JP2701501B2 - 平滑化装置 - Google Patents
平滑化装置Info
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- JP2701501B2 JP2701501B2 JP2009835A JP983590A JP2701501B2 JP 2701501 B2 JP2701501 B2 JP 2701501B2 JP 2009835 A JP2009835 A JP 2009835A JP 983590 A JP983590 A JP 983590A JP 2701501 B2 JP2701501 B2 JP 2701501B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一連のディジタル信号を入力し，これら
の信号を平滑化する信号の平滑化装置に関するものであ
る。
の信号を平滑化する信号の平滑化装置に関するものであ
る。
従来，画像処理を始めとする信号処理装置において，
連続するデイジタルデータに対して平滑化を行う場合に
は次式で与えられる様な非巡回形線形フィルタである移
動平均法が用いられていた。
連続するデイジタルデータに対して平滑化を行う場合に
は次式で与えられる様な非巡回形線形フィルタである移
動平均法が用いられていた。
（１）式において,x（ｉ）は入力データ,y（ｉ）は平滑
データ,ajは各入力データにかかる係数であり（２）式
を満たす。
データ,ajは各入力データにかかる係数であり（２）式
を満たす。
この様に従来は，入力データ中に通常のノイズ以外の
明らかに有意な信号が含まれていても一律に同じ処理を
行つていた。
明らかに有意な信号が含まれていても一律に同じ処理を
行つていた。
従来の移動平均による処理剤を第８図に示す。第８図
において，実線は入力データ列，破線は平滑データであ
る。尚第８図は実際に移動平均が有効な領域のみ（すな
わち，先端のn1データ，後端のn2データは除く）示して
ある。
において，実線は入力データ列，破線は平滑データであ
る。尚第８図は実際に移動平均が有効な領域のみ（すな
わち，先端のn1データ，後端のn2データは除く）示して
ある。
第８図の入力データには,A,B,Cの様な本来の緩やかな
信号の変化とは明らかに異なる信号の急峻な変化が見ら
れる。この様な入力データに対して（１）式の平滑化を
行うと，同図の破線の様に大きな入力の変動の影響を受
け，特にＡ点で顕著な様に入力の変動方向に平滑データ
が引張られる。
信号の変化とは明らかに異なる信号の急峻な変化が見ら
れる。この様な入力データに対して（１）式の平滑化を
行うと，同図の破線の様に大きな入力の変動の影響を受
け，特にＡ点で顕著な様に入力の変動方向に平滑データ
が引張られる。
この様に従来の方法によれば，入力データ中の突出デ
ータの状態により，平滑結果が大きく変動するという問
題があつた。
ータの状態により，平滑結果が大きく変動するという問
題があつた。
この発明は入力中に特異なデータがあつてもこれに影
響を受けず，良好な平滑化を実現することを目的とした
ものである。
響を受けず，良好な平滑化を実現することを目的とした
ものである。
この発明に係る信号の平滑化装置は移動平均を計算す
る際に非線形変換を行うものである。
る際に非線形変換を行うものである。
又，この発明に係る信号の平滑化装置は非線形変換部
として，設定範囲内は線形出力し，範囲外の入力に対し
ては０を出力する変換器を備えたものである。
として，設定範囲内は線形出力し，範囲外の入力に対し
ては０を出力する変換器を備えたものである。
又，この発明の他の発明に係る信号の平滑化装置は非
線形変換部として，設定範囲内は線形出力し，範囲外の
入力に対しては設定範囲の境界データをホールドする変
換器を備えたものである。
線形変換部として，設定範囲内は線形出力し，範囲外の
入力に対しては設定範囲の境界データをホールドする変
換器を備えたものである。
更にこの発明の他の発明に係る信号の平滑化装置は非
線形変換部として，入力と出力の関係が双曲線関数の特
性を持つ変換器を備えたものである。
線形変換部として，入力と出力の関係が双曲線関数の特
性を持つ変換器を備えたものである。
この発明においては非線形要素を含んでいるので，入
力に大きな突出データがあつてもそれらに影響を受ける
ことなく本来の低周波成分を平滑データとして取り出す
ことができる。
