JP4657877B2

JP4657877B2 - 波形特徴化方法及び装置

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Publication number: JP4657877B2
Application number: JP2005295628A
Authority: JP
Inventors: ピーター・ジェイ・レッツ; ケネス・ピー・ドビンス; ポール・エム・ガーラッチ; クリスティ・ベイス
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2011-03-23
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Description

本発明は、一般に、デジタル・オシロスコープが取り込んだ特異波形の検出及び定義化に関し、特に、波形異常を識別するために、新たな取込み波形を特徴化する方法及び装置に関する。

表示のために陰極線管（ＣＲＴ）を用いるアナログ・オシロスコープにおいては、表示スクリーンの可変輝度が、被観察信号の動きに関する有用な情報を伝える。アナログ・オシロスコープは、水平掃引期間中に輝点を垂直に変化させて、プローブ・チップにおける信号動作の実時間の表示を行うので、表示の輝度により形成されたラインの傾斜の逆関数により、この輝度が本来的に変化する傾向がある。

波形スループットが高いアナログ・オシロスコープ又はデジタル・オシロスコープの特徴の１つは、通常ならば繰り返しである信号に生じる間欠性の信号異常を検出できることである。アナログ・オシロスコープは、この間欠性異常信号の動きの存在をぼんやりしたトレースにより示す。もちろん、その信号の間欠性が高いと、そのトレースの輝度が更にぼんやりとして、オシロスコープの操作者はそれを完全に見過ごしてしまうかもしれない。

本願出願人に譲渡され、発明者がサリバン等である米国特許第６１６３７５８号「特異波形の検出」（特開２０００−２８６４５号公報に対応）は、特異（異常）波形の検出を開示している。ここでは、波形が何回も繰り返され、スクリーン表示上に描かれる新たなピクセルの数をカウント（計数）することにより、新たなピクセルの数がしきい値を超すと、警告信号を発生する。新たなピクセルとは、現在の取込み系列の初めから任意の波形によって今までにヒットされていないピクセルとして定義できるし、ラスタ・メモリ内に蓄積された値の減衰により測定できるある時間内には影響されなかったピクセルとしても定義できる。このハードウェアは、単一のカウンタと、新たなピクセルの意味のある数を検出するしきい値回路とにより構成される。そのソフトウェア・アルゴリズムは、このしきい値をダイナミックに計算する。しかし、これは、特異波形の特徴化を簡略化し過ぎている。

特開２０００−２８６４５号公報

そこで、１個以上の以前の取込み波形から新たな取込み波形の変動に基づいて波形異常を識別するために、新たな取込み波形を特徴化することが望まれている。

本発明は、略繰り返しの信号のモニタ期間中に、ラスタ・メモリに蓄積された以前の取込み波形に対して新たな取込み波形を特徴化する方法であって；新たな取込み波形に関連したラスタ・メモリ内の２次元配列の複数位置の各々に対して、位置に関連した以前の取込み波形がヒットした状況に応じた値を表す履歴値を読出し（ステップ２２０）；各々が異なる履歴値の特定範囲である履歴値範囲を有する複数のカウンタ（１５）の内、その履歴値に対応する履歴値範囲を有する１個のカウンタのカウント値を増加させ（ステップ２３０）；読出した履歴値を増加して新たな履歴値を発生し（ステップ２４０）；新たな履歴値を、ラスタ・メモリの位置に履歴値として書き込み（ステップ２３０）；新たな取込み波形に関連した総ての位置を処理した後に、複数のカウンタのカウント値から、以前の取込み波形に対して、新たな取込み波形の変動を判断する（ステップ２５０）ことを特徴とする。なお、括弧内は、実施例との対応関係を単に説明するためであり、本発明を実施例に限定するものではない。
また、本発明は、略繰り返しの信号のモニタ期間中に、以前の取込み波形に対して新たな取込み波形を特徴化する装置であって；略繰り返しの信号から取り込んだ繰り返し波形を２次元配列として蓄積し、２次元配列内の各位置の履歴値が以前の取込み波形を表すラスタ・メモリ（１６）と；各々が各履歴値範囲を有し、各履歴値範囲内の履歴値を有する新たな取込み波形に対応した２次元配列内の位置に応じて増加するカウント値を発生する複数のカウンタ（１５）と；カウント値を分析して、以前の取込み波形に対して新たな取込み波形の変動を判断する手段（１３、１９）とを具え、履歴値は位置に以前の取込み波形がヒットした状況に応じた値を表し、履歴範囲は履歴値の特定範囲である。

