JP3108317B2 - 信号処理装置および信号処理方法 - Google Patents
信号処理装置および信号処理方法Info
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- JP3108317B2 JP3108317B2 JP07082751A JP8275195A JP3108317B2 JP 3108317 B2 JP3108317 B2 JP 3108317B2 JP 07082751 A JP07082751 A JP 07082751A JP 8275195 A JP8275195 A JP 8275195A JP 3108317 B2 JP3108317 B2 JP 3108317B2
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- smoothing
- series waveform
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、観測した信号波形のノ
イズ除去および平滑化を行う信号処理装置および信号処
理方法に関する。
イズ除去および平滑化を行う信号処理装置および信号処
理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、電線が断線したり冠水したり
して生じた異常・故障を、電線に所定のパルス信号を印
加しその反射信号を観測して検査する場合などに、観測
した波形データのノイズを除去し平滑化する方法として
は、フーリエ解析により高周波ノイズを検出し、所定の
フィルタによりその高周波ノイズを除去する方法がしば
しば用いられる。しかし、そのような方法は、一般的に
波形が鈍りやすく、変換点の位置を維持するには適して
いない。
して生じた異常・故障を、電線に所定のパルス信号を印
加しその反射信号を観測して検査する場合などに、観測
した波形データのノイズを除去し平滑化する方法として
は、フーリエ解析により高周波ノイズを検出し、所定の
フィルタによりその高周波ノイズを除去する方法がしば
しば用いられる。しかし、そのような方法は、一般的に
波形が鈍りやすく、変換点の位置を維持するには適して
いない。
【０００３】波形の持つ特徴を温存して平滑化する方法
としてはスプライン平滑化手法が適している。しかし、
スプライン平滑化においても、ノイズが大きい場合や、
変化の激しい箇所が続く場合、あるいは、変化の激しい
場所と平坦な場所の差が激しい場合などには、波形の鈍
りは避けられなかった。そこで、これまで、波形により
種々の観測を行うような、特に波形が重要な場合には、
フーリエ変換やスプライン関数などの数学的知識をある
程度有している作業者が、パラメータや節点数などを適
宜選択しながら、試行錯誤を行ってノイズ除去を行い、
適切な平滑化を行うようにしていた。
としてはスプライン平滑化手法が適している。しかし、
スプライン平滑化においても、ノイズが大きい場合や、
変化の激しい箇所が続く場合、あるいは、変化の激しい
場所と平坦な場所の差が激しい場合などには、波形の鈍
りは避けられなかった。そこで、これまで、波形により
種々の観測を行うような、特に波形が重要な場合には、
フーリエ変換やスプライン関数などの数学的知識をある
程度有している作業者が、パラメータや節点数などを適
宜選択しながら、試行錯誤を行ってノイズ除去を行い、
適切な平滑化を行うようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのようにパ
ラメータを適宜選択しながら試行錯誤により平滑化を行
う方法は、たとえば、フーリエ変換などの関数や情報処
理上の専門知識をある程度必要とするため、平滑化の方
法を理解している作業者しか行えず、誰にでもできると
いうものではなかった。したがって、誰が使っても適切
な平滑結果の得られるシステム、すなわち、測定データ
を指示しさえすれば、自動的に各手法の選択や試行錯誤
を行い、平滑後の波形を出力する波形平滑化装置への要
望があった。
ラメータを適宜選択しながら試行錯誤により平滑化を行
う方法は、たとえば、フーリエ変換などの関数や情報処
理上の専門知識をある程度必要とするため、平滑化の方
法を理解している作業者しか行えず、誰にでもできると
いうものではなかった。したがって、誰が使っても適切
な平滑結果の得られるシステム、すなわち、測定データ
を指示しさえすれば、自動的に各手法の選択や試行錯誤
を行い、平滑後の波形を出力する波形平滑化装置への要
望があった。
【０００５】したがって、本発明の目的は、観測した信
号波形データに対するノイズ除去および平滑化の処理
を、適切にかつ自動的に行うことのできる信号処理装置
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、観
測した信号波形データに対する平滑化処理を適切に行う
ことのできる信号処理方法を提供することにある。
号波形データに対するノイズ除去および平滑化の処理
を、適切にかつ自動的に行うことのできる信号処理装置
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、観
測した信号波形データに対する平滑化処理を適切に行う
ことのできる信号処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、波形の変化の状態が均一的であれば、たとえばスプ