力に大きな突出データがあつてもそれらに影響を受ける
ことなく本来の低周波成分を平滑データとして取り出す
ことができる。
以下この発明に係る信号の平滑化装置を実現する実施
例について説明する。
例について説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例の構成図である。第
１図において，（１）は入力データを平滑化に必要な個
数だけ記憶する入力メモリである。又（２）は平滑デー
タの最新のものを一時的に記憶しておくレジスタ，
（３）は入力メモリ（１）に記憶されている各々のデー
タからレジスタ（２）の内容を減ずる減算器，（４）は
減算器（３）の出力を入力とし非線形演算を施して出力
する非線形変換器，（５）は入力メモリ（１）の各デー
タに対応する非線形変換器（４）の各出力に対して重み
付けを行つた後，加算する演算器，（６）はレジスタ
（２）の内容と演算器（５）の出力を加算する加算器で
ある。
１図において，（１）は入力データを平滑化に必要な個
数だけ記憶する入力メモリである。又（２）は平滑デー
タの最新のものを一時的に記憶しておくレジスタ，
（３）は入力メモリ（１）に記憶されている各々のデー
タからレジスタ（２）の内容を減ずる減算器，（４）は
減算器（３）の出力を入力とし非線形演算を施して出力
する非線形変換器，（５）は入力メモリ（１）の各デー
タに対応する非線形変換器（４）の各出力に対して重み
付けを行つた後，加算する演算器，（６）はレジスタ
（２）の内容と演算器（５）の出力を加算する加算器で
ある。
次に動作について説明する。
今第ｉ番目の平滑データを求めるものとし，平滑化に
必要な入力データをｉ−N1番目からｉ＋N2番目の連続す
る（N1＋N2＋１）個のデータとする。この時，入力メモ
リ（１）には,x（１−N1）〜ｘ（ｉ＋N2）のデータが記
憶される。ここでｘは入力データを表わしｘ（ｉ）は第
ｉ番目の入力データであることを示す。又レジスタ
（２）には最新の平滑データｙ（ｉ−１）が格納されて
いる。
必要な入力データをｉ−N1番目からｉ＋N2番目の連続す
る（N1＋N2＋１）個のデータとする。この時，入力メモ
リ（１）には,x（１−N1）〜ｘ（ｉ＋N2）のデータが記
憶される。ここでｘは入力データを表わしｘ（ｉ）は第
ｉ番目の入力データであることを示す。又レジスタ
（２）には最新の平滑データｙ（ｉ−１）が格納されて
いる。
まず入力メモリ（１）から順次データが読み出され減
算器（３）では ｕ（ｊ）＝ｘ（ｊ）−ｙ（ｉ−１） （３） ｊ＝ｉ−N1,i−N1＋1,…,i＋N2 が計算される。次に非線形変換器（４）ではｕ（ｊ）を
入力とし，非線形変換を行いＦ（ｕ（ｊ））を出力す
る。ただしｆ（ｕ（ｊ））は次の特性を持つものとす
る。
算器（３）では ｕ（ｊ）＝ｘ（ｊ）−ｙ（ｉ−１） （３） ｊ＝ｉ−N1,i−N1＋1,…,i＋N2 が計算される。次に非線形変換器（４）ではｕ（ｊ）を
入力とし，非線形変換を行いＦ（ｕ（ｊ））を出力す
る。ただしｆ（ｕ（ｊ））は次の特性を持つものとす
る。
δ|F（ｕ（ｊ））｜ （４） ここでδは予め設定する定数である。更に演算器（５）
では次式で示す様な非線形変換器（４）の出力の重み付
き加算を行う。
では次式で示す様な非線形変換器（４）の出力の重み付
き加算を行う。
ただしajは各データにかかる重みであり， である。最後に減算器（６）で次式に示す様にレジスタ
（２）の内容と演算器（５）の出力を加算して，平滑デ
ータｙ（ｉ）として出力する。
（２）の内容と演算器（５）の出力を加算して，平滑デ
ータｙ（ｉ）として出力する。
以上の様にこの発明による平滑化装置によれば,F（ｘ
（ｊ）−ｙ（ｉ−１））が一定値以下に押さえられるの
で，入力ｘ（ｊ）にいくら大きな変動があつても平滑デ
ータｙ（ｉ）の変動が一定値以下となり，入力変動が平
滑データに影響を及ぼさない。
（ｊ）−ｙ（ｉ−１））が一定値以下に押さえられるの
で，入力ｘ（ｊ）にいくら大きな変動があつても平滑デ
ータｙ（ｉ）の変動が一定値以下となり，入力変動が平
滑データに影響を及ぼさない。
次にこの発明に係る平滑化装置の第２の実施例は第２
図に示す様な変換テーブルのROMを非線形変換器（４）
の内部に備えるものである。第２図を式で表わすと， となりこれを（７）式に代入すると， となる。（９）式に示される様に，この発明による平滑
化装置は入力データの値が設定範囲を越えた場合は平滑