本発明は、略（通常）繰り返しの信号を多数回にわたり取り込み、この取込みに関連したデータを試験する状況内で、即ち、略繰り返し信号のモニタ期間中に、波形の変動を特徴化する。新たに取り込んだ波形は、読出し・変更・書き込み動作を用いて、ラスタ・メモリ内にラスタ化される。この新たな取込み波形の各データ点は、ラスタ・メモリのアドレスとして使用され、このデータ点に関連した履歴値は、読出され、複数の履歴値範囲と比較される。各履歴値範囲は、最近のピクセル用の複数の対応カウンタの異なる１個に関連する。履歴値に関連した最近のピクセル用カウンタを増加させ、履歴値を変更してラスタ・メモリに書き戻す。新たな取込み波形が完全にラスタ化された後、これらカウンタの各カウント値を分析し、例えば、各しきい値と比較して、違反ベクトル、即ち、警告ベクトルを発生する。制御器がこのベクトルを処理して、新たな取込み波形が表す異常の形式を判断する。

シーケンス（一連）の中の「新たな」波形点を一時的にカウントし、新たでない波形点と遭遇したときにカウントを停止し、このカウント値をしきい値と比較することにより、ノイズをスムーズにする（平滑化する）。カウント値が低いノイズを表すと、このカウンタをリセットする。カウント値が高いか、及び／又は、新たな波形点の間にある新たでない波形点の数が小さいと、このカウンタを再び開始させて、新たな波形点のカウントを持続する。

代わりに、新たな取込み波形を、メモリに蓄積されている以前の取込み波形と比較するか、又は、メモリに蓄積されているラスタ化された波形（ラスタ化波形）と比較して、差波形を発生してもよい。この差波形を処理するか、又は、以前の差波形と共に処理して、波形を取り込む際のトリガ・ジッタを配慮して、その繰り返しの特性から入力信号の変動に関する情報を得てもよい。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

図１は、本発明による波形特徴化装置のブロック図である。デジタル・ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）の如き試験測定装置１００は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１を有する信号取込み回路１０と、取込みメモリ１２と、プロセス制御器１３と、ラスタライザ（ラスタ化回路）１４と、複数の最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_N（包括的に最近のピクセル用カウンタ配列１５として表す）と、ラスタ・メモリ１６と、ラスタ減衰モジュール１７と、特異波形検出器モジュール１９と、ラスタ走査表示器２０と、長時間ラスタ波形蓄積メモリ２２と、長時間取込み（ＡＣＱ）波形蓄積メモリ２２’（オプション）と、しきい値計算器２４とを具えている。

取込み回路１０は、入力信号を追跡し、周期的にサンプリングする。アナログ・デジタル変換器１１は、その出力信号として、取込み回路１０が追跡した入力信号の時間関数である振幅（Ｙ）を表す２進値のストリーム（信号の流れ）を発生する。この振幅値は、取込みメモリ１２内に、また、オプションとして長時間波形蓄積メモリ２２’内に、一連の関連したそのアドレス（Ｔ：時間軸に対応）にて蓄積される。この結果のデータ・アドレス対（Ｙ、Ｔ）は、プロセス制御器１３からの命令に応じて、順次ラスタライザ１４に送られる。

ラスタライザ１４は、単一のデータ・アドレス対の各々を行列の２次元配列内の位置（場所）に変換する（又は、ベクトルを定義するデータ・アドレス対の連続的な対を一連の位置に変換する）。これら行列は、例えば、対応する画素（ピクセル）としてラスタ走査表示器２０に最終的にはマッピングされる。ラスタライザ１４は、典型的には、取り込んだ波形の位置に対応するラスタ・メモリ１６内の各メモリ位置で読出し・変更・書き込み動作を実行して、一度にラスタ（２次元配列）の１個の列で動作する。この読出し・変更・書き込み動作は、新たな取込み波形用の現在の位置に関連したラスタ・メモリのアドレスを読出し、プロセス制御器１３が定義した関数に応じてその位置に関連した履歴値を一般に増加、即ち、変更し、この変更した履歴値をラスタ・メモリのそのアドレスに書き戻す。複数の波形取込みの間に、ラスタ減衰モジュール１７は、例えば、Ｘ回の取込み毎に、即ち、所定時間経過毎に、履歴値に１未満の値を乗算して、ラスタ・メモリ１６内の各位置（アドレス）の履歴値を周期的に減少させる。

