JP2019525502A - Digital filter with trust input - Google Patents

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Abstract

デジタルフィルタは、割り当てられたフィルタ関数を有し、割り当てられたフィルタ係数(bK)、入力サンプル(xk)を受信する入力、信頼値(cK)を受信する別の入力、および出力(out)を有する。各入力サンプル値(xk)は、入力信頼値(cK)に関連付けられ、フィルタ出力(out)は、入力サンプル、入力信頼値、ならびにフィルタ係数に依存する。フィルタは、複数のアキュムレータ(acc01、acc02、acc03、acc04)を含み、出力サンプルは、関連付けられた信頼値を伴う事前決定された数のサンプル値がフィルタに入力された後に生成される。The digital filter has an assigned filter function and has an assigned filter coefficient (bK), an input that receives an input sample (xk), another input that receives a confidence value (cK), and an output (out). Have. Each input sample value (xk) is associated with an input confidence value (cK), and the filter output (out) depends on the input sample, the input confidence value, and the filter coefficients. The filter includes a plurality of accumulators (acc01, acc02, acc03, acc04), and output samples are generated after a predetermined number of sample values with associated confidence values are input to the filter.

Description

本開示は、デジタルフィルタ、具体的には、雑音抑制のためのデジタルフィルタに関する。   The present disclosure relates to a digital filter, specifically, a digital filter for noise suppression.

デジタルデバイスにおいて処理するためのアナログ信号を感知するために、その実際の情報コンテンツ変化より(有意に)速く信号をサンプリングすることは、情報の冗長性を活用してデジタル化された信号の増進を可能にする一般的な実践である。そのようなデバイスの例は、容量タッチ感知またはタッチレス位置およびジェスチャ感知システム、デジタル電圧計、温度計、または圧力センサを含む。   Sampling a signal (significantly) faster than its actual information content change to sense an analog signal for processing in a digital device takes advantage of information redundancy to enhance the digitized signal. It is a general practice that makes it possible. Examples of such devices include capacitive touch sensing or touchless position and gesture sensing systems, digital voltmeters, thermometers, or pressure sensors.

有意な雑音を受け得る例示的容量感知システムは、両方とも本願の出願人であるMicrochip Technology Inc.から入手可能であり、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれるアプリケーションノートAN1478「mTouchTM Sensing Solution Acquisition Methods CapacitiveVoltage Divider」およびAN1250「Microchip CTMU for Capacitive Touch Applications」で説明されるシステムを含む。 Exemplary capacitive sensing systems that can be subject to significant noise are both from Microchip Technology Inc., the assignee of the present application. The application note AN1478 “mTouch Sensing Solution Acquisition Capacitative Voltage Divider” and AN1250 “Microchip CT Capit Pac Description”, which are available from and incorporated herein by reference in their entirety. .

別の例示的用途は、本願の出願人によって製造されるGestIC(登録商標)技術としても公知であるタッチレス容量3Dジェスチャシステムである。   Another exemplary application is a touchless capacitive 3D gesture system, also known as GestIC® technology, manufactured by the applicant of the present application.

センサ信号は、典型的には、広帯域雑音、調和雑音、およびピーク雑音等の種々の雑音タイプによる妨害を受ける。後者の2つは、例えば、スイッチング電力供給部から生じ得、それは、電磁波耐性標準試験、例えば、IEC61000−4−4において対処される。   Sensor signals are typically disturbed by various noise types such as broadband noise, harmonic noise, and peak noise. The latter two can arise from, for example, a switching power supply, which is addressed in an electromagnetic immunity standard test, such as IEC 61000-4-4.

信号収集は、例えば、時間的にいくつかのセンサを多重化するときにも、またはデータ伝送失敗等の不規則な事象によっても、計画的もしくは決定論的方式で中断され得る。そのような不連続性または欠落サンプルは、信号に望ましくない位相跳躍を引き起こし得る。規則的サンプリング間隔のために設計されているデジタルフィルタに関し、これは、フィルタタイミングを破損し、それらの雑音抑制性能に重大な影響を及ぼし得る。   Signal collection can be interrupted in a planned or deterministic manner, for example when multiplexing several sensors in time, or by irregular events such as data transmission failures. Such discontinuities or missing samples can cause unwanted phase jumps in the signal. For digital filters that are designed for regular sampling intervals, this can corrupt filter timing and have a significant impact on their noise suppression performance.

デジタル通信におけるチャネルコーディングとの関連で消去されたメッセージと同様に(Blahut,1983;Bossert,1999)、我々は、欠落サンプル、および、例えば、ピーク雑音に起因して、有用な情報を搬送しないサンプルをイレイジャーと呼ぶ。   Similar to messages erased in the context of channel coding in digital communications (Blahut, 1983; Bossert, 1999), we are missing samples and samples that do not carry useful information due to, for example, peak noise. Is called an erasure.

図1aは、雑音の多い実際の値のベースバンド信号を推定するための基本的プロシージャを行うシステム100を示す。アナログ/デジタル変換器(ADC)110は、その情報変化より(有意に)高いレートで信号をサンプリングする。次いで、デジタル信号は、低域通過フィルタ120に入力され、Rデシメータ130によってレートRで間引きされる。ダウンサンプリングされた結果は、さらに処理されるか、または単純に、例えば、図1aに示されるような数値ディスプレイ140上に表示される。その中で、低域通過フィルタ120は、広帯域雑音のより高い周波数成分を減衰させることができるが、雑音ピークを完全的には抑制しないであろう。   FIG. 1a shows a system 100 that performs a basic procedure for estimating a noisy actual value baseband signal. The analog / digital converter (ADC) 110 samples the signal at a (significantly) higher rate than the information change. The digital signal is then input to the low-pass filter 120 and decimate at the rate R by the R decimator 130. The downsampled results are further processed or simply displayed on a numeric display 140, for example as shown in FIG. 1a. Among them, the low-pass filter 120 can attenuate higher frequency components of broadband noise, but will not completely suppress noise peaks.

ピーク雑音抑制の問題は、画像処理(T.Benazir,2013)、地震学、および医学(B.Boashash,2004)等の多くの用途で生じる。ピーク雑音に対抗するための標準アプローチは、メジアンフィルタまたは変異型を適用することである。   The problem of peak noise suppression occurs in many applications such as image processing (T. Benazir, 2013), seismology, and medicine (B. Boashhash, 2004). The standard approach to combat peak noise is to apply a median filter or variant.

ピーク雑音を抑制するが、依然として入力信号を平滑化するアプローチは、雑音ピークまたは異常値として識別されるサンプルを除外して、または、例えば、n個の最大およびn個の最小サンプルを除外して、時間窓内のサンプルの一部を平均するフィルタである(選択的算術平均(SAM)フィルタまたは「シグマフィルタ」(Lee,1983))。明確なこととして、SAMフィルタは、その入力信号の時間領域特性に適合する有限インパルス応答(FIR)を伴う時変フィルタである。   An approach that suppresses peak noise but still smoothes the input signal excludes samples that are identified as noise peaks or outliers, or excludes, for example, n maximum and n minimum samples. , A filter that averages a portion of a sample in a time window (selective arithmetic average (SAM) filter or “sigma filter” (Lee, 1983)). Clearly, a SAM filter is a time-varying filter with a finite impulse response (FIR) that matches the time domain characteristics of its input signal.

しかしながら、雑音ピークの存在下では(すなわち、イレイジャーがあると)優れているが、ピークがないと、そのようなSAM平均化フィルタの雑音抑制特性は、32個のサンプルの窓長に対して図1bに示されるように、例えば、インパルス応答としてハミング窓を使用する他の最先端のフィルタ、または周波数応答が最小二乗方法を使用して設計されるフィルタより劣っている。フィルタの振幅応答に対して、最小二乗フィルタの実線曲線およびハミングフィルタの鎖線曲線は、長方形のインパルス応答を伴う平均化フィルタ(点線曲線)と比較して、向上したサイドローブ減衰を示す。   However, while excellent in the presence of noise peaks (ie, with erasures), the noise suppression characteristics of such a SAM averaging filter are not illustrated for a window length of 32 samples without the peaks. As shown in 1b, for example, other state-of-the-art filters that use a Hamming window as the impulse response, or filters whose frequency response is designed using the least squares method. For the filter amplitude response, the least squares filter solid curve and the Hamming filter dashed curve show improved sidelobe attenuation compared to the averaging filter (dotted curve) with a rectangular impulse response.

雑音を受ける処理信号の改良型方法およびシステムの必要性が存在する。本願は、上記のセンサシステムのうちのいずれかに制限されないが、雑音を受け、評価を必要とする任意のタイプの信号に適用され得る。   There is a need for improved methods and systems for processing signals subject to noise. The present application is not limited to any of the sensor systems described above, but can be applied to any type of signal that is subject to noise and requires evaluation.

ある実施形態によると、デジタルフィルタは、割り当てられたフィルタ関数を備え得、割り当てられたフィルタ係数、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、各入力サンプルは、その関連付けられた信頼値で加重され、フィルタ出力は、入力サンプルおよび入力信頼値の両方に依存し、フィルタは、所定数の信頼加重入力サンプル、関連付けられた信頼値、割り当てられたフィルタ係数で加重される信頼値、および割り当てられたフィルタ係数でさらに加重された信頼加重入力サンプルを累積するように構成されるアキュムレータを備えている。   According to an embodiment, the digital filter may comprise an assigned filter function, having assigned filter coefficients, an input for receiving input samples, another input for receiving confidence values, and an output, each input sample A value is associated with the input confidence value, each input sample is weighted with its associated confidence value, the filter output depends on both the input sample and the input confidence value, and the filter has a predetermined number of confidence values. An accumulator configured to accumulate weighted input samples, associated confidence values, confidence values weighted with assigned filter coefficients, and confidence weighted input samples further weighted with assigned filter coefficients .

さらなる実施形態によると、フィルタは、係数組からの係数で加重される入力信頼値を受信し、係数組からの係数で加重される入力信頼値を受信し、第1の累積値を生成する第1のアキュムレータを有する第1のブランチと、入力信頼値を受信し、第2の累積値を生成する第2のアキュムレータを有する第2のブランチと、係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力サンプル値を受信し、第3の累積値を生成する第3のアキュムレータを有する第3のブランチと、信頼加重入力値を受信し、第4の累積値を生成する第4のアキュムレータを有する第4のブランチとを備え得る。さらなる実施形態によると、第1の累積値は、一定値から減算され、減算の結果は、第2の累積値で除算され、第4の累積値で乗算され、第3の累積値に加算され、第1、第2、第3、および第4のアキュムレータは、続いて、クリアされる。   According to a further embodiment, the filter receives an input confidence value that is weighted with a coefficient from the coefficient set, receives an input confidence value that is weighted with a coefficient from the coefficient set, and generates a first cumulative value. A first branch having one accumulator, a second branch having a second accumulator for receiving an input confidence value and generating a second cumulative value, weighted by a coefficient from the coefficient set and the input confidence value A third branch having a third accumulator that receives the received input sample value and generates a third cumulative value; and a fourth accumulator that receives the confidence weighted input value and generates a fourth cumulative value. And a fourth branch. According to a further embodiment, the first cumulative value is subtracted from the constant value, and the result of the subtraction is divided by the second cumulative value, multiplied by the fourth cumulative value, and added to the third cumulative value. The first, second, third and fourth accumulators are subsequently cleared.

別の実施形態によると、デジタルフィルタは、割り当てられたフィルタ関数を備え得、第1および第2のフィルタ係数組、入力サンプルを受信する入力、別の入力受信信頼情報値、および出力を有し、各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、フィルタ出力は、入力サンプルおよび入力信頼値の両方に依存し、デジタルフィルタは、第1の係数組からの係数で加重される入力信頼値を受信し、第1の累積値を生成する第1のアキュムレータを有する第1のブランチと、第2の係数組からの係数で加重される入力信頼値を受信し、第2の累積値を生成する第2のアキュムレータを有する第2のブランチと、第1の係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力サンプル値を受信し、第3の累積値を生成する第3のアキュムレータを有する第3のブランチと、第2の係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力値を受信し、第4の累積値を生成する第4のアキュムレータを有する第4のブランチとを備えている。   According to another embodiment, the digital filter may comprise an assigned filter function and has first and second filter coefficient sets, an input for receiving input samples, another input received confidence information value, and an output. , Each input sample value is associated with an input confidence value, the filter output depends on both the input sample and the input confidence value, and the digital filter is input confidence weighted with coefficients from the first coefficient set. A first branch having a first accumulator for receiving a value and generating a first accumulated value; an input confidence value weighted with a coefficient from a second coefficient set; and a second accumulated value A second branch having a second accumulator to generate, and a third accumulator that receives an input sample value weighted with a coefficient from the first coefficient set and an input confidence value and generates a third cumulative value. And a fourth branch having a fourth accumulator that receives a weighted input value with a coefficient from the second coefficient set and an input confidence value and generates a fourth cumulative value. And.

上記のデジタルフィルタのさらなる実施形態によると、第1の累積値は、一定値から減算され、減算の結果は、第2の累積値で除算され、第4の累積値で乗算され、第3の累積値に加算され、第1、第2、第3、および第4のアキュムレータは、続いて、クリアされる。   According to a further embodiment of the digital filter described above, the first cumulative value is subtracted from the constant value, and the result of the subtraction is divided by the second cumulative value, multiplied by the fourth cumulative value, Added to the accumulated value, the first, second, third and fourth accumulators are subsequently cleared.