ライン平滑化法により適切に平滑化が行えることに着目
し、観測された信号波形データの変化の状態が同一的な
箇所ごとに、各々適切なパラメータを設定して平滑化を
行うようにした。
に、波形の変化の状態が均一的であれば、たとえばスプ
ライン平滑化法により適切に平滑化が行えることに着目
し、観測された信号波形データの変化の状態が同一的な
箇所ごとに、各々適切なパラメータを設定して平滑化を
行うようにした。
【０００７】したがって、本発明の信号処理装置は、入
力時系列波形データを周波数分析し、所定の周波数以上
の高周波数領域に所定のレベル以上の大パワー成分が存
在するか否かを検出する解析手段と、前記大パワー成分
が存在した場合に、当該大パワー成分をノイズとしてノ
イズ除去処理を行なうノイズ除去手段と、前記大パワー
成分が存在した場合には前記ノイズの除去された時系列
波形データを処理対象とし、前記大パワー成分が存在し
なかった場合には前記入力時系列波形データを処理対象
とし、当該処理対象の時系列波形データの変化の緩急を
順次検出する緩急検出手段と、前記検出された変化の緩
急に基づいて、当該処理対象の時系列波形データを、変
化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区分する
分割手段と、前記入力時系列波形データを、前記区分さ
れた各領域に相当する領域ごとに平滑化する平滑化手段
とを有する。
力時系列波形データを周波数分析し、所定の周波数以上
の高周波数領域に所定のレベル以上の大パワー成分が存
在するか否かを検出する解析手段と、前記大パワー成分
が存在した場合に、当該大パワー成分をノイズとしてノ
イズ除去処理を行なうノイズ除去手段と、前記大パワー
成分が存在した場合には前記ノイズの除去された時系列
波形データを処理対象とし、前記大パワー成分が存在し
なかった場合には前記入力時系列波形データを処理対象
とし、当該処理対象の時系列波形データの変化の緩急を
順次検出する緩急検出手段と、前記検出された変化の緩
急に基づいて、当該処理対象の時系列波形データを、変
化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区分する
分割手段と、前記入力時系列波形データを、前記区分さ
れた各領域に相当する領域ごとに平滑化する平滑化手段
とを有する。
【０００８】特定的には、前記平滑化手段は、前記入力
時系列波形データを、前記区分された各領域に相当する
領域ごとに、スプライン平滑化法により平滑化する。
時系列波形データを、前記区分された各領域に相当する
領域ごとに、スプライン平滑化法により平滑化する。
【０００９】好適には、前記解析手段は、前記入力時系
列波形データをフーリエ変換により周波数分析し、所定
の周波数以上の高周波数領域に所定のレベル以上の大パ
ワー成分が存在するか否かを検出し、前記緩急検出手段
は、前記ノイズの除去された時系列波形データまたは前
記入力時系列波形データの微分係数の絶対値を順次求
め、前記分割手段は、前記求められた微分係数の絶対値
の分布に基づいて、前記処理対象の時系列波形データ
を、変化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区
分する。
列波形データをフーリエ変換により周波数分析し、所定
の周波数以上の高周波数領域に所定のレベル以上の大パ
ワー成分が存在するか否かを検出し、前記緩急検出手段
は、前記ノイズの除去された時系列波形データまたは前
記入力時系列波形データの微分係数の絶対値を順次求
め、前記分割手段は、前記求められた微分係数の絶対値
の分布に基づいて、前記処理対象の時系列波形データ
を、変化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区
分する。
【００１０】また、本発明の信号処理方法は、入力時系
列波形データを周波数分析し、所定の周波数以上の高周
波数領域に所定のレベル以上の大パワー成分が存在する
か否かを検出し、前記大パワー成分が存在した場合に、
当該大パワー成分をノイズとしてノイズ除去処理を行な
い、前記大パワー成分が存在した場合には前記ノイズの
除去された時系列波形データを処理対象とし、前記大パ
ワー成分が存在しなかった場合には前記入力時系列波形
データを処理対象とし、当該処理対象の時系列波形デー
タの変化の緩急を順次検出し、前記検出された変化の緩
急に基づいて、当該処理対象の時系列波形データを、変
化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区分し、
前記入力時系列波形データを、前記区分された各領域に
相当する領域ごとに平滑化する。
列波形データを周波数分析し、所定の周波数以上の高周
波数領域に所定のレベル以上の大パワー成分が存在する
か否かを検出し、前記大パワー成分が存在した場合に、
当該大パワー成分をノイズとしてノイズ除去処理を行な
い、前記大パワー成分が存在した場合には前記ノイズの
除去された時系列波形データを処理対象とし、前記大パ
ワー成分が存在しなかった場合には前記入力時系列波形
データを処理対象とし、当該処理対象の時系列波形デー
タの変化の緩急を順次検出し、前記検出された変化の緩
急に基づいて、当該処理対象の時系列波形データを、変
化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区分し、
前記入力時系列波形データを、前記区分された各領域に
