JP2005512099A - 補間法による永続データのスケーリング - Google Patents

Abstract

補間法を用いて永続データをスケーリングし表示するオシロスコープ装置。このオシロスコープ装置は、波形を捕捉し、捕捉した波形の永続データを結果バッファに蓄積する。永続データのサイズはユーザーによって選択可能である。補間アルゴリズムを用いてプロセッサーが永続データを表示バッファ・サイズにスケーリングする。ユーザーはスケーリングし表示させる永続データの関心領域を選択することができる。このようにして、永続データをズームイン/ズームアウトし、ディスプレイの中央に表示することができる。補間アルゴリズムは、標準、バイリニア、バイキュービック、およびスーパーサンプリング・アルゴリズムから自動選択されることも、ユーザーによって設定されることもできる。

Description

本発明は、補間法を用いてデジタル・ストレージ・オシロスコープに蓄積されている永続データをスケーリングし表示する方法および装置に関するものである。

従来より、デジタル・ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）は、電気信号（波形）を捕捉し、捕捉した信号トレースを時間（Ｘ軸）と振幅（Ｙ軸）とを対比して表示することができる。1つの信号トレースを単純に取得して表示する以外に、ＤＳＯは周期的な信号を蓄積することもできる。このように繰返し（または連続的に）捕捉され、蓄積されるデータを永続データと呼んでいる。永続データは、信号の特徴および１つのトレースでは識別できない事象を明らかにすることができる信号解析のための強力なツールである。

従来のＤＳＯは、表示システムによって永続データが制約を受けている。即ち、永続データが表示スケールと同じスケールで蓄積されている。例えば、表示が６００ピクセル幅の場合、永続データも６００ピクセル幅のバッファに蓄積される。バッファに蓄積された後、スケーリングが一切行われず永続データがそっくりそのまま表示メモリに転送される。この方法における問題は、表示サイズを変更すると、永続データが強制的にリセットされ、新たな永続データの蓄積が開始されてしまうことである。このように、スケーリングを変更すると永続データがリセットされる結果となるか、または、場合によって、スケール変更がまったく受け付けられないこともある。

まれな事象を探索している場合、蓄積されている永続データが多いほど信号解析にとって有益である。しかし、信号解析に有益な量のデータを取得するためには長い時間を要する。従って、表示のスケーリングまたはズーミングによって永続データがリセットされてしまうと、重要な情報が失われるばかりでなく、永続データが再度蓄積されるのを待たなければならない。

更に、操作者が永続データの一部にズームインするのは、一般に、そのデータの詳細を観察したいためであり、新たな永続データ・セットを観察するためではない。新たに取得した信号は、同じ信号症状（即ち、同じ特徴）を呈するとは限らない。
米国特許出願公開第０９/９８８，４２０号明細書

従って、表示サイズを永続データのサイズと切り離す必要がある。また、永続データをリセットせずに、表示データのスケールを変更することにより、永続データの特定部分の精査を可能とする手段も必要である。従来のＤＳＯでは、永続データが表示サイズと同じサイズのバッファに限定されているため、関心がある領域のスケーリングまたは領域を選択する必要がなかった。従って、従来のＤＳＯはスケーリング（ズームイン/ズームアウトおよびセンタリング）機能および/または永続データの関心領域の選択機能を備えていない。永続データのバッファ・サイズを表示サイズに一致させる必要がなくなった後は、前記スケーリングを行う機能が必要となる。本課題の解決手段は費用効率が高く、かつ導入が容易であることが好ましい。

従って、本発明の課題は再蓄積を必要とせずに永続データのスケーリングを可能とする改良型オシロスコープを提供することである。

本発明の好ましい実施の形態により、補間アルゴリズムを用いて永続データをスケーリングするオシロスコープ装置が提供される。前記装置は波形を捕捉するための捕捉ユニットを備えている。結果バッファを用いて捕捉した波形の永続データが蓄積される。永続データのサイズはユーザーによって選択可能である。プロセッサーが補間アルゴリズムを用いて永続データを表示バッファ・サイズにスケーリングし、スケーリングした永続データを表示バッファに出力する。次いで、表示バッファ内のスケーリングされた永続データが表示される。

