから約15 mの距離に配置した．また，位置合わせのためピンガが上部に取り付けられた．まず，ピンガより音波を放射して，周囲雑音イメージングシステムの視野内にターゲットが配置されるように位置合わせを行った．その後，ピンガ出力を止めて，同海域に生息するテッポウエビの発する生物インパルス性雑音のみで，模擬ターゲットからの周波数依存エコーを計測した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度には，今年度の実海域試験により得られた実験データに対して，画像化を行うデータ解析を進める．イメージング装置には像面に127個の受波素子が配置されており，水平方位-7, -6, … , +7 度および鉛直方位-4, -3, …, + 4度に向けた受信ビームで計測された音波が各受波素子に結像することになる．これまでは，一定の周波数帯域において受波素子毎の帯域レベルを求めて画素値とし，各受波素子が対応する方位に画素を配置して，画像化を行った．この画像形成方法は強度マッピングと呼ばれ，エコー強度の情報しか含まれていない．本研究では，各受波素子の受信信号のパワースペクトルを求め，対象周波数帯域を低・中・高周波数の各帯域に分割して，それぞれの帯域内の受波スペクトルレベルの平均強度を求める．低周波数の強度を赤(R)，中周波数の強度を緑(G)，高周波数の強度を青(B)として色を割り当て，RGB加法混合して画素とする．この画像形成方法をRGBマッピングと呼ぶ．つまり，形成された画像には，エコーの強度だけで無く，周波数成分も含めた情報が含まれることになる．従来の強度マッピングでは2つの模擬ターゲットが視野内に存在していることだけしかわからないが，提案手法では両者の周波数成分の違いも効果的に表現できる．これより，今年度用いた異なる周波数依存エコーを有する2つの模擬ターゲットを効果的に類別できるか検証する．
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| Causes of Carryover |
実海域試験に用いた計測バージのよう船および支援作業が，申請時の見積額より若干安価になったため次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度中は，今年度行った実海域試験で得られたデータの解析を進め，学会において成果発表を行う予定である．学会への旅費として次年度使用額を用いる．
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Research Products
(6 results)