相当する領域ごとに平滑化する。
【００１１】
【作用】本発明の信号処理装置によれば、入力されるた
とえば変化の緩急差の大きい時系列波形データについ
て、解析手段において周波数分析して高周波ノイズ、す
なわち所定の周波数以上の高周波数領域の所定のレベル
以上の大パワー成分を検出する。高周波ノイズが存在し
た時には、ノイズ除去手段においてそのノイズ成分を除
去し、緩急検出手段においてそのノイズ成分を除去した
波形データを対象として変化の状態を検出し、分割手段
においてその変化の状態が同一的な領域に分割するため
の分割点を求める。前記高周波ノイズが存在しなかった
時は、入力された元の時系列波形データを対象として、
緩急検出手段において変化の状態を検出し、分割手段に
おいて分割点を求める。そして、その分割点に基づい
て、時系列波形データを複数の領域に区分する。そし
て、入力された元の時系列波形データに対して、平滑化
手段により、各区分された領域に相当する領域ごとに平
滑化を行う。
とえば変化の緩急差の大きい時系列波形データについ
て、解析手段において周波数分析して高周波ノイズ、す
なわち所定の周波数以上の高周波数領域の所定のレベル
以上の大パワー成分を検出する。高周波ノイズが存在し
た時には、ノイズ除去手段においてそのノイズ成分を除
去し、緩急検出手段においてそのノイズ成分を除去した
波形データを対象として変化の状態を検出し、分割手段
においてその変化の状態が同一的な領域に分割するため
の分割点を求める。前記高周波ノイズが存在しなかった
時は、入力された元の時系列波形データを対象として、
緩急検出手段において変化の状態を検出し、分割手段に
おいて分割点を求める。そして、その分割点に基づい
て、時系列波形データを複数の領域に区分する。そし
て、入力された元の時系列波形データに対して、平滑化
手段により、各区分された領域に相当する領域ごとに平
滑化を行う。
【００１２】また、本発明の信号処理方法によれば、入
力されるたとえば変化の緩急差の大きい時系列波形デー
タを周波数分析して高周波ノイズ、すなわち所定の周波
数以上の高周波数領域の所定のレベル以上の大パワー成
分を検出し、高周波ノイズが存在した時にはそのノイズ
成分を除去し、そのノイズ成分を除去した波形データを
対象として変化の状態を検出し、その変化の状態が同一
的な領域に分割するための分割点を求める。前記高周波
ノイズが存在しなかった時は、入力された元の時系列波
形データを対象として変化の状態を検出し、前記分割点
を求める。次に、その分割点に基づいて、元の時系列波
形データを複数の領域に区分し、各区分された領域ごと
に平滑化を行う。
力されるたとえば変化の緩急差の大きい時系列波形デー
タを周波数分析して高周波ノイズ、すなわち所定の周波
数以上の高周波数領域の所定のレベル以上の大パワー成
分を検出し、高周波ノイズが存在した時にはそのノイズ
成分を除去し、そのノイズ成分を除去した波形データを
対象として変化の状態を検出し、その変化の状態が同一
的な領域に分割するための分割点を求める。前記高周波
ノイズが存在しなかった時は、入力された元の時系列波
形データを対象として変化の状態を検出し、前記分割点
を求める。次に、その分割点に基づいて、元の時系列波
形データを複数の領域に区分し、各区分された領域ごと
に平滑化を行う。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例について図１〜図５を参照
して説明する。図１は、本発明の信号処理方法を適用し
た本発明の信号処理装置の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。本実施例の信号処理装置１０は、波形記憶
部１１、波形解析部１２、第１の平滑化部１３、区分分
割部１４、第２の平滑化部１５、および、波形再構成部
１６を有する。本実施例の信号処理装置１０は、導電線
の故障、たとえば導電線が冠水した場合などに導電線に
所定のパルス信号を印加し、その反射信号を観測して導
電状態を検査する検査装置に用いられ、その観測した反
射信号を平滑化するための信号処理装置である。
して説明する。図１は、本発明の信号処理方法を適用し
た本発明の信号処理装置の一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。本実施例の信号処理装置１０は、波形記憶
部１１、波形解析部１２、第１の平滑化部１３、区分分
割部１４、第２の平滑化部１５、および、波形再構成部
１６を有する。本実施例の信号処理装置１０は、導電線
の故障、たとえば導電線が冠水した場合などに導電線に
所定のパルス信号を印加し、その反射信号を観測して導
電状態を検査する検査装置に用いられ、その観測した反
射信号を平滑化するための信号処理装置である。
【００１４】まず、信号処理装置１０の各部の構成・動
作について説明する。波形記憶部１１は、入力された信
号波形を記憶する。波形記憶部１１に記憶された原信号
波形は、波形解析部１２、第１の平滑化部１３、区分分
割部１４、および、第２の平滑化部１５より読み出され
る。
作について説明する。波形記憶部１１は、入力された信
号波形を記憶する。波形記憶部１１に記憶された原信号
波形は、波形解析部１２、第１の平滑化部１３、区分分
割部１４、および、第２の平滑化部１５より読み出され
る。
【００１５】波形解析部１２は、波形記憶部１１に記憶
されている原信号波形に大パワーのノイズがあるか否か