本発明の別の特徴は、プロセッサーにスケーリングを行わせるためのユーザー・インタフェースを用いて、結果バッファ内の永続データの関心領域を選択できることである。前記関心領域のサイズは可変であり、永続データをズームイン/ズームアウトし、ディスプレイの中央に表示することができる。

本発明の更に別の特徴は、補間アルゴリズムが、前記装置によって自動選択されることも、ユーザーによって選択されることもできることである。前記補間アルゴリズムは標準、バイリニア、バイキュービック、またはスーパーサンプリング・アルゴリズムであってよい。

本発明の第２の実施の形態により、オシロスコープ内の永続データのスケーリングを行う方法が提供される。まず、ユーザーが永続データのサイズを選択する。その後、波形を捕捉し、その波形の永続データを蓄積する。次に、補間アルゴリズムを用いて永続データを表示バッファ・サイズにスケーリングする。次いで、スケーリングした永続データを表示バッファに出力し表示する。

第２の実施の形態において、スケーリングする永続データの関心領域を選択することができる。前記関心領域のサイズは可変であり、表示する際、永続データをズームイン/ズームアウトし、ディスプレイの中央に表示することができる。

第２の実施の形態における別の特徴は、補間アルゴリズムが、前記装置によって自動選択されることも、ユーザーによって選択されることもできることである。前記補間アルゴリズムは標準、バイリニア、バイキュービック、またはスーパーサンプリング・アルゴリズムであってよい。

本発明の更に別の目的および効果は、本明細書および添付図面によって明らかになる。

添付図面を参照しながら、本発明による装置および方法の好ましい実施の形態について説明する。

本発明に基づいて構成された永続システムは、永続データ・サイズと表示サイズとの間のリンク/相互関係による制約を断つ柔軟設計になっている。設計の基本要素は、永続データの保存を表示システムから完全に切り離したことにより、表示サイズとは無関係に永続データを任意のサイズのバッファに蓄積できることである。従って、本発明により、蓄積されている永続データの任意の部分の表示をズームイン/ズームアウトすることができる新しい機能が開発されたことになる。また、各種補間法をユーザーが手動で選択するか、または自動的に選択されることにより、永続データのサイズを表示サイズに一致させることができる。

本発明は従来のシステムに対し少なくとも３つの明確な優位性を備えている。第１に、表示サイズとは無関係に、システムまたはユーザーによって任意に規定できるサイズの永続データが二次元アレーに蓄積される。第２に、表示予定のバッファ内の永続データの関心領域を選択できる手段を備えている。この機能により、表示データに対しズームインおよびセンタリング操作を行うことができる。このことは、前記バッファをリセットせずに永続データを精査できることを意味している。第３に、永続データの任意の部分の表示、および、必要に応じ、結果を平滑化する各種補間方法を用いてデータの再スケーリングを行う手段を備えている。

本発明が使用する補間（スケーリング）アルゴリズムは、標準のイメージ処理に一般的に用いられている数多くの補間アルゴルリズムのうちの任意の補間アルゴリズム、あるいは特別な補間アルゴリズムであってもよい。図１は本発明に従って導入することができる補間アルゴリズムのメニュー１５０を示す図である。即ち、標準、バイリニア、バイキュービック、およびスーパーサンプリング・アルゴリズムである。スーパーサンプリング・アルゴリズムは永続データをズームアウトするときにのみ用いられる。自動モードの場合、ズーム量に応じて最良の補間アルゴリズムが選択される。前記自動モードは特別に開発されたアルゴリズムである。各々の補間アルゴリズムは、それぞれ二次元および三次元化された永続データに適用することができる。

図１は、本発明を導入することができるＤＳＯの処理および表示設定を行うための編集画面１００を示す図である。前記編集画面１００は、ユーザーに対し、処理ウェブの構成をグラフィカル表示するプロセシング・ウェブ・エディター（ＰＷＥｉｔｏｒ）ツールの一部である。前記処理ウェブは、ＤＳＯの入力から各種処理ステージを経てディスプレイに至るデータの流れを規定するもので、ＤＳＯの各種ハードウェア要素を構成する際に使用することができる。処理ウェブについては、図１５を参照しながら後で詳しく説明する。

