JP4203505B2

JP4203505B2 - 信号処理装置

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Publication number: JP4203505B2
Application number: JP2005515743A
Authority: JP
Inventors: 史朗崎山; 雅善木下; 志郎道正
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JPWO2005053163A1; US20070096961A1; WO2005053163A1

Description

本発明は、一定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを圧縮してメモリに記録する信号処理装置の構成に関する。

一般に、一定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを記録する際に、データ圧縮を行ってメモリに記録することは、そのデータ圧縮率が大きいほど、低コストなシステムの提供に貢献する。

音声のＰＣＭデータの圧縮方法としては、ＤＰＣＭ（Differential Pulse Code Modulation）や、ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）と呼ばれる圧縮方法が広く用いられている。前者は、データ間の差分データを記録することによりデータ圧縮を行う手法である。後者は、予測データに対する差分データを記録するデータ圧縮方法であって、元となるデジタルデータに対して極めて近い予測データを生成することにより、１／３程度にデータ圧縮が可能といわれている。その他、画像データに対しては、時系列データを周波数領域のデータに変換した後、その高周波成分をカットすることによりデータ圧縮を図ったり、フレーム間の相関の強い箇所との差分データをとるデータ圧縮方法等が用いられている。

また、例えば特許文献１には、入力アナログ信号のサンプリングレートを制御することにより、メモリに記録するデジタルデータを圧縮する方法が開示されている。この特許文献１では、入力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器が複数個用意されており、これらの各ＡＤ変換器は、各々、相互に異なるサンプリングレートで動作し、異なるサンプリングレートのＰＣＭデータを出力する。前記入力アナログ信号は、アナログ帯域フィルタにも入力され、この帯域フィルタにおいて高周波成分が強調される。その強調された信号レベルの判定を行うことにより、複数のＡＤ変換器から出力されたＰＣＭデータの中から、何れか１つのデジタルデータを選択する。前記特許文献１に記載される実施形態では、各ＡＤ変換器のサンプリング周波数が、各々、１８．９ＫＨｚ、３７．８ＫＨｚであるので、最大１／２程度までのデータ圧縮が可能である。
特開平５−３０００１９号公報

ところで、ＡＤＰＣＭのデータ圧縮を用いた場合には、１／３程度にデータ圧縮が可能であるものの、このデータ圧縮を行うためには、ＤＳＰ等、プログラムを必要とする大規模なデジタル回路が必要である。また、圧縮率をより高めるためは、より高次の予測データを計算する必要があるため、それに必要とする計算量はより膨大となる欠点がある。

更に、時系列データを周波数領域にデータ変換し、高周波成分をカットすることにより、データ圧縮を行う方法では、高周波成分に重要な意味があるデータ列に対しては不適切な圧縮方法であり、また、ＡＤＰＣＭと同様に、大規模なデジタル回路と、膨大な計算量を必要とする欠点がある。

加えて、前記特許文献１に記載の技術を音声データに適用すれば、使用するメモリ量は１／２程度にまで削減可能であるものの、データ圧縮のシステムを構成するために複数個のＡＤ変換器やアナログ帯域フィルタ等のアナログ部品が必要となる。このため、メモリ量を効果的に削減したシステムを構成すると、必然的に、前記アナログ部品も多数個必要となって、コストがかなり上昇する欠点がある。

本発明の目的は、データ圧縮を行う信号処理装置において、データ圧縮効果を高く維持しながら、周波数領域に変換されたデータの高周波成分をカットする前記従来技術のように高周波成分に重要な意味にあるデータ列に対しても情報成分を損なうことがなく、しかも、備える回路を多数個必要とせずにシンプルな回路構成を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明では、入力されるデジタルデータ（元データ）について、この元データを大きなサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き回路を１個以上設け、この間引きデータと元データとの何れを選択するかを所定の判定基準に従って所定周期毎に判定しながら、その選択されたデータ（元データ又は間引きデータ）をメモリに書き込む構成を採用する。