データの計算からは除外し，代わりに１回前の平滑デー
タの重みを増すものである。
図に示す様な変換テーブルのROMを非線形変換器（４）
の内部に備えるものである。第２図を式で表わすと， となりこれを（７）式に代入すると， となる。（９）式に示される様に，この発明による平滑
化装置は入力データの値が設定範囲を越えた場合は平滑
データの計算からは除外し，代わりに１回前の平滑デー
タの重みを増すものである。
第５図にこの発明の第２の実施例の処理例を示す。
次にこの発明に係る平滑化装置の第３の実施例は第３
図に示す様な変換テーブルのROMを（４）の非線形変換
器の内部に備えるものである。第３図を式で表わすと， となりこれを（７）式に代入すると， となる。（10）式に示される様に，この実施例による平
滑化装置は入力データが設定範囲を越えた場合は平滑デ
ータの計算から除外し,1回前の平滑データに設定範囲の
幅を足した値又は引いた値で置き換えるものである。こ
の様にこの発明による第３の実施例では前述の発明によ
る実施例に比べて平滑データ計算にδが付加される分だ
け入力データの影響が大きくなるが，信号の低周波成分
が途中で不連続に変化した場合でも追従することができ
る。
図に示す様な変換テーブルのROMを（４）の非線形変換
器の内部に備えるものである。第３図を式で表わすと， となりこれを（７）式に代入すると， となる。（10）式に示される様に，この実施例による平
滑化装置は入力データが設定範囲を越えた場合は平滑デ
ータの計算から除外し,1回前の平滑データに設定範囲の
幅を足した値又は引いた値で置き換えるものである。こ
の様にこの発明による第３の実施例では前述の発明によ
る実施例に比べて平滑データ計算にδが付加される分だ
け入力データの影響が大きくなるが，信号の低周波成分
が途中で不連続に変化した場合でも追従することができ
る。
第６図にこの発明の第３の実施例の処理例を示す。
更にこの発明に係る平滑化装置の第４の実施例は第４
図に示す様な変換テーブルのROMを（４）の非線形変換
器の内部に備えるものである。第４図を式で表わすと， Ｆ（ｊ）＝tan h（ｕ（ｊ）） （12） となり，入力データの変動が小さければデータの変化の
割合も小さく，入力データの変動が大きければデータの
変化の割合が大きくなり，先の実施例に示す様にデータ
の変更に不連続な点は存在しない。
図に示す様な変換テーブルのROMを（４）の非線形変換
器の内部に備えるものである。第４図を式で表わすと， Ｆ（ｊ）＝tan h（ｕ（ｊ）） （12） となり，入力データの変動が小さければデータの変化の
割合も小さく，入力データの変動が大きければデータの
変化の割合が大きくなり，先の実施例に示す様にデータ
の変更に不連続な点は存在しない。
この発明の第４の実施例による平滑化装置は前述の
（10）式で示した平滑化装置に近い特性を示す。
（10）式で示した平滑化装置に近い特性を示す。
第７図にこの発明の第４の実施例の処理例を示す。
以上示した様に入力データの特性や入力変動の程度に
より，何れかの平滑化装置を用いることにより入力の変
動に影響されない平滑データを得ることができる。
より，何れかの平滑化装置を用いることにより入力の変
動に影響されない平滑データを得ることができる。
以上の様に，この発明によれば入力中に本来の低周波
成分とは別の大振幅信号が重畳した場合でも，非線形効
果により平滑データへの影響を除去することができる。
成分とは別の大振幅信号が重畳した場合でも，非線形効
果により平滑データへの影響を除去することができる。
第１図はこの発明の一実施例の構成図，第２図，第３
図，第４図はこの発明の他の実施例の説明図，第５図，
第６図，第７図はこの発明の他の実施例による処理例を
示す図，第８図は従来の方法による処理例を示す図であ
る。 図において，（１）は入力メモリ，（２）はレジスタ，
（３）は減算器，（４）は非線形変換器，（５）は演算
器，（６）は加算器である。 尚，図中同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。
図，第４図はこの発明の他の実施例の説明図，第５図，
第６図，第７図はこの発明の他の実施例による処理例を
示す図，第８図は従来の方法による処理例を示す図であ
る。 図において，（１）は入力メモリ，（２）はレジスタ，
（３）は減算器，（４）は非線形変換器，（５）は演算