図１において、編集画面１００は、捕捉入力波形Ｃ１、１１０がズーム機能１２０によって処理され、Ｃ１の永続データ１６０が蓄積されることを示している。オシロスコープは、共通ズーム機能１２０により、Ｃ１の通常トレース１３０、および永続トレース１４０の両方を表示する。永続データ１６０の蓄積前にズーム機能１２０を介在させることにより、永続データの解像度を規定することができる。このように、ズーム機能１２０により、操作者が永続データのどの部分を観察するかを決定することができる。（これは補間とは無関係である。）ズーム機能１２０の動作は、図１Ａのコントロール・パネルに設定されているパラメータによって制御される。別の方法として、永続トレース１４０の表示調整によりスケーリングを行い、ズーム機能を除くこともできる。前記編集スクリーンは、補間アルゴリズムのメニュー１５０において、自動モードが選択されていることも示している。

図２、３および４は、それぞれ標準、バイリニア、およびバイキュービック補間アルゴリズムを用いてズームインされた波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示を示す図である。

同様に、図５、６、７、および８は、それぞれ標準、バイリニア、バイキュービック、およびスーパーサンプリング補間アルゴリズムを用いてズームアウトされた波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示を示す図である。

図９は、捕捉した波形Ｃ１、９１０が永続データ９５０として蓄積され、その後にズーム機能９２０および表示９４０が接続されている編集画面９００を示す図である。また、波形Ｃ１は、個別ズーム機能９２０により通常トレース９３０として示されている。この場合、前記ズーム機能は永続データが蓄積された後に挿入されている。これは蓄積データの解像度がズーム機能に影響されないこと、即ち、永続データの指定部分のみが表示されることを意味している。

図１０、１１および１２は、それぞれ同量スケーリングされた波形Ｃ１の通常および永続トレース、時間軸（Ｘ軸）を同量ズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレース、およびズーミングしてない波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図９の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示である。

図１３はそれぞれ個別ズーム機能を用いた場合と用いない場合の波形Ｃ１およびＣ２がオシロスコープに表示されている編集画面１３００を示す図である。それぞれ異なるズーム係数を用いてズームインしたトレースを別のトレースに重畳することができる。図１同様、波形Ｃ１およびＣ２、１３１０が捕捉され、波形Ｃ１の通常および永続トレース１３２０、並びに波形Ｃ２の通常および永続トレース１３４０が表示されている。更に、Ｃ１およびＣ２のオリジナル波形および蓄積された永続データが個別にズーム機能に接続され、それぞれ１３３０および１３５０として表示されている。この場合、ズーム機能により、永続データを蓄積時の解像度とは無関係にズームイン/ズームアウトすることができる。このようにして、前記システムにより表示解像度が永続データの解像度から解放されるため、表示スケールを変更する度に新たなデータを捕捉する必要がない。

図１４は、波形Ｃ１の通常および永続トレース１４２０と波形Ｃ２の通常および永続トレース１４１０とを画面上部に重畳し、Ｘ軸をズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレース１４３０とＸ軸およびＹ軸をＣ１と異なる量ズームインした波形Ｃ２の通常および永続トレース１４４０とを画面下部に重畳した、図１３の処理ウェブによって構成されたオシロスコープのオシロスコープ表示１４００を示す図である。この図には希望観察領域を選択することができるズーム制御ボタンも下部に示されている。

図１５は、本発明を実行することができるオシロスコープの動作を示す概念図である。データの流れは左から右であり、ユーザーによる自動または手動制御シーケンスは上から下である。図示のように、複数の捕捉信号Ｃ_１が本発明のオシロスコープによって捕捉される。これらの捕捉信号は、捕捉制御モジュール２１１２によって制御される各種プローブおよびその他の捕捉ハードウェア２１１０によって捕捉される。ユーザー・インタフェース２１１５を介し、ユーザーによって指定された各種制御変数２１２０に基づいて、捕捉した波形に対し各種捕捉制御プロセスが適用される。これらの制御変数により、以下に説明するオシロスコープ機能が制御されるのみならず、捕捉制御モジュール２１１２も制御される。

