JP2018007126A - Signal compression/decompression method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly precisely compress/decompress a sound/vibration signal even if a computer having a computational resource enough to perform FET and DCT cannot be installed at a terminal performing a compression.SOLUTION: A signal compression/decompression method includes the steps of: generating a sampling time of z_1Δt, ..., z_KΔt (where 0=z_1<...<z_K<L, K<L) corresponding to such series z_1, ..., z_K that a pair of z_i and z_j satisfying p≡z_i -z_j(mod L) exists for all p satisfying 0≤p≤L for L of provision; sampling an input time signal at the sampling time to out put a compression signal; and decompressing an original input time signal on the basis of information on the compression signal and the sampling time and outputting a decompression signal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、音・振動・圧力などの周期的信号の圧縮・復元方法に関する。   The present invention relates to a compression / decompression method for periodic signals such as sound, vibration, and pressure.

エレベータや工場あるいはモータが用いられる製品に関する遠隔保守のニーズが高まっており、機械の状態を各種センサによるセンシングにより把握することが行われている。   There is an increasing need for remote maintenance related to products using elevators, factories, or motors, and the state of a machine is grasped by sensing with various sensors.

ここで、機械の状態は、音・振動・圧力に現れることが多いため、マイクロホン・振動センサなどの各種センサにより機械の音・振動・圧力を監視して機械の状態を把握することが重要となる。   Here, since the state of the machine often appears in sound, vibration, and pressure, it is important to understand the state of the machine by monitoring the sound, vibration, and pressure of the machine with various sensors such as a microphone and vibration sensor. Become.

しかしながら、監視対象部品が多数存在する場合、多数のマイクロホン・振動センサを設置するため、それらから入力される大量のデータサイズの音響・振動信号をサーバに通信する必要となり、狭い通信帯域では通信が困難である。   However, when there are many parts to be monitored, a large number of microphones and vibration sensors are installed, so it is necessary to communicate a large amount of data and sound and vibration signals input from them to the server. Have difficulty.

このような状況であっても音響・振動信号を通信する方法として、特許文献1がある。   There is Patent Document 1 as a method for communicating an acoustic / vibration signal even in such a situation.

特許文献1には、「外部周辺機器から入力された入力信号を受けるビデオ受信部、ビデオ信部から出力される映像信号を受けて画像圧縮信号を形成するビデオエンコーダ、ビデオ信部から出力される音声信号を受けて音声圧縮信号を形成するオーディオエンコーダ、ビデオ受信部から出力される74.25MHzのビデオクロックを受けて第1STCカウンタ値を形成する第1STCカウンタ値生成部、第1STCカウンタ値を受けてPCRを生成するPCR生成部とを有する。第1STCカウンタ値生成部は、ビデオクロックの11サイクル毎に4回のインクリメントを行うカウンタ動作を行ってSTCカウンタ値を生成する。」と記載されている。   Patent Document 1 states that “a video receiving unit that receives an input signal input from an external peripheral device, a video encoder that receives a video signal output from the video signal unit and forms an image compression signal, and an output from the video signal unit. An audio encoder that receives an audio signal and forms a compressed audio signal, a first STC counter value generator that receives a 74.25 MHz video clock output from the video receiver and forms a first STC counter value, and a first STC counter value The first STC counter value generation unit generates a STC counter value by performing a counter operation of incrementing four times every 11 cycles of the video clock. Yes.

特開2012-138826号公報JP 2012-138826 A

特許文献1には、「音声圧縮信号を形成するオーディオエンコーダ」と記載されている。一般的なオーディオエンコーダは、高速フーリエ変換(FFT)や離散コサイン変換(DCT)を行い、周波数ごとに異なる量子化ビット数で量子化することにより、圧縮する。しかし、圧縮する端末側に、FFTやDCTを行うに十分な計算資源を有する計算機が必要であり、そのような計算資源を設置できない場合も多い。   Patent Document 1 describes “an audio encoder that forms an audio compression signal”. A general audio encoder performs compression by performing Fast Fourier Transform (FFT) and Discrete Cosine Transform (DCT) and quantizing with a different number of quantization bits for each frequency. However, a computer having sufficient computing resources for performing FFT and DCT is required on the terminal to be compressed, and such computing resources cannot be installed in many cases.

そこで、圧縮する端末側に、FFTやDCTを行うに十分な計算資源を有する計算機を設置できない場合であっても、高精度に音・振動・圧力などの周期的信号を圧縮・復元することが求められる。   Therefore, even when a computer with sufficient computing resources to perform FFT or DCT cannot be installed on the terminal to be compressed, periodic signals such as sound, vibration, and pressure can be compressed and restored with high accuracy. Desired.

上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。   In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.

本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、規定のLに対する0 ≦ p ≦ Lを満たすすべてのpに対して、p ≡ z_i - z_j(mod L)なるz_iとz_jの組が存在するような系列z_1, …, z_K(ただし、0 = z_1 < … < z_K < L、K < L)に対応するz_1Δt, …, z_KΔtのサンプリング時間を生成する工程と、入力された時間信号に対して前記サンプリング時間でサンプリングを行い、圧縮信号を出力する工程と、圧縮信号とサンプリング時間の情報とに基づいて元の入力された時間信号を復元し、復元信号を出力する工程を含む信号の圧縮および復元方法である。   The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problem. For example, p ≡ z_i-z_j (mod L) for all p satisfying 0 ≦ p ≦ L for the prescribed L Generating a sampling time of z_1Δt,…, z_KΔt corresponding to a sequence z_1,…, z_K (where 0 = z_1 <… <z_K <L, K <L) such that a pair of z_i and z_j exists Sampling the input time signal at the sampling time, and outputting the compressed signal; restoring the original input time signal based on the compressed signal and the sampling time information; A signal compression and decompression method including an output step.

本発明によれば、圧縮する端末側に、FFTやDCTを行うに十分な計算資源を有する計算機を設置できない場合であっても、高精度に音・振動・圧力信号を圧縮・復元することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, sound / vibration / pressure signals can be compressed / restored with high accuracy even when a computer having sufficient computing resources for performing FFT or DCT cannot be installed on the terminal to be compressed. it can.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本実施例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a present Example. 本実施例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a present Example. 本実施例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a present Example. 本実施例の圧縮センシング信号復元の処理フロー。The processing flow of decompression | restoration sensing signal of a present Example.

以下、実施例を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment.