すなわち、具体的に、請求項１記載の発明の信号処理装置は、所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、前記判定手段の所定の判定基準は、元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、前記特徴量は、元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計値であることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明の信号処理装置は、所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、前記判定手段の所定の判定基準は、元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、前記特徴量は、元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の最大値であることを特徴とする。

更に、請求項３記載の発明の信号処理装置は、所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、前記判定手段の所定の判定基準は、元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、前記特徴量は、元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の２次微分の合計値又は最大値であることを特徴とする。

加えて、請求項４記載の発明の信号処理装置は、所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、前記判定手段の所定の判定基準は、元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、前記特徴量は、元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計値、最大値、前記隣り合う個々のデータ間の２次微分の合計値、最大値のうち、２つ以上の任意の組合せであることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明の信号処理装置は、所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、前記判定手段の所定の判定基準は、元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、前記所定の閾値は、元データの前記特徴量に応じて変更されることを特徴とする。

以上により、請求項１〜５記載の発明では、例えば１０Ｈｚのサンプリング周波数の元データに対して、間引きデータのサンプリング周波数が１Ｈｚの場合には、メモリに書き込まれるデータ量は元データ量の最大１０分の１に圧縮される。しかも、判定手段の所定の判定基準を適宜変更すれば、高周波成分に重要な意味があるデータ列に対しても、その高周波情報成分を損なうことなくデータ圧縮が可能である。更に、間引き手段や判定手段を備えるものの、ＤＳＰ等のプログラムを必要とする大規模なデジタル回路や複数個のＡＤ変換器等が不要であり、シンプルな構成でデータ圧縮ができる。

また、元データ又は間引きデータを選択する所定の判定基準が、元データの特徴量と所定の閾値との比較により決定されるので、元データから必要な特徴量を損なわずにデータ圧縮が行われる。

特に、請求項１記載の発明では、隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計値が元データの特徴量であるので、元データの高周波成分を損なわない圧縮ができる。

更に、請求項２記載の発明では、隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の最大値が元データの特徴量であるので、元データの単発パルス的な成分を損なわない圧縮が可能である。

加えて、請求項３記載の発明では、隣り合う個々のデータ間の２次微分の合計値又は最大値が特徴量であるので、元データの変極成分を損なわない圧縮ができる。

また、請求項４記載の発明では、以上の特徴量の任意の組合せが特徴量となるので、元データの各種特徴量を全て損なわない圧縮が可能である。

更に、請求項５記載の発明では、判定基準に用いる所定の閾値が元データの特徴量に応じて変更可能であるので、各種の元データに対して良好にデータ圧縮できる信号処理装置として利用でき、信号処理装置としての汎用性が高くなる。

以上説明したように、請求項１〜５記載の発明の信号処理装置によれば、データ圧縮効果を高く維持しながら、元データから必要とされる情報成分を損なわず、しかも、シンプルな回路構成のデータ圧縮装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態の信号処理装置を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の構成図を示す。

同図において、１は間引き回路、２は判定回路、３はメモリ、４は選択回路を表す。
図１に示すように、アナログ信号から１０Ｈｚのサンプリング周期でデジタル信号に変換されたＰＣＭデータ（元データ）は、間引き回路１及び判定回路２に入力される。

前記間引き回路（間引き手段）１では、入力された１０Ｈｚのサンプリング周波数のＰＣＭデータを１Ｈｚのサンプリング周波数の間引きデータに間引く例を示している。入力データを間引くために最もよく用いられる処理方法は、移動平均フィルタと呼ばれる処理であり、式１に基づく計算が一般に行われる。

