許 光秀 (I) 川中 彰(I) 中山 昇 (II) 高木 幹雄 (III)

上智大学理工学部 (I)
大阪ガス開発研究所 (II)
東京大学生産技術研究所 (III)

電波を地中に向けて送信し、埋設物等による反射波を観測することにより地中断面を画像化する地中探査レーダを用いて、埋設物の有無や位置などを非破壊的に計測する手法が開発されている。 地中探査レーダは、観測対象の材質を問わず、又、取り扱いが容易なため、ガス、水道の管路、通信、電力供給用のケーブルなど重要な施設の設置、保守管理のための掘削工事などでの利用が望まれている。 しかし、地中探査レーダから得られる画像は、土壌の不均一性、電波に対する吸収性により、伝搬中に電波の波形が乱れ、鮮明度の低い画像となってしまう。 また、埋設物の位置を検出する場合、空洞、岩石など、検出対象以外の埋設物による反射波も観測されるため、この画像から対象とする埋設物を検出するためには、高度な熟練を必要としてきた。 このため、地中探査レーダ画像を高分解能、高精度化する画像処理技術の研究が盛んに行われてきた。 このような、画像処理技術の一つに、反射法地震探査の解析などに用いられているマイグレーション法がある。 マイグレーション法には、位相補正により波動面を逆に辿り地中断面を求めるPhase-Shift法と、地中での伝搬速度が一様なものとして地中断面を求めるF-Kマイグレーション法がある。 これらのマイグレーション法は、すべての操作を周波数領域で行なうため、背景雑音の除去、または相関処理など、他の処理を行なう上でも有利である。 Phase-Shift法は層状に伝搬速度を細かく指定でき、精度の高い画像が得られる反面、計算量が非常に多く処理に時間がかかる。 F-Kマイグレーション法はPhase-Shift法に比べ計算量は遥かに少ないが、伝搬速度を一定として処理するので、伝搬速度が変動する場合、処理結果に不鮮明な部分が残ってしまう。 本稿では、これらの問題を解決する手法として、地中探査レーダ画像を深度方向に分割するブロック化マイグレーション法を提案している。 ブロック化マイグレーション法では、各ブロックに対してその深度に応じた位相を補正し、F-Kマイグレーション法により地中断面を求める処理を行なっている。 また、ブロック化による影響を抑制するため、窓関数を用いた重ね合わせ処理を行なっている。 ブロック化マイグレーション法は、筆者らの提案した幾つかの伝搬速度による処理画像を比較することによる伝搬速度推定法と組み合わせる上で有利である。 また、地中における波の伝搬速度は一般的に深度方向に変化し、深度方向にブロック分割すると、同一ブロック内で伝搬速度が大きく変化することは少ない。 図１にブロック化マイグレーション法により得られた結果を示しているが、対象とする埋設物が点状の画像として鮮明に再生されている。 また、ブロック化マイグレーション法を用いることにより、処理時間がPhase-Shift法に比べ１／４程度に短縮されることも示されている。