サンプリング時間生成部102は、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのサンプリング時間を決定し、出力する。   The sampling time generation unit 102 determines and outputs a sampling time for converting an analog signal into a digital signal.

アナログ信号をデジタル信号に変換するためには、サンプリング時間が等間隔である場合、アナログ信号が含む最高の周波数成分f_maxの2倍の周波数2f_maxに相当する間隔1/(2f_max)より短い間隔でのサンプリングが必要である。それに対し、サンプリング時間生成部102は、或る非等間隔のサンプリング時間を生成する。そのサンプリング時間はアナログ信号が含む最高の周波数成分f_maxの2倍の周波数2f_maxに相当する間隔より長い間隔1/(2f_max)を含む、すなわち、サンプリング時間が間引かれているにも関わらず、そのサンプリング時間を用いてサンプリングすることによりアナログ信号が含むすべての周波数成分を失わずにデジタル信号へと変換することができるという効果がある。   In order to convert an analog signal into a digital signal, if the sampling time is equal, the interval is shorter than the interval 1 / (2f_max) corresponding to the frequency 2f_max that is twice the highest frequency component f_max included in the analog signal. Sampling is required. On the other hand, the sampling time generation unit 102 generates sampling time at certain non-uniform intervals. The sampling time includes an interval 1 / (2f_max) longer than the interval corresponding to the frequency 2f_max that is twice the highest frequency component f_max included in the analog signal, that is, the sampling time is thinned out. By sampling using the sampling time, there is an effect that it can be converted into a digital signal without losing all frequency components included in the analog signal.

サンプリング時間を決定する方法は、たとえば、以下の方法である。   The method for determining the sampling time is, for example, the following method.

まず、次式のとおり、互いに素な2数aとbの倍数の和集合をZとする。
Z = {a, 2a, 3a, …} ∪ {b, 2b, 3b, …}
そして、或る定められた最小間隔Δtに対して、zΔt (z∈Z)をサンプリング時間として決定する。
First, let Z be the union of multiples of two prime numbers a and b, as shown in the following equation.
Z = {a, 2a, 3a,…} ∪ {b, 2b, 3b,…}
Then, zΔt (zεZ) is determined as a sampling time for a certain minimum interval Δt.

このように定めたサンプリング時間は、L = abに対する0 ≦ p ≦ Lを満たすすべての整数pに対して、p ≡ z_i - z_j(mod L)なる整数z_iと整数z_jの組が存在するような系列z_1, …, z_K(ただし、0 = z_1 < … < z_K < L、K < L)に対応するz_1Δt, …, z_KΔtのタイミングとなっている。すなわち、サンプリング時間の間隔は、Δtのすべての倍数Δt, 2Δt, 3Δt, 4Δt, …を含むため、広い周波数の成分を失わずに圧縮することが可能である。   The sampling time defined in this way is such that for every integer p that satisfies 0 ≤ p ≤ L for L = ab, there exists a pair of integer z_i and integer z_j such that p ≡ z_i-z_j (mod L) The timings of z_1Δt,..., Z_KΔt corresponding to the series z_1,..., Z_K (where 0 = z_1 <... <z_K <L, K <L). That is, since the sampling time interval includes all multiples Δt, 2Δt, 3Δt, 4Δt,..., It can be compressed without losing a wide frequency component.

以上のサンプリング時間の決定方法は、生成の計算コストが小さい点、および、要求される圧縮率に対する適応が容易である点でメリットを有する。後者のメリットとは、以下のように圧縮率θに対して、一意にサンプリング時間を決定できることである。   The sampling time determination method described above has an advantage in that the generation calculation cost is low and the adaptation to the required compression rate is easy. The latter merit is that the sampling time can be uniquely determined for the compression rate θ as follows.

すなわち、連続する2個の整数をaとb (= a + 1)とすると、aとbは必ず互いに疎である。
このとき、圧縮率θ = (a + b - 1) / ab = 2a / (a × (a + 1)) = 2 / (a + 1)である。
したがって、a = 2 / θ - 1により、圧縮率θからaを決定できる。決定したaとb = a + 1から上述したaの倍数とbの倍数の和集合によってサンプリング時間を決定する。
That is, if two consecutive integers are a and b (= a + 1), a and b are always sparse.
At this time, the compression ratio θ = (a + b−1) / ab = 2a / (a × (a + 1)) = 2 / (a + 1).
Therefore, a can be determined from the compression rate θ by a = 2 / θ−1. From the determined a and b = a + 1, the sampling time is determined by the union of the multiple of a and the multiple of b described above.

サンプリング時間を決定する別の方法は、「circular sparse ruler」を用いた以下の方法である。   Another method for determining the sampling time is the following method using “circular sparse ruler”.

ある規定の整数ηに対する0 ≦ p ≦ηを満たすすべての整数pに対して、p ≡ z_i - z_j(modη)なる整数z_iと整数z_jの組が存在するような系列z_1, …, z_K(ただし、0 = z_1 < … < z_K <η、K <η)であって、系列のうちのどのz_k(1 ≦ k ≦ K)1個を除いても、0 ≦ p ≦ηを満たすいずれかのpに対するp ≡ z_i - z_j(modη)なるz_iとz_jの組が存在しなくなる場合、系列z_1, …, z_K は長さηの「minimal sparse ruler」と呼ばれる。   For all integers p satisfying 0 ≤ p ≤ η for a specified integer η, a sequence z_1,…, z_K where there exists a pair of integers z_i and integers z_j where p ≡ z_i-z_j (modη) , 0 = z_1 <… <z_K <η, K <η), and any p satisfying 0 ≤ p ≤ η, excluding any z_k (1 ≤ k ≤ K) in the sequence If the pair of z_i and z_j with p ≡ z_i-z_j (modη) no longer exists, the sequence z_1, ..., z_K is called a "minimal sparse ruler" of length η.

長さηの「minimal sparse ruler」の終点(η番目)に、サンプリングしない空のη点を接続し、「minimal sparse ruler」の始点(0番目)に接続して円状にする。これは、長さ2ηの「circular sparse ruler」と呼ばれる。長さ2ηの「circular sparse ruler」は、周期(2η + 1)Δtで「minimal sparse ruler」のパターンz_1Δt, …, z_KΔtを繰り返してサンプリングすることに相当する。   An empty η point that is not sampled is connected to the end point (ηth) of the “minimal sparse ruler” of length η, and connected to the start point (0th) of the “minimal sparse ruler” to make a circle. This is called a “circular sparse ruler” of length 2η. The “circular sparse ruler” having a length of 2η corresponds to sampling by repeating the pattern “z_1Δt,..., Z_KΔt” of the “minimal sparse ruler” with a period (2η + 1) Δt.