よって、ラスタライザ１４がラスタ・メモリ１６に描画する各波形において、新たなラスタ化波形（新たな取込み波形）に対応するメモリ位置（即ち、波形ピクセル）は、ラスタ・メモリ内で通常は増分する履歴値を有する一方、総てのメモリ位置の履歴値は、ラスタ・メモリ内にて周期的に減少する。時間経過と共に、新たなラスタ化波形に対応しない位置（即ち、波形でないピクセル）では、正味の値が減少する。特定位置が、何回かのラスタ化における任意の波形に関係しないと、その位置の履歴値は、明らかにゼロに向かって減少する。この方法において、アナログ・オシロスコープでの表示輝度の減衰と類似した残像作用が生じる。このようなラスタ化の一例は、２０００年８月１５日に発行された米国特許第６１０４３７４号「希薄化するベクトルのラスタ化」（発明者：サリバン等）（特開平１１−２８２３９４号公報に対応）に詳細に記載されている。別の実施レベルでも、複数の列ラスタ動作を実施できる。このように、履歴値とは、２次元配列内のある位置において、波形のピクセルがヒットする状況に応じて変化する値である。

ｎビット・データ・ワードにより、ラスタ・メモリ内の各位置を表す。各ｎビット・ワードは、例えば、識別フィールドと、数値表現フィールドとを有する。識別フィールドは、データの異なる形式の識別を可能にする。データ形式は、特定の入力チャネル、試験マスクなどに関連したデータでもよい。ラスタライザ１４は、識別フィールドに関連した入力チャネル又は試験マスクにその位置が一致するか一致しないかに応じて、ラスタ・メモリ１６内の履歴値に対して異なる処理を行う。例えば、ラスタ走査表示器２０にマッピングしたときに、一致（又は不一致）位置を、輝度、色、又はこれらの組合せにより強調してもよい。かかる位置の履歴値を異なる値により増加又は減少してもよい（又は一定値に設定してもよい）。一般的には、異常波形の動きに関連した領域内の位置を識別して、ラスタライザ１４、又は、ラスタ走査表示器２０の如き他の機能要素により、特別処理してもよい。

数値表現フィールドを用いて、その位置の履歴値を追跡し続ける。この履歴値は、増加（１又は他の値による増加）の回数、他の事象の回数、以前の履歴値の関数などでもよい。多数のデータ形式及び／又は数値的に関連した特徴に適用するように、以下の説明を容易に変更できる。

従来技術は、新たなラスタ化波形の各々に関連した新たなピクセルの数をカウントする単一のカウンタを用いていたが、本発明は、最近のピクセル用カウンタ１５の配列を用いる。ここでは、最近のピクセル用カウンタ配列内のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_Nの各々を用いて、読出し・変更・書き込み動作における読出しサイクル期間中に特定範囲内の履歴値を有する新たな取込み波形に対応するラスタ・メモリ１６内の位置の数をカウントする。その位置に関連したラスタ・メモリ１６内のメモリ位置を試験することにより、各位置の履歴値を判断する。新たな波形ピクセルに関連したラスタ・メモリ１６内のメモリ位置の各々を試験して、その履歴値を判断する。Ｎ個の履歴値範囲の１個に対応する履歴値の各場合において、その履歴値範囲に関連して対応する最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_Nのカウント値を増加させる。よって、新たにラスタ化した各波形に対して、最近のピクセル用カウンタ配列１５は、複数の履歴値範囲の各々に対応するピクセルが新たなラスタ化波形内にいくつあるかを示す。この方法において、新たなラスタ化の変動は、以前にラスタ化された波形との比較により特徴化できる。例えば、新たなラスタ化波形のどの部分が、略繰り返しの信号の頻繁に生じるセグメントに類似しているか、又は、たまにしか生じないセグメントと類似しているかにより、かかる特徴化が決まる。即ち、読出し・変更・書き込み動作の一部として、新たな取込み波形の現在のデータ・アドレス対に対応する位置の履歴値を用いて、その値の入る範囲に応じたカウンタの１個を増加させる。また、その履歴値は、新たな取込み波形に対応し、最終的に現在のデータ・アドレスに書き戻すので、その履歴値が変更される。

