音響レンズを用いた周囲雑音イメージングにおけるタイムリパーサル処理の導入に関する基礎研究

摘要

周囲雑音イメージングは，海中周囲雑音を音源としてターゲットからの散乱波を受渡し，その強度分布を方位毎に白黒濃淡や疑似カラーに色分けして映像化する．音響レンズを用いる場合には，像点面に受渡器を配列し，各受波器信号の強度を求めて各画素に対応させるCモードイメージが得られる．本手法では，アクティブイメージングのようにターゲットと送受波器間の伝搬時間が不明であるので，ターゲットの距離情報を得ることを念頭に置いていない．本研究では，周囲雑音イメージングにおいてターゲット距離情報を得るためにタイムリパーサル処理を導入することを試みる．まず，2次元FDTD法を用い，多数の点音源によって生成された雑音場において，剛体ターゲットからの散乱波を計算した．そのとき，レンズで集束された散乱波が各受渡器で記録された．次に，その散乱波の時間反転波が各受波器位置から再放射された．その結果，再放射音場の最大音圧点はターゲット位置とほぼ一致したことより，ターゲット距離を推定できることが示唆された．%In ambient noise imaging (ANI), each pixel of a target image is mapped by either monochrome or pseudo-color to represent its acoustic intensity in each direction. This intensity is obtained by measuring the target object's reflecting or scattering wave, with ocean background noise serving as the sound source. In the case using an acoustic lens, a C-mode image is created by ANI system, where receivers are arranged on a focal plane and each pixel's color corresponds to the intensity of each receiver output. There is no consideration for estimating a target range in this method, because it is impossible to measure a traveling time between a transducer and a target like an active imaging method. In this study, we applied a time reversal process to estimate a target range on ANI system using an acoustic lens. We calculated the scattering wave from a rigid target object in an acoustic noise field generated by a large number of point sources using the 2-D finite difference time domain (FDTD) method. The scattering wave converged by the lens was then recorded on each receiver. Next, the time reversed wave of the scattering wave was re-radiated from each receiver position. It was suggested to estimate the target range because the maximum position of the re-radiated sound pressure field was close to the target position.