X(n)+X(n-1)+X(n-2)・・・+X(n-9)/10 …式１
ここで、Ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ−１）…は、サンプリング周波数が１０Ｈｚの入力ＰＣＭデータのデータ列を示しており、Ｘ（ｎ−１）は、Ｘ（ｎ）に対して、１つ前に送られてきたデータを意味する。前記式１に示す計算は、隣り合う連続した１０個のデータの平均値を計算する処理に相当する。間引き回路１では、入力された１０個毎のデータに対して、式１に示す計算を行い、その計算結果を代表値として出力するので、出力される間引きデータのデータ量は、入力したデータ量の１０分の１に圧縮されることになる。

前記判定回路（判定手段）２では、１０個の入力データを１組として、この各組に対して、間引き回路１の間引きデータと、入力ＰＣＭデータ（元データ）の何れを選択してメモリ３に書き込むかの判定が行われる。

この判定基準の例を下記式２で示す。

TOTAL1 = |X(n)-X(n-1)|+|X(n-1)-X(n-2)|+・・・+|X(n-8)-X(n-9)| …式２
if TOTAL1 > C1 入力ＰＣＭデータを選択する
else 間引かれたＰＣＭデータを選択する
前記式２において、Ｃ１は定数の閾値、｜Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｜は、Ｘ（ｎ）のデータとＸ（ｎ−１）のデータの差分絶対値を表している。式２では、データＸ（ｎ）からデータＸ（ｎ−９）の１０個の連続するデータに対して、隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計を計算し、その計算結果ＴＯＴＡＬ１が、所定の閾値Ｃ１よりも大きいか小さいかを判定し、前記計算結果ＴＯＴＯＡＬ１が閾値Ｃ１よりも大きい場合には、入力ＰＣＭデータである１０個のデータ列Ｘ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−９）を選択し、それ以外の場合には、間引き回路２からの間引きデータ（間引かれた入力ＰＣＭデータ）を選択する。

前記選択回路（データ書き込み手段）４は、前記判定回路２での判定結果に基づいたデータを選択し、その選択されたデータをメモリ３に書き込む。

本実施形態では、入力ＰＣＭデータを、１秒の周期（所定の一定周期）毎（１０個のサンプリングデータ毎）に分割し、判定回路２では、その分割された１０個のデータ毎に前記式２に示す解析を行う。従って、判定回路２の判定結果が全て所定の閾値Ｃ１以下である場合には、間引き回路１の間引きデータのみがメモリ３に書き込まれることとなるので、本実施形態では、最高１０％にまでデータ量が削減されることになる。

前記式２で示す所定の判定基準を適用した本実施形態の効果を示す解析例を図２〜図４に示す。

図２は、サンプリング周波数が１０Ｈｚの入力ＰＣＭデータであり、本実施形態の効果を検証するための元データの波形である。図４は、図２の元データに対し、前記式１に基づく移動平均フィルタ処理を行い、サンプリングデータを１／１０に間引いた間引きデータの波形である。従って、図４のグラフは、元データに対して、データ量は１０％となる。図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の効果を示したグラフである。同図（ａ）は、前記式２における閾値Ｃ１の値を「１２」に設定した場合であり、データ量は元データに対して４４．５％に削減できる。同様に、同図（ｂ）及び同図（ｃ）は閾値Ｃ１の値を各々「２６」と「７４」に設定した場合であり、データ量は、入力ＰＣＭデータに対して、各々、２９．７％、１５．８％にまで削減できる。

判定のための閾値Ｃ１の値は、入力データに対して必要とされる特徴量が十分に抽出できるように選定される。図２に示した元データが例えば病院での人の検査データ列であるような場合には、それ等のデータのピーク値や、データの急激な変化を示す差分値が特に重要な特徴量とされる。閾値Ｃ１の値を「２６」に設定した図３（ｂ）のグラフでは、楕円で囲んだ領域を見れば判るように、元データの波形のピーク値や急激なデータ変化が、元データと比較しても遜色なく、ほぼ忠実に再現できている。図３（ｂ）に示したように、２９．７％にまでデータ圧縮を行っても、必要とされる十分な情報量が含まれている。