歴史的に多くの自然数ηに対して「minimal sparse ruler」が見つかっており、これらの「minimal sparse ruler」を候補として列挙し、それぞれに対応する「circular sparse ruler」を上記方法で定める。さらに、それぞれの「circular sparse ruler」に対して圧縮率θ = K / (2η + 1)を計算する。要求される圧縮率に最も近い、圧縮率θに対応する「circular sparse ruler」を、使用するサンプリング時間として選択する。   Historically, “minimal sparse rulers” have been found for many natural numbers η. These “minimal sparse rulers” are listed as candidates, and the “circular sparse ruler” corresponding to each is determined by the above method. Further, the compression ratio θ = K / (2η + 1) is calculated for each “circular sparse ruler”. The “circular sparse ruler” corresponding to the compression rate θ closest to the required compression rate is selected as the sampling time to be used.

以上のサンプリング時間の決定方法は、生成の計算コストが小さい点、および、圧縮率に対して最も効率良く圧縮できる点でメリットを有する。   The sampling time determination method described above is advantageous in that the generation calculation cost is low and the compression can be performed most efficiently with respect to the compression rate.

サンプリング時間を決定する別の方法は、ランダムサンプリングを用いた以下の方法である。
規定の圧縮率θの下で、0以上L未満のすべての整数の中からθL個をランダムに選択し、その系列をz_1, …, z_K(ただし、K = θL、 z_1 < … < z_K < L、K < L)とする。そして、0 ≦ p ≦ Lを満たすすべての整数pに対して、p ≡ z_i - z_j(mod L)なる整数z_iと整数z_jの組が存在するという条件が成立するかどうかを判断する。もし、その条件が成立すれば、z_1Δt, …, z_KΔtを、サンプリング時間として決定する。その条件が成立するまで、再度ランダム選択を繰り返す。
Another method for determining the sampling time is the following method using random sampling.
Under the specified compression ratio θ, randomly select θL out of all integers between 0 and less than L, and select the sequence z_1,…, z_K (where K = θL, z_1 <… <z_K <L , K <L). Then, for all integers p satisfying 0 ≦ p ≦ L, it is determined whether or not a condition that a pair of integer z_i and integer z_j of p≡z_i−z_j (mod L) exists is satisfied. If the condition is satisfied, z_1Δt,..., Z_KΔt is determined as the sampling time. The random selection is repeated again until the condition is satisfied.

以上のサンプリング時間の決定方法は、要求される圧縮率に対する適応が容易である点でメリットを有する。このメリットとは、上述の手順のとおり、規定の圧縮率θに対して、一意にサンプリング時間を決定できることである。   The above sampling time determination method has an advantage in that it can be easily adapted to the required compression rate. This merit is that the sampling time can be uniquely determined for the prescribed compression rate θ as described above.

サンプリング時間を決定するランダムサンプリングに基づく別の方法は以下のとおりである。
この方法は、機械の状態を把握するために重要な周波数の範囲が予め分かっている場合に有効である。まず、上述の方法と同様に、規定の圧縮率θの下で、0以上L未満のすべての整数の中からθL個をランダムに選択し、その系列をz_1, …, z_K(ただし、K = θL、 z_1 < … < z_K < L、K < L)とする。そして、0 ≦ p ≦ Lを満たすすべての整数pに対して、p ≡ z_i - z_j(mod L)なる整数z_iと整数z_jの組が存在するという条件が成立するかどうかを判断する。
Another method based on random sampling to determine the sampling time is as follows.
This method is effective when the frequency range important for grasping the state of the machine is known in advance. First, similarly to the above-described method, θL pieces are randomly selected from all integers of 0 or more and less than L under a specified compression ratio θ, and the sequence is z_1, ..., z_K (where K = θL, z_1 <... <z_K <L, K <L). Then, for all integers p satisfying 0 ≦ p ≦ L, it is determined whether or not a condition that a pair of integer z_i and integer z_j of p≡z_i−z_j (mod L) exists is satisfied.

そして、この条件が成立するような系列[z_1, …, z_K]のみ、系列の集合Uに格納する。そして、Uの要素数が規定のζ個以上になるまで、再度ランダム選択を繰り返す。
いま、重要な周波数の範囲が、周波数の集合Fで与えられている。集合Fのすべての要素fに対し、それぞれのfに対応する次式のqを計算する。
Only sequences [z_1,..., Z_K] that satisfy this condition are stored in the sequence set U. Then, the random selection is repeated again until the number of elements of U becomes equal to or more than the prescribed ζ.
Now, an important frequency range is given by a set of frequencies F. For all elements f of the set F, q of the following expression corresponding to each f is calculated.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

次に、すべてのqを要素とする集合Pを生成する。次に、Uの各要素u = [z_1, …, z_K]に対し、p ≡ z_i - z_j(mod L)が集合Pに含まれているようなiとjの組み合わせの個数c_uを数える。最後に、c_uが最大となるu = [z_1, …, z_K]を選択し、z_1Δt, …, z_KΔtを、サンプリング時間として決定する。   Next, a set P having all q as elements is generated. Next, for each element u = [z_1,..., Z_K] of U, the number c_u of the combinations of i and j such that p≡z_i−z_j (mod L) is included in the set P is counted. Finally, u = [z_1,..., Z_K] that maximizes c_u is selected, and z_1Δt,..., Z_KΔt are determined as sampling times.

以上のサンプリング時間の決定方法は、要求される圧縮率に対する適応が容易である点と、重要な周波数に対する復元精度を高められる点でメリットを有する。   The sampling time determination method described above has advantages in that it can be easily adapted to the required compression rate and that the restoration accuracy for important frequencies can be improved.