上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、フィルタの複数のインスタンスが、並行して動作させられ、各インスタンスは、入力サンプルと関連付けられた信頼値とのサブセットに対して専用係数を用いで動作させられる。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、信頼値は、デジタル論理値によって表される。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、一定値は、全ての係数の合計である。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、割り当てられたフィルタ関数は、低域通過フィルタ関数である。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、低域通過は、高域通過または帯域通過を同等の低域通過領域に変換することから取得されている。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、割り当てられたフィルタ関数は、正の値の係数のみまたは負の値の係数のみを有する。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、割り当てられたフィルタ関数は、別のゼロではない係数と異なる大きさを有する少なくとも1つのゼロではない値の係数を有する。上記のデジタルフィルタのうちのいずれかのさらなる実施形態によると、デジタルフィルタのDC利得は、一定またはほぼ一定である。   According to a further embodiment of any of the above digital filters, multiple instances of the filter are operated in parallel, each instance having a dedicated coefficient for a subset of input values and associated confidence values. Can be operated with. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the confidence value is represented by a digital logic value. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the constant value is the sum of all coefficients. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the assigned filter function is a low pass filter function. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the low pass is obtained from converting a high pass or band pass into an equivalent low pass region. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the assigned filter function has only positive value coefficients or only negative value coefficients. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the assigned filter function has at least one non-zero value coefficient having a magnitude different from another non-zero coefficient. According to a further embodiment of any of the above digital filters, the DC gain of the digital filter is constant or nearly constant.

さらに別の実施形態によると、フィルタシステムは、第1および第2のデジタルフィルタであって、各々は、割り当てられたフィルタ関数を備え、割り当てられたフィルタ係数、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、各入力サンプルは、その関連付けられた信頼値で加重され、フィルタ出力は、入力サンプルおよび入力信頼値の両方に依存し、フィルタは、信頼加重入力サンプル、関連付けられた信頼値、割り当てられたフィルタ係数で加重される信頼値、および割り当てられたフィルタ係数でさらに加重される信頼加重入力サンプルを累積するように構成される、アキュムレータを備えている、第1および第2のデジタルフィルタと、入力信号を受信し、該第1および第2のデジタルフィルタのための入力サンプルを生成するデマルチプレクサとを備え得る。   According to yet another embodiment, the filter system is first and second digital filters, each comprising an assigned filter function, assigned filter coefficients, an input for receiving input samples, a confidence value. , Each input sample value is associated with an input confidence value, each input sample is weighted with its associated confidence value, and the filter output is the input sample and Depending on both the input confidence values, the filter is a confidence-weighted input sample, an associated confidence value, a confidence value that is weighted by the assigned filter coefficients, and a confidence-weighted input sample that is further weighted by the assigned filter coefficients A first and second digital filter comprising an accumulator configured to accumulate Receiving the items, it may include a demultiplexer for generating an input sample for the first and second digital filters.

フィルタシステムのさらなる実施形態によると、システムは、該第1のデジタルフィルタのための該入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第1の異常値検出器と、該第2のデジタルフィルタのための該入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第2の異常値検出器とをさらに備え得る。フィルタシステムのさらなる実施形態によると、第1のデジタルフィルタのための入力サンプルは、高サンプルであり、第2のデジタルフィルタのための入力サンプルは、低サンプルである。   According to a further embodiment of the filter system, the system receives a first outlier detector that receives the input samples for the first digital filter and generates an associated confidence value; and the second digital A second outlier detector that receives the input samples for the filter and generates an associated confidence value. According to a further embodiment of the filter system, the input samples for the first digital filter are high samples and the input samples for the second digital filter are low samples.

さらに別の実施形態によると、フィルタシステムは、第1および第2のデジタルフィルタを備え、各々は、割り当てられたフィルタ関数を備え、第1および第2のフィルタ係数組、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、フィルタ出力は、入力サンプルおよび入力信頼値の両方に依存し、デジタルフィルタの各々は、第1の係数組からの係数で加重される入力信頼値を受信し、第1の累積値を生成する第1のアキュムレータを有する第1のブランチと、第2の係数組からの係数で加重される入力信頼値を受信し、第2の累積値を生成する第2のアキュムレータを有する第2のブランチと、第1の係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力サンプル値を受信し、第3の累積値を生成する第3のアキュムレータを有する第3のブランチと、第2の係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力値を受信し、第4の累積値を生成する第4のアキュムレータを有する第4のブランチとをさらに備え、システムは、入力信号を受信し、第1および第2のデジタルフィルタのための入力サンプルを生成するデマルチプレクサをさらに備えている。   According to yet another embodiment, the filter system comprises first and second digital filters, each comprising an assigned filter function, first and second filter coefficient sets, an input for receiving input samples. Each of the input sample values is associated with an input confidence value, and the filter output depends on both the input sample and the input confidence value, Each receives an input confidence value weighted with a coefficient from a first coefficient set, a first branch having a first accumulator that generates a first cumulative value, and a coefficient from a second coefficient set A second branch having a second accumulator that receives a weighted input confidence value and generates a second cumulative value, and a weighted input with a coefficient from the first coefficient set and the input confidence value. A third branch having a third accumulator for receiving a sample value and generating a third cumulative value; receiving an input value weighted with a coefficient from the second coefficient set and an input confidence value; And a fourth branch having a fourth accumulator for generating a cumulative value of 4, the system includes a demultiplexer that receives the input signal and generates input samples for the first and second digital filters. It has more.

上記のフィルタシステムのさらなる実施形態によると、システムは、該第1のデジタルフィルタのための該入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第1の異常値検出器と、該第2のデジタルフィルタのための該入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第2の異常値検出器とをさらに備え得る。上記のフィルタシステムのさらなる実施形態によると、第1のデジタルフィルタのための入力サンプルは、高サンプルであり、第2のデジタルフィルタのための入力サンプルは、低サンプルである。   According to a further embodiment of the above filter system, the system receives a first outlier detector that receives the input samples for the first digital filter and generates an associated confidence value, and the second A second outlier detector that receives the input samples for the digital filter and generates an associated confidence value. According to a further embodiment of the filter system described above, the input samples for the first digital filter are high samples and the input samples for the second digital filter are low samples.

さらに別の実施形態によると、デジタルフィルタは、割り当てられたフィルタ関数を備え得、割り当てられたフィルタ係数、入力サンプルを受信する入力、別の入力受信信頼情報値、および出力を有し、各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、フィルタ出力は、入力サンプル、入力信頼値、ならびにフィルタ係数に依存し、フィルタは、複数のアキュムレータを含み、出力サンプルは、事前決定された数のサンプル値の後に生成され、関連付けられた信頼値は、フィルタに入力されている。   According to yet another embodiment, the digital filter may comprise an assigned filter function, having assigned filter coefficients, an input for receiving input samples, another input received confidence information value, and an output, each input The sample value is associated with the input confidence value, the filter output depends on the input sample, the input confidence value, and the filter coefficients, the filter includes a plurality of accumulators, and the output sample is a predetermined number of The confidence value generated and associated after the sample value has been entered into the filter.

さらに別の実施形態によると、デジタル入力サンプルをフィルタ処理する方法は、デジタル入力サンプル値および関連入力信頼値を受信するステップと、係数組からの係数で加重される入力信頼値を累積し、第1の累積値を生成するステップと、入力信頼値を累積し、第2の累積値を生成するステップと、係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力サンプル値を累積し、第3の累積値を生成するステップと、信頼加重入力値を累積し、第4の累積値を生成するステップとを含み得る。   According to yet another embodiment, a method of filtering digital input samples includes receiving a digital input sample value and an associated input confidence value, accumulating input confidence values weighted with coefficients from a coefficient set, Generating a cumulative value of 1; accumulating an input confidence value; generating a second cumulative value; accumulating an input sample value weighted with a coefficient from the coefficient set and the input confidence value; Generating a cumulative value of 3, and accumulating a confidence weighted input value to generate a fourth cumulative value.

方法のさらなる実施形態によると、方法は、一定値から第1の累積値を減算することであって、減算の結果は、第2の累積値で除算され、第4の累積値で乗算され、第3の累積値に加算される、ことと、続いて、第1、第2、第3、および第4のアキュムレータをクリアすることとをさらに含み得る。方法のさらなる実施形態によると、一定値は、全ての係数の合計である。方法のさらなる実施形態によると、入力信頼値は、2進である。   According to a further embodiment of the method, the method is to subtract a first cumulative value from a constant value, the result of the subtraction being divided by a second cumulative value and multiplied by a fourth cumulative value; Adding to the third cumulative value and subsequently clearing the first, second, third, and fourth accumulators. According to a further embodiment of the method, the constant value is the sum of all coefficients. According to a further embodiment of the method, the input confidence value is binary.

さらに別の実施形態によると、デジタル入力サンプルをフィルタ処理する方法は、デジタル入力サンプル値および関連入力信頼値を受信するステップと、第1の係数組からの係数で加重される入力信頼値を累積し、第1の累積値を生成するステップと、第2の係数組からの係数で加重される入力信頼値を累積し、第2の累積値を生成するステップと、第1の係数組からの係数と入力信頼値とで加重された入力サンプル値を累積し、第3の累積値を生成するステップと、第2の係数組からの係数と入力信頼値とで加重される入力値を累積し、第4の累積値を生成するステップとを含み得る。   According to yet another embodiment, a method of filtering digital input samples includes receiving a digital input sample value and an associated input confidence value, and accumulating an input confidence value that is weighted with a coefficient from a first coefficient set. Generating a first cumulative value; accumulating an input confidence value weighted with a coefficient from the second coefficient set; generating a second cumulative value; and Accumulating input sample values weighted with coefficients and input confidence values to generate a third cumulative value, and accumulating input values weighted with coefficients and input confidence values from the second coefficient set. Generating a fourth cumulative value.

方法のさらなる実施形態によると、方法は、一定値から第1の累積値を減算することであって、減算の結果は、第2の累積値で除算され、第4の累積値で乗算され、第3の累積値に加算される、ことと、続いて、第1、第2、第3、および第4のアキュムレータをクリアすることとをさらに含み得る。方法のさらなる実施形態によると、一定値は、全ての係数の合計である。方法のさらなる実施形態によると、入力信頼値は、2進である。   According to a further embodiment of the method, the method is to subtract a first cumulative value from a constant value, the result of the subtraction being divided by a second cumulative value and multiplied by a fourth cumulative value; Adding to the third cumulative value and subsequently clearing the first, second, third, and fourth accumulators. According to a further embodiment of the method, the constant value is the sum of all coefficients. According to a further embodiment of the method, the input confidence value is binary.

図1aは、アナログ/デジタル変換および従来の雑音抑制を伴うアナログ信号の例示的収集を示す。FIG. 1a shows an exemplary collection of analog signals with analog / digital conversion and conventional noise suppression. 図1bは、異なる低域通過フィルタの振幅応答を示す。FIG. 1b shows the amplitude response of different low-pass filters. 図2は、有限インパルス応答を伴う低域通過フィルタの典型的タップ重みを示す。FIG. 2 shows typical tap weights for a low-pass filter with a finite impulse response. 図3は、デジタルフィルタ用の入力源としてのデータ源および関連信頼生成の例示的ブロック図を示す。FIG. 3 shows an exemplary block diagram of a data source as an input source for a digital filter and associated trust generation. 図4は、信頼入力を伴うデジタルフィルタの例示的実装を示す。FIG. 4 shows an exemplary implementation of a digital filter with a trust input. 図5は、外部信頼生成コントローラを伴うシステムを示す。FIG. 5 shows a system with an external trust generation controller. 図6は、信頼入力を伴うデジタルフィルタの例示的シフトレジスタ実装を示す。FIG. 6 shows an exemplary shift register implementation of a digital filter with a trust input. 図7は、種々の実施形態による、消去係数重みの再分配の例を示す。FIG. 7 shows an example of redistribution of erasure coefficient weights according to various embodiments. 図7Aは、2レベル信号の種々の実施形態による、消去係数重みの再分配の別の例を示す。FIG. 7A illustrates another example of redistribution of erasure coefficient weights according to various embodiments of a two-level signal. 図8は、ピーク雑音抑制性能の例を示す。FIG. 8 shows an example of peak noise suppression performance. 図9は、消去の有無による、フィルタの係数および規模スペクトルの比較を示す。FIG. 9 shows a comparison of filter coefficients and magnitude spectra with and without erasure. 図10は、高域通過フィルタ実施形態における消去係数重みの再分配の例を示す。FIG. 10 shows an example of redistribution of erasure coefficient weights in a high-pass filter embodiment. 図11は、交流準静的電場を使用する非接触ジェスチャ検出システムの実施形態を示す。FIG. 11 illustrates an embodiment of a non-contact gesture detection system that uses an alternating quasi-static electric field. 図12は、2レベル測定の例を示す。FIG. 12 shows an example of a two-level measurement. 図13は、最小バッファ要件を伴うパケットデータ処理のための実装を示す。FIG. 13 shows an implementation for packet data processing with minimum buffer requirements. 図14は、図13に類似する実装であるが、スイッチを伴って実装された2進信頼ck=0,1を用いた乗算を示す。FIG. 14 shows an implementation similar to that of FIG. 13, but with binary confidence ck = 0, 1 implemented with switches. 図15は、図13に類似するが、デシメーション後の差動段を伴う実装を示す。FIG. 15 shows an implementation similar to FIG. 13 but with a differential stage after decimation. 図16は、図13に類似するが、一般再分配関数を伴う実装を示す。FIG. 16 is similar to FIG. 13, but shows an implementation with a general redistribution function. 図17は、一般再分配関数およびスイッチを用いて実現された2進信頼入力を伴う実装を示す。FIG. 17 shows an implementation with a binary confidence input implemented using a general redistribution function and a switch. 図18は、本来のフィルタインパルス応答を2つに分割することを示す。FIG. 18 illustrates the splitting of the original filter impulse response into two. 図19は、振幅変調されたADC出力サンプルrのための信頼入力とともに2つのフィルタを使用する実装を示す。Figure 19 shows an implementation using two filters with confidence input for the ADC output samples r k amplitude modulated.