を調べる。波形解析部１２においては、原信号波形を高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）し周波数帯域別のパワー分布
を求め、所定の高周波数領域に予め定めた所定値以上の
パワーが存在するか否かを判定する。前記所定値以上の
パワーが存在する場合には、第１の平滑化部１３および
区分分割部１４にその旨を示す信号を出力する。
されている原信号波形に大パワーのノイズがあるか否か
を調べる。波形解析部１２においては、原信号波形を高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）し周波数帯域別のパワー分布
を求め、所定の高周波数領域に予め定めた所定値以上の
パワーが存在するか否かを判定する。前記所定値以上の
パワーが存在する場合には、第１の平滑化部１３および
区分分割部１４にその旨を示す信号を出力する。
【００１６】第１の平滑化部１３は、原信号波形に大パ
ワーの高周波ノイズがあった場合に、その高周波ノイズ
の除去を行う。すなわち、波形解析部１２から入力原信
号に所定値以上のノイズが存在する旨の信号が入力され
た場合に、波形記憶部１１に記憶されている原信号波形
に対してノイズ除去の処理を行う。このノイズ除去の方
法は、ローパスフィルタなどを用いた任意の通常のノイ
ズ除去の方法でよい。また、後述する第２の平滑化部１
５で行うスプライン平滑化を行ってもよい。ただし、そ
の際、節点数の上限は、データ点数の５％〜１０％の範
囲内に設定する。各データ点について求められた平滑
値、すなわち平滑化された信号波形は区分分割部１４に
出力される。
ワーの高周波ノイズがあった場合に、その高周波ノイズ
の除去を行う。すなわち、波形解析部１２から入力原信
号に所定値以上のノイズが存在する旨の信号が入力され
た場合に、波形記憶部１１に記憶されている原信号波形
に対してノイズ除去の処理を行う。このノイズ除去の方
法は、ローパスフィルタなどを用いた任意の通常のノイ
ズ除去の方法でよい。また、後述する第２の平滑化部１
５で行うスプライン平滑化を行ってもよい。ただし、そ
の際、節点数の上限は、データ点数の５％〜１０％の範
囲内に設定する。各データ点について求められた平滑
値、すなわち平滑化された信号波形は区分分割部１４に
出力される。
【００１７】区分分割部１４は、信号波形を、急な変化
の続く区分と、緩やかな変化の区分とに分割する。具体
的には、信号波形の微分係数を求め、その絶対値の大き
いものを抽出し、その分布に基づいて、信号波形の変化
の緩やかな箇所（平坦部）と、変化の激しい箇所（変化
部）とに分類する。また、特に変化部においては、大き
な波形の変化が各区分に１つ含まれるように分割する。
の続く区分と、緩やかな変化の区分とに分割する。具体
的には、信号波形の微分係数を求め、その絶対値の大き
いものを抽出し、その分布に基づいて、信号波形の変化
の緩やかな箇所（平坦部）と、変化の激しい箇所（変化
部）とに分類する。また、特に変化部においては、大き
な波形の変化が各区分に１つ含まれるように分割する。
【００１８】なお、区分分割部１４においては、波形解
析部１２から入力原信号に所定値以上のノイズが存在す
る旨の信号が入力された場合には、入力原信号に対して
第１の平滑化部１３で平滑化の行われた信号波形を用い
て区分分割の処理を行う。また、波形解析部１２から入
力される信号により、入力原信号に所定値以上のノイズ
が存在しない場合には、波形記憶部１１に記憶されてい
る入力原信号を対象として、区分分割の処理を行う。分
割された各区分を示すデータは、第２の平滑化部１５に
出力される。
析部１２から入力原信号に所定値以上のノイズが存在す
る旨の信号が入力された場合には、入力原信号に対して
第１の平滑化部１３で平滑化の行われた信号波形を用い
て区分分割の処理を行う。また、波形解析部１２から入
力される信号により、入力原信号に所定値以上のノイズ
が存在しない場合には、波形記憶部１１に記憶されてい
る入力原信号を対象として、区分分割の処理を行う。分
割された各区分を示すデータは、第２の平滑化部１５に
出力される。
【００１９】第２の平滑化部１５は、波形記憶部１１に
記憶されている入力原信号を対象として、区分分割部１
４により分割された各区分ごとに平滑化の処理を行う。
この平滑化は、スプライン関数による平滑化法により行
う。以下、この平滑化について説明する。
記憶されている入力原信号を対象として、区分分割部１
４により分割された各区分ごとに平滑化の処理を行う。
この平滑化は、スプライン関数による平滑化法により行
う。以下、この平滑化について説明する。
【００２０】本実施例におけるスプライン関数による平
滑化は、スプライン関数の節点を適応的に追加して残差
二乗和が与えられた許容値以下となるようなｍ次のＢス
プライン平滑化式を求めることにより行う。すなわち、
原信号波形データが、離散点ｘ1 ，ｘ2 ，・・・，ｘn
において観測誤差σ1 ，σ2 ，・・・，σn を有する観
測値ｙ1 ，ｙ2 ，・・・，ｙn のデータである時、式１
に示す残差二乗和δnr 2 が許容値δ t 2 以下となるよう
に、式２のｍ次のＢスプライン平滑化式を求め、その平
滑化式に基づいて各点の平滑値を求める。
滑化は、スプライン関数の節点を適応的に追加して残差
二乗和が与えられた許容値以下となるようなｍ次のＢス
プライン平滑化式を求めることにより行う。すなわち、
原信号波形データが、離散点ｘ1 ，ｘ2 ，・・・，ｘn