サンプリング時間生成部102は規定のフレームシフトΔTに対して規定の整数h倍したhΔTを周期とし、その周期hΔT分のサンプリングパターンのみ用意する。後述のサンプリング部101はそのサンプリングパターンを周期hΔTごとに反復する。これにより、後述の間引き行列Aは、高々h通りしか存在せず、Aに対応する観測行列Bも高々h通りしか存在しないため、h通りのBをあらかじめ計算し、メモリに格納しておくことで、後述の圧縮センシング信号復元部103は、圧縮センシング信号復元の高速実行が可能であるというメリットが有る。   The sampling time generation unit 102 uses hΔT, which is a specified integer h times larger than a specified frame shift ΔT, as a cycle, and prepares only sampling patterns for the cycle hΔT. A sampling unit 101 to be described later repeats the sampling pattern every period hΔT. As a result, there are at most h decimation matrices A described later, and there are at most h observation matrices B corresponding to A. Therefore, h patterns B are calculated in advance and stored in the memory. Thus, the compressed sensing signal restoration unit 103 described later has an advantage that the compressed sensing signal restoration can be performed at high speed.

サンプリング部101は、マイクロホン或いは振動センサ(加速度センサや角速度センサ)或いは圧力センサから受け取ったアナログ信号と、サンプリング時間生成部102から受け取ったサンプリング時間を入力とし、アナログ信号を前記サンプリング時間に従って時間的に間引き、間引き後信号を出力する。   The sampling unit 101 receives the analog signal received from the microphone, vibration sensor (acceleration sensor or angular velocity sensor) or pressure sensor, and the sampling time received from the sampling time generation unit 102, and the analog signal is temporally according to the sampling time. Outputs signals after decimation and decimation.

サンプリング部101は、信号を間引いて圧縮するため、圧縮する端末側でFFTやDCTを行う必要がない。したがって、圧縮する端末側でFFTやDCTを行うに十分な計算資源を有する計算機を設置できない場合であっても、高精度に音・振動信号を圧縮することが可能であるというメリットが有る。   Since the sampling unit 101 compresses the signal by thinning out, it is not necessary to perform FFT or DCT on the terminal side to be compressed. Therefore, there is an advantage that sound / vibration signals can be compressed with high accuracy even when a computer having sufficient computing resources for performing FFT or DCT cannot be installed on the terminal to be compressed.

圧縮センシング信号復元部103は、サンプリング部101から受け取った間引き後信号と、サンプリング時間生成部102から受け取ったサンプリング時間を入力とし、復元信号を計算し、出力する。   The compressed sensing signal restoration unit 103 receives the decimation signal received from the sampling unit 101 and the sampling time received from the sampling time generation unit 102 as input, and calculates and outputs a restoration signal.

圧縮センシング信号復元部103は、フレームシフトΔTに対応する時間ごとに、フレームサイズTに対応する時間の間にサンプリングされたK点の間引き後信号のみを取り出し、取り出された間引き後信号を入力としてフレームサイズTの復元信号を計算する。ここで、フレームサイズTは、前述のサンプリングパターンの周期hΔT以上であるという条件を満たす整数である。   For each time corresponding to the frame shift ΔT, the compressed sensing signal restoration unit 103 extracts only the K-thinned signal sampled during the time corresponding to the frame size T, and uses the extracted dethinned signal as an input. Calculate the restoration signal of frame size T. Here, the frame size T is an integer that satisfies the condition that it is not less than the period hΔT of the sampling pattern described above.

圧縮センシング信号復元部103の圧縮センシング信号復元の手順を説明する。
yを間引き前の信号の各時間の値y(1),…, y(T)を縦ベクトルに並べたベクトル、zを間引き後信号の各時間の値z(1),…, z(K)を縦ベクトルに並べたベクトル、xは間引き前の信号にFFTあるいはDCTあるいはGabor行列変換などの線形変換を施した周波数領域信号、DはT×Tの逆FFT行列あるいは逆DCT行列あるいは2T×Tの逆Gabor行列などの辞書行列、AはK×Tの間引き行列とする。Dの各要素は逆FFT係数あるいはDCT係数あるいはGabor係数である。Aのi行目j列目が1であれば、時間iΔtにj回目のサンプリングを行うことを意味する。すなわち、Aは各行のただ一つの要素のみが1であり、それ以外の要素が0であるような行列である。このとき、観測モデル式は次式である。
The compressed sensing signal restoration procedure of the compressed sensing signal restoration unit 103 will be described.
y is the time value y (1), ..., y (T) of the signal before decimation, and z is the time value z (1), ..., z (K ) Are arranged in a vertical vector, x is a frequency domain signal obtained by performing linear transformation such as FFT, DCT or Gabor matrix transformation on the signal before decimation, D is a T × T inverse FFT matrix or inverse DCT matrix or 2T × A dictionary matrix such as an inverse Gabor matrix of T, and A is a decimation matrix of K × T. Each element of D is an inverse FFT coefficient, a DCT coefficient, or a Gabor coefficient. If the i-th row and j-th column of A is 1, it means that the j-th sampling is performed at time iΔt. That is, A is a matrix in which only one element in each row is 1 and the other elements are 0. At this time, the observation model equation is as follows.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

したがって、圧縮センシング信号復元部103は、既知のzと既知のBから未知のxを推定するため、上記劣決定連立方程式を解くものである。具体的には、alternating direction method of multipliers (ADMM)によるL1ノルム最小化やorthogonal matching pursuit(OMP)などの公知の方法を用いることができる。ただし、制限等長性(restricted isometry property)を満たさないほど圧縮率θ = K / Tが小さすぎる場合には、復元信号に誤りを生じうる。   Therefore, the compressed sensing signal restoration unit 103 solves the underdetermined simultaneous equations in order to estimate the unknown x from the known z and the known B. Specifically, a known method such as L1 norm minimization or orthogonal matching pursuit (OMP) using alternating direction method of multipliers (ADMM) can be used. However, if the compression ratio θ = K / T is too small to satisfy the restricted isometry property, an error may occur in the restored signal.

以下に、制限等長性を満たさないほど圧縮率θ = K / Tが小さい場合でも信号復元が可能な圧縮センシング信号復元の処理フローを開示する。   In the following, a compressed sensing signal restoration processing flow is disclosed in which signal restoration is possible even when the compression rate θ = K / T is so small that the restriction isometric property is not satisfied.

図4は、本実施例の圧縮センシング信号復元の処理フローである。   FIG. 4 is a processing flow of compressed sensing signal restoration according to this embodiment.

まず、圧縮センシング信号復元部103は、S401の初期化処理として、zを残差ベクトルrに格納し、さらに、サポート集合Sを空集合とする。   First, the compressed sensing signal restoration unit 103 stores z in the residual vector r as an initialization process in S401, and further sets the support set S as an empty set.