最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_Nの各々は、対応するしきい値ＴＨ₁〜ＴＨ_Nに関連している。このしきい値のレベルは、予め定めておいてもよいし、ユーザ入力に応じて（例えば、しきい値計算器２４又はプロセス制御器１３によって）変更してもよいし、しきい値レベル変更アルゴリズムに応じてプロセス制御器１３が変更してもよい。最近のピクセル用カウンタ１５の各々は、そのしきい値レベルを超えたピクセル・カウント値に応じた警告指示、即ち、そのロジック出力を発生する。最近のピクセル用カウンタ１５は、１個以上のしきい値レベルと関連してもよいし、多数の警告又はロジック・レベルは、多数のしきい値レベルと関連してもよい。ピクセル用カウンタ１５₁〜１５_Nの警告に関するロジック・レベルを総合したものが信号「違反ベクトル」となる。即ち、新たな取込み波形による２次元配列内の各位置の履歴値を読み取り、その履歴値が含まれる履歴値範囲に対応するピクセル用カウンタのカウント値を増加させ、そのカウント値がそのカウンタのしきい値を超えると警告を発生する。なお、「最近のピクセル用カウンタ」の「最近のピクセル」とは、新たな取込み波形（又は新たなラスタ化波形）のピクセルを意味する。

しきい値計算器２４は、ユーザ入力、及び／又は、最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_Nの現在の値又は以前の値に応じて、最近のピクセル用カウンタ１５に供給される制御信号「しきい値」により、しきい値レベルＴＨ₁〜ＴＨ_Nを確立するか、又は変更する。しきい値計算器２４は、最近のピクセル用カウンタ配列１５が供給するカウント信号「カウント」により、任意の新たなピクセルのカウント値を読み取ってもよい。ラスタライザ１４が新たな取込み波形のラスタ化が終了すると、特異波形検出器１９は、最近のピクセル用カウンタ配列１５が発生した信号「違反ベクトル」を試験して、最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_nの内の任意のものが対応するしきい値レベルＴＨ₁〜ＴＨ_Nに違反していないかを調べる。真又は偽のロジック・レベルであるＮ次元ベクトルを用いて、新たなラスタ化波形が特異であるか、即ち、異常波形部分を含んでいるかを知らせる。かかる異常波形信号「ＡＷＦ」をプロセス制御器１３に伝える。このプロセス制御器１３は、最近のピクセル用カウンタ１５の値、取込みメモリ１２内の振幅値、及び／又はラスタ・メモリ１６の内容を更に分析して、異常の存在及び形式を最終的に判断する。

プロセス制御器１３は、取込みメモリ１２、ラスタライザ１４、ラスタ・メモリ１６及び異常波形検出器１９の動作と関連して動作する。また、プロセス制御器１３は、更に後述する種々の機能も実行する。プロセス制御器１３は、本明細書で説明する方法及び機能を実現するのに適するプロセッサ、入出力（Ｉ／Ｏ）回路、メモリなど（図示せず）を含んでいる。

図１に示すように、しきい値計算器２４を独立した機能要素として説明する。しかし、別の実施例においては、しきい値計算器２４をプロセス制御器１３内に含めてもよい。このような別の実施例においては、しきい値計算器２４に関して説明した相互接続がプロセス制御器１３との相互接続になる。

第１ピクセル用カウンタ（例えば、ピクセル用カウンタ１５₁）を用いて、上述の従来技術と同様に、「新たな」ピクセルの数をカウントできる。新たなピクセルは、今まで波形に関連していなかったピクセルであるか、又は、その代わりに、所定時間にわたって波形に関連していなかったピクセル、又は、所定個数の取込み波形に関連していなかったピクセルである。対応する第２ピクセル用カウンタ（例えば、ピクセル用カウンタ１５₂）〜第Ｎピクセル用カウンタ（例えば、ピクセル用カウンタ１５_N）の各々を用いて、対応する複数の履歴値範囲の各々に入る新たな取込み波形に対応したラスタ・メモリ１６のメモリ位置の数をカウントする。例えば、各メモリ位置に可能な最大の履歴値を１６とし、Ｎを８に設定すると、７個のピクセル用カウンタにより１６までの履歴範囲をカバーしなければならない。よって、第２〜第Ｎピクセル用カウンタ１５₂〜１５_Nの各々がカバーするピクセル範囲は、２又は３カウントずつ異なる履歴値範囲となる。波形特徴化の所望精度に応じて、Ｎを増加又は減少してもよい。一般的には、Ｎが増加すると、波形の特徴化の精度が高くなるが、かかる特徴化を維持するのに必要なメモリの容量も増加する。