種々の実施形態によると、入力信号が過剰にサンプリングされ、雑音が多い場合、実際の値のベースバンド信号、例えば、復調およびダウンサンプリングされたGestIC(登録商標)信号の確実な推定値が、取得されることができる。MGC3030またはMGC3130等のGestIC(登録商標)デバイス、もしくはより新しい設計が、本願の出願人から入手可能である。例えば、図11は、コントローラ740がGestIC(登録商標)デバイスを表す典型的実施形態を示す。2015年1月15日にオンライン公開された「GestIC(登録商標) Design Guide」等の一般説明および設計ガイドが、Microchip Technology Inc.から入手可能であり、参照することによって本明細書に組み込まれる。   According to various embodiments, if the input signal is oversampled and noisy, a real value baseband signal, eg, a reliable estimate of the demodulated and downsampled GestIC® signal is obtained. Can be done. GestIC® devices, such as MGC3030 or MGC3130, or newer designs are available from the Applicant. For example, FIG. 11 illustrates an exemplary embodiment in which the controller 740 represents a GestIC® device. General description and design guides such as “GestIC® Design Guide” published online on January 15, 2015 are available from Microchip Technology Inc. Available from and incorporated herein by reference.

図11に示される3Dジェスチャ検出システム700は、図11に示されるようなフレーム構造によって形成され得る伝送電極720、および複数の受信電極710a・・dを提供する。しかしながら、受信電極710a・・dの下の長方形のエリア全体が、伝送電極として使用され得る、またはそのような電極は、複数の伝送電極に分割されることもできる。伝送電極720は、交流電場を生成する。ジェスチャコントローラ740は、受信電極710a・・dからの信号を受信し、信号は、受信電極710a・・dと、システム接地および/または伝送電極720との間の静電容量を表し得る。ジェスチャコントローラ740は、信号を評価し、処理システム730にヒューマンデバイス入力情報を提供し得る。この情報は、コンピュータマウスによって生成される2D移動情報に類似する3D移動座標であり得、および/または検出されたジェスチャから生成されるコマンドを含み得る。   A 3D gesture detection system 700 shown in FIG. 11 provides a transmission electrode 720 that can be formed by a frame structure as shown in FIG. However, the entire rectangular area under the receiving electrodes 710a..d can be used as a transmission electrode, or such an electrode can be divided into a plurality of transmission electrodes. The transmission electrode 720 generates an alternating electric field. The gesture controller 740 receives signals from the receiving electrodes 710a · d, and the signals may represent capacitance between the receiving electrodes 710a · d and the system ground and / or transmission electrodes 720. Gesture controller 740 may evaluate the signal and provide human device input information to processing system 730. This information may be 3D movement coordinates similar to 2D movement information generated by a computer mouse and / or may include commands generated from detected gestures.

そのような用途において直面された問題は、センサ信号に導入される雑音が、広帯域およびピーク雑音の両方であり、両方の問題を同時に対処する最先端のアプローチが既知ではなかったことである。GestIC(登録商標)用途ならびに他の用途においても、入力信号のいくつかのサンプルが、種々の理由で失われるか、または生成されることができない可能性がある。入力雑音の悪影響が明白であるが、入力サンプリング間隔の不規則性は、フィルタタイミングの破損につながり、雑音抑制性能に重大な影響を及ぼす。デジタルフィルタは、典型的には、規則的サンプリング間隔のために設計され、それ以外のものは、フィルタの観点から、入力信号の望ましくない位相跳躍につながる。信号内の雑音ピークおよび欠落サンプルの位置は、ある他の手段、例えば、ピーク雑音検出システムまたは決定論的雑音インジケータによって決定される。上記のように、広帯域雑音に対抗する、すなわち、周波数(低域通過)フィルタを適用するための標準アプローチがある。そして、ピーク雑音に対抗する、すなわち、信号サンプルの窓にわたってメジアンフィルタを適用するための別の標準アプローチがある。   The problem faced in such applications is that the noise introduced into the sensor signal is both wideband and peak noise, and there is no known state-of-the-art approach to address both problems simultaneously. In GestIC® applications as well as other applications, some samples of the input signal may be lost or cannot be generated for various reasons. Although the adverse effects of input noise are obvious, irregularities in the input sampling interval lead to filter timing corruption and have a significant impact on noise suppression performance. Digital filters are typically designed for regular sampling intervals, others lead to undesirable phase jumps in the input signal from the filter perspective. The location of noise peaks and missing samples in the signal is determined by some other means, such as a peak noise detection system or a deterministic noise indicator. As mentioned above, there are standard approaches to combat wideband noise, ie apply a frequency (low pass) filter. And there is another standard approach to counter the peak noise, i.e. to apply a median filter over the window of signal samples.

そのような問題は、上記のように、GestIC(登録商標)システムで特に関連性があるが、これらのシナリオは、GestIC(登録商標)システムに適用され得るだけでなく、他のセンサシステムにも関連し得る。故に、提案される対策は、種々の信号源に適用され得る。   Such problems are particularly relevant with GestIC® systems, as described above, but these scenarios can be applied not only to GestIC® systems, but also to other sensor systems. May be related. Hence, the proposed measures can be applied to various signal sources.

提案されるフィルタリング方法のために、各入力サンプルは、信頼値に関連付けられる。この信頼値は、関連サンプルがイレイジャーであるかどうか、すなわち、それが実際に欠落しているサンプルであるか、または有用な情報を搬送しないことが既知であるサンプルであるかどうかを示している。信頼値は、ある他の手段によって把握されると仮定される。そのような手段は、例えば、決定論的入力、または、Grubbs検定(Grubbs,1950)、一般化極限スチューデント化偏差(GESD)検定、もしくはHampel識別子(Hampel,1974)等の異常値検出方法を含むことができる。画像処理との関連で、信頼値は、例えば、改良型アルファマッティングのための最小二乗回帰における重みとして使用される(J.Horentrup,2014)。   Because of the proposed filtering method, each input sample is associated with a confidence value. This confidence value indicates whether the relevant sample is an erasure, that is, whether it is actually a missing sample or a sample that is known not to carry useful information . The confidence value is assumed to be known by some other means. Such means include, for example, deterministic input or outlier detection methods such as Grubbs test (Grubbs, 1950), generalized extreme studentized deviation (GESD) test, or Hampel identifier (Hampel, 1974). be able to. In the context of image processing, confidence values are used, for example, as weights in least squares regression for improved alpha matting (J. Horentrup, 2014).

種々の実施形態によると、広帯域雑音を抑制することと望ましくない、例えば、雑音の多い、または欠落しているサンプルを無視することとのために、以下が観察されるべきである(両方の問題を同時に対処する最先端のアプローチが既知ではなかった):
1.イレイジャー(例えば、検出された雑音ピーク)が、フィルタ出力に影響してはならない。
2.一定のフィルタ利得が、DCにおいて提供されるべきである(一定の入力信号に対して、フィルタ出力信号レベルも一定でなければならない)。
3.イレイジャーがないときにはフォルトフィルタ特性を保ちながら、いくつかのイレイジャーへの段階的適合が提供されるべきである。
According to various embodiments, the following should be observed for suppressing broadband noise and ignoring undesirable, eg, noisy or missing samples (both issues The state-of-the-art approach to deal with was not known):
1. Erasures (eg, detected noise peaks) should not affect the filter output.
2. A constant filter gain should be provided at DC (for a constant input signal, the filter output signal level must also be constant).
3. In the absence of erasures, a gradual adaptation to several erasures should be provided while preserving the fault filter characteristics.

図2は、典型的低域通過フィルタ関数(または「窓処理」関数)のフィルタ係数を示し、ここでは、長さ8の例示的正規化ハミング窓を示す。各フィルタ係数は、図2にも示されるタップ遅延線実装におけるその関連タップの重みを定義し、各タップは、棒プロットにおけるその関連付けられた係数の下に整列させられている。したがって、我々は、「フィルタ係数」および「タップ重み」という用語を同義的に使用する。この例では、タップ遅延線は、7つの連続した遅延段階z−1と、8つのタップ重みとを含む。例示的入力サンプルも、図2に示されている。他のサンプル構造が、より少ないまたは多い段階を伴って適用され得る。 FIG. 2 shows the filter coefficients of a typical low-pass filter function (or “windowing” function), where an exemplary normalized Hamming window of length 8 is shown. Each filter coefficient defines its associated tap weight in the tap delay line implementation also shown in FIG. 2, with each tap aligned below its associated coefficient in the bar plot. We therefore use the terms “filter coefficients” and “tap weights” interchangeably. In this example, the tap delay line includes seven consecutive delay stages z −1 and eight tap weights. An exemplary input sample is also shown in FIG. Other sample structures can be applied with fewer or more steps.

種々の実施形態によると、フィルタ関数および各サンプルのための信頼情報を伴う入力信号が与えられると、より少ない信頼を伴う入力サンプルに対応するフィルタタップの重みは、フィルタのDC利得を維持しながら低減させられる。図2は、低域通過フィルタの典型的重み/係数分布を示し、この例の低域通過フィルタ、例えば、7つの連続した遅延段階z−1によって形成される。他のサンプル構造が、より少ないまたは多い段階を伴って適用され得る。 According to various embodiments, given an input signal with a filter function and confidence information for each sample, the weights of the filter taps corresponding to the input samples with less confidence maintain the DC gain of the filter. Can be reduced. FIG. 2 shows a typical weight / coefficient distribution of the low-pass filter, formed by the low-pass filter of this example, eg, seven consecutive delay stages z −1 . Other sample structures can be applied with fewer or more steps.

以下では、いかなる有用な情報も搬送しない入力サンプル、および同等に欠落サンプルは、イレイジャーと考えられることができ、対応するサンプルは、ゼロ信頼を有すると言われる。サンプルが消去されるかどうかという情報は、例えば、サンプルを閾値と比較することによって、任意の他のソースまたはアルゴリズムから把握されると仮定される。それぞれのデジタルフィルタのインパルス応答は、「フィルタ関数」と称されるであろう。   In the following, input samples that do not carry any useful information, and equivalently missing samples, can be considered erasures, and the corresponding samples are said to have zero confidence. Information about whether a sample is erased is assumed to be obtained from any other source or algorithm, for example, by comparing the sample to a threshold. The impulse response of each digital filter will be referred to as a “filter function”.

図3は、信頼入力を伴う例示的デジタルフィルタ300と、その入力信号源とのブロック図を示す。データ源320は、離散時間kにおけるサンプルxを有する信号xを生成している。信号xは、ピーク雑音(または「異常値」)検出器330に入力され、検出器330は、信頼値cをxに関連付けることによって、各サンプルxを「雑音が多くない」または「雑音が多い」に分類し、例えば、c=1は、「雑音が多くない」または「xにおける完全信頼」を意味し、c=0は、「雑音が多い」または「xにおける信頼がない」を意味する。すなわち、関連c=0を伴うサンプルxは、イレイジャーである。他の実施形態によると、信頼情報は、我々が外部インジケータ310と称するある外部手段からも生じ得る。この外部指示は、決定論的信頼入力と見なされることができる。 FIG. 3 shows a block diagram of an exemplary digital filter 300 with a trusted input and its input signal source. The data source 320 generates a signal x having samples x k at discrete time k. The signal x is input to a peak noise (or “outlier”) detector 330, which associates the confidence value c k with x k to make each sample x k “noisy” or “ Classified as “noisy”, for example, c k = 1 means “no noise” or “full confidence in x k ” and c k = 0 means “noisy” or “in x k ” It means “no trust”. That is, sample x k with association c k = 0 is an erasure. According to other embodiments, the trust information may also arise from some external means we refer to as external indicator 310. This external indication can be regarded as a deterministic trust input.

図5は、いくつかのセンサ電極「2D電極パターン」520およびコントローラユニット「2Dタッチコントローラ」510から成る2D容量タッチ検出および指追跡システムを伴うシステム500を示し、それは、例えば、タッチパネルまたはタッチディスプレイで使用される。2D電極パターンの周囲に、4つのさらなる電極A、B、C、Dが配列され、それらは、3Dジェスチャコントローラ530とともに使用され、容量3Dジェスチャ検出システムを形成する。2Dタッチ検出システム510、520がアクティブであるとき、それは、3Dジェスチャ検出システムの受信された信号に干渉し、すなわち、3Dジェスチャ検出システムの受信されるデータは、雑音が多く、使用不可能である。機能的2D−3D容量センサシステム500を生じるために、2Dタッチコントローラ510は、いかなるタッチも検出されないとき、まれにしかアクティブではなく、それがアクティブである間、これは、3Dジェスチャコントローラ530(鎖線矢印)に信号伝達され、次いで、3Dジェスチャコントローラ530は、その現在の受信された値が雑音が多く、関連付けられたゼロ信頼であることを把握する。すなわち、2Dシステム510、520が受信された信号に干渉していた間にサンプルxが生成されるとき、外部インジケータは、c=0を設定することができ、そうでなければ、c=1を設定することができる。xおよびcは、3Dジェスチャコントローラ530内の信頼入力を伴うデジタルフィルタに入力される。 FIG. 5 shows a system 500 with a 2D capacitive touch detection and finger tracking system consisting of several sensor electrodes “2D electrode pattern” 520 and controller unit “2D touch controller” 510, which can be, for example, on a touch panel or touch display used. Around the 2D electrode pattern, four additional electrodes A, B, C, D are arranged, which are used with the 3D gesture controller 530 to form a capacitive 3D gesture detection system. When the 2D touch detection system 510, 520 is active, it interferes with the received signal of the 3D gesture detection system, ie the received data of the 3D gesture detection system is noisy and unusable. . In order to yield a functional 2D-3D capacitive sensor system 500, the 2D touch controller 510 is rarely active when no touch is detected, and while it is active, this is the 3D gesture controller 530 (dashed line). 3D gesture controller 530 then knows that its current received value is noisy and has an associated zero confidence. That is, when sample x k is generated while 2D system 510, 520 is interfering with the received signal, the external indicator can set c k = 0, otherwise c k = 1 can be set. x k and c k are input to a digital filter with a confidence input in the 3D gesture controller 530.

