KR100433965B1 - 통합 필터 및 검출 프로세스 - Google Patents

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Abstract

신호 프로세스에 필요한 요건을 감소시킨 프로세서(30)와 통합 필터 및 검출 프로세스(20)를 제공한다. 통합 필터와, 검출 프로세스 및 프로세서는 복수개의 데이터 엔트리를 포함하는 입력 데이터를 필터링하는 제1 패스 필터(12a)를 갖는다. 필터링된 입력 데이터에 대해 미리 정해진 쓰레시홀드를 사용하여 복수개의 데이터 엔트리 각각을 쓰레시홀딩함으로써 제1 패스 쓰레시홀드 프로세싱(13a)을 행하여 쓰레시홀드된 제1 패스 데이터 리스트(14a)를 생성한다. 다음, 미리 정해진 수의 필터 단을 갖는 제2 패스 필터(15)는 쓰레시홀드 데이터 엔트리를 필터링하기 위해 사용된다. 제2 패스 필터의 필터단에 의해 생성된 필터링된 데이터 엔트리에 대해 최종 쓰레시홀드 프로세스(16)를 행한다. 최종 쓰레시홀드 프로세스는 상기 프로세스 또는 프로세서에 의해 출력된 쓰레시홀드된 데이터 리스트(17)를 생성한다.

Description

통합 필터 및 검출 프로세스{INTEGRATED FILTER AND DETECTION PROCESS}
본 발명은 일반적으로 신호 프로세서 및 신호 프로세싱 방법에 관한 것으로, 좀더 상세히는 타겟 트래킹(target tracking)과 신호 프로세서 등에 사용하기 위한 통합 필터(integrated filter) 및 검출 프로세스(detection process)에 관한 것이다.
통상의 신호 검출 프로세싱은 필터 프로세스에 이어, 개별 쓰레시홀드 프로세스를 사용하여 타겟 검출(target detection)을 행하게 된다. 예를 들어, 본 발명의 양수인은 하드웨어 제로 어프로칭 프로세스(hardware zero approaching process: ZAP) 필터와, TMS320C30 디지탈 신호 프로세서에 의해 실행되는 쓰레시홀드 프로세스를 이용하는 트래킹 시스템을 제조한다. ZAP 필터와 디지탈 신호 프로세서는 두개의 오겟 카드(Augat Card)를 필요로 한다. 본 발명의 양수인에 의해 제조된 다른 타겟 트래커는 DataCube에 의해 제조된 이미지 프로세서 시스템을 이용하여 ZAP 필터링을 수행하고, 그 다음에 Rockwell ESPPD(C30계 시스템)를 이용하여 쓰레시홀드 프로세스를 행하게 된다. 이를 행하기 위해서는 4개의 VME 6U 카드가 필요하다.
따라서, 타겟 트래커 등에 사용될 수 있는 신호 프로세서 및 필터와 검출 프로세싱 방법을 가짐으로써, 신호 프로세서에서 요구되는 연산 리소스를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 타겟 트래킹 신호 프로세서 등에 사용하기 위한 통합 필터 및 검출 프로세스를 제공하는 데 있다.
〈발명의 요약〉
상기 및 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 사용하는 신호 프로세싱 시스템의 프로세싱 요건을 실질적으로 감소시키는 통합 필터와, 검출 프로세스 및 프로세서를 제공하는 데 그 목적이 있다. 본 발명의 통합 필터와, 검출 프로세스 및 프로세서에서, 제1 패스 필터는 복수의 데이터 엔트리를 포함하는 입력 데이터를 필터링한다. 제1 패스 쓰레시홀드 프로세스(first pass threshold processing)는 필터링된 입력 데이터에 대해 미리 정해진 쓰레시홀드를 사용하여 복수의 데이터 엔트리 각각을 쓰레시홀드한다. 이로써 쓰레시홀드된 제1 패스 데이터 리스트를 생성한다. 미리 정해진 수의 필터단(filter stage)을 갖는 제2 패스 필터는 쓰레시홀드 데이터 엔트리를 필터링하는 데 사용된다. 제2 패스 필터의 필터단에 의해 생성된 필터링된 데이터 엔트리에 대해 최종 쓰레시홀드 프로세스를 행한다. 이로써 상기 프로세스 또는 프로세서에 의해 출력되는 쓰레시홀드 데이터 리스트를 생성하게 된다.
상술한 바와 같이, 필터 프로세스를 사용하는 통상의 신호 검출 프로세싱은 각각의 쓰레시홀드 프로세스로 이어져 타겟 검출을 행하게 된다. 특정 종류의 필터에 대해서는, 두개의 프로세스를 통합하여 하나의 프로세싱 방법을 만들게 되어 상당히 적은 연산으로 검출 프로세스를 행할 수 있게 되었다. 본 발명은 이러한 통합을 제공하는 것이다.