次に、圧縮センシング信号復元部103は、S402のアトム選択として、次式のjを計算する。   Next, the compressed sensing signal restoration unit 103 calculates j in the following equation as the atom selection in S402.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

ただし、EはBの列の大きさであり、b_jはBのj番目の列ベクトルである。   Where E is the size of the column of B, and b_j is the jth column vector of B.

次に、圧縮センシング信号復元部103は、S403のサポート更新として、サポート集合Sにjを追加する。   Next, the compressed sensing signal restoration unit 103 adds j to the support set S as a support update in S403.

次に、圧縮センシング信号復元部103は、S404の解更新として、次式のxを計算する。   Next, the compressed sensing signal restoration unit 103 calculates x in the following equation as the solution update in S404.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

ただし、B_SはBからサポート集合Sが含む番号の列だけを抽出した行列であり、 However, B_S is a matrix obtained by extracting only the columns of numbers included in the support set S from B,

Figure 2018007126
Figure 2018007126

であり、σ_e^2はrの標本分散であり、 And σ_e ^ 2 is the sample variance of r,

Figure 2018007126
Figure 2018007126

であり、σ(x(j))^2は番号jに対応する周波数成分x(j)の標本分散である。 Σ (x (j)) ^ 2 is the sample variance of the frequency component x (j) corresponding to the number j.

σ_e^2は設定値として予め保持していてもよく、また、以前のフレームまでに推定したrの標本分散を用いてもよい。同様に、σ(x(j))^2は設定値として予め保持していてもよく、また、以前のフレームまでに推定したx(j)の標本分散を用いてもよい。   σ_e ^ 2 may be stored in advance as a set value, or the sample variance of r estimated up to the previous frame may be used. Similarly, σ (x (j)) ^ 2 may be held in advance as a set value, or the sample variance of x (j) estimated up to the previous frame may be used.

本実施例の圧縮センシング信号復元方法は、間引き前の信号の周波数ごとのパワーが、その周波数に対応する標準偏差の0平均ガウス分布に従うこと、および、復元誤差の周波数ごとのパワーが、その周波数に対応する標準偏差の0平均ガウス分布に従うことを仮定することで、劣決定連立方程式の解の候補を削減できるので、圧縮率θが小さい場合での信号復元が可能であるという効果を有する。   The compressed sensing signal restoration method of the present embodiment is such that the power for each frequency of the signal before thinning follows a zero mean Gaussian distribution of the standard deviation corresponding to that frequency, and the power for each frequency of the restoration error is the frequency. Since it is possible to reduce the candidates for the solution of the underdetermined simultaneous equations by assuming that the standard deviation corresponding to 0 has a zero mean Gaussian distribution, the signal can be restored when the compression rate θ is small.

前述のように、サンプリング時間生成部102は規定のフレームシフトΔTに対して規定の定数h倍したhΔTを周期とし、その周期hΔT分のサンプリングパターンのみ用意し、サンプリング部101はそのサンプリングパターンを周期hΔTごとに反復する。したがって、間引き行列Aは、高々h通りしか存在しない。したがって、Aに対応する観測行列Bも高々h通りしか存在しない。そこで、圧縮センシング信号復元部103は、h通りのBをあらかじめ計算し、メモリに格納しておくことで、圧縮センシング信号復元の高速に実行できるという効果を有する。   As described above, the sampling time generation unit 102 sets hΔT, which is a specified constant h times larger than the specified frame shift ΔT, as a cycle, and prepares only sampling patterns for the cycle hΔT. The sampling unit 101 sets the sampling pattern as a cycle. Repeat every hΔT. Therefore, there are at most h thinning matrices A. Therefore, there are at most h observation matrices B corresponding to A. Therefore, the compressed sensing signal restoration unit 103 has an effect that the compressed sensing signal restoration can be executed at a high speed by calculating h types of B in advance and storing them in the memory.

推定されたxから次式により、間引き前の信号を復元することで、復元信号yを計算する。   The restored signal y is calculated by restoring the signal before thinning out from the estimated x by the following equation.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

最後に、各フレームで計算した復元信号yを時間的に重畳加算することにより、最終的な波形を出力する。   Finally, the final waveform is output by superimposing and adding the restoration signal y calculated in each frame in terms of time.

本実施例では、複数チャンネルの信号を、複数チャンネルのA/D変換器を用いず、シングルチャンネルのA/D変換器によって符号化する実施例を開示する。本実施例は、複数チャンネルのA/D変換器がなくても複数チャンネルの信号を収集できるという効果を有する。   The present embodiment discloses an embodiment in which a signal of a plurality of channels is encoded by a single channel A / D converter without using a plurality of channels of A / D converters. The present embodiment has an effect that signals of a plurality of channels can be collected without a multi-channel A / D converter.

図2は、本実施例の構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of this embodiment.

サンプリング時間生成部202は、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのサンプリング時間を決定し、出力する。ただし、サンプリング時間生成部202は、各チャンネルが重複しないようなサンプリング時間を決定する。具体的には、以下の方法で決定する。
まず、実施例1と同様に、一つのチャンネルのみを対象として、規定のLに対する0 ≦ p ≦ Lを満たすすべてのpに対して、p ≡ z_i - z_j(mod L)なるz_iとz_jの組が存在するような系列z_1, …, z_K(ただし、0 = z_1 < … < z_K < L、K < L)に対応するz_1Δt, …, z_KΔtのサンプリング時間を生成する。具体的には、実施例1で説明した互いに素な2数aとbの倍数の和集合により定めるサンプリング時間であってもよく、実施例1で説明した「circular sparse ruler」により定めるサンプリング時間であってもよく、実施例1で説明したランダムサンプリングにより定めるサンプリング時間であってもよい。このサンプリング時間を時間シフトした物はL通り存在する。これらのL通りの候補のうちM個を、M個のチャンネルに割り当てる。
The sampling time generation unit 202 determines and outputs a sampling time for converting an analog signal to a digital signal. However, the sampling time generation unit 202 determines a sampling time such that each channel does not overlap. Specifically, it is determined by the following method.
First, as in the first embodiment, for only one channel, for all p satisfying 0 ≦ p ≦ L with respect to the specified L, a pair of z_i and z_j such that p≡z_i−z_j (mod L) , Z_K (where 0 = z_1 <... <z_K <L, K <L) corresponding to the sequence z_1,. Specifically, it may be the sampling time determined by the union of the multiples of the relatively prime numbers a and b described in the first embodiment, or the sampling time determined by the “circular sparse ruler” described in the first embodiment. There may be a sampling time determined by the random sampling described in the first embodiment. There are L types in which the sampling time is shifted. M of these L candidates are assigned to M channels.