器，（６）は加算器である。 尚，図中同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。
Claims (3)
- 【請求項１】一連のディジタル化された信号に対して１
回前に平滑化を行った結果を一時的に記憶するレジスタ
と、平滑化に用いられる一定個数の入力データを記憶す
る入力メモリと、上記入力メモリに記憶されている各々
のデータから上記レジスタの内容を減ずる減算器と、上
記減算器の出力を入力し、入力値が設定範囲内であれば
線形出力し、設定範囲を超えると０を出力する特性を有
する非線形変換器と、上記入力メモリの各データに対応
する非線形変換器の各出力に対して重み付け加算を行う
演算器と、上記演算器の出力とレジスタの出力とを加算
する加算器とを備えた平滑化装置。 - 【請求項２】一連のディジタル化された信号に対して１
回前に平滑化を行った結果を一時的に記憶するレジスタ
と、平滑化に用いられる一定個数の入力データを記憶す
る入力メモリと、上記入力メモリに記憶されている各々
のデータから上記レジスタの内容を減ずる減算器と、上
記減算器の出力値を入力し、入力値が設定範囲内であれ
ば線形出力し、設定範囲を超えると境界値をホールドす
る特性を有する非線形変換器と、上記入力メモリの各デ
ータに対応する非線形変換器の各出力に対して重み付け
加算を行う演算器と、上記演算器の出力とレジスタの出
力とを加算する加算器とを備えた平滑化装置。 - 【請求項３】一連のディジタル化された信号に対して１
回前に平滑化を行った結果を一時的に記憶するレジスタ
と、平滑化に用いられる一定個数の入力データを記憶す
る入力メモリと、上記入力メモリに記憶されている各々
のデータから上記レジスタの内容を減ずる減算器と、上
記減算器の出力を入力し、入力と出力が双曲線関数の特
性を有する非線形変換器と、上記入力メモリの各データ
に対応する非線形変換器の各出力に対して重み付け加算
を行う演算器と、上記演算器の出力とレジスタの出力と
を加算する加算器とを備えた平滑化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009835A JP2701501B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 平滑化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009835A JP2701501B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 平滑化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214354A JPH03214354A (ja) | 1991-09-19 |
| JP2701501B2 true JP2701501B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=11731186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009835A Expired - Lifetime JP2701501B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 平滑化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2701501B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285669A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-22 | Fujitsu Ltd | 信号平滑化回路 |
| JPH01173830U (ja) * | 1988-05-13 | 1989-12-11 |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2009835A patent/JP2701501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03214354A (ja) | 1991-09-19 |
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