データ圧縮では、一般に、入力周波数帯域を低く制限することによるデータ間引き圧縮が頻繁に使用されるが、この場合、図４からも判るように、データのピーク値や急激なデータ変化などの高周波成分が損なわれてしまう。しかし、本実施形態では、入力データの中から必要とされる高周波成分は、元の入力データのまま確保されるので、必要とされる高周波成分の情報量を落とすことなく再現できる。本実施形態は、体内の各部の異常を検知するために常時計測されているデータの圧縮手段として特に有効である。何故なら、異常時にはデータが急激に変化するケースが多く、従って急激にデータが変化している箇所の解析こそが重要だからである。

また、閾値Ｃ１を入力データの特徴量に応じて変更できるようにしておけば、各種の入力データ列のデータ圧縮装置として利用できるので、データ圧縮装置としての汎用性を高めることができる。

（所定の判定基準の他の例）
判定回路２の判定基準として、下記式３を用いるのも有効である。

TOTAL2 = MAX[|X(n)-X(n-1)|,|X(n-1)-X(n-2)|,・・・,|X(n-8)-X(n-9)|]
if TOTAL2 > C2 入力ＰＣＭデータを選択する
else 間引かれたＰＣＭデータを選択する …式３
前記式３において、ＭＡＸ［｜Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｜、｜Ｘ（ｎ−１）−Ｘ（ｎ−２）｜…｜Ｘ（ｎ−８）−Ｘ（ｎ−９）｜］は、Ｘ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−９）の１０個の連続するデータ列において、隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の中の最大値を計算することを意味し、その計算結果ＴＯＴＡＬ２が所定の閾値Ｃ２よりも大きいか小さいかを判定する。前記計算結果ＴＯＴＯＡＬ２が閾値Ｃ２よりも大きい場合には、入力ＰＣＭデータであるＸ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−９）のデータ列を選択し、それ以外であれば、間引き回路２からの間引きデータ（間引かれたＰＣＭデータ）を選択する。選択回路４は、この判定結果に基づいたデータを選択し、その選択されたデータをメモリ３に書き込む。

前記式３で示す判定基準を適用した本実施形態の効果を示す解析例を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。

入力データは、サンプリング周波数が１０ＨｚのＰＣＭデータであって、図２に示した元データの波形である。図４は、既述したように、前記図２の元データに対して、前記式１に基づく移動平均フィルタ処理を行い、サンプリングデータを１／１０に間引いた間引き波形である。図５（ａ）〜（ｃ）は、前記式３で示す判定基準を用いた場合の効果を示したグラフである。図５（ａ）は、式３における閾値Ｃ２の値を「４」に設定した場合であり、データ量は、元データに対して４３．８％に削減できる。同様に、図５（ｂ）及び同図（ｃ）は閾値Ｃ２の値を、各々、「７」と「２２」に設定した場合であり、データ量は、元データに対して、各々、２９．７％、１５．６％にまで削減できる。

図３と図５のグラフを比較すると、それほど大差はないが、前記式２で示す判定基準は、１０個分のデータの高周波電力を判定するに対し、前記式３で示す判定基準は、ただ１つの高周波電力を判定しているという相違点がある。従って、式３で示す判定基準を用いた場合には、ノイズ的情報まで拾ってしまう懸念があるが、これがノイズではなくて、必要な特徴量データである場合には、式３で示す判的基準も、効果的な判定基準の１つであると言える。

このように、入力される元データに応じて、必要とする特徴量に最適な判定基準を設けることが望ましい。例えば、元データの２次微分が重要な特徴量であれば、２次微分量の合計値、又は、その２次微分量の最大値を判定基準として用いることが望ましい。更に、入力される元データにとって、既述した複数の特徴量が重要であれば、各々の判定結果の論理和（ＯＲ）を最終判定結果としても良い。

（間引き回路の他の例）
本実施形態では、間引き回路１として、前記式１で示した１次の移動平均フィルタを使用したが、下記式４に示すメディアンフィルタを用いることも有効である。