すなわち、(L M)通りの組み合わせのうち、各チャンネルのサンプリング時間の重複数を評価し、重複数が最も少ない組み合わせを見つける。重複するサンプリング時間に対しては、いずれかのチャンネルでの当該時間のサンプリングをしないようにサンプリング時間を削除する。以上の処理により、各チャンネルが重複しないようなサンプリング時間を決定し、出力する。   That is, among the (LM) combinations, the overlapping number of sampling times of each channel is evaluated, and the combination having the smallest overlapping number is found. For the overlapping sampling time, the sampling time is deleted so as not to sample the time in any channel. Through the above processing, a sampling time is determined so that each channel does not overlap and output.

サンプリング部2011〜201Mは、マイクロホン或いは振動センサ(加速度センサや角速度センサ)或いは圧力センサから受け取ったアナログ信号と、サンプリング時間生成部202から受け取った各チャンネルのサンプリング時間を入力とし、アナログ信号を前記サンプリング時間に従って時間的に間引き、間引き後信号を出力する。   The sampling units 2011 to 201M receive the analog signal received from the microphone, vibration sensor (acceleration sensor or angular velocity sensor) or pressure sensor, and the sampling time of each channel received from the sampling time generation unit 202, and the analog signal is sampled. Decimate in time according to time and output a signal after decimation.

サンプリング部2011〜201Mは、たとえばMチャンネルのマルチプレクサ回路で実現される。サンプリング時間生成部202から受け取った各チャンネルのサンプリング時間に基づいて、当該マルチプレクサが、mチャンネル目のサンプリングを行う時間にmチャンネル目の信号を選択して、間引き後信号として出力する。
サンプリング部2011〜201Mはマルチプレクサ回路で実現できるので、圧縮する端末側でFFTやDCTを行う必要がない。したがって、圧縮する端末側でFFTやDCTを行うに十分な計算資源を有する計算機を設置できない場合であっても、高精度に音・振動信号を圧縮することが可能であるという効果が有る。
Sampling units 2011-201M are realized by, for example, an M-channel multiplexer circuit. Based on the sampling time of each channel received from the sampling time generation unit 202, the multiplexer selects the m-th channel signal at the time for sampling the m-th channel and outputs it as a thinned signal.
Since the sampling units 2011 to 201M can be realized by a multiplexer circuit, it is not necessary to perform FFT or DCT on the terminal to be compressed. Therefore, there is an effect that it is possible to compress sound / vibration signals with high accuracy even when a computer having sufficient calculation resources for performing FFT or DCT cannot be installed on the terminal to be compressed.

シングルチャンネルA/D変換部204は、各チャンネルの間引き後信号を重畳したシングルチャンネルの信号に対してA/D変換を行い、送信信号を出力する。   The single channel A / D conversion unit 204 performs A / D conversion on a single channel signal on which signals after decimation on each channel are superimposed, and outputs a transmission signal.

分配部205は、シングルチャンネルA/D変換部204から受け取った送信信号と、サンプリング時間生成部202から受け取ったサンプリング時間を入力とし、送信信号から各チャンネルのサンプリング時間の値だけを抽出することで各チャンネルの分配後信号を出力する。   The distribution unit 205 inputs the transmission signal received from the single channel A / D conversion unit 204 and the sampling time received from the sampling time generation unit 202, and extracts only the sampling time value of each channel from the transmission signal. The signal after distribution for each channel is output.

圧縮センシング信号復元部2031〜203Mは、分配部205から受け取った間引き後信号と、サンプリング時間生成部202から受け取ったサンプリング時間を入力とし、復元信号を計算し、出力する。   The compressed sensing signal restoration units 2031 to 203M receive the decimation signal received from the distribution unit 205 and the sampling time received from the sampling time generation unit 202, and calculate and output a restoration signal.

圧縮センシング信号復元部2031〜203Mは、実施例1と同様に、フレームシフトΔTに対応する時間ごとに、フレームサイズTに対応する時間の間にサンプリングされたK点の間引き後信号のみを取り出し、取り出された間引き後信号を入力としてフレームサイズTの復元信号を計算する。ここで、フレームサイズTは、前述のサンプリングパターンの周期hΔT以上であるという条件を満たす整数である。   As in the first embodiment, the compressed sensing signal restoration units 2031 to 203M extract only the signals after decimation at K points sampled during the time corresponding to the frame size T for each time corresponding to the frame shift ΔT. A restoration signal of frame size T is calculated using the extracted post-thinning signal as an input. Here, the frame size T is an integer that satisfies the condition that it is not less than the period hΔT of the sampling pattern described above.

圧縮センシング信号復元部2031〜203Mの圧縮センシング信号復元の手順を説明する。
y_mを間引き前のmチャンネル目の信号の各時間の値y_m(1),…, y_m(T)を縦ベクトルに並べたベクトル、z_mをmチャンネル目の間引き後信号の各時間の値z_m(1),…, z_m(K)を縦ベクトルに並べたベクトル、x_mは間引き前のmチャンネル目の信号にFFTあるいはDCTあるいはGabor行列変換などの線形変換を施した周波数領域信号、DはT×Tの逆FFT行列あるいは逆DCT行列あるいは2T×Tの逆Gabor行列などの辞書行列、A_mはmチャンネル目のK×Tの間引き行列とする。Dの各要素は逆FFT係数あるいはDCT係数あるいはGabor係数である。A_mのi行目j列目が1であれば、時間iΔtにmチャンネル目でj回目のサンプリングを行うことを意味する。前述のとおり、各チャンネルが重複しないようにサンプリング時間を決めているので、A_mは、すべてのjに対して、ただ一つのiとmの組に対応する要素だけが1であり、それ以外の要素が0である。このとき、観測モデル式は次式である。
The compressed sensing signal restoration procedure of the compressed sensing signal restoration units 2031 to 203M will be described.
y_m is the time value y_m (1), ..., y_m (T) of the signal of the mth channel signal before decimation, z_m is the value of each time z_m ( 1), ..., z_m (K) arranged in a vertical vector, x_m is a frequency domain signal obtained by performing linear transformation such as FFT, DCT or Gabor matrix transformation on the m-th channel signal before decimation, and D is T × A dictionary matrix such as an inverse FFT matrix or inverse DCT matrix of T or an inverse Gabor matrix of 2T × T, A_m is a K × T decimation matrix of the m-th channel. Each element of D is an inverse FFT coefficient, a DCT coefficient, or a Gabor coefficient. If the i-th row and j-th column of A_m is 1, it means that the j-th sampling is performed at the m-th channel at time iΔt. As described above, since the sampling time is determined so that each channel does not overlap, A_m has only 1 element corresponding to one set of i and m for all j, and other than that The element is 0. At this time, the observation model equation is as follows.