繰り返し信号の場合、ラスタ化波形に関連した位置の各々は、大きい履歴値に素早く達し、そこに留まる。新たにラスタ化した波形が繰り返し波形とわずかに異なる場合、繰り返し波形からのずれに関連したこれら位置は、その履歴値が周期的に増加する。かかる履歴値の増加の頻度は、異常波形の下で、異常、即ち、測定結果の変化がどの程度しばしば発生するかに応じて決まる。異常波形が頻繁に発生すれば、異常波形に関連したメモリ位置の履歴値が頻繁に増加する。複数の履歴値範囲の各々に配分するものとして、履歴値の増加／減少の変更を特徴化できる。これら履歴値範囲の各々に対応する新たなラスタ化波形内の位置の数を、各履歴値範囲に対応する最近のピクセル用カウンタ配列１５内のカウント値により示す。

新たな取込み波形の各ラスタ化動作の後に、最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_nの各々がその範囲内のピクセルの対応カウント値をしきい値計算器２４及び特異（異常）波形検出器１９に供給する。しきい値計算器２４は、オプションとして、異常しきい値レベルを系統化する際にユーザ入力を用いる。異常しきい値レベルは、次に、特異波形検出器１９に送られる。（第１ピクセル用カウンタ１５₁が１カウントのしきい値レベルであると仮定して）特異波形検出器１９は、新たな最近のピクセル・カウント値を、しきい値計算器２４から受けた異常しきい値レベルと比較して、異常波形が存在するか否かを判断する。異常波形が存在するならば、特異波形検出器１９は、ＡＷＦ信号をプロセス制御器１３に供給して、かかる事象を知らせる。プロセス制御器１３に供給された異常波形信号（ＡＷＦ）は、新たな波形の指標（指示）、わずかに異常である波形の指標、かなり異常である波形の指標を含んでおり、オプションとしは他の情報も含んでいる。例えば、ＤＳＯに関連したユーザ入力装置又はメニュー構成によりアクセスされる感度制御パラメータ又は異常な動きのパラメータにより、システムの動作を調整するユーザ入力を供給してもよい。

プロセス制御器１３は、異常波形信号に応答し、オプションとして、ユーザが異常波形を容易に認識できるようなアルゴリズムを用いて、異常波形をラスタ走査表示器２０にマッピングする。プロセス制御器１３の他の応答は、ユーザが選択可能である。例えば、異常波形に関連してラスタ走査表示器２０にマッピングされたピクセルの輝度値は、異常でない波形のピクセルを減衰しながら、最大化できる。異常波形は、それが検出されれば、自動的に蓄積してもよい。一実施例において、異常波形に関連した取込みメモリ１２の内容を長時間取込み波形蓄積メモリ２２’に蓄積する。同様に、異常波形に関連したラスタ・メモリ１６の位置を長時間ラスタ波形蓄積メモリ２２に蓄積できる。これら両方の蓄積動作は、同時に実行できる。オプションとして、波形を表す点又はベクトルのユーザによる選択が自動的に作用して、ユーザは、その後の調査のために異常波形の一部をズーム又は強調できるようにしてもよい。

異常波形の存在をプロセス制御器１３に知らせることにより、いくつかの動作を行える。これら動作のいくつかは、ユーザの選択により決まる。プロセス制御器１３は、最大輝度値を用いたり、波形の表示をズームしたりして、異常波形の表示マッピングを行う。上述の如く、種々の実施例において、位置の配列内の各位置は、その形式識別子に関連する。プロセス制御器１３は、オプションとして、それに対応する形式識別子に応じて、各位置の処理に適合する。かかる適合には、例えば、位置の値の強調、異なる値による位置の値の増加、所定値への位置の値の設定がある。形式識別子を用いて、位置が除外（マスク）ピクセル領域及び／又は特定の入力チャネルに関連していることを示せる。