Medium[X(n),X(n-1),X(n-2),・・・,X(n-9)] …式４
前記式４において、前記式１と同様に、Ｘ（ｎ）、Ｘ（ｎ−１）…は、サンプリング周波数が１０Ｈｚの入力ＰＣＭデータのデータ列を示す。Ｘ（ｎ−１）は、データＸ（ｎ）に対して、１つ前に送られてきたデータを表している。前記式４で示す計算は、連続した１０個のデータをソーティングし、ほぼ中心に位置する中心値データを代表値として出力する計算を意味する。出力するデータ量は、前記式１と同様に、１０分の１に圧縮される。式４で示されるメディアンフィルタは、前記式１の移動平均フィルタと比較して、データ列に含まれるノイズ成分に出力データが影響されないという利点があるが、前記式１の計算と比べて、データの位相情報が損われたり、計算量が多少大きいという欠点を持つ。このように、間引きフィルタは各種の方法が可能であり、既述した移動平均フィルタやメディアンフィルタを使用した間引き回路の他に、２次以上の移動平均フィルタや、更に高次のローパスフィルタを使用して、入力データを間引くことも可能である。

（圧縮データの格納方法）
次に、メモリ３への圧縮データの格納方法を図６を用いて説明する。図６は、８ビットのデータ語調のメモリ３に、図１の選択回路４によって選択されたデータを書き込む場合の例を示している。

図６（ａ）は、入力データの語調が７ビットの場合の例であり、選択回路４によって選択された７ビットデータに対し、判定回路２の判定結果情報を１ビットのデータとして同一アドレスに付加し、合計８ビットのデータとして、メモリ３のメモリアドレス空間に順次書き込む。ここでは、サンプリング周波数が１０Ｈｚである入力データを選択した場合は判定結果情報を「１」とし、サンプリング周波数が１Ｈｚである間引きデータを選択した場合は判定結果情報を「０」として、判定結果情報を識別している。

図６（ｂ）は、入力データ語調が８ビットの場合の例を示しており、選択回路４によって選択された８ビットのデータを、メモリ３のアドレス空間に順次書き込む。また、８ワード分の圧縮データを書き込む毎に、判定回路２の判定結果情報である１ビットのデータを８個集め、８ビット情報として１ワードにまとめて別アドレスに書き込む。この例では、８ワード分のデータに対応する各判定結果は、８ビットデータの右から順に対応させている。この例は、８ワード分のデータ毎に判定結果情報を書き込む例であるが、データと判定結果情報とが容易に対応付けられ、且つメモリ容量を効率良く利用できる構成であれば、１６ワード分毎、３２ワード分毎に各々判定結果情報を書き込むことも可能である。

このように、圧縮データをメモリ３に格納する際には、図６（ａ）に示すように、判定結果をデータと同一アドレスに格納する方法や、図６（ｂ）に示すように、別アドレスに格納する方法がある。メモリ３のデータ語調と入力データ語調との関係から、最も適した格納方法を採るのが望ましい。これら以外にも、メモリの語調を１ビットとみなし、１語分のデータをシーケンシャルに書き込んだ後、判定結果情報を書き込むという方法や、数語分のデータをシーケンシャルに書き込んだ後、判定結果情報を数語分まとめて書き込むという手段も考えられる。

メモリ３に格納した圧縮データをグラフ化する場合には、その判定結果情報を基に簡単に伸長することができる。図６に示す例では、データに対応する判定情報結果が「１」の場合には、メモリ３に格納された１０個のデータを０．１秒のサンプリング周期でプロットし、「０」の場合は、１秒間、同一データを１０個プロットすれば良い。メモリ３に格納された図６の圧縮データをグラフ化した例を図７に示す。同図では、元データを黒丸で表現し、間引きデータを白丸で表現している（尚、元データは１０個連続するが、同図では数個のみを描いている。）図７において、横軸は入力データのサンプリング周期に対応した時間を表し、縦軸はそのデータ値を表している。このように、メモリ３に格納された各データ毎の判定結果情報（換言すれば、サンプリング周波数の情報）に基づき、簡単に圧縮データを伸長することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