Figure 2018007126
Figure 2018007126


したがって、圧縮センシング信号復元部2031〜203Mは、既知のz_mと既知のB_mから未知のx_mを推定するため、上記劣決定連立方程式を解くものである。本実施例の圧縮センシング信号復元は、各周波数のパワーが複数チャンネル間で高い相関を持つという性質を利用し、実施例1よりも高精度の復元を行う。

Therefore, the compressed sensing signal restoration units 2031 to 203M solve the underdetermined simultaneous equations in order to estimate the unknown x_m from the known z_m and the known B_m. The compressed sensing signal restoration of the present embodiment uses the property that the power of each frequency has a high correlation among a plurality of channels, and performs restoration with higher accuracy than that of the first embodiment.

実施例1と同じく図4を用いて本実施例の圧縮センシング信号復元の処理フローを説明する。
まず、圧縮センシング信号復元部2031〜203Mは、S401の初期化処理として、z_mを残差ベクトルr_mに格納し、さらに、サポート集合Sを空集合とする。
The compressed sensing signal restoration processing flow of this embodiment will be described with reference to FIG. 4 as in the first embodiment.
First, the compressed sensing signal restoration units 2031 to 203M store z_m in the residual vector r_m as an initialization process in S401, and set the support set S as an empty set.

次に、圧縮センシング信号復元部2031〜203Mは、S402のアトム選択として、次式のjを計算する。
Next, the compressed sensing signal restoration units 2031 to 203M calculate j in the following equation as the atom selection in S402.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

ただし、EはB_mの列の大きさであり、b_m,jはB_mのj番目の列ベクトルである。   Here, E is the size of the B_m column, and b_m, j is the jth column vector of B_m.

次に、圧縮センシング信号復元部103は、S403のサポート更新として、サポート集合Sにjを追加する。   Next, the compressed sensing signal restoration unit 103 adds j to the support set S as a support update in S403.

次に、圧縮センシング信号復元部103は、S404の解更新として、次式のx_mを計算する。   Next, the compressed sensing signal restoration unit 103 calculates x_m of the following equation as the solution update in S404.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

ただし、B_m,SはB_mからサポート集合Sが含む番号の列だけを抽出した行列であり、 However, B_m, S is a matrix in which only the column of the number included in the support set S is extracted from B_m,

Figure 2018007126
Figure 2018007126

であり、σ_e^2はr_mの標本分散であり、 And σ_e ^ 2 is the sample variance of r_m,

Figure 2018007126
Figure 2018007126

であり、σ(x_m(j))^2は番号jに対応する周波数成分x_m(j)の標本分散である。 Σ (x_m (j)) ^ 2 is the sample variance of the frequency component x_m (j) corresponding to the number j.

σ_e^2は設定値として予め保持していてもよく、また、以前のフレームまでに推定したr_mの標本分散を用いてもよい。同様に、σ(x_m(j))^2は設定値として予め保持していてもよく、また、以前のフレームまでに推定したx_m(j)の標本分散を用いてもよい。   σ_e ^ 2 may be stored in advance as a set value, or the sample variance of r_m estimated up to the previous frame may be used. Similarly, σ (x_m (j)) ^ 2 may be held in advance as a set value, or the sample variance of x_m (j) estimated up to the previous frame may be used.

本実施例の圧縮センシング信号復元方法は、各周波数のパワーが複数チャンネル間で高い相関を持つという性質を利用して、実施例1の圧縮センシング信号復元方法を複数チャンネル向けに一般化したものであり、実施例1よりも高精度の復元が可能であるという効果が有る。
推定されたx_mから次式により、間引き前の信号を復元することで、復元信号y_mを計算する。
The compressed sensing signal restoration method of the present embodiment is a generalization of the compressed sensing signal restoration method of the first embodiment for multiple channels, taking advantage of the fact that the power of each frequency has a high correlation between multiple channels. There is an effect that restoration can be performed with higher accuracy than in the first embodiment.
The restored signal y_m is calculated by restoring the signal before thinning out from the estimated x_m according to the following equation.

Figure 2018007126
Figure 2018007126

最後に、各フレームで計算した復元信号y_mを時間的に重畳加算することにより、最終的な波形を出力する。   Finally, a final waveform is output by superimposing and adding the restoration signal y_m calculated in each frame in terms of time.

本実施例では、実施例1よりも高い圧縮率を得る実施例を開示する。   In the present embodiment, an embodiment in which a compression rate higher than that in the first embodiment is obtained will be disclosed.

図3は、本実施例の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment.

サンプリング時間生成部303は、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのサンプリング時間を決定し、出力する。サンプリング時間の決定方法は実施例1と同様でよい。   The sampling time generation unit 303 determines and outputs a sampling time for converting an analog signal to a digital signal. The method for determining the sampling time may be the same as in the first embodiment.

帯域分割フィルタ部3011〜301Nは、入力信号をN個の帯域に分割し、帯域分割後信号を出力する。それぞれがバンドパスフィルタであり、適当なIIRフィルタやFIRフィルタにより構成すればよい。   Band division filter sections 3011 to 301 N divide the input signal into N bands and output the band-divided signal. Each is a band-pass filter and may be constituted by an appropriate IIR filter or FIR filter.

サンプリング部3021〜302Nは、帯域分割フィルタ部から受け取ったN個の帯域分割後信号と、サンプリング時間生成部303から受け取ったサンプリング時間を入力とし、帯域分割後信号を前記サンプリング時間に従って時間的に間引き、間引き後信号を出力する。   The sampling units 3021 to 302N receive the N band-divided signals received from the band division filter unit and the sampling time received from the sampling time generation unit 303, and temporally decimate the band-divided signals according to the sampling time. The signal after thinning is output.

量子化部3041〜304Nは、サンプリング部から受け取ったN個の間引き後信号を入力とし、N個の量子化後信号を出力する。ただし、N個の各帯域に依存して適切な量子化ビット数を用いる。   The quantization units 3041 to 304N receive the N decimation signals received from the sampling unit and output N post-quantization signals. However, an appropriate number of quantization bits is used depending on each of N bands.