において観測誤差σ1 ，σ2 ，・・・，σn を有する観
測値ｙ1 ，ｙ2 ，・・・，ｙn のデータである時、式１
に示す残差二乗和δnr 2 が許容値δ t 2 以下となるよう
に、式２のｍ次のＢスプライン平滑化式を求め、その平
滑化式に基づいて各点の平滑値を求める。
【００２１】
【数１】
【００２２】まず、平滑化を行う区間の両端ｘ1 ，ｘn
を節点ξ1 ，ξnrとして、式１に示した残差二乗和δnr
2 を最小になるように、式２のスプライン平滑化式の係
数ｃ j を決定する。この残差二乗和δnr 2 が式３の条件
を満たした場合には、その係数ｃj による式２のスプラ
イン平滑化式を求めるべきｍ次のＢスプライン平滑化式
とする。
を節点ξ1 ，ξnrとして、式１に示した残差二乗和δnr
2 を最小になるように、式２のスプライン平滑化式の係
数ｃ j を決定する。この残差二乗和δnr 2 が式３の条件
を満たした場合には、その係数ｃj による式２のスプラ
イン平滑化式を求めるべきｍ次のＢスプライン平滑化式
とする。
【００２３】
【数２】
【００２４】もし、残差二乗和δnr 2 が式３の条件を満
たさない場合は、節点列の部分区間［ξ，ξj+1 ）にお
ける残差二乗部分和を式３により各ｊについて計算し、
たさない場合は、節点列の部分区間［ξ，ξj+1 ）にお
ける残差二乗部分和を式３により各ｊについて計算し、
【００２５】
【数３】
【００２６】その中で、式４の値が最大となる区間の中
点ξ＝（ξj ＋ξj+1 ）／２を新たな節点として節点列
に追加する。更新された節点列を、小さい順に並べ替
え、それを新たな節点列ξ1 ，ξ2 ，・・・，ξnr，ξ
nr+1として、式１に示した残差二乗和δnr 2 を最小にな
るように、式２のスプライン平滑化式の係数ｃj を決定
し、以下同様の処理を繰り返す。なお、節点の個数は予
め定めた上限値内で順次増やすものとし、信号処理装置
１０の第１の平滑化部１３においては入力波形データの
データ点数の約１０％〜約３０％の範囲とする。そし
て、式２に示すスプライン平滑化式が求まったら、各デ
ータ点について平滑値を求める。
点ξ＝（ξj ＋ξj+1 ）／２を新たな節点として節点列
に追加する。更新された節点列を、小さい順に並べ替
え、それを新たな節点列ξ1 ，ξ2 ，・・・，ξnr，ξ
nr+1として、式１に示した残差二乗和δnr 2 を最小にな
るように、式２のスプライン平滑化式の係数ｃj を決定
し、以下同様の処理を繰り返す。なお、節点の個数は予
め定めた上限値内で順次増やすものとし、信号処理装置
１０の第１の平滑化部１３においては入力波形データの
データ点数の約１０％〜約３０％の範囲とする。そし
て、式２に示すスプライン平滑化式が求まったら、各デ
ータ点について平滑値を求める。
【００２７】波形再構成部１６は、第２の平滑化部１５
において、各区分ごとに平滑化された信号を前記分割さ
れた情報に基づいて適宜合わせ、信号波形を再構成す
る。
において、各区分ごとに平滑化された信号を前記分割さ
れた情報に基づいて適宜合わせ、信号波形を再構成す
る。
【００２８】次に、信号処理装置１０の動作について図
２を参照して説明する。処理をスタートする時点で、信
号処理装置１０は、まず、入力された信号波形データを
波形記憶部１１に記憶する（ステップＳ０）。次に、波
形解析部１２において、入力された信号波形データをフ
ーリエ解析して高周波成分を抽出し、そのパワースペク
トルを算出する（ステップＳ１）。その高周波成分のパ
ワーが予め定めた所定値以上だった場合には（ステップ
Ｓ２）、波形記憶部１１に記憶されている入力された信
号波形データ全体に対して、第１の平滑化部１３におい
て平滑化を行う（ステップＳ３）。
２を参照して説明する。処理をスタートする時点で、信
号処理装置１０は、まず、入力された信号波形データを
波形記憶部１１に記憶する（ステップＳ０）。次に、波
形解析部１２において、入力された信号波形データをフ
ーリエ解析して高周波成分を抽出し、そのパワースペク
トルを算出する（ステップＳ１）。その高周波成分のパ
ワーが予め定めた所定値以上だった場合には（ステップ
Ｓ２）、波形記憶部１１に記憶されている入力された信
号波形データ全体に対して、第１の平滑化部１３におい
て平滑化を行う（ステップＳ３）。
【００２９】そして、ステップＳ２において高周波成分
のパワーが所定値以下だった場合には原信号波形データ
を対象として、高周波成分のパワーが所定値以上だった
場合にはステップＳ３で平滑化が施された信号波形デー
タを対象として、区分分割部１４において、信号波形を
変化の状態が異なる区間の境界を分割点として抽出する
（ステップＳ４）。そして、その分割点に従って、入力
された原信号波形データを複数の区分に分割し（ステッ
プＳ５）、第２の平滑化部１５において各区分ごとに平
滑化の処理を行う（ステップＳ６）。全区分について平
滑化の処理が終了したら（ステップＳ７）、波形再構成
部１６において各区分ごとの平滑化された信号波形を統
合して波形を再構成し（ステップＳ８）、平滑化した信
号波形を得て処理を終了する（ステップＳ９）。
のパワーが所定値以下だった場合には原信号波形データ
を対象として、高周波成分のパワーが所定値以上だった
場合にはステップＳ３で平滑化が施された信号波形デー
タを対象として、区分分割部１４において、信号波形を
変化の状態が異なる区間の境界を分割点として抽出する