単純なピーク雑音検出器または異常値検出器の例は、以下である:各時間kにおいて、最後のM個のサンプル   An example of a simple peak noise detector or outlier detector is the following: The last M samples at each time k

の平均、および Average, and

の標準偏差 Standard deviation of

を計算する。 Calculate

である場合、c=0を設定し、そうでなければ、c=1を設定する。 If, set c k = 0, otherwise set c k = 1.

(1.主要アプローチ)
次数Nの標準デジタル有限入力応答(FIR)フィルタは、時不変フィルタ関数b=[b;b;…;b]を用いて考慮され、b,i=0,1,…,Nは、フィルタ係数である。サンプルxを伴う所与の入力信号xに対して、フィルタ出力信号yは、以下であり、
(1. Main approach)
A standard digital finite input response (FIR) filter of order N is considered using the time-invariant filter function b = [b 0 ; b 1 ; ...; b N ], and b i , i = 0, 1,. Is a filter coefficient. For a given input signal x with samples x k , the filter output signal y is

kは、離散時間指数である。全てのフィルタ係数bの合計は、直流(DC)フィルタ利得である。簡単にするために、一般性を失うことなく、以下を仮定する。 k is a discrete time index. The sum of all filter coefficients b i is the direct current (DC) filter gain. For simplicity, the following is assumed without loss of generality.

各入力サンプルxに関し、関連付けられた信頼値cを提供されると仮定する。第1に、信頼値は、2進であり、c∈{0;1}であり、c=0は、「サンプルxに信頼がない」を意味し、c=1は、「完全信頼」を意味すると仮定する。係数bを伴う時不変フィルタ関数bから、信頼値cに依存する係数w(k)を伴う時変フィルタ関数w(k)が計算されるであろう。最新のN+1個の入力サンプルが全て、完全信頼を伴っている、すなわち、i=0,…,Nに対してck−i=1であるとき、フィルタ関数w(k)が関数bに等しいことが所望される。しかしながら、1つ以上のイレイジャー、すなわち、関連ck−i=0を伴う入力サンプルxk−iがある場合、xk−iが出力値yに影響してはならない。 Assume that for each input sample x k , an associated confidence value c k is provided. First, the confidence value is binary, c k ε {0; 1}, c k = 0 means “sample x k is unreliable”, and c k = 1 is “ Assume that it means “full trust”. From the time-invariant filter function b with the coefficients b i , the time-varying filter function w (k) with the coefficients w i (k) depending on the confidence value c k will be calculated. The filter function w (k) is equal to the function b when the latest N + 1 input samples are all with full confidence, i.e. c k-i = 1 for i = 0,. Is desired. However, one or more erasure, i.e., if there is an input sample x k-i with associated c k-i = 0, x k-i should not affect the output value y k.

これは、(1.1)における各フィルタ係数bを、その関連入力サンプルxk−iの信頼値ck−iで乗算することによって、達成される。しかしながら、修正されたフィルタ係数 This is achieved by multiplying each filter coefficient b i in (1.1) by the confidence value c k−i of its associated input sample x k−i . However, the modified filter coefficients

の場合、DCフィルタ利得 DC filter gain

は、もはや一定であることを保証されない。
その結果として、消去フィルタ重みは、他のフィルタ係数上に分配されなければならない。そうするための好ましいアプローチは、以下の消去重みを、
Is no longer guaranteed to be constant.
As a result, the erasure filter weight must be distributed over the other filter coefficients. The preferred approach to do so is to use the following erasure weight:

を、残りの非消去係数 The remaining non-erasing factor

に均一に分配することであり、それは、以下の係数を伴う線形時変(LTV)フィルタを生じ、 Which results in a linear time-varying (LTV) filter with the following coefficients:

ここで、 here,

であり、 And

で、時間kにおけるサンプルxk−iに関係付けられる相対信頼を表す。 And represents the relative confidence associated with the sample xk-i at time k.

これは、消去入力サンプルを、各時間インスタンスkにおいて非消去入力サンプルの平均によって置換し、全てのiにに対してck−i=1を設定することと同等である。アルゴリズムの実装のこの方法は、連続したサンプルの有限組のDC値を推定するために、窓処理およびDC値計算とともに行われるのと同様に、各入力サンプルの1回限りまたは「ブロック毎」の処理のために特に関心を引く。
証明:
This is equivalent to replacing the erasure input samples by the average of the non-erasure input samples at each time instance k and setting c k−i = 1 for all i. This method of algorithm implementation is similar to that performed with windowing and DC value calculation to estimate a finite set of DC values for successive samples, as well as a one-time or “per block” of each input sample. Of particular interest for processing.
Proof:

このプロシージャが入力データの上書きを示唆するので、それは、各入力サンプルが複数の出力サンプルに影響する連続フィルタリングのために適用可能ではなく、出力値を計算することは、フィルタ長によって除算された入力レートより高いレートで行われ、我々は、フィルタ長を、(N+1)、すなわち、1を足したフィルタ次数として定義する。 Since this procedure suggests overwriting the input data, it is not applicable for continuous filtering where each input sample affects multiple output samples, and calculating the output value is the input divided by the filter length Performed at a rate higher than the rate, we define the filter length as (N + 1), ie, the filter order plus one.

消去フィルタ係数重みの再分配が、図7で視覚化されている。一番上では、時間kにおける最新の8個の入力サンプルが示され、そのうち、xk−4およびxk−1は、イレイジャーである。第1のプロットは、下のシフトレジスタ実装と整列させられた、本来のフィルタ、すなわち、長さ8のハミング窓の係数biを示す。第2のプロットでは、時間kにおける、対応する入力サンプルxk−4およびxk−1がイレイジャーであるので、係数b’(k)およびb’(k)の値は、ゼロに設定される。第2のプロットの右端側に消去係数の合計も示されている。第3のプロットでは、第2のプロットの右に示されるような消去重みが、非消去入力サンプルに割り当てられる係数上に均一に再分配され、w(k)を生じる。加算された重みは、第3のプロットにおいて異なる斜線で示される。係数重みは、本実施形態ではw−wとして、下のシフトレジスタフィルタ図に示されている。 The redistribution of erasure filter coefficient weights is visualized in FIG. At the top, the 8 most recent input samples at time k are shown, of which xk-4 and xk -1 are erasures. The first plot shows the original filter, ie, the length 8 Hamming window coefficient bi, aligned with the lower shift register implementation. In the second plot, the values of coefficients b 1 ′ (k) and b 4 ′ (k) are set to zero because the corresponding input samples x k−4 and x k−1 at time k are erasures. Is done. The sum of the elimination coefficients is also shown on the right end side of the second plot. In the third plot, the erasure weights as shown to the right of the second plot are evenly redistributed over the coefficients assigned to the non-erasure input samples, yielding w i (k). The added weights are shown with different diagonal lines in the third plot. The coefficient weights are shown in the lower shift register filter diagram as w 0 -w 7 in this embodiment.

時間k+1において次の入力サンプルがあると、サンプルおよびそれらの対応する信頼情報は、フィルタのシフトレジスタ内で右に移動し、該再分配は、再度、消去のシフトパターンのために行われ、異なるフィルタ係数w(k+1)を生じる。 When there is the next input sample at time k + 1, the samples and their corresponding confidence information move to the right within the filter's shift register, and the redistribution is again performed for the erasure shift pattern and is different The filter coefficient w i (k + 1) is generated.

フィルタの雑音抑制性能の例が、図8に示されている。上のプロットは、追加のガウス雑音を伴う、ゆっくり変動する情報信号である、フィルタ入力信号を示し、いくつかの雑音ピークは、サンプル指数250から始まり、追加の60Hz正弦波雑音を伴う。第2のプロットは、長さ64のハミング関数を伴う従来の低域通過フィルタリングが、より高い周波数雑音を低減させるが、入力信号に存在する雑音ピークのみを不鮮明にすることを示す。しかしながら、雑音ピークを識別しているので、それらは、種々の実施形態によると、完全に抑制される。図8の下のプロットは、移動平均の代わりにハミング消去フィルタ関数を使用することの利益を実証する。非ピークサンプルに対する単純平均化、すなわち、選択的算術平均フィルタリングと比較して、ハミング消去フィルタリングは、入力信号に含まれる広帯域雑音のより良好な抑制を生じ、より平滑な出力を生じる。   An example of the noise suppression performance of the filter is shown in FIG. The top plot shows the filter input signal, a slowly varying information signal with additional Gaussian noise, with some noise peaks starting at the sample index 250 and with additional 60 Hz sinusoidal noise. The second plot shows that conventional low pass filtering with a length 64 Hamming function reduces higher frequency noise, but only blurs the noise peaks present in the input signal. However, since noise peaks are identified, they are completely suppressed according to various embodiments. The bottom plot of FIG. 8 demonstrates the benefit of using a Hamming cancellation filter function instead of a moving average. Compared to simple averaging over non-peak samples, ie selective arithmetic average filtering, Hamming cancellation filtering results in better suppression of broadband noise contained in the input signal and a smoother output.

図9は、どのようにしてイレイジャーがフィルタの周波数応答に影響を及ぼすかを示す。ここでは、左側は、長方形の窓およびハミング窓を使用する典型的低域通過フィルタと、その関連規模スペクトルとを示す。右側に、2つの消去されたサンプルを使用する同一のフィルタリングが示されている。ハミング消去フィルタのスペクトルは、消去の位置に応じて、長方形の消去フィルタに類似することが観察されることができる。   FIG. 9 shows how the erasure affects the frequency response of the filter. Here, the left side shows a typical low-pass filter using a rectangular window and a Hamming window and its associated magnitude spectrum. On the right side, the same filtering is shown using two erased samples. It can be observed that the spectrum of the Hamming cancellation filter resembles a rectangular cancellation filter, depending on the location of the cancellation.

(2.一般化)
(2a)非2進信頼入力)
この時点まで、信頼入力は、2進であった、すなわち、関連入力サンプルは、フィルタ出力値を計算するために使用されるか、または使用されないかのいずれかであった。しかしながら、上記注記を考慮すると、0〜1の実際の値をとるように信頼入力を一般化することが容易であり、すなわち、c∈[0,1]であり、cが大きいほど、関連サンプルxを信頼している。cの定義は別として、方程式(1.2)は、同一のままである。
(2. Generalization)
(2a) Non-binary reliable input)
Up to this point, the confidence input was binary, that is, the associated input sample was either used or not used to calculate the filter output value. However, considering the above note, it is easier to generalize the confidence input to take an actual value between 0 and 1, ie, c k ∈ [0, 1], and the larger c k is, We have confidence in the relevant sample x k. Apart from the definition of ck , equation (1.2) remains the same.

(2b)一般的再分配関数)
2進信頼入力に対して、方程式(1.2)では、消去重みは、他の係数に均一に分配される。(1.2)内の2つの項は、それらの出力が合計される2つの平行フィルタブランチとして解釈されることができる。第1の項におけるフィルタ関数は、bおよび信頼入力から計算され、第2の項は、時変平均化フィルタである。後者は、係数gを伴う別のFIRフィルタ関数gを導入することによって一般化されることができ、以下を生じる。
(2b) General redistribution function)
For binary confidence inputs, in equation (1.2), the erasure weights are evenly distributed to the other coefficients. The two terms in (1.2) can be interpreted as two parallel filter branches whose outputs are summed. The filter function in the first term is calculated from b and the confidence input, and the second term is a time-varying averaging filter. The latter can be generalized by introducing another FIR filter function g with a coefficient g i resulting in:

それも、非2進信頼入力c∈[0,1]とともに適用可能である。時間kにおけるサンプルxk−iに関係付けられるg加重相対信頼を It is also applicable with non-binary trust inputs c k ε [0, 1]. G-weighted relative confidence associated with sample x k-i at time k

として表す。 Represent as

故に、フィルタ出力は、以下のように与えられる。   Therefore, the filter output is given as:

このフィルタの可能な実装は、図4に示され、「B」と表されたブロックは、フィルタ関数bを伴う標準FIRフィルタを指し、「G」と表されたブロックおよびフィルタ関数gの類似物であり、 A possible implementation of this filter is shown in FIG. 4, where the block designated “B” refers to a standard FIR filter with a filter function b, and the analog of the block designated “G” and the filter function g And

と表されたブロックは、ブロックの入力データによる1の除算を指し、すなわち、このブロックの出力は、入力の乗法の逆元(逆数)である。この実装では、4つのフィルタブロックのフィルタ係数(「B」および「G」)は、一定である。当然ながら、信頼加重入力データ値 Represents a division by 1 by the input data of the block, that is, the output of this block is the inverse of the input multiplication (reciprocal). In this implementation, the filter coefficients (“B” and “G”) of the four filter blocks are constant. Of course, confidence-weighted input data values

および信頼値cの両方の遅延線を強調表示するフィルタ次数N=7に対しての図6のシフトレジスタ実装において示されるように、同一の入力データ、すなわち、cまたは As shown in the shift register implementation of FIG. 6 for a filter order N = 7 that highlights both delay lines of the confidence value c k , the same input data, ie, ck or

を処理する、フィルタ「B」および「G」は、同一のバッファを共有することができる。ここでは、適応性が、フィルタブロックの入力信号に含まれる。依然として、実装は、適応フィルタ係数w(k)を伴う単一のFIRフィルタと同等である。 Filters “B” and “G” that process can share the same buffer. Here, the adaptability is included in the input signal of the filter block. Still, the implementation is equivalent to a single FIR filter with adaptive filter coefficients w i (k).