前記第１の実施形態では、間引き回路１が出力する間引きデータのサンプリング周期は１種類であったが、間引きレートの異なる複数個の間引き回路をもつ構成も可能である。本実施形態はこのような例を示す。

図８は、本発明の第２の実施形態を示す。同図では、図１と同じ部分に対して同一番号を符している。図８において、１．１及び１．２は間引き回路、２は判定回路、３はメモリ、４は選択回路である。

図８に示すように、アナログ信号から１０Ｈｚのサンプリング周期でデジタル信号に変換されたＰＣＭデータは、２個の間引き回路１．１、１．２と判定回路２とに入力される。

一方の間引き回路１．１は、図１の間引き回路１と同様に、入力された１０Ｈｚのサンプリング周波数のＰＣＭデータを１Ｈｚのサンプリング周波数のデータに間引く。また、他方の間引き回路１．２は、入力された１０Ｈｚのサンプリング周波数のＰＣＭデータを０．１Ｈｚのサンプリング周波数のデータに間引く。この場合、判定回路２では、下記式５で示すような判定が行われる。

TOTAL1 = |X(n)-X(n-1)|+|X(n-1)-X(n-2)|+・・・+|X(n-98)-X(n-99)| …式５
if TOTAL1 > C3 入力ＰＣＭデータを選択する
else if TOTAL1 > C4 間引かれたｆｓ＝１ＨｚのＰＣＭデータを選択する
else 間引かれたｆｓ＝０．１ＨｚのＰＣＭデータを選択する
前記式５において、Ｃ３、Ｃ４（Ｃ３＞Ｃ４）は定数の閾値、｜Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）｜は、データＸ（ｎ）とデータＸ（ｎ−１）との差分絶対値を表している。式５では、前記式２と同様に、１００個の連続するデータＸ（ｎ）〜Ｘ（ｎ−９９）に対して、隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計を計算する。その計算結果ＴＯＴＡＬ１が第１の閾値Ｃ３よりも大きい場合には、１００個分の入力ＰＣＭデータ（元データ）を選択し、一方、第２の閾値Ｃ４よりも大きく且つ第１の閾値Ｃ３以下の場合には、ｆｓ＝１Ｈｚの間引かれた１０個分のＰＣＭデータを選択し、第２の閾値Ｃ４以下の場合には、ｆｓ＝０．１Ｈｚの間引かれた１個のＰＣＭデータを選択する。選択回路４は、この判定結果に基づいたデータを選択し、その選択されたデータをメモリ３に書き込む。

このようにサンプリング周波数が０．１Ｈｚの間引き回路１．２を更に用意した場合は、入力ＰＣＭデータに対し、最大１／１００倍近くまでデータ量を削減することが可能となる。本実施形態は、データ変化の大きい期間が、全データに対して、極めて少ないという特性を持つデータ群に対して、極めて効果が高い。但し、メモリ３に格納する判定結果情報は、前記第１の実施形態では、１ビットデータで識別できたのに対し、本実施形態では２ビット必要となる。

このように、異なる間引きレートを持つ複数の間引き回路１．１、１．２を用意し、判定回路２により、元データと間引きデータとの間だけでなく、複数の間引きデータ間でも、何れの間引きデータを選択するかを判定することにより、よりデータ削減効果の高いデータ圧縮装置が得られる。

図８で示したように、複数のサンプリング周期の間引き回路１．１、１．２を持たせる場合、判定回路２での判定は、それら複数の間引き回路での複数のサンプリング周期のうちの最も長いサンプリング周期で、入力データに対する解析を行い、しかも、複数の間引き回路の間引き周期（サンプリング周期）を、入力ＰＣＭデータに対して整数倍の関係で、且つそれ等の間引き周期間でも整数倍としておけば、選択回路４の切り換えタイミングは常に一定周期で行えるので、ハード構成上の制御がより一層に容易となる。