（ステップＳ４）。そして、その分割点に従って、入力
された原信号波形データを複数の区分に分割し（ステッ
プＳ５）、第２の平滑化部１５において各区分ごとに平
滑化の処理を行う（ステップＳ６）。全区分について平
滑化の処理が終了したら（ステップＳ７）、波形再構成
部１６において各区分ごとの平滑化された信号波形を統
合して波形を再構成し（ステップＳ８）、平滑化した信
号波形を得て処理を終了する（ステップＳ９）。
【００３０】次に、信号処理装置１０により平滑化され
た信号の例を図３〜図５に例示する。図３は、入力信号
波形データの例を示す図であり、高周波のノイズがのっ
ている波形を示す図である。このような信号波形データ
に対して、まず、第１の平滑化部１３において、波形デ
ータ全体にのっている高周波ノイズを除去する。その結
果の信号波形を図４に示す。
た信号の例を図３〜図５に例示する。図３は、入力信号
波形データの例を示す図であり、高周波のノイズがのっ
ている波形を示す図である。このような信号波形データ
に対して、まず、第１の平滑化部１３において、波形デ
ータ全体にのっている高周波ノイズを除去する。その結
果の信号波形を図４に示す。
【００３１】この図４に示した信号波形を対象として、
その微分係数に基づいて、変化の激しい変化部と、比較
的変化の少ない平坦部とに分割すると、図４に示す区分
Ｔ１〜Ｔ８に分割される。図４において、区分Ｔ１，Ｔ
４，Ｔ６，Ｔ８が平坦部であり、区分Ｔ２，Ｔ３，Ｔ
５，Ｔ７が変化部である。前述したように、変化部の各
区分には信号波形の変化の激しい箇所を１つ含むように
分割するため、区分Ｔ２と区分Ｔ３は隣接しているが、
別個の区分に分割されている。そして、図４に示した各
区分ごとに平滑化を行うことにより、図５に示すような
平滑化された信号波形が得られる。
その微分係数に基づいて、変化の激しい変化部と、比較
的変化の少ない平坦部とに分割すると、図４に示す区分
Ｔ１〜Ｔ８に分割される。図４において、区分Ｔ１，Ｔ
４，Ｔ６，Ｔ８が平坦部であり、区分Ｔ２，Ｔ３，Ｔ
５，Ｔ７が変化部である。前述したように、変化部の各
区分には信号波形の変化の激しい箇所を１つ含むように
分割するため、区分Ｔ２と区分Ｔ３は隣接しているが、
別個の区分に分割されている。そして、図４に示した各
区分ごとに平滑化を行うことにより、図５に示すような
平滑化された信号波形が得られる。
【００３２】以上説明したように、本実施例の信号処理
装置１０においては、波形に予め区分分割の処置を施
し、その後、各区分ごとにスプライン平滑化を行ってい
る。したがって、各区分の信号波形の状態に合わせて適
切に平滑化が行えるため、信号波形全体としても、波形
の特徴を損なうことなく、適切な平滑化が行えわれてい
る。また、特に、波形が大きく変化している変化部にお
いても、本実施例のように、各区分に含まれている変化
の激しい箇所を１箇所だけにした場合には、相当のパワ
ーのノイズが重畳している場合でも、有効な平滑化が可
能である。
装置１０においては、波形に予め区分分割の処置を施
し、その後、各区分ごとにスプライン平滑化を行ってい
る。したがって、各区分の信号波形の状態に合わせて適
切に平滑化が行えるため、信号波形全体としても、波形
の特徴を損なうことなく、適切な平滑化が行えわれてい
る。また、特に、波形が大きく変化している変化部にお
いても、本実施例のように、各区分に含まれている変化
の激しい箇所を１箇所だけにした場合には、相当のパワ
ーのノイズが重畳している場合でも、有効な平滑化が可
能である。
【００３３】なお、本発明の信号処理装置および信号処
理方法は、本実施例に限られるものではなく、種々の改
変が可能である。たとえば、本実施例の信号処理装置
は、導電線の故障、たとえば導電線が冠水した場合など
に導電線に所定のパルス信号を印加し、その反射信号を
観測して導電状態を検査する検査装置に用いられ、その
観測した反射信号を平滑化するための信号処理装置であ
った。しかし、これに限られるものではなく、伝搬波形
を解析して内部の診断を行うような種々の検査装置など
に適用可能である。また、通常の通信波形の平滑化など
にも適用可能である。
理方法は、本実施例に限られるものではなく、種々の改
変が可能である。たとえば、本実施例の信号処理装置
は、導電線の故障、たとえば導電線が冠水した場合など
に導電線に所定のパルス信号を印加し、その反射信号を
観測して導電状態を検査する検査装置に用いられ、その
観測した反射信号を平滑化するための信号処理装置であ
った。しかし、これに限られるものではなく、伝搬波形
を解析して内部の診断を行うような種々の検査装置など
に適用可能である。また、通常の通信波形の平滑化など
にも適用可能である。
【００３４】また、平滑化方法としてはスプライン関数
を用いて平滑化するものとしたが、これに限られるもの
ではなく、種々の平滑化方法、たとえばウェーブレット
変換によるような方法でも何ら差し支えない。
を用いて平滑化するものとしたが、これに限られるもの
ではなく、種々の平滑化方法、たとえばウェーブレット
変換によるような方法でも何ら差し支えない。
【００３５】また、本発明の信号処理装置の使用形態は
種々の形態で使用されてよい。たとえば、観測される信
号波形を直接本実施例の信号処理装置に入力し、実時間
で信号波形の平滑化を行い、平滑化された信号波形を直
ちに出力し後段の処理装置に入力されるような形態でも
よく、また、観測した信号波形をレコーダなどに記録し
ておき、後にまとめて解析するような形態でもよい。さ