図6のFIRフィルタのタップ遅延線実装の特徴的性質は、信頼値TDL−Cのタップ遅延線および信頼加重入力データTDL−XCのタップ遅延線が同一であること、すなわち、それらが同数の遅延段階であり、同一のタップ重みb,b,・・・およびg,g,・・・が、それぞれの遅延段階に接続されることである。当然ながら、一方または他方の遅延線は、入力変数タイプ、例えば、2進信頼入力に応じて、単純化され得る。g=g=g・・・であるときも、遅延線または関連計算ブロックは、単純化されることができる。さらに、定数係数がタップ遅延線の外側で補償されることができるので、TDL−C内の重みb,b,・・・が、TDL−XC内の重みb,b,・・・と定数倍異なるかどうか、また、TDL−C内の重みg,g,・・・が、TDL−XC内の重みg,g,・・・と定数倍異なるかどうかも問題にならない。 The characteristic of the tap delay line implementation of the FIR filter of FIG. 6 is that the tap delay line of the confidence value TDL-C and the tap delay line of the confidence weighted input data TDL-XC are the same, that is, they have the same number of delays Are the same tap weights b 0 , b 1 ,... And g 0 , g 1 ,. Of course, one or the other delay line can be simplified depending on the input variable type, eg, binary confidence input. Even when g 0 = g 1 = g 2 ..., the delay line or associated computation block can be simplified. Furthermore, since the constant coefficients can be compensated outside the tap delay line, the weights b 0 , b 1 ,... In the TDL-C become weights b 0 , b 1 ,. - and the constant multiple different whether, also, weight g 0, g 1 in the TDL-C, ··· is, weight g 0, g 1 in the TDL-XC, even if ... and if a constant multiple different problems do not become.

例えば、gi=1/8である場合、それぞれのタップ重みは、1に設定されることもでき、故に、乗算を保存し、(1/x)ブロックの前のタップ遅延線の端部における合計のみが、8で除算され、それは、ビットシフト演算を用いて行われることもできる。   For example, if gi = 1/8, each tap weight can also be set to 1, thus saving the multiplication and summing at the end of the tap delay line before the (1 / x) block Only divided by 8, which can also be done using a bit shift operation.

2進信頼入力または値の有限組からの信頼値に対して、図6の乗算によって実現される信頼加重入力データ値qの計算は、条件文、例えば、IF/ELSEまたはSWITCH文によって実現されることもでき、例えば、qは、c=0であれば0に設定され、qは、c=1であれば1に設定される。遅延線の前の代わりに、条件文は、遅延線の各タップに割り付けられることもできる。タップ重み入力値b・xk−1またはg・xk−1は、次いで、関連ck−1が1である場合にのみ、それぞれの遅延線の出力合計値に加算される。この場合、サンプルxは、TDL−XCに直接入力されることができ、事前にcで乗算される必要がない。同様のことが、TDL−Cに成り立つ。 For a confidence value from a binary confidence input or a finite set of values, the computation of the confidence weighted input data value q k realized by the multiplication of FIG. 6 is realized by a conditional statement, eg, IF / ELSE or SWITCH statement. For example, q k is set to 0 if c k = 0, and q k is set to 1 if c k = 1. Instead of before the delay line, a conditional statement can also be assigned to each tap of the delay line. The tap weight input value b i · x k−1 or g i · x k−1 is then added to the total output value of each delay line only if the associated c k−1 is 1. In this case, the sample x k can be input directly to the TDL-XC and does not need to be multiplied by c k in advance. The same is true for TDL-C.

インパルス応答bおよびgを伴うフィルタの次数は、必ずしも等しくなければならない必要はない。一般性を失うことなく、フィルタは、等しい次数Nを有するように定義され、Nは、少なくとも、bおよびgを伴うフィルタの次数の最大値と同じくらい大きく、未使用の係数は、ゼロ値であると仮定される。   The filter orders with impulse responses b and g need not necessarily be equal. Without loss of generality, the filter is defined to have an equal order N, where N is at least as large as the maximum of the filter order with b and g, and the unused coefficients are zero. It is assumed that there is.

g=bを選択することは、消去係数重みを再分配するための別の好ましくないアプローチを生じることである。非消去フィルタ係数は、同一の倍数によって増減され、それは、各離散時間インスタンスkにおいて再計算され、すなわち、   Selecting g = b results in another undesirable approach for redistributing erasure coefficient weights. The non-erasing filter coefficients are scaled by the same multiple, which is recalculated at each discrete time instance k, i.e.

である。 It is.

(3.例外処理)
(1.2)または(1.3)に分母があると、最新のN+1個の入力サンプル全てがゼロ信頼を伴う場合、出力値が計算されることができないことが明白である。そのような場合の可能な例外は、最新の有効出力サンプルを反復すること、または例外は、後続の処理段階に進められることであることができる。
(3. Exception handling)
With the denominator in (1.2) or (1.3), it is clear that the output value cannot be calculated if all the latest N + 1 input samples have zero confidence. A possible exception in such a case can be to repeat the most recent valid output sample, or the exception can be advanced to a subsequent processing stage.

(4.特に、2つ以上の期待信号レベルを伴う信号に対する窓処理およびDC値計算)
対称フィルタまたは「窓処理」関数bに対して、関数bとの入力信号の畳み込み時にスナップショットを撮ることは、入力サンプルをbで加重し、点毎の積にわたって合計することと同等である。故に、窓信号のDC値に関心があるとき、上記の概念が、等しく適用されることができる。DC計算を伴う窓処理と連続フィルタリングとの間の主要な差異は、前者に対して、典型的には、各入力サンプルが、単一の出力値のみに影響すること、すなわち、それが入力サンプルの1回限りの処理またはブロック毎の処理であることである。
(4. Windowing and DC value calculation for signals with more than one expected signal level in particular)
For a symmetric filter or “windowing” function b, taking a snapshot when convolving the input signal with the function b is equivalent to weighting the input samples with b and summing over a point-by-point product. Thus, when interested in the DC value of the window signal, the above concept can be applied equally. The main difference between windowing with DC computation and continuous filtering is that for the former, typically each input sample affects only a single output value, ie it is the input sample. This is a one-time process or a process for each block.

多くの用途では、測定信号は、典型的には、追加の雑音を伴って、2つの異なるレベルの間で交互する。我々は、これらのレベルを「高」および「低」信号レベルと称する。図12は、そのような高および低レベルを伴う例示的測定値を示す。例は、搬送周波数の2倍におけるアナログ受信信号の同期サンプリングを伴う振幅変調(AM)であり、情報は、「高」および「低」信号レベルの間の差に含まれる。方法は、例えば、容量タッチ検出システムまたはGestIC(登録商標)技術で適用される。そのようなAMセンサシステムの測定(または「受信された」)信号は、例えば、それを+1および−1で交互に乗算することによって復調されることができ、次いで、DC(ゼロ周波数)値、すなわち、実際の情報、「高」および「低」信号レベルの間の「平均」差を推定するために、低域通過フィルタ処理される。   In many applications, the measurement signal typically alternates between two different levels with additional noise. We refer to these levels as “high” and “low” signal levels. FIG. 12 shows exemplary measurements with such high and low levels. An example is amplitude modulation (AM) with synchronous sampling of the analog received signal at twice the carrier frequency, and the information is contained in the difference between the “high” and “low” signal levels. The method is applied, for example, with capacitive touch detection system or GestIC® technology. The measurement (or “received”) signal of such an AM sensor system can be demodulated, for example, by multiplying it alternately by +1 and −1, then a DC (zero frequency) value, That is, low pass filtering is performed to estimate the “average” difference between the actual information, “high” and “low” signal levels.

ここで、2つのレベルを伴うそのような信号が考慮され、標準用途では、そのような信号は、低域通過フィルタに入力され、「高」および「低」サンプルという用語は、2つの異なる信号レベルのいずれか一方に対応するサンプルの組を表すことが保持される。それらのそれぞれの信号レベルからの偏差は、雑音によって引き起こされると仮定されるであろう。   Here, such a signal with two levels is considered, and in a standard application such a signal is input to a low-pass filter, and the terms “high” and “low” samples are two different signals. It is retained to represent a set of samples corresponding to either one of the levels. Deviations from their respective signal levels will be assumed to be caused by noise.

「低」サンプルが、例えば、検出されたピーク雑音に起因して、無用であると検出されるとき、フィルタ内のその対応する係数の重みをゼロに設定し、他の係数上に消去重みを再分配したい。しかしながら、フィルタ出力の期待値を維持するために、再分配は、他の「低」サンプルに割り当てられた係数のみに対してでなければならない。そうでなければ、フィルタ出力は、「高」サンプルに割り当てられた係数が追加の重みを得るであろうため、そうなるべきであるよりも「高」レベルにより近くなるであろう。   When a “low” sample is detected as useless, eg, due to detected peak noise, the weight of its corresponding coefficient in the filter is set to zero and an erasure weight is placed on the other coefficients. I want to redistribute. However, in order to maintain the expected value of the filter output, the redistribution must only be for coefficients assigned to other “low” samples. Otherwise, the filter output will be closer to the “high” level than it should be because the coefficients assigned to the “high” samples will gain additional weight.

一般に、入力信号のサンプルは、同一の期待値を伴うサンプルの組に分類されなければならず、信頼入力を伴うデジタルフィルタリング、すなわち、係数重みの再分配は、各組に割り当てられた係数の全体的重みが一定のままであるように起こらなければならず、それは、同一の組内の1つの組の中で消去される重みを再分配するとき、最も容易に達成される。   In general, the samples of the input signal must be classified into a set of samples with the same expected value, and digital filtering with a confidence input, i.e. the redistribution of coefficient weights, is the whole of the coefficients assigned to each set. Must occur so that the target weight remains constant, which is most easily achieved when redistributing weights that are eliminated within one set within the same set.

図7Aは、2つのレベルを伴う信号の例示的窓処理およびDC計算を示す。消去された値のハンドリングは、図7Aに示されるように、「高」および「低」信号レベルにおけるサンプルに対して個々にそれぞれ行われる。1つおきのフィルタ係数が、「高」および「低」信号レベルからの測定値に割り当てられる。図7Aのグラフa)は、本来のフィルタ係数を示す。グラフb)は、「高」レベル係数を分離し、グラフc)は、「低」レベル係数を分離する。図7Aのグラフd)は、係数3が「低」信号レベルにおけるサンプルに対応し、消去されることを示す。その重みは、「低」信号レベルを伴うサンプルに割り当てられた他の係数に再分配される。グラフe)は、「低」信号レベル係数に対する再分配を示す。下のグラフf)は、再分配された「低」信号レベル係数および「高」信号レベル係数の組み合わせを示す。したがって、期待出力値は、保持される。方法は、1つが「高」信号レベルを伴うサンプルのため、1つが「低」信号レベルを伴うサンプルためである2つのデータブランチを伴って実装されることができ、最後にブランチの出力を合計する。再度、これは時変フィルタであるので、フィルタ係数の再分配は、各出力サンプルに対して更新される。   FIG. 7A shows an exemplary windowing and DC calculation of a signal with two levels. The handling of the erased values is done individually for the samples at the “high” and “low” signal levels, respectively, as shown in FIG. 7A. Every other filter coefficient is assigned to measurements from “high” and “low” signal levels. Graph a) in FIG. 7A shows the original filter coefficients. Graph b) separates the “high” level coefficients, and graph c) separates the “low” level coefficients. Graph d) in FIG. 7A shows that coefficient 3 corresponds to the sample at the “low” signal level and is erased. The weight is redistributed to other coefficients assigned to the samples with “low” signal levels. Graph e) shows the redistribution for “low” signal level coefficients. The lower graph f) shows the redistributed “low” and “high” signal level factor combinations. Therefore, the expected output value is retained. The method can be implemented with two data branches, one for samples with a “high” signal level and one for samples with a “low” signal level, and finally summing the outputs of the branches To do. Again, since this is a time-varying filter, the redistribution of filter coefficients is updated for each output sample.

(5.信頼出力)
即時に入力信頼値を処理する能力は、信頼値も各出力サンプルに対して提供されることができるかの問題を提起する。そのような出力信頼尺度は、入力サンプル値から独立するはずであるが、入力信頼値およびフィルタ係数のみの関数となるはずであり、すなわち、整数Mに対して、
(5. Reliable output)
The ability to process input confidence values immediately raises the question of whether confidence values can also be provided for each output sample. Such an output confidence measure should be independent of the input sample values, but should be a function of only the input confidence values and the filter coefficients, ie, for an integer M,

である。 It is.

(1.4)を満たし、容易に利用可能である尺度は、それらの対応する入力信頼値で加重されているフィルタ係数の合計、すなわち、   A measure that satisfies (1.4) and is readily available is the sum of the filter coefficients weighted by their corresponding input confidence values, ie,

であり、
全てのiに対してbi≧0であり、
And
Bi ≧ 0 for all i,

であるならば、d∈[0,1]も適用され、特に、全ての入力サンプルが完全信頼を有するとき、d=1であり、全ての入力信頼値がck−1=0であるとき、d=0である。 If d k ∈ [0, 1] is also applied, especially when all input samples have full confidence, d k = 1 and all input confidence values are c k−1 = 0. At some point, d k = 0.