尚、以上の説明では、間引き回路は、入力ＰＣＭデータの間引き処理を常に行う構成としたが、判定回路２が入力ＰＣＭデータ（元データ）を選択しないと判定したときのみ、その間引き処理を行うように構成しても良いのは勿論である。

以上説明したように、本発明の信号処理装置は、データ圧縮効果を高く維持しながら、元データから必要とされる情報成分を損なわず、しかも、シンプルな回路構成にできるので、データ圧縮装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態における信号処理装置の構成図である。同実施形態における元データの波形を示す図である。（ａ）は同実施形態において、個々のデータの絶対差分値の合計値を元データの特徴量として判定する場合に、閾値＝１２としたときのメモリに書き込まれたデータの波形を示す図、同図（ｂ）は閾値＝２６としたときのメモリに書き込まれたデータの波形を示す図、同図（ｃ）は閾値＝７４としたときのメモリに書き込まれたデータの波形を示す図である。図２に示した元データを１／１０に間引いた間引きデータの波形を示す図である。（ａ）は個々のデータの絶対差分値の最大値を元データの特徴量として判定した場合において、閾値＝４としたときの圧縮データの波形を示す図、同図（ｂ）は閾値＝７としたときの圧縮データの波形を示す図、同図（ｃ）は閾値＝２２としたときの圧縮データの波形を示す図である。（ａ）は圧縮データのメモリへの格納方法の第１の例を示す図、同図（ｂ）は同格納方法の第２の例を示す図である。圧縮データを伸長したグラフを示す図である。本発明の第２の実施形態における信号処理装置の構成図である。

符号の説明

１、１．１、１．２間引き回路(間引き手段)
２判定回路（判定手段及び情報書き込み手段）
３メモリ
４選択回路（データ書き込み手段）

Claims

所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、
前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、
所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、
前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、
前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、
前記判定手段の所定の判定基準は、
元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、
前記特徴量は、
元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計値である
ことを特徴とする信号処理装置。
所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、
前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、
所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、
前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、
前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、
前記判定手段の所定の判定基準は、
元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、
前記特徴量は、
元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の最大値である
ことを特徴とする信号処理装置。
所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、
前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、
所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、
前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、
前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、
前記判定手段の所定の判定基準は、
元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、
前記特徴量は、
元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の２次微分の合計値又は最大値である
ことを特徴とする信号処理装置。
所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、
前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、
所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、
前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、
前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、
前記判定手段の所定の判定基準は、
元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、
前記特徴量は、
元データの所定のサンプリング周期毎の隣り合う個々のデータ間の差分絶対値の合計値、最大値、前記隣り合う個々のデータ間の２次微分の合計値、最大値のうち、２つ以上の任意の組合せである
ことを特徴とする信号処理装置。
所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換されたデータを入力し、この入力された元データをデータ圧縮してメモリに記録する信号処理装置であって、
前記元データを前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期の間引きデータに間引く間引き手段と、
所定の一定周期毎に前記元データを解析し、所定の判定基準を基に、前記元データ及び前記間引き手段の間引きデータの何れを選択するかを判定する判定手段と、
前記所定の一定周期毎に、前記判定手段の判定結果に基づき、前記元データ又は前記間引き手段の間引きデータのうち何れか一方の選択データを前記メモリに書き込むデータ書き込み手段と、
前記判定手段の判定結果情報を前記メモリに書き込む情報書き込み手段とを備え、
前記判定手段の所定の判定基準は、
元データの所定のサンプリング周期毎の個々のデータに対する特徴量の計算結果と、所定の閾値との比較により決定され、
前記所定の閾値は、元データの前記特徴量に応じて変更される
ことを特徴とする信号処理装置。