本実施例の構成は以下の効果を有する。聴覚特性によって周波数帯域ごとに必要な量子化ビット数が異なる。そこで、聴覚が量子化誤差に対して敏感でない周波数帯域の量子化ビット数を低減することができるので、圧縮率を向上させることができるという効果を持つ。また、機械の診断のための有効性によって、周波数帯域ごとに必要な量子化ビット数が異なる。そこで、機械の診断のための有効性が低い周波数帯域の量子化ビット数を低減することができるので、圧縮率を向上させることができるという効果を持つ。   The configuration of the present embodiment has the following effects. The number of quantization bits required for each frequency band differs depending on the auditory characteristics. Therefore, since the number of quantization bits in the frequency band where hearing is not sensitive to quantization errors can be reduced, the compression ratio can be improved. Also, the number of quantization bits required for each frequency band differs depending on the effectiveness for machine diagnosis. Therefore, since the number of quantization bits in a frequency band with low effectiveness for machine diagnosis can be reduced, the compression rate can be improved.

圧縮センシング信号復元部3051〜305Nは、量子化部から受け取った量子化後信号と、サンプリング時間生成部303から受け取ったサンプリング時間を入力とし、復元後サブバンド信号を計算し、出力する。復元信号の計算方法は実施例1と同様であってよい。   The compressed sensing signal restoration units 3051 to 305N use the quantized signal received from the quantization unit and the sampling time received from the sampling time generation unit 303 as inputs, and calculate and output a restored subband signal. The method for calculating the restoration signal may be the same as in the first embodiment.

帯域通過フィルタ部3061〜306Nは、圧縮センシング信号復元部から受け取った復元後サブバンド信号を入力とし、N個の帯域通過後信号を出力し、重畳して復元信号を計算して出力する。帯域通過フィルタ部は、それぞれがバンドパスフィルタであり、適当なIIRフィルタやFIRフィルタにより構成すればよい。   The bandpass filter units 3061 to 306N receive the restored subband signals received from the compressed sensing signal restoration unit, output N post-bandpass signals, superimpose them, calculate the restored signals, and output them. Each of the bandpass filter units is a bandpass filter, and may be configured by an appropriate IIR filter or FIR filter.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。   Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。   Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

101…サンプリング部、102…サンプリング時間生成部、103…圧縮センシング信号復元部、 101 ... Sampling unit, 102 ... Sampling time generation unit, 103 ... Compressed sensing signal restoration unit,

Claims (3)

信号の圧縮および復元方法であって、
規定のLに対する0 ≦ p ≦ Lを満たすすべてのpに対して、p ≡ z_i - z_j(mod L)なるz_iとz_jの組が存在する系列z_1, …, z_K(ただし、0 = z_1 < … < z_K < L、K < L)に対応するz_1Δt, …, z_KΔtのサンプリング時間を生成する工程と、
入力された時間信号に対して前記サンプリング時間でサンプリングを行い、間引き後信号を出力する工程と、
前記間引き後信号と前記サンプリング時間に基づいて元の入力された時間信号を復元し、復元信号を出力する工程を含むことを特徴とする、
信号の圧縮および復元方法
A method for compressing and decompressing signals,
For all p satisfying 0 ≤ p ≤ L with respect to the specified L, a sequence z_1,…, z_K (where 0 = z_1 <…) where z ≡ z_i-z_j (mod L) and a pair of z_i and z_j exist generating a sampling time of z_1Δt, ..., z_KΔt corresponding to <z_K <L, K <L);
Sampling the input time signal at the sampling time and outputting a signal after thinning;
Reconstructing the original input time signal based on the thinned signal and the sampling time, and outputting the restored signal,
Signal compression and decompression methods
請求項1に記載の信号の圧縮および復元方法であって、
入力される前記時間信号が複数チャンネルであり、
各チャンネルに対応する前記サンプリング時間に基づいて、チャンネル間で互いに時間的重なりがないサンプリング時間の組である複数チャンネルサンプリング時間を生成する工程と、
入力された複数チャンネル時間信号に対して前記複数チャンネルサンプリング時間でサンプリングを行い、間引き後信号を出力する工程と、
前記間引き後信号と前記複数チャンネルサンプリング時間の情報とに基づいて元の入力された複数チャンネルの時間信号を復元し、復元信号を出力する工程を含むことを特徴とする、
信号の圧縮および復元方法
A signal compression and decompression method according to claim 1,
The input time signal is a plurality of channels,
Generating a multi-channel sampling time, which is a set of sampling times without temporal overlap between channels, based on the sampling time corresponding to each channel;
Sampling the input multi-channel time signal at the multi-channel sampling time, and outputting a signal after decimation;
Reconstructing the original time signal of the plurality of channels based on the post-decimation signal and the information of the plurality of channel sampling times, and outputting a restoration signal,
Signal compression and decompression methods
請求項1に記載の信号の圧縮および復元方法であって、
入力される前記時間信号を複数の帯域に分割して帯域分割後信号を出力する工程と、
各帯域の前記帯域分割後信号に対して前記サンプリング時間でサンプリングを行い、間引き後信号を出力する工程と、
各帯域の前記間引き後信号を量子化して量子化後信号を出力する工程と、
各帯域の前記量子化後信号と前記サンプリング時間の情報とに基づいて帯域分割後信号を復元して復元後サブバンド信号を出力する工程と、
各帯域の復元後サブバンド信号を帯域通過フィルタにより加算することで元の入力された時間信号を復元し、復元信号を出力する工程を含むことを特徴とする、
信号の圧縮および復元方法
A signal compression and decompression method according to claim 1,
Dividing the input time signal into a plurality of bands and outputting a band-divided signal;
Sampling the band-divided signal of each band at the sampling time and outputting a signal after decimation;
Quantizing the decimation signal of each band and outputting a quantized signal;
Restoring the post-band division signal based on the quantized signal and the sampling time information of each band and outputting the restored sub-band signal;
A step of restoring the original input time signal by adding the sub-band signal after restoration of each band by a band pass filter, and outputting the restored signal,
Signal compression and decompression methods
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111028848A (en) * 2019-11-25 2020-04-17 北京声智科技有限公司 Compressed voice processing method and device and electronic equipment
CN111028848B (en) * 2019-11-25 2022-10-11 北京声智科技有限公司 Compressed voice processing method and device and electronic equipment

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