そのような信頼出力を利用して、多様な提案されるフィルタが、カスケード表示されることができる。この出力は、高レベル制御にも使用されることができ、例えば、「出力信頼が低すぎるならば、タッチ事象をトリガしない」。   Using such a confidence output, various proposed filters can be cascaded. This output can also be used for high-level control, for example “if the output confidence is too low, do not trigger a touch event”.

(7.設計規則)
提案されるアプローチは、任意の低域通過FIRフィルタに適用可能である。しかしながら、全てのフィルタ係数は、同一の符号を有し、例えば、正の値であるべきである。主に、一定のDCフィルタ利得の要件は、タップ重み(のうちのいくつか)が負の値であるときに満たされることもできる。しかしながら、これは、いくつかの信頼入力配置に対して、望ましくないフィルタ特性、例えば、高域通過特性を生じる危険性を導入するであろう。
(7. Design rules)
The proposed approach is applicable to any low pass FIR filter. However, all filter coefficients should have the same sign and should be positive, for example. Primarily, the constant DC filter gain requirement can also be met when tap weights (some of them) are negative values. However, this will introduce the risk of creating undesirable filter characteristics, such as high pass characteristics, for some reliable input configurations.

さらに、大きい値を伴う係数に割り当てられた入力サンプルが消去されるとき、フィルタ係数値が類似するほど、あまり問題ではなくなる。具体的には、方形窓、三角窓、ハミング、およびハン窓の係数は、これらの規則に従っている。   Furthermore, when input samples assigned to coefficients with large values are eliminated, the more similar the filter coefficient values are, the less problematic. Specifically, the square window, triangular window, hamming, and Hann window coefficients follow these rules.

本来のフィルタ係数の選択および例外処理は別として、考慮すべきさらなるパラメータはない。   Apart from the original filter coefficient selection and exception handling, there are no further parameters to consider.

このアプローチは、高域通過フィルタに拡張されることができる。図10は、上から1番目のプロットに示されるように、本来のフィルタ係数重みが正符号と負符号とを繰り返す高域通過フィルタの例を示す。したがって、実施形態によると、最初に、高域通過フィルタ係数は、上から2番目のプロットに示されるように、交互する符号を使用して復調される。次いで、図2に示される低域通過フィルタと同様の同方法は、上から3番目および4番目のプロットに示されるように適用される。次いで、上から4番目のプロットに示されるような修正された重みは、逆の交互する符号を使用して再変調される。これは、上から5番目のプロットに示されるような分配された重みをもたらす。フィルタ係数の再変調の代わりに、フィルタの入力信号が、復調されることもでき、再び信号を変調する前に、上から4番目のプロットによる係数を伴う同等の低域通過を用いてフィルタ処理されることができる。たとえ入力信号が高域通過フィルタを用いて直接フィルタ処理されるか、または復調され、同等の低域通過フィルタを用いてフィルタ処理されても、復調されるであろうならば、高域通過フィルタの入力信号のサンプルが、単一の期待値を有するであろうことが重要である。   This approach can be extended to high-pass filters. FIG. 10 shows an example of a high-pass filter in which the original filter coefficient weight repeats a positive sign and a negative sign as shown in the first plot from the top. Thus, according to an embodiment, first, the high pass filter coefficients are demodulated using alternating codes, as shown in the second plot from the top. The same method, similar to the low pass filter shown in FIG. 2, is then applied as shown in the third and fourth plots from the top. The modified weight, as shown in the fourth plot from the top, is then remodulated using the reverse alternating code. This results in a distributed weight as shown in the fifth plot from the top. Instead of remodulating the filter coefficients, the input signal of the filter can also be demodulated and filtered using an equivalent low pass with the coefficients from the top four plots before modulating the signal again. Can be done. If the input signal would be directly filtered using a high-pass filter or demodulated and filtered using an equivalent low-pass filter, then the high-pass filter It is important that the samples of the input signal will have a single expected value.

(8.用途およびユースケース)
上記のように、提案される概念は、任意のフィルタリングシステムに適用可能であり、入力信号は、実際の情報変化より速くサンプリングされ、サンプリングレートが高いほど良好である。特に、そのようなシステムは、出願人のGestICシステムおよび1D/2D容量タッチソリューション等の3D容量センサシステムを含む。フィルタリング方法は、他のセンサ信号にさらに適用され得、容量センサシステムに制限されない。
(8. Uses and use cases)
As mentioned above, the proposed concept can be applied to any filtering system, the input signal being sampled faster than the actual information change, the better the sampling rate. In particular, such systems include 3D capacitive sensor systems such as Applicants' GestIC system and 1D / 2D capacitive touch solutions. The filtering method can be further applied to other sensor signals and is not limited to capacitive sensor systems.

(9.性質)
恣意的であるがゼロ信頼のデータでフィルタを初期化するとき、それは、ターンオン時間から入力信号の推定値を提供する。故に、フィルタは、ゼロではない平均を伴う信号をフィルタ処理すると、典型的ステップ応答を示さず、フィルタ条件は、ゼロで初期化されている。
(9. Properties)
When initializing the filter with arbitrary but zero confidence data, it provides an estimate of the input signal from the turn-on time. Thus, the filter does not show a typical step response when filtering a signal with a non-zero average, and the filter condition is initialized at zero.

(数値例)
以下では、信頼入力を伴うフィルタのための出力値のための計算の数値例を挙げる。以下の表は、時間kにおける入力サンプル値xおよび関連付けられた信頼値c、本来のフィルタ関数bの係数bを記述する。ここでは、gは、定数であり、すなわち、消去係数重みは、一様に再分配されるであろう。
(Numerical example)
In the following, a numerical example of a calculation for an output value for a filter with a confidence input is given. The table below describes the input sample value x k at time k and the associated confidence value c k , the coefficient b i of the original filter function b. Here, g is a constant, i.e., the erasure coefficient weights will be uniformly redistributed.

k=5およびk=8であるとき、イレイジャーがあり、すなわち、c=c=0ある。例えば、値xおよびxが雑音ピークであることが検出されているので、信頼は、ゼロに設定されている。 When k = 5 and k = 8, there is an erasure, ie c 5 = c 8 = 0. For example, since it has been detected value x 5 and x 8 are noise peaks, reliability is set to zero.

フィルタの初期化のために、フィルタのメモリ内の全ての信頼情報は、第1のサンプル・信頼ペア(x,C)を入力する前に、ゼロに設定される(例えば、ゼロ信頼を伴うN個のサンプルを入力することによって)。これは、k<0に対してc=0によって表に示されている。k=0であるとき、信頼c=1を伴うサンプルx=7が、フィルタに入力されている。上記の方程式によると、修正された係数b’(k=0)および係数w(k=0)は、以下のように計算される。 For filter initialization, all trust information in the filter's memory is set to zero (eg, zero trust before entering the first sample-trust pair (x 0 , C 0 )). By entering N samples with). This is indicated in the table by c k = 0 for k <0. When k = 0, a sample x 0 = 7 with confidence c k = 1 is input to the filter. According to the above equation, the modified coefficient b i ′ (k = 0) and coefficient w i (k = 0) are calculated as follows:

すなわち、x=7は、出力に直接転送され、すなわち、y=x=7である。
k=9であるとき、2つの消去xおよびxがフィルタのバッファ内にあるとき、b’(k=9)およびwi(k=9)は、以下のように計算される。
That is, x 0 = 7 is transferred directly to the output, ie y 0 = x 0 = 7.
When k = 9, when two erasures x 5 and x 8 are in the buffer of the filter, b i ′ (k = 9) and wi (k = 9) are calculated as follows:

図13−図17は、パケットデータ処理のための消去フィルタのさらに他の実装を示す。これらの実施形態は、異なるが非常にメモリ効率的なソリューションを使用する。 13-17 illustrate yet another implementation of an erasure filter for packet data processing. These embodiments use different but very memory efficient solutions.

パケットデータ処理では、各入力サンプルは、単一の出力値のみに影響しており、故に、この実装は、図13−17による実施形態に示されるように、タップ遅延線(バッファ)の代わりにアキュムレータacc01・・acc04を使用して行われることができる。各新しいデータパケットに対して、いくつかの実施形態によると、これらのアキュムレータは、ゼロに設定され、次いで、それぞれの入力値が、それらに連続的に加算される。   In packet data processing, each input sample affects only a single output value, so this implementation can be used instead of a tap delay line (buffer), as shown in the embodiment according to FIGS. 13-17. It can be done using the accumulator acc01. For each new data packet, according to some embodiments, these accumulators are set to zero, and then each input value is continuously added to them.

さらに、出力データレートが、あるデシメーション係数だけ入力データレートよりも低いとき、アキュムレータを加えた他の実施形態よりも短い遅延線を伴う中間バージョンも可能である。   Furthermore, an intermediate version with a shorter delay line than other embodiments with an accumulator is possible when the output data rate is lower than the input data rate by some decimation factor.

以下では、データパケットの長さをLとして表し、低域通過フィルタの次数をNとして表し、N=L−1である。x,k=0,1,…L−1が、長さLのデータパケットのL個のサンプルを表すとする。各そのようなサンプルは、2進信頼値ckε[0,1]に関連付けられ、すなわち、0≦c≦1であり、c=0は、xが、例えば、ピーク雑音または異常値検出器によって、いかなる有用な情報も搬送しないと見なされ、フィルタ出力に影響しないものとすることを意味し、c=1は、xがフィルタ出力に完全に影響するものとすることを意味する。 Hereinafter, the length of the data packet is represented as L, the order of the low-pass filter is represented as N, and N = L−1. Let x k , k = 0, 1,... L−1 represent L samples of a data packet of length L. Each such sample is associated with a binary confidence value c [0,1], ie 0 ≦ c k ≦ 1, and c k = 0, where x k is, for example, peak noise or anomalous value Means that the detector will not carry any useful information and will not affect the filter output, c k = 1 means that x k will completely affect the filter output To do.

図13は、最小バッファ要件を伴う、換言すると、いかなる冗長なバッファも伴わず、4つのアキュムレータacc01、acc02、acc03、およびacc04のみを伴う、パケットデータ処理のための実装を示す。長さLの各データパケットが処理されるために、L個の入力サンプルx,k=0,1,・・.,L−1が、それらの関連信頼cと一緒にフィルタの中へフィードされる。対応するフィルタ係数bは、フラッシュの中に記憶されることができる。いくつかの実施形態によると、各データパケット後に、アキュムレータacc0xは、ゼロにリセットされる必要がある。ボックス「L↓」によって表されるデシメーションブロックの右側の動作は、各データパケットのために1回のみ更新されるべきことに留意されたい。したがって、ボックス「L↓」は、アキュムレータが長さLを有するパケットの全ての入力値を累積すると、その入力におけるアキュムレータ値をその出力に転送するゲートを形成しているにすぎない。したがって、L値を累積した後、ボックス「L↓」は、累積値を出力するであろう。図13は、(.)−1によって表される乗法の逆転も含み、すなわち、ブロックの出力値は、入力値で除算された1である。 FIG. 13 shows an implementation for packet data processing with minimum buffer requirements, in other words, without any redundant buffers, and with only four accumulators acc01, acc02, acc03, and acc04. Since each data packet of length L is processed, L input samples x k , k = 0, 1,. , L−1 are fed into the filter along with their associated confidence c k . The corresponding filter coefficient b k can be stored in the flash. According to some embodiments, after each data packet, accumulator acc0x needs to be reset to zero. Note that the operation on the right side of the decimation block represented by the box “L ↓” should be updated only once for each data packet. Thus, the box “L ↓” only forms a gate that, when the accumulator accumulates all input values of a packet having length L, transfers the accumulator value at that input to its output. Thus, after accumulating the L value, the box “L ↓” will output the accumulated value. FIG. 13 also includes a multiplicative inversion represented by (.) −1 , ie, the output value of the block is 1 divided by the input value.

k=0,1,・・.,Nに対してbN−k=bである対称フィルタインパルス応答に対して、図13のbN−kは、bによって置換されることもできる。 k = 0, 1,. For symmetric filter impulse response is a b N-k = b k with respect to N, b N-k in FIG. 13 can also be replaced by b k.

kε{0,1}を伴う2進信頼入力に対して、cを用いた乗算、すなわち、信頼値を用いた加重は、スイッチ(図14参照)または変数の条件付きインクリメントを用いて実装されることもできる。 For binary trust inputs with c {0,1}, multiplication with c k , ie weighting with confidence values, is implemented using switches (see FIG. 14) or conditional increments of variables. Can also be done.

他の実施形態によると、典型的ユースケースではないこともあるが、アキュムレータが各パケットL後にリセットされない場合、フィルタは、もはやFIRフィルタではないが、IIRフィルタであることができる。   According to other embodiments, although not a typical use case, if the accumulator is not reset after each packet L, the filter is no longer a FIR filter but can be an IIR filter.

具体的には、「信頼加重」データは、データを信頼値で乗算することを指し、スイッチを用いてデータパスを開放または閉鎖することも指す。同様に、「加重する」および「加重される」が、それぞれ、「乗算する」または「乗算される」を指す一方で、乗算は、データパスのスイッチをオンまたはオフにすることによっても起こり得る。   Specifically, “confidence weighted” data refers to multiplying the data by a confidence value and also refers to opening or closing a data path using a switch. Similarly, while “weight” and “weighted” refer to “multiply” or “multiplied” respectively, multiplication can also occur by turning the data path on or off. .