이러한 종류의 필터는 다중 서브 필터 출력의 조합을 임의로 선택하여 결과를 생성한다. 바람직한 쓰레시홀드 프로세스와 각 필터 특성에 대해 공지된 지식으로서, 쓰레시홀드가 각 서브 필터 출력에 각각 인가될 수 있고, 필터가 검출을 행하는지 아닌지에 대한 판정이 실시될 수 있다. 검출되는 것이 없는 것으로 판정되면, 제2 패스 필터의 나머지 서브 필터가 작동할 필요가 없어 전체적으로 예상되는 연산수를 감소시키게 된다.
본 발명은 예를 들어 시끄러운 배경(background clutter)의 출현으로 인해 타겟에 노이즈가 나타난 경우에 신호를 검출하는 것이다. 본 발명은 종래 프로세스에서보다 더 간단히 행해지며 통상적으로도 종래 신호 검출 시스템 및 프로세스보다 더 빨리 행해지는 장점이 있다. 그리하여 본 발명은 하드웨어 설계를 단순화시키고 양산을 위한 제조 사이클 시간을 상당히 감소시킨다. 본 발명은 미사일 트래킹 시스템 등과 같은 이미지계의 타겟 트래킹 시스템(target tracking system)에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1a는 각각의 필터와 검출 프로세스를 갖는 종래 기술의 프로세싱 방법을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 통합 필터 및 검출 프로세싱 방법과 연관된 단계들을 설명하는 도면.
본 발명의 다양한 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 이하 상세한 설명을 참조하면 보다 쉽게 이해될 수 있으며, 여기서, 동일한 참조 번호는 동일한 구조적 구성 요소를 나타낸다.
도 1a를 참조하면, 각각의 필터와 검출 프로세스를 갖는 종래 기술의 프로세싱 방법(10)을 도시하고 있다. 종래 기술의 프로세싱 방법(10)에서, 1 x 106데이터 엔트리를 포함하는 입력 데이터(11)가 필터 프로세스(12)에 의해 프로세스된다. 이러한 필터 프로세스(12)는 엔트리 당 n x 102연산을 생성한다. 이러한 데이터 엔트리 각각은 쓰레시홀드 프로세스(13)에 의해 프로세스된다. 쓰레시홀드 프로세스(13)는 엔트리 당 1 x 101연산을 행하고, 1x 103엔트리를 포함하는 쓰레시홀드 데이터 리스트(14)를 생성한다. 따라서, 종래 기술의 프로세싱 방법(10)에서 수행되는 전체 연산 수는 n x 108+ 1 x 107이 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 통합 필터 및 검출 프로세싱 방법(20)과 연관된 단계들을 도시한다. 통합 필터 및 검출 프로세싱 방법(20)은 다음의 단계들을 포함한다. 통합 필터 및 검출 프로세싱 방법(20)은 신호 프로세서(30)의 일부로서 당업자에 의해 용이하게 수행될 수 있어 예를 들어 시끄러운 배경에 의해 불분명해진 타겟 등에 존재하는 노이즈를 이미지 신호로 검출하게 된다.
1 x 106데이터 엔트리를 포함하는 입력 데이터(11)는 제1 패스 필터 프로세스(12a)에 의해 프로세스된다. 제1 패스 필터 프로세스(12a)는 데이터 엔트리 당 1 x 102연산을 수행하게 된다. 각각의 데이터 엔트리는 제1 패스 쓰레시홀드 프로세스(13a)에 의해 프로세스된다. 제1 패스 쓰레시홀드 프로세스(13a)는 제1 패스 데이터 엔트리 당 1 x 101연산을 행한다. 쓰레시홀드된 제1 패스 데이터 리스트(14a)는, 제1 패스 데이터 엔트리 당 1 x 102+ 1 x 101연산의 결과로서 생성된 것이다. 따라서, 제1 패스 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(12a, 13a) 동안 수행되는 전체 연산 수는 1 x 108+ 1 x 107이 된다.