次いで、各種取得データが前置処理システム２１２５に供給され、その後前記装置から出力された後、ユーザーによって規定された制御変数２１２０を含んでいる各種後処理機能２１３０によって処理され、処理済データ（結果データ）２１３５が得られる。次いで、後処理が施されたデータは、必要に応じ、２１４０においてエクスポートおよび/またはインポートされ、制御変数２１２０に基づいてシステム２１４５によって更に処理される。処理が終了した後、各種処理済データは、２１５０において変換され、ディスプレイ２１５５に表示される。

前記概念モデルと従来のオシロスコープ・モデルとの基本的な相違は、前者が完全にモジュール化され、オシロスコープの構成要素がインターフェースによって完全に特定される独立構成を採用していることである。この設計が登場するまでは、殆どの計測器は、処理要素の数が固定（限定）されており構成も固定的であった。本発明のオシロスコープの設計には、“処理ウェブ”が採用されている。本明細書記載の補間法を用いた本発明の永続データのスケーリング機能を前記処理ウェブに適用することができる。前記処理ウェブが特許文献１に記載されている。前記引用により、前記特許文献１の内容が本明細書にそっくりそのまま組み込まれたものとする。

本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明してきたが、かかる説明は例示を目的としたものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の精神および範囲を逸脱することなく本発明の変更および変形が可能であることは明白である。

本発明の共通ズーム機能を用いた波形Ｃ１の通常のトレースおよび永続トレースを示すオシロスコープの処理ウェブ編集画面。 図１のズーム機能１２０のコントロール・パネル。 標準補間アルゴリズムを用いてズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 バイリニア補間アルゴリズムを用いてズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 バイキュービック補間アルゴリズムを用いてズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 ズームアウトした図２の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 ズームアウトした図３の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 ズームアウトした図４の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 スーパーサンプリング補間アルゴリズムを用いてズームアウトした、波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図１の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 本発明の別の実施の形態による個別ズーム機能を用いた波形Ｃ１の通常および永続トレースを示すオシロスコープの処理ウェブ編集画面。 同量スケーリングした波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図９の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 時間軸（Ｘ軸）を同量ズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図９の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 ズーミングしてない波形Ｃ１の通常および永続トレースを示す、図９の処理ウェブによって構成されたオシロスコープ表示。 本発明の個別ズーム機能を用いた場合と用いない場合の波形Ｃ１およびＣ２の通常および永続トレースを示すオシロスコープの処理ウェブ編集画面。 波形Ｃ１の通常および永続トレースと波形Ｃ２の通常および永続トレースとを画面上部に重畳し、Ｘ軸をズームインした波形Ｃ１の通常および永続トレースとＸ軸およびＹ軸をＣ１と異なる量ズームインした波形Ｃ２の通常および永続トレースとを画面下部に重畳した、図１３の処理ウェブによって構成されたオシロスコープのオシロスコープ表示。 本発明に基づいて構成されたオシロスコープの機能上の接続を示す系統図。

符号の説明

１００、９００、１３００ 編集画面
１１０、９１０、１３１０ 捕捉波形
１２０、９２０ ズーム機能
１３０、９３０ 通常トレース
１４０、 永続トレース
１５０、 補間アルゴリズムのメニュー
１６０、９５０ 永続データ
９４０ ディスプレイ
１３２０、１４２０ 波形Ｃ１の通常および永続トレース
１３４０、１４１０ 波形Ｃ２の通常および永続トレース
１４３０ Ｘ軸をズームインした波形Ｃ１
１４４０ Ｘ軸、Ｙ軸をＣ１と異なる量ズームインした波形Ｃ２

Claims (26)