対称フィルタインパルス応答および2進信頼値、サンプルx_kおよび関連付けられた信頼値c_k、フィルタ係数b_kを用いた1つのデータパケットを求める出力の計算のための疑似コードソフトウェア実装に関し、図14による実際の例が以下に示される。
float acc01=0;
uint16 acc02=0;
float acc03=0;
float acc04=0;
float aux = 0;for (k=0:N) aux+= b_k; // constant
for k=0:N
if (c_k==1) {
acc01 += b_k;
acc02++;
acc03 += b_kx_k;
acc04 += x_k;


float out = (aux−acc01) (1/acc02) acc04 + acc03;
入力Lサンプルを有し、最終出力値を計算した後、ゼロにリセットされる必要がある、アキュムレータacc01、acc02、acc03、およびacc04を採用する代わりに、L個の入力値にわたる合計は、現在のパケットのためのデータを入力する前に、acc01、acc02、acc03、およびacc04の値を記憶し、現在のパケットのためのデータを入力した後、acc01、acc02、acc03、およびacc04のそれぞれの値から、これらの記憶された値を減算することによって、行われることもできる。これは、例えば、一次CICフィルタを採用することによって実現されることができ、一次CICフィルタは、例えば、IEEE Transactions on Acoustics,Speech,and Signal Processing,Vol.ASSP−29,No.2,April 1981,pages 155−162で出版された、Eugene B.Hogenauerによる「An Economical Class of Digital Filters for Decimation and Interpolation」(それは、デシメーションを用いた移動合計フィルタである)から公知である。これは、図15に示され、アキュムレータおよびデシメーション段後、現在の値から前の累積および間引き値を減算する追加の差動段がある。
14 for a pseudo-code software implementation for the calculation of the output for a single data packet using a symmetric filter impulse response and binary confidence values, samples x_k and associated confidence values c_k, filter coefficients b_k. Is shown below.
float acc01 = 0;
uint16 acc02 = 0;
float acc03 = 0;
float acc04 = 0;
float aux = 0; for (k = 0: N) aux + = b_k; // constant
for k = 0: N
if (c_k == 1) {
acc01 + = b_k;
acc02 ++;
acc03 + = b_k * x_k;
acc04 + = x_k;
}
}
float out = (aux-acc01) * (1 / acc02) * acc04 + acc03;
Instead of employing accumulators acc01, acc02, acc03, and acc04, which have input L samples and need to be reset to zero after calculating the final output value, the sum over the L input values is the current Before entering data for a packet, store the values of acc01, acc02, acc03, and acc04, and after entering the data for the current packet, from the respective values of acc01, acc02, acc03, and acc04 It can also be done by subtracting these stored values. This can be achieved, for example, by employing a primary CIC filter, which is described, for example, in IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-29, no. 2, published in April 1981, pages 155-162. Known from Hogenauer, “An Economic Class of Digital Filters for Decimation and Interpolation” (which is a moving sum filter using decimation). This is shown in FIG. 15, with an additional differential stage that subtracts the previous accumulated and decimation value from the current value after the accumulator and decimation stage.

(一般再分配関数)
連続データ処理に対するように、パケットデータ処理に対しても、一般再分配関数gが採用されることができる。そして、図13および14は、それぞれ、図16および図17に変化する。
(General redistribution function)
The general redistribution function g can be employed for packet data processing as well as for continuous data processing. 13 and 14 change to FIGS. 16 and 17, respectively.

(複数の期待値を伴うサンプル値)
多くの用途、例えば、容量感知では、実際の情報は、振幅変調され、ADC出力データは、低域通過フィルタリングに先立って復調される必要があり、ADC出力値および復調されたADC出力値は両方とも、2つの期待値を有する。しかしながら、信頼入力を伴うデジタルフィルタは、単一の期待値を伴う入力サンプルに直接適用されることしかできない。故に、復調されたADC出力値は、各組内の全てのサンプルに対して単一の期待値を伴う2つの組に分割される必要がある。
(Sample value with multiple expected values)
In many applications, such as capacitive sensing, the actual information is amplitude modulated, the ADC output data needs to be demodulated prior to low pass filtering, and both the ADC output value and the demodulated ADC output value are both Both have two expected values. However, digital filters with confidence inputs can only be applied directly to input samples with a single expected value. Thus, the demodulated ADC output values need to be divided into two sets with a single expected value for all samples in each set.

典型的には、ADCは、2つの異なる期待信号レベルにおけるサンプルを交互に出力し、それらは、それぞれ、低および高サンプルとして表され、偶数時間指数kに低サンプルが割り当てられ、奇数時間指数に高サンプルが割り当てられる。   Typically, the ADC alternately outputs samples at two different expected signal levels, which are represented as low and high samples, respectively, assigned a low sample to an even time index k, and to an odd time index. High samples are assigned.

対称フィルタインパルス応答、すなわち、b=bN−i、i=0,1,2,・・.Nを仮定する。x (L)=x2kおよびx (H)=x2k+1を導入し、フィルタ係数b (e)=b2iおよびb (o)=b2i+1に対しても同様である。 Symmetric filter impulse response, i.e., b i = b N−i , i = 0, 1, 2,. Assume N. x k (L) = x 2k and x k (H) = x 2k + 1 are introduced, and the same is true for the filter coefficients b i (e) = b 2i and b i (o) = b 2i + 1 .

本来の低域通過フィルタインパルス応答は、偶数のiを伴う係数bと奇数のiを伴う係数bとを分離することによって、2つに分割される。これは、長さL=16のハミング窓である、本来のフィルタインパルス応答の例に対して、図18に示されている。 The original low-pass filter impulse response is split in two by separating the coefficient b i with even i and the coefficient b i with odd i. This is illustrated in FIG. 18 for an example of a true filter impulse response, which is a Hamming window of length L = 16.

これらの例示的フィルタインパルス応答を使用して、図19は、復調されたサンプルxがkの偶数値と奇数値とに対して区別され、2つのデータブランチに分割される方法を示し、qは、k/2の底値であり、図13による信頼入力を伴うが、異なるフィルタインパルス応答(図18および19参照)を伴うデジタルフィルタの2つのインスタンスが、それぞれ、偶数および奇数の指数kを伴うサンプルxを処理するために採用される。この例における各データブランチは、信頼値cを生成するそれ自身のピーク雑音検出器を有する。各ブランチ上のサンプルレートは、入力サンプルレートの半分であり、各ブランチ上で考慮されるパケット長は、入力サンプルxのパケット長の半分であり、例えば、ここでは、本来のパケット長は、L=16であり、信頼入力を伴う各デジタルフィルタのためのパケット長は、L’=L/2=8である。両方のフィルタの出力は、最終結果を生じるように加算される。 Using these exemplary filter impulse responses, FIG. 19 shows how demodulated samples x k are distinguished for even and odd values of k and divided into two data branches, q Is the base value of k / 2, with a confidence input according to FIG. 13, but two instances of a digital filter with different filter impulse responses (see FIGS. 18 and 19), with even and odd exponents k, respectively It is employed to process the samples x k. Each data branch in this example has its own peak noise detector that produces a confidence value c. The sample rate on each branch is half the input sample rate, and the packet length considered on each branch is half the packet length of the input samples x k , for example, where the original packet length is L = 16 and the packet length for each digital filter with trust input is L ′ = L / 2 = 8. The outputs of both filters are summed to produce the final result.

上記のデジタルフィルタは、ハードウェア(例えば、プログラマブル論理デバイス)、または、ソフトウェア(例えば、マイクロコントローラ、プロセッサ、もしくはデジタル信号プロセッサにおけるもの)によって形成されることができる。   The digital filter described above can be formed by hardware (eg, a programmable logic device) or software (eg, in a microcontroller, processor, or digital signal processor).

(文献目録)
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Claims (38)