らに、その実施形態は専用のハードウェアにより実施し
てもよいし、汎用の計算機装置を用いて実施してもよ
い。
種々の形態で使用されてよい。たとえば、観測される信
号波形を直接本実施例の信号処理装置に入力し、実時間
で信号波形の平滑化を行い、平滑化された信号波形を直
ちに出力し後段の処理装置に入力されるような形態でも
よく、また、観測した信号波形をレコーダなどに記録し
ておき、後にまとめて解析するような形態でもよい。さ
らに、その実施形態は専用のハードウェアにより実施し
てもよいし、汎用の計算機装置を用いて実施してもよ
い。
【００３６】
【発明の効果】本発明の信号処理装置を使用することに
より、観測した信号波形データに対する平滑化の処理
を、適切にかつ自動的に行うことができる。したがっ
て、誰が使っても適切な平滑結果の得られるシステムが
提供でき、専門の作業者以外の一般の作業者においても
観測した信号波形の処理が可能となる。ひいては、たと
えば電線などの検査を行う現場においても、観測した信
号波形に基づいて効率よく検査が可能となる。また、本
発明の信号処理方法によれば、観測した信号波形データ
に対する平滑化の処理を、作業者が試行錯誤を繰り返す
必要なく、自動的に適切に行うことができる。
より、観測した信号波形データに対する平滑化の処理
を、適切にかつ自動的に行うことができる。したがっ
て、誰が使っても適切な平滑結果の得られるシステムが
提供でき、専門の作業者以外の一般の作業者においても
観測した信号波形の処理が可能となる。ひいては、たと
えば電線などの検査を行う現場においても、観測した信
号波形に基づいて効率よく検査が可能となる。また、本
発明の信号処理方法によれば、観測した信号波形データ
に対する平滑化の処理を、作業者が試行錯誤を繰り返す
必要なく、自動的に適切に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例の信号処理装置の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の信号処理装置の動作を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】本発明の信号処理装置に入力される信号波形デ
ータを示す図である。
ータを示す図である。
【図４】図３に示した信号波形データに対して高周波ノ
イズを除去し、区分に分割した状態を示す図である。
イズを除去し、区分に分割した状態を示す図である。
【図５】図３に示した信号波形データに対して本発明の
信号処理装置により平滑化を施した結果の信号波形デー
タを示す図である。
信号処理装置により平滑化を施した結果の信号波形デー
タを示す図である。
１０…信号処理装置 １１…波形記憶部 １２…波形解析部 １３…第１の平滑化部 １４…区分分割部 １５…第２の平滑化部 １６…波形再構成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−63508（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−242267（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/00 G01R 31/08 H03H 17/02
Claims (4)
- 【請求項１】入力時系列波形データを周波数分析し、所
定の周波数以上の高周波数領域に所定のレベル以上の大
パワー成分が存在するか否かを検出する解析手段と、 前記大パワー成分が存在した場合に、当該大パワー成分
をノイズとしてノイズ除去処理を行なうノイズ除去手段
と、 前記大パワー成分が存在した場合には前記ノイズの除去
された時系列波形データを処理対象とし、前記大パワー
成分が存在しなかった場合には前記入力時系列波形デー
タを処理対象とし、当該処理対象の時系列波形データの
変化の緩急を順次検出する緩急検出手段と、 前記検出された変化の緩急に基づいて、当該処理対象の
時系列波形データを、変化の激しい領域と変化の緩やか
な領域とに順次区分する分割手段と、 前記入力時系列波形データを、前記区分された各領域に
相当する領域ごとに平滑化する平滑化手段と を有する信
号処理装置。 - 【請求項２】前記平滑化手段は、前記入力時系列波形デ
ータを、前記区分された各領域に相当する領域ごとに、
スプライン平滑化法により平滑化する請求項１記載の信
号処理装置。 - 【請求項３】前記解析手段は、前記入力時系列波形デー
タをフーリエ変換により周波数分析し、所定の周波数以
上の高周波数領域に所定のレベル以上の大パワー成分が
存在するか否かを検出し、 前記緩急検出手段は、前記ノイズの除去された時系列波
形データまたは前記入力時系列波形データの微分係数の
絶対値を順次求め、 前記分割手段は、前記求められた微分係数の絶対値の分
布に基づいて、前記処理対象の時系列波形データを、変
化の激しい領域と変化の緩やかな領域とに順次区分する
請求項１または２記載の信号処理装置。 - 【請求項４】入力時系列波形データを周波数分析し、所
定の周波数以上の高周波数領域に所定のレベル以上の大
パワー成分が存在するか否かを検出し、 前記大パワー成分が存在した場合に、当該大パワー成分
をノイズとしてノイズ除去処理を行ない、 前記大パワー成分が存在した場合には前記ノイズの除去
された時系列波形データを処理対象とし、前記大パワー
成分が存在しなかった場合には前記入力時系列波形デー