1. 永続データをスケーリングするためのオシロスコープ装置であって、
   波形を捕捉するための捕捉ユニット、
   ユーザーによってサイズが選択可能である前記捕捉波形の永続データを蓄積するための結果バッファ、
   補間アルゴリズムを用いて前記永続データを表示バッファ・サイズにスケーリングし、該スケーリングした永続データを該表示バッファ・サイズの表示バッファに出力するためのプロセッサー、および
   前記表示バッファ内の前記スケーリングした永続データを表示するためのディスプレイ
   を備えていることを特徴とする装置。
2. 前記プロセッサーによってスケーリングされ表示される前記結果バッファ内の前記永続データの領域を選択するためのユーザー・インタフェースを更に備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記永続データの前記領域のサイズが可変であり、前記永続データをズームイン/ズームアウトし前記ディスプレイの中央に表示することができることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記永続データのサイズが、ズーム機能によって制御されることを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 前記補間アルゴリズムが、ユーザーによって選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 前記補間アルゴリズムが、自動選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 前記補間アルゴリズムが、標準、バイリニア、バイキュービック、またはスーパーサンプリング・アルゴリズムであることを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 永続データを表示するためのオシロスコープ装置であって、
   波形を捕捉するための捕捉ユニット、
   ユーザーによってサイズが選択可能である前記捕捉波形の永続データを蓄積するための結果バッファ、
   前記結果バッファ内の前記永続データの表示領域を選択するためのユーザー・インタフェース、および
   前記永続データの前記選択領域を表示するためのディスプレイ
   を備えていることを特徴とする装置。
9. 前記永続データの前記領域のサイズが可変であり、前記永続データをズームイン/ズームアウトし前記ディスプレイの中央に表示することができることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 前記永続データのサイズが、ズーム機能によって制御されることを特徴とする請求項８記載の装置。
11. 補間アルゴリズムを用いて前記永続データの前記選択領域を前記ディスプレイのサイズにスケーリングするためのプロセッサーを更に備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
12. 前記補間アルゴリズムが、自動選択されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 前記補間アルゴリズムが、標準、バイリニア、バイキュービック、またはスーパーサンプリング・アルゴリズムであることを特徴とする請求項１１記載の装置。
14. オシロスコープ内の永続データをスケーリングする方法であって、
    永続データのサイズを選択するステップ、
    波形を捕捉するステップ、
    前記捕捉波形から前記永続データ・サイズの永続データを蓄積するステップ、
    補間アルゴリズムを用いて前記永続データを表示バッファ・サイズにスケーリングするステップ、
    前記スケーリングした永続データを前記表示バッファ・サイズの表示バッファに出力するステップ、および
    前記表示バッファ内の前記スケーリングした永続データをディスプレイに表示するステップ
    の各ステップを有して成ることを特徴とする方法。
15. 前記スケーリング・ステップがスケーリングすべき前記永続データの領域を選択するステップを更に有していることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 前記永続データの前記領域のサイズが可変であり、前記ディスプレイに表示されるとき、前記永続データをズームイン/ズームアウトし、前記ディスプレイの中央に表示することができることを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. ズーム機能を用いて永続データのサイズを選択するステップを更に有していることを特徴とする請求項１４記載の方法。
18. 前記補間アルゴリズムが、ユーザーによって選択されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
19. 前記補間アルゴリズムが、前記スケーリング・ステップによって自動選択されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
20. 前記補間アルゴリズムが、標準、バイリニア、バイキュービック、またはスーパーサンプリング・アルゴリズムであることを特徴とする請求項１４記載の方法。
21. オシロスコープ内の永続データを表示する方法であって、
    永続データのサイズを選択するステップ、
    波形を捕捉するステップ、
    前記捕捉波形から前記永続データ・サイズの永続データを蓄積するステップ、
    前記永続データの表示領域を選択するステップ、および
    前記永続データの前記選択領域をディスプレイに表示するステップ、
    の各ステップを有して成ることを特徴とする方法。
22. 補間アルゴリズムを用いて前記永続データの前記選択領域を前記ディスプレイのサイズにスケーリングするステップを更に有していることを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 前記補間アルゴリズムが、前記スケーリング・ステップによって自動選択されることを特徴とする請求項２２記載の方法。
24. 前記補間アルゴリズムが、標準、バイリニア、バイキュービック、あるいはスーパーサンプリング・アルゴリズムであることを特徴とする請求項２２記載の方法。
25. 前記永続データのサイズが、ズーム機能によって選択されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
26. 前記永続データの前記領域のサイズが可変であり、前記永続データをズームイン/ズームアウトし、前記ディスプレイの中央に表示することができることを特徴とする請求項２１記載の方法。

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