図２は、波形の変動を特徴化して、例えば、一連の略繰り返しの波形の異常状態を識別できる方法の流れ図を示す。なお、図２及び後述の方法では、各ステップの動作は、特に断らない限りプロセス制御器１３が制御する。図２の方法２００は、ステップ２１０から開始する。このステップ２１０では、プロセス制御器１３が、取り込むべき次の（又は第１の）波形データを待つ。ボックス２１５に示すように、波形データを周期的に受信するか、トリガ事象に応じて受信するか、その他の方法により受信する。図１の実施例に示すように、取り込み回路１０は、入力信号を処理して、取込みメモリ１２に蓄積する取込みデータ・ストリームを発生する。ラスタライザ１４は、取り込んだサンプル・ストリームを、ラスタ走査表示器２０にマッピングするのに適するラスタ化データに変換する。方法２００は、ラスタ化波形データに対して動作する。

ステップ２２０において、取込みメモリ１２からの各アドレス・データ対を処理して、新たな取込み波形に対応するピクセルの履歴値をラスタ・メモリ１６から読出す。履歴値範囲を各履歴値に対して定め、対応するカウント値を増加させる（ステップ２３０）。次に、履歴値を変更してラスタ・メモリに書き戻す（ステップ２４０）。即ち、新たなラスタ化波形に関連する又はこの波形により変化するピクセルの履歴値を変更する。

ステップ２５０において、履歴値範囲カウンタ（最近のピクセル用カウンタ）のカウント値の各々を各しきい値レベルと比較して、対応するカウント値が各しきい値レベルを違反していないか（超えていないか）を調べる。ボックス２５５に示すように、本発明の一実施例では、各範囲毎に１個のしきい値を用いるが、本発明の別の実施例では、各範囲毎に複数のしきい値レベルを用いる。更に別の実施例においては、いくつかの履歴値範囲カウントタの値を１個のしきい値レベルのみと比較する一方、ほかの履歴値範囲カウンタの値を多数のしきい値レベルと比較してもよい。

ステップ２６０において、履歴値範囲カウンタに関連した１個以上のしきい値レベルを違反すると、異常状態警告を発する。これとは別に、特定の履歴値範囲カウンタに関連した特定のしきい値レベルが違反した際に、異常状態警告を発してもよい。即ち、この実施例において、各しきい値レベルを超えたピクセル用カウンタの変化に関連した特定条件に一致したときに、異常状態警告を単に発する。

図２に示す方法の動作を略実時間のデータ取込み及びデータ処理の範囲内で説明したが、更にこの方法を用いて、以前に取り込んだデータを後処理する動作を行ってもよい。例えば、後処理用に、長時間ラスタ波形蓄積メモリ２２又は長時間波形蓄積メモリ２２’から波形関連データを取り出して、１個以上の波形（又は、複数波形に関連したデータ・セット）が上述の異常波形動作を示すものとして特徴化できるかを判断してもよい。よって、取込み事象の発生を待つことを予期する方法におけるこれらステップは、以前に適切に取り込んだデータを取り出す同等なステップと置換できる。

上述の方法での機能の１つが波形変動を特徴化する。各取込み波形（メモリからの取り出した波形）が以前の波形と同一の場合、「新たな」ピクセル、即ち、今までアクティブでなかったピクセルの数がゼロでないとしても非常に小さくなる。図３は、多数回の取込みで捕らえた繰り返し波形を示す図である。この場合、めったに明るくならない（ヒットしない）ピクセルを示す履歴値範囲を用いない。しかし、頻繁に用いるピクセルを示す履歴値範囲のカウンタの値がしきい値レベルを超える場合、履歴値カウンタは、波形の変動を小さな変動として効果的に特徴化する。同様に、新たなピクセル又はたまにしか選択されないピクセルに関連したピクセル履歴値範囲が高いカウント値を示す場合、かかる高いカウント値は、より大きな波形変動を示す。かかる変動波形を図４に示すが、ここでは、異常が観察される。図５は、最近のピクセル用カウンタ配列１５からの対応カウント値を表す。なお、「奇異」は異常に関連する。

よって、新たな波形の各データ点がラスタ・メモリ１６に書き込まれる（又は、取込みメモリ１２から読出されて処理される）ので、履歴値を変更の前に例えば８個の隣接する履歴値範囲と比較する。そして、既存の履歴値がこれら範囲の１つに収まれば、その範囲に関連した対応する最近のピクセル用カウンタ１５₁〜１５_Nの値が増加する。その結果は、波形のどの程度が全く新しいものか、波形のどの程度がほぼ新しいものかなどを表すプロフィールとなる。ピクセル用カウンタ１５₁の履歴値範囲がゼロであると、その範囲内の各カウント値は、完全に新しいピクセルであることを示す。履歴値範囲が小さいと、その範囲に関連した各カウント値は、略新しいピクセルであることを示す。波形変動を更に特徴化して増えた情報により、異常が存在するか否かの判断においてより一層の区別が可能となる。本発明の原理は、電気信号（又は、電気信号に変換された光信号）の安定性の測定や、他のアプリケーションに適する。