割り当てられたフィルタ関数を備えているデジタルフィルタであって、前記デジタルフィルタは、割り当てられたフィルタ係数、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、
各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、各入力サンプルは、その関連付けられた信頼値で加重され、
前記フィルタ出力は、前記入力サンプルおよび前記入力信頼値の両方に依存し、
前記フィルタは、アキュムレータを備え、前記アキュムレータは、所定数の前記信頼加重入力サンプル、前記関連付けられた信頼値、割り当てられたフィルタ係数で加重された前記信頼値、および前記割り当てられたフィルタ係数でさらに加重された前記信頼加重入力サンプルを累積するように構成されている、フィルタ。
A digital filter comprising an assigned filter function, the digital filter having assigned filter coefficients, an input for receiving input samples, another input for receiving a confidence value, and an output;
Each input sample value is associated with an input confidence value, and each input sample is weighted with its associated confidence value,
The filter output depends on both the input sample and the input confidence value;
The filter comprises an accumulator, the accumulator further comprising a predetermined number of the confidence weighted input samples, the associated confidence value, the confidence value weighted with an assigned filter coefficient, and the assigned filter coefficient. A filter configured to accumulate the weighted confidence weighted input samples.
第1のアキュムレータを有する第1のブランチであって、前記第1のアキュムレータは、係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を受信し、第1の累積値を生成する、第1のブランチと、
第2のアキュムレータを有する第2のブランチであって、前記第2のアキュムレータは、前記入力信頼値を受信し、第2の累積値を生成する、第2のブランチと、
第3のアキュムレータを有する第3のブランチであって、前記第3のアキュムレータは、前記係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された入力サンプル値を受信し、第3の累積値を生成する、第3のブランチと、
第4のアキュムレータを有する第4のブランチであって、前記第4のアキュムレータは、前記信頼加重入力値を受信し、第4の累積値を生成する、第4のブランチと
を備えている、請求項1に記載のフィルタ。
A first branch having a first accumulator, wherein the first accumulator receives the input confidence value weighted with a coefficient from a coefficient set and generates a first cumulative value; A branch,
A second branch having a second accumulator, wherein the second accumulator receives the input confidence value and generates a second cumulative value;
A third branch having a third accumulator, wherein the third accumulator receives an input sample value weighted by a coefficient from the coefficient set and the input confidence value, and obtains a third accumulated value; A third branch to generate,
A fourth branch having a fourth accumulator, the fourth accumulator comprising: a fourth branch receiving the confidence weighted input value and generating a fourth cumulative value; Item 2. The filter according to Item 1.
前記第1の累積値は、一定値から減算され、前記減算の結果は、前記第2の累積値で除算され、前記第4の累積値で乗算され、前記第3の累積値に加算され、前記第1、第2、第3、および第4のアキュムレータは、続いて、クリアされる、請求項2に記載のフィルタ。   The first cumulative value is subtracted from a constant value, and the result of the subtraction is divided by the second cumulative value, multiplied by the fourth cumulative value, and added to the third cumulative value, The filter of claim 2, wherein the first, second, third, and fourth accumulators are subsequently cleared. 前記フィルタの複数のインスタンスが、並行して動作させられ、各インスタンスは、入力サンプルと関連付けられた信頼値とのサブセットに対して専用係数を用いて動作させられる、請求項1−3のうちの1項に記載のフィルタ。   A plurality of instances of the filter are operated in parallel, each instance being operated with a dedicated coefficient on a subset of the confidence values associated with the input samples. The filter according to item 1. 入力サンプルは、前記フィルタの2つのインスタンスのうちの1つに交互に割り当てられる、請求項4に記載のフィルタ。   The filter of claim 4, wherein input samples are alternately assigned to one of the two instances of the filter. 信頼値は、デジタル論理値によって表される、請求項1−5のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to claim 1, wherein the confidence value is represented by a digital logic value. 前記一定値は、全ての係数の合計である、前記請求項3−6のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to claim 3, wherein the constant value is a sum of all coefficients. 前記割り当てられたフィルタ関数は、低域通過フィルタ関数である、請求項1−7のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to claim 1, wherein the assigned filter function is a low-pass filter function. 前記低域通過は、高域通過または帯域通過を同等の低域通過領域に変換することから取得されている、請求項8に記載のフィルタ。   9. The filter of claim 8, wherein the low pass is obtained from converting a high pass or band pass to an equivalent low pass region. 前記割り当てられたフィルタ関数は、正の値の係数のみまたは負の値の係数のみを有する、請求項1−9のうちの1項に記載のフィルタ。   10. A filter according to one of claims 1-9, wherein the assigned filter function has only positive value coefficients or only negative value coefficients. 前記割り当てられたフィルタ関数は、別のゼロではない係数と異なる大きさを有する少なくとも1つのゼロではない値の係数を有する、請求項1−10のうちの1項に記載のフィルタ。   11. A filter according to one of the preceding claims, wherein the assigned filter function has at least one non-zero valued coefficient having a magnitude different from another non-zero coefficient. デジタルフィルタのDC利得は、一定またはほぼ一定である、請求項1−11のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to claim 1, wherein the DC gain of the digital filter is constant or substantially constant. 前記フィルタは、ソフトウェアによって形成されている、請求項1−12のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to claim 1, wherein the filter is formed by software. 割り当てられたフィルタ関数を備えているデジタルフィルタであって、前記デジタルフィルタは、第1および第2のフィルタ係数組、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、
各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、
前記フィルタ出力は、前記入力サンプルおよび前記入力信頼値の両方に依存し、
前記デジタルフィルタは、
第1のアキュムレータを有する第1のブランチであって、前記第1のアキュムレータは、前記第1の係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を受信し、第1の累積値を生成する、第1のブランチと、
第2のアキュムレータを有する第2のブランチであって、前記第2のアキュムレータは、前記第2の係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を受信し、第2の累積値を生成する、第2のブランチと、
第3のアキュムレータを有する第3のブランチであって、前記第3のアキュムレータは、前記第1の係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された入力サンプル値を受信し、第3の累積値を生成する、第3のブランチと、
第4のアキュムレータを有する第4のブランチであって、前記第4のアキュムレータは、前記第2の係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された前記入力値を受信し、第4の累積値を生成する、第4のブランチと
を備えている、フィルタ。
A digital filter having an assigned filter function, the digital filter having first and second filter coefficient sets, an input for receiving input samples, another input for receiving a confidence value, and an output; And
Each input sample value is associated with an input confidence value,
The filter output depends on both the input sample and the input confidence value;
The digital filter is
A first branch having a first accumulator, wherein the first accumulator receives the input confidence value weighted with a coefficient from the first coefficient set and generates a first cumulative value; The first branch;
A second branch having a second accumulator, wherein the second accumulator receives the input confidence value weighted with a coefficient from the second coefficient set and generates a second cumulative value; The second branch,
A third branch having a third accumulator, wherein the third accumulator receives an input sample value weighted with a coefficient from the first coefficient set and the input confidence value; A third branch generating a cumulative value;
A fourth branch having a fourth accumulator, wherein the fourth accumulator receives the input value weighted with a coefficient from the second coefficient set and the input confidence value; A filter comprising: a fourth branch for generating a cumulative value.
前記第1の累積値は、一定値から減算され、前記減算の結果は、前記第2の累積値で除算され、前記第4の累積値で乗算され、前記第3の累積値に加算され、前記第1、第2、第3、および第4のアキュムレータは、続いて、クリアされる、請求項14に記載のフィルタ。   The first cumulative value is subtracted from a constant value, and the result of the subtraction is divided by the second cumulative value, multiplied by the fourth cumulative value, and added to the third cumulative value, 15. A filter according to claim 14, wherein the first, second, third and fourth accumulators are subsequently cleared. 前記フィルタの複数のインスタンスが、並行して動作させられ、各インスタンスは、入力サンプルと関連付けられた信頼値とのサブセットに対して専用係数を用いて動作させられる、請求項15に記載のフィルタ。   16. The filter of claim 15, wherein multiple instances of the filter are operated in parallel, each instance being operated with a dedicated coefficient for a subset of confidence values associated with input samples. 信頼値は、デジタル論理値によって表される、前記請求項14−16のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to one of claims 14 to 16, wherein a confidence value is represented by a digital logic value. 前記一定値は、全ての係数の合計である、前記請求項15−17のうちの1項に記載のフィルタ。   18. A filter according to claim 15-17, wherein the constant value is the sum of all coefficients. 前記割り当てられたフィルタ関数は、低域通過フィルタ関数である、前記請求項14−18のうちの1項に記載のフィルタ。   19. A filter according to one of claims 14-18, wherein the assigned filter function is a low pass filter function. 前記低域通過は、高域通過または帯域通過を同等の低域通過領域に変換することから取得されている、請求項19に記載のフィルタ。   20. The filter of claim 19, wherein the low pass is obtained from converting a high pass or band pass to an equivalent low pass region. 前記割り当てられたフィルタ関数は、正の値の係数のみまたは負の値の係数のみを有する、前記請求項14−20のうちの1項に記載のフィルタ。   21. A filter as claimed in one of claims 14 to 20, wherein the assigned filter function has only positive value coefficients or only negative value coefficients. 前記割り当てられたフィルタ関数は、別のゼロではない係数と異なる大きさを有する少なくとも1つのゼロではない値の係数を有する、前記請求項14−21のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to one of claims 14-21, wherein the assigned filter function has at least one non-zero value coefficient having a magnitude different from another non-zero coefficient. デジタルフィルタのDC利得は、一定またはほぼ一定である、前記請求項14−21のうちの1項に記載のフィルタ。   The filter according to one of claims 14-21, wherein the DC gain of the digital filter is constant or substantially constant. フィルタシステムであって、前記フィルタシステムは、
第1および第2のデジタルフィルタであって、各々は、割り当てられたフィルタ関数を備え、割り当てられたフィルタ係数、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、各入力サンプルは、その関連付けられた信頼値で加重され、前記フィルタ出力は、前記入力サンプルおよび前記入力信頼値の両方に依存し、前記フィルタは、アキュムレータを備え、前記アキュムレータは、前記信頼加重入力サンプル、前記関連付けられた信頼値、割り当てられたフィルタ係数で加重された前記信頼値、および前記割り当てられたフィルタ係数でさらに加重された前記信頼加重入力サンプルを累積するように構成されている、第1および第2のデジタルフィルタと、
入力信号を受信し、前記第1および第2のデジタルフィルタのための入力サンプルを生成するデマルチプレクサと
を備えている、フィルタシステム。
A filter system, the filter system comprising:
First and second digital filters, each comprising an assigned filter function, having assigned filter coefficients, an input for receiving input samples, another input for receiving a confidence value, and an output , Each input sample value is associated with an input confidence value, each input sample is weighted with its associated confidence value, and the filter output depends on both the input sample and the input confidence value; The filter comprises an accumulator, wherein the accumulator is further weighted with the confidence weighted input sample, the associated confidence value, the confidence value weighted with an assigned filter coefficient, and the assigned filter coefficient. First and second digital filters configured to accumulate the confidence weighted input samples ,
A demultiplexer that receives an input signal and generates input samples for the first and second digital filters.
前記第1のデジタルフィルタのための前記入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第1の異常値検出器と、
前記第2のデジタルフィルタのための前記入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第2の異常値検出器と
をさらに備えている、請求項24に記載のフィルタシステム。
A first outlier detector that receives the input samples for the first digital filter and generates an associated confidence value;
25. The filter system of claim 24, further comprising: a second outlier detector that receives the input samples for the second digital filter and generates an associated confidence value.
前記第1のデジタルフィルタのための入力サンプルは、高サンプルであり、前記第2のデジタルフィルタのための入力サンプルは、低サンプルである、請求項24または25に記載のフィルタシステム。   26. The filter system according to claim 24 or 25, wherein the input samples for the first digital filter are high samples and the input samples for the second digital filter are low samples. フィルタシステムであって、前記フィルタシステムは、
第1および第2のデジタルフィルタであって、各々は、
割り当てられたフィルタ関数を備え、第1および第2のフィルタ係数組、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、
各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、
前記フィルタ出力は、前記入力サンプルおよび前記入力信頼値の両方に依存し、
各デジタルフィルタは、
第1のアキュムレータを有する第1のブランチであって、前記第1のアキュムレータは、前記第1の係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を受信し、第1の累積値を生成する、第1のブランチと、
第2のアキュムレータを有する第2のブランチであって、前記第2のアキュムレータは、前記第2の係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を受信し、第2の累積値を生成する、第2のブランチと、
第3のアキュムレータを有する第3のブランチであって、前記第3のアキュムレータは、前記第1の係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された入力サンプル値を受信し、第3の累積値を生成する、第3のブランチと、
第4のアキュムレータを有する第4のブランチであって、前記第4のアキュムレータは、前記第2の係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された前記入力値を受信し、第4の累積値を生成する、第4のブランチと
をさらに備えている、第1および第2のデジタルフィルタと、
入力信号を受信し、前記第1および第2のデジタルフィルタのための入力サンプルを生成するデマルチプレクサと
を備えている、フィルタシステム。
A filter system, the filter system comprising:
First and second digital filters, each of which
An assigned filter function, having first and second filter coefficient sets, an input for receiving input samples, another input for receiving confidence values, and an output;
Each input sample value is associated with an input confidence value,
The filter output depends on both the input sample and the input confidence value;
Each digital filter
A first branch having a first accumulator, wherein the first accumulator receives the input confidence value weighted with a coefficient from the first coefficient set and generates a first cumulative value; The first branch;
A second branch having a second accumulator, wherein the second accumulator receives the input confidence value weighted with a coefficient from the second coefficient set and generates a second cumulative value; The second branch,
A third branch having a third accumulator, wherein the third accumulator receives an input sample value weighted with a coefficient from the first coefficient set and the input confidence value; A third branch generating a cumulative value;
A fourth branch having a fourth accumulator, wherein the fourth accumulator receives the input value weighted with a coefficient from the second coefficient set and the input confidence value; First and second digital filters further comprising: a fourth branch that generates a cumulative value;
A demultiplexer that receives an input signal and generates input samples for the first and second digital filters.
前記第1のデジタルフィルタのための前記入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第1の異常値検出器と、
前記第2のデジタルフィルタのための前記入力サンプルを受信し、関連付けられた信頼値を生成する第2の異常値検出器と
をさらに備えている、請求項27に記載のフィルタシステム。
A first outlier detector that receives the input samples for the first digital filter and generates an associated confidence value;
28. The filter system of claim 27, further comprising: a second outlier detector that receives the input samples for the second digital filter and generates an associated confidence value.
前記第1のデジタルフィルタのための入力サンプルは、高サンプルであり、前記第2のデジタルフィルタのための入力サンプルは、低サンプルである、請求項27または28に記載のフィルタシステム。   29. A filter system according to claim 27 or 28, wherein the input samples for the first digital filter are high samples and the input samples for the second digital filter are low samples. 割り当てられたフィルタ関数を備えているデジタルフィルタであって、前記デジタルフィルタは、割り当てられたフィルタ係数、入力サンプルを受信する入力、信頼値を受信する別の入力、および出力を有し、
各入力サンプル値は、入力信頼値に関連付けられており、
前記フィルタ出力は、前記入力サンプル、前記入力信頼値、ならびに前記フィルタ係数に依存し、
前記フィルタは、複数のアキュムレータを含み、
出力サンプルは、事前決定された数のサンプル値および関連付けられた信頼値が前記フィルタに入力された後に生成される、デジタルフィルタ。
A digital filter comprising an assigned filter function, the digital filter having assigned filter coefficients, an input for receiving input samples, another input for receiving a confidence value, and an output;
Each input sample value is associated with an input confidence value,
The filter output depends on the input sample, the input confidence value, and the filter coefficient;
The filter includes a plurality of accumulators,
An output sample is generated after a predetermined number of sample values and associated confidence values are input to the filter.
デジタル入力サンプルをフィルタ処理する方法であって、前記方法は、
デジタル入力サンプル値および関連入力信頼値を受信するステップと、
係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を累積し、第1の累積値を生成するステップと、
前記入力信頼値を累積し、第2の累積値を生成するステップと、
前記係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された前記入力サンプル値を累積し、第3の累積値を生成するステップと、
前記信頼加重入力値を累積し、第4の累積値を生成するステップと
を含む、方法。
A method of filtering a digital input sample, the method comprising:
Receiving a digital input sample value and an associated input confidence value;
Accumulating the input confidence values weighted with coefficients from a coefficient set to generate a first accumulated value;
Accumulating the input confidence value to generate a second accumulated value;
Accumulating the input sample values weighted with a coefficient from the coefficient set and the input confidence value to generate a third accumulated value;
Accumulating the confidence weighted input value and generating a fourth accumulated value.
一定値から前記第1の累積値を減算することであって、前記減算の結果は、前記第2の累積値で除算され、前記第4の累積値で乗算され、前記第3の累積値に加算される、ことと、続いて、前記第1、第2、第3、および第4のアキュムレータをクリアすることとをさらに含む、請求項31に記載の方法。   Subtracting the first cumulative value from a constant value, wherein the result of the subtraction is divided by the second cumulative value, multiplied by the fourth cumulative value, and the third cumulative value is 32. The method of claim 31, further comprising adding and subsequently clearing the first, second, third, and fourth accumulators. 前記一定値は、全ての係数の合計である、請求項32に記載の方法。   The method of claim 32, wherein the constant value is the sum of all coefficients. 前記入力信頼値は、2進である、前記請求項31−33のうちのいずれか1項に記載の方法。   34. A method as claimed in any one of claims 31 to 33, wherein the input confidence value is binary. デジタル入力サンプルをフィルタ処理する方法であって、前記方法は、
デジタル入力サンプル値および関連入力信頼値を受信するステップと、
第1の係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を累積し、第1の累積値を生成するステップと、
第2の係数組からの係数で加重された前記入力信頼値を累積し、第2の累積値を生成するステップと、
前記第1の係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された入力サンプル値を累積し、第3の累積値を生成するステップと、
第2の係数組からの係数と前記入力信頼値とで加重された前記入力値を累積し、第4の累積値を生成するステップと
を含む、方法。
A method of filtering a digital input sample, the method comprising:
Receiving a digital input sample value and an associated input confidence value;
Accumulating the input confidence value weighted with a coefficient from a first coefficient set to generate a first accumulated value;
Accumulating the input confidence value weighted with a coefficient from a second coefficient set to generate a second accumulated value;
Accumulating input sample values weighted with coefficients from the first coefficient set and the input confidence values to generate a third accumulated value;
Accumulating the input value weighted with a coefficient from a second coefficient set and the input confidence value to generate a fourth accumulated value.
一定値から前記第1の累積値を減算することであって、前記減算の結果は、前記第2の累積値で除算され、前記第4の累積値で乗算され、前記第3の累積値に加算される、ことと、続いて、第1、第2、第3、および第4のアキュムレータをクリアすることとをさらに含む、請求項35に記載の方法。   Subtracting the first cumulative value from a constant value, wherein the result of the subtraction is divided by the second cumulative value, multiplied by the fourth cumulative value, and the third cumulative value is 36. The method of claim 35, further comprising adding and subsequently clearing the first, second, third, and fourth accumulators. 前記一定値は、全ての係数の合計である、請求項36に記載の方法。   37. The method of claim 36, wherein the constant value is the sum of all coefficients. 前記入力信頼値は、2進である、前記請求項35−37のうちのいずれか1項に記載の方法。   38. A method as claimed in any one of claims 35 to 37, wherein the input confidence value is binary.
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