다음, 제1 패스 데이터 리스트는 (n-1) 필터 프로세스단(15)을 갖는 제2 패스 필터 프로세스(15)로 진행된다. 제2 패스 필터 프로세스(15)는 제2 패스 데이터 엔트리 당 (n-1) x 102연산을 생성한다. 다음에, 데이터 엔트리 각각은 최종 쓰레시홀드 프로세스(16)에 의해 프로세스된다. 최종 쓰레시홀드 프로세스(16)는 제2 패스 데이터 엔트리 당 1 x 101연산을 행한다. 그 다음, 쓰레시홀드 데이터 리스트(17)는 1 ×103엔트리를 이루도록 생성된다. 쓰레시홀드된 데이터 리스트(17)는 제2 패스 데이터 엔트리 당 (n-1) x 102+ 1 x 101연산의 결과로서 생성된 것이다. 그리하여, 제2 패스 필터와 쓰레시홀드 프로세스(15, 16) 동안 수행되는 전체 연산 수는 (n-1) x 105+ 1 x 104이 된다. 따라서, 통합 필터와 쓰레시홀드 프로세스(10) 동안 수행되는 전체 연산 수는 1 x 108+ 1 x 107+ (n-1) x 105+ 1 x 104연산으로 된다. 결국, 통합 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(20)는 대략 (n-1) x 108연산을 절감하게 된다.
통합 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(20)에서, 검출 및 쓰레시홀드 프로세스(13a)는 필터링 프로세스(12a)와 조합하여 최대한 빠른 프로세싱 사이클(즉, 제1 패스)에서 유효(valid)한 검출로 간주될 수 있다. 쓰레시홀드는 제2 패스 필터링 프로세스(15)로 진행되고, 제2 패스 필터링 프로세스(15)는 쓰레시홀드에 도달하지 못하는 경우 이러한 데이터 엔트리에 대해 종료된다. 소정의 서브마스크가 쓰레시홀드에 도달하지 못한다면, 제2 패스 필터링 프로세스(15)가 종료될 수도 있어, 전체 출력이 감소된다. 통상 이러한 프로세스는 서브 필터를 조합함으로써 구현되고, 성공적인 출력을 위해 신호의 "ending"이 요구된다. 이러한 구성에서, 쓰레시홀드 테스트에 실패한 서브 필터가 있다면 전체 필터는 "패스 쓰레시홀드(pass threshold)" 를 검출하는데 실패한다. 제1 패스 필터(12a)가 쓰레시홀드 테스트에 실패한다면, 이는 제2 패스 필터링 프로세스(15)의 나머지 (n-1) 필터에 대한 연산을 절감하여, 전체 통합 프로세스(20)에 대한 연산 수를 줄이게 된다.
예를 들면, 폴스 알람(false alarm) 확률이 1 x 10-3인 특정한 쓰레시홀드에서, 프로세스된 이미지에서 매 수천 픽셀 중 단지 하나만이 제2 패스 필터링 프로세스(15)의 (n-1) 필터에 의한 프로세싱을 필요로 한다. 이는 통합 프로세스(20)에서 필터링 프로세스(12a, 15)에 소비되는 워크(work)를 거의 즉시 1/n로 감소시키는 것이다.
이러한 통합 프로세스(20)에서의 쓰레시홀드 프로세스 요건은 종래 기술에서의 접근법과는 다르다. 변화는 최종 쓰레시홀드 프로세스(16)에서 수행된 쓰레시홀드와 제2 패스를 비교함으로써 야기된다. 제1 패스 필터(12a)가 쓰레시홀드를 통과한다면, 제2 패스 필터링 프로세스(15)의 (n-1) 단의 각각에서 쓰레시홀드를 테스트하든지 또는 제2 패스 필터링 프로세스(15)의 (n-1) 단 모두에서 서브 필터 프로세싱을 완료한 다음 n번째 서브 필터 단의 끝에서 쓰레시홀드 하던지 둘 중 하나에 대한 결정이 이루어져야 한다. 어느 한 가지의 결정은 종래 기술의 프로세스 (10)에 비해 최종 쓰레시홀드 프로세스(16)에 의한 쓰레시홀드 테스트를 적게 요구한다.
제1 패스 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(12a, 13a) 후의 폴스 알람 레이트는 전체 통합 프로세스(20)의 전체 폴스 알람 레이트보다 커진다. 이는 데이터 엔트리에 대한 제2 패스 필터링 프로세스(15)의 제2단 서브 필터의 동작에 기인한다. 제2 패스 필터링 프로세스(15)의 서브 필터는 데이터를 거부하고, 폴스 알람 레이트는 통합 프로세스(20) 중 전체적으로 예상되는 폴스 알람 레이트이다.
이러한 이유로, 제1 패스 필터 프로세스(12a)는 바람직한 방향이 있는 경우 그 방향으로 데이터 엔트리를 프로세스한다. 예를 들어, 2차원 이미지에 라인(예를 들어, 타겟 트랙)이 존재하는 경우, 법선(트랙과 교차하는) 방향으로 먼저 프로세싱되지 않는다. 대신, 인-라인(트랙을 따르는) 방향으로 프로세싱하여 각 라인 교차가 제1 패스 이벤트인 경우에 발생하는 새츄레이션(saturation)를 방지하게 된다. 이는 수직 프로세싱을 통해 각 수직 스캔에서 발견한 제1 패스 쓰레시홀드 초과를 생성하는 특정한 이미지 프로세싱 시나리오에서 수평에 가까운 경우이다. 만약 2차원의 필터가 제1 패스 및 제2 패스 필터 프로세스(12a, 15)에서 프로세싱된다면, 수평 방향으로 제1 패스 필터 프로세스(12a)를 행하는 것이 바람직하고, 제1 패스 초과치를 감소시킴에 따라서 전체적으로 통합 프로세스(20)의 스루풋(throughput)을 프로세싱하게 된다.
통합 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(20)를 실행하고 테스트했다. 통합 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(20)는 FORTRAN으로 코드화되고 ZAP 필터를 사용하여 제1 패스 필터 프로세스(12a)의 필터링 프로세스를 실행하게 된다. ZAP 필터의 수평 방향 암(arm)의 출력은 제1 패스 쓰레시홀드 프로세스(13a)에서 정 및 부의 쓰레시홀드와 비교되었다. 만약 출력이 이러한 쓰레시홀드를 통과한다면, ZAP 필터의 나머지 3개 암을 평가한 다음(제2 패스 필터 프로세스(15)), ZAP 필터의 전체 출력을 상기 쓰레시홀드에 비교한다(최종 쓰레시홀드 프로세스 16). 본 발명의 통합 프로세스(20)에 의해 필요한 프로세싱 시간은 종래의 프로세스(10)에 비해 감소되었다.
또한, 통합 필터 및 쓰레시홀드 프로세스(20)를 Ada 시뮬레이션의 일부로서 Rockwell ESPPD 프로세싱 시스템에서 수행하였다. 이러한 시뮬레이션은 본 발명의 양수인에 의해 개발된 미사일 트래커의 ZAP 채널 프로세싱에 대한 통합 쓰레시홀드 기술을 증명하기 위해 실행되었다. 또한 이러한 시뮬레이션은 본 발명의 통합 프로세스(20)에 의해 상당한 시간적인 이득이 제공되었음을 증명하였다.
그리하여, 타겟 트래킹 프로세서에 사용하기 위한 통합 필터 및 검출 프로세스를 개시하였다. 상술한 설명은 본 발명의 사상을 나타내는 많은 실시예 중 몇가지만을 기술한 것이다. 따라서, 당업자라면 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (2)

  1. 필터 및 검출 프로세스(filter and detection process: 20)에 있어서,
    복수개의 데이터 엔트리(data entry)를 포함하는 입력 데이터를 필터링하기 위한 제1 패스 필터 프로세스(12a);
    미리 정해진 쓰레시홀드(predetermined threshold)를 사용하여 상기 복수개의 데이터 엔트리 각각을 쓰레시홀드함으로서 상기 필터링된 입력 데이터를 프로세싱하고, 쓰레시홀드된 제1 패스 데이터 리스트(14a)를 생성하기 위한 제1 패스 쓰레시홀드 프로세스(13a);
    상기 쓰레시홀드 데이터 엔트리 각각을 필터링하기 위해 미리 정해진 수의 필터 프로세스단을 갖는 제2 패스 필터 프로세스(15);
    상기 제2 패스 필터 프로세스의 상기 필터 프로세스단에 의해 생성된 상기 필터링된 데이터 엔트리를 프로세싱하고, 상기 프로세스에 의해 출력된 쓰레시홀드 데이터 리스트(17)를 생성하기 위한 최종 쓰레시홀드 프로세스(16)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 및 검출 프로세스.
  2. 노이즈에 의해 불분명하게 된 이미지의 신호를 검출하기 위한 신호 프로세서(30)에 있어서,
    복수개의 데이터 엔트리를 포함하는 입력 데이터를 필터링하기 위한 제1 패스 필터 장치(12a);
    미리 정해진 쓰레시홀드를 사용하여 상기 복수개의 데이터 엔트리 각각을 쓰레시홀드함으로써 상기 필터링된 입력 데이터를 프로세싱하고, 쓰레시홀드된 제1 패스 데이터 리스트(14a)를 생성하기 위한 제1 패스 쓰레시홀드 장치(13a);
    상기 쓰레시홀드 데이터 엔트리 각각을 필터링하기 위해 미리 정해진 수의 필터단을 갖는 제2 패스 필터 장치(15);
    상기 제2 패스 필터 장치의 필터단에 의해 생성된 상기 필터링된 데이터 엔트리를 프로세싱하고, 상기 신호 프로세서에 의해 출력된 쓰레시홀드 데이터 리스트(17)를 생성하기 위한 최종 쓰레시홀드 장치(16)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프로세서.
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