１個以上のしきい値レベルを超えた最近のピクセル用カウンタ１５の変化をカウントすることにより、局所的な個別の異常を識別できる。特に、新たな波形の連続点を描画するか又は処理するので、一時的なカウント値が、見つけた連続的で新たな点の数に維持される。新しくない点が見つかると、この一時的なカウント値をしきい値と比較して局所的な異常が生じたかを判断して、カウントを再開する。ここで、「新しい」とは、完全に新しいか（即ち、以前に表示されなかった点か）又は略新しいか（即ち、比較的少ない数の以前の波形による点か）として認識される。この方法により局部的な個別の異常を識別することにより、しきい値未満のカウントをノイズとみなす結果となる変化ということで、特定波形上のノイズの影響を低減する。これにより、局部的な異常をより正確に検出する。ユーザが特定した新しくない点の数にならなければ、各履歴値範囲カウンタの一時的なカウントを再開しない。この実施例において、波形の残りの部分内のノイズの影響を限定する一方、局部的でない異常を検出する。即ち、新たな点に出会うと、新しくない点に出会うまで、一時カウンタはカウントする。新たな点に出会う前に、新しくない点の数が他のしきい値未満であると、一時カウンタは、新たな点のカウントを持続する。この結果、特に、カウントが開始した時間位置がセーブされると、異常検出される新たな取込み波形の大部分にわたって異常が広がっている。

各波形を処理した後に、最近のピクセル用カウンタ１５の各々をゼロにリセットしてもよい。又は、新しくない点が特定数だけ生じた後、特定時間が経過した後、特定数の波形が処理などされた後のみに、いくつか又は総てのピクセル用カウンタをリセットしてもよい。関連した特定の数は、ユーザが選択可能でもよいし、予め定めてもよい。ユーザが選択可能な数の実施例において、ユーザ・インタフェース内でこれらパラメータの規格を一体化してもよいし、及び／又は上述の感度及びしきい値パラメータと関連させてもよい。最近のピクセル用カウンタ１５を波形毎にリセットするのを避けることにより、局部的でない異常を（上述の如く）検出できるし、特定波形の残りの部分からのノイズの影響を制限できる。

連続的な波形を長時間取込み波形蓄積メモリ２２’に蓄積してもよい。この実施例において、別の異常検出方法を用いてもよい。この場合、連続する複数波形を比較して（即ち、互いに減算して）、図６に示すように差波形を発生する。次に、この差波形を試験して、可能性のある局部的異常を識別する。連続した正又は負の値は、波形信号内のより拡散した変動を示すと考えられる。ここで、拡散した変動は、差波形を試験することにより検出可能である。図７は、ジッタにより影響された波形を示し、図８は、対応するカウンタ値を示す。この差波形を図９に示す。この方法において、異常検出におけるトリガ・ジッタの影響が低減する。差波形、即ち、デルタ波形をその全体の幅又は期間にわたって処理するか、その期間の一部にわたって処理してもよい。本発明の更に別の実施例においては、上述のしきい値技術と一緒に差波形処理を用いて、トリガ・ジッタ及び他の要素に影響されないで異常状態を高レベルで確実に検出する。即ち、差波形をラスタ化し、最近のピクセル用カウンタ配列１５により処理して、入力繰り返し信号の変動に関する更なる情報を提供してもよい。

図１０は、別の実施例を示す。ここでは、方法３００は、ステップ３１０から開始し、次の波形を取り出す。即ち、ステップ３１０において、次の波形をラスタ蓄積メモリ２２又は取込み蓄積メモリ２２’（被実時間アプリケーション又は後処理アプリケーションの場合）などの長時間蓄積媒体から取り出す。

ステップ３２０において、取り出した波形を１個以上の以前の波形と比較する。即ち、ステップ３２０において、取り出した波形を、直ちに処理した波形、又は複数の取り出した波形、又は複数の前の波形の平均と比較して、差波形を求める。上述の如く、この差波形は、可能な異常状態を示す非ゼロ点を含んでいる。

ステップ３３０において、異常の判断基準を差波形に適用して、波形変動を指示する。異常の判断基準は、例えば、しきい値レベルを超えた差、即ち、図１及び２を参照して上述した複数の波形間の差である点の数などでもよい。

ステップ３５０において、判断した任意の異常状態に応じてシステムの動作が適応する。即ち、異常状態の存在に応じて、ボックス３５５を参照することにより、ラスタ走査表示器２０にマッピングしたときに異常状態に関連した波形の輝度を調整してもよいし、異常波形を蓄積してもよいし、異常に関連した波形部分を強調したりズームしたりしてもよいし、更に／又は他の波形処理ステップを実行してもよい。次に、方法３００は、ステップ３１０に戻り、次の波形を取り出す。

オプションであるステップ３４０をステップ３３０の後に実行してもよい。特に、ステップ３４２において、差波形をその期間の全部又は一部にわたって処理してもよい。これは、ノイズに関連した差を滑らかにして、差メカニズムをより確実にする。ステップ３４４において、異常の判断基準を滑らかにした差波形データに適用して、異常状態が存在するかを判断する。上述の如く、ステップ３５０の異常状態に応答して、システム動作が適応される。

本発明の公的実施例について図示し説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能である。

本発明による波形特徴化装置のブロック図である。本発明による波形特徴化方法の流れ図である。何回かの取込みにわたってラスタ化した繰り返し波形を示す図である。何回かの取込みにわたってラスタ化した繰り返し波形に重畳した新たなラスタ化異常波形を示す図である。本発明により、図４の新たなラスタ化波形に対する最近のピクセル用カウンタの出力を表す棒グラフの図である。本発明により、図４の新たなラスタ化波形に対する差波形を示す図である。何回かの取込みにわたってラスタ化した繰り返し波形に重畳した新たなラスタ化ジッタ波形を示す図である。本発明により、図７の新たなラスタ化波形に対する最近のピクセル用カウンタの出力を表す棒グラフの図である。本発明により、図７の新たなラスタ化波形に対する差波形を示す図である。本発明による波形特徴化方法の他の実施例の流れ図である。

符号の説明

１０取込み回路
１２取込みメモリ
１３プロセス制御器
１４ラスタライザ
１５ピクセル用カウンタ
１６ラスタ・メモリ
１７ラスタ減衰回路
１９特異波形検出器
２０ラスタ走査表示器
２２、２２’ 長時間波形蓄積メモリ
２４しきい値計算器

Claims

略繰り返しの信号のモニタ期間中に、ラスタ・メモリに蓄積された以前の取込み波形に対して新たな取込み波形を特徴化する方法であって、
上記新たな取込み波形に関連した上記ラスタ・メモリ内の２次元配列の複数位置の各々に対して、上記位置に上記以前の取込み波形がヒットした状況に応じた値を表す履歴値を読出し、
各々が異なる上記履歴値の特定範囲である履歴値範囲を有する複数のカウンタの内、上記履歴値に対応する履歴値範囲を有する１個のカウンタのカウント値を増加させ、
上記読出した履歴値を増加して新たな履歴値を発生し、
上記新たな履歴値を、上記ラスタ・メモリの上記位置に上記履歴値として書き込み、
上記新たな取込み波形に関連した総ての位置を処理した後に、上記複数のカウンタのカウント値から、上記以前の取込み波形に対して、上記新たな取込み波形の変動を判断する
ことを特徴とする波形特徴化方法。
略繰り返しの信号のモニタ期間中に、以前の取込み波形に対して新たな取込み波形を特徴化する装置であって、
上記略繰り返しの信号から取り込んだ繰り返し波形を２次元配列として蓄積し、上記２次元配列内の各位置の履歴値が上記以前の取込み波形を表すラスタ・メモリと、
各々が各履歴値範囲を有し、上記各履歴値範囲内の履歴値を有する上記新たな取込み波形に対応した上記２次元配列内の位置に応じて増加するカウント値を発生する複数のカウンタと、
上記カウント値を分析して、上記以前の取込み波形に対して上記新たな取込み波形の変動を判断する手段とを具え、
上記履歴値は上記位置に上記以前の取込み波形がヒットした状況に応じた値を表し、上記履歴範囲は上記履歴値の特定範囲である波形特徴化装置。