タを処理対象とし、当該処理対象の時系列波形データの
変化の緩急を順次検出し、 前記検出された変化の緩急に基づいて、当該処理対象の
時系列波形データを、変化の激しい領域と変化の緩やか
な領域とに順次区分し、 前記入力時系列波形データを、前記区分された各領域に
相当する領域ごとに平滑化する 信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07082751A JP3108317B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 信号処理装置および信号処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07082751A JP3108317B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 信号処理装置および信号処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278343A JPH08278343A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3108317B2 true JP3108317B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=13783148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07082751A Expired - Fee Related JP3108317B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 信号処理装置および信号処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3108317B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3760960B2 (ja) * | 1997-04-03 | 2006-03-29 | ソニー株式会社 | 視線位置検出装置 |
| JP4100860B2 (ja) * | 2000-06-19 | 2008-06-11 | 株式会社リコー | 画像処理装置および画像処理方法および記録媒体 |
| JP4427258B2 (ja) * | 2002-07-18 | 2010-03-03 | 株式会社ミツトヨ | 信号処理方法、信号処理プログラム、この信号処理プログラムを記録した記録媒体および信号処理装置 |
| US7103426B2 (en) * | 2003-01-28 | 2006-09-05 | Rosemount Analytical Inc. | Anticipatory high frequency noise compensation in a distributed process control system |
| US6885980B2 (en) | 2003-02-18 | 2005-04-26 | Mitutoyo Corporation | Signal-processing method, signal-processing program, recording medium, storing the signal-processing program and signal processor |
| JP2005201869A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Mitsutoyo Corp | 信号処理方法、信号処理プログラム、この信号処理プログラムを記録した記録媒体および信号処理装置 |
| JP4390569B2 (ja) * | 2004-01-19 | 2009-12-24 | 株式会社ミツトヨ | 信号処理装置、および測定機 |
| JP4390851B2 (ja) * | 2009-06-16 | 2009-12-24 | 株式会社ミツトヨ | 信号処理装置、および測定機 |
| JP6803241B2 (ja) * | 2017-01-13 | 2020-12-23 | アズビル株式会社 | 時系列データ処理装置および処理方法 |
| CN116502048A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-07-28 | 广东省麦思科学仪器创新研究院 | 信号平滑处理方法、装置、设备及存储介质 |
| CN117849516B (zh) * | 2024-03-07 | 2024-05-31 | 陕西明珠电力产业服务有限公司 | 一种变压器故障监测装置及其监测方法 |
| CN119199462B (zh) * | 2024-11-29 | 2025-03-14 | 青岛中微创芯电子有限公司 | 一种rc-igbt的电气特性测试方法 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP07082751A patent/JP3108317B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08278343A (ja) | 1996-10-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |