KR101579689B1 - 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치 - Google Patents

음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101579689B1
KR101579689B1 KR1020140093514A KR20140093514A KR101579689B1 KR 101579689 B1 KR101579689 B1 KR 101579689B1 KR 1020140093514 A KR1020140093514 A KR 1020140093514A KR 20140093514 A KR20140093514 A KR 20140093514A KR 101579689 B1 KR101579689 B1 KR 101579689B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acoustic emission
emission signal
threshold
threshold value
quot
Prior art date
Application number
KR1020140093514A
Other languages
English (en)
Inventor
김종면
김재영
강명수
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산대학교 산학협력단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Priority to KR1020140093514A priority Critical patent/KR101579689B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101579689B1 publication Critical patent/KR101579689B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

음향 방출 신호의 잡음 제거 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치는 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신하는 신호 입력부; 상기 신호 입력부가 수신한 상기 음향 방출 신호의 레벨에 기초하여 상기 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출하는 임계값 산출부; 및 기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 잡음 제거부를 포함한다.

Description

음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치{Method and Apprartus for removing noise of acoustic emmision signal}
본 발명은 신호의 잡음 제거에 관한 것으로, 특히 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호에 포함된 잡음의 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근에는 물체의 변형, 균열, 누설 또는 파괴 시에 물체 자체에서 발생하는 음향을 이용하여 물체의 손상 정도를 비파괴적으로 평가하는 음향 인식 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다.
그런데 음향 인식 시스템은 잡음이 없는 환경에서는 거의 완벽한 성능을 가지나 잡음이 혼재하는 환경에서는 음향 인식 성능이 급격히 저하되는 문제가 있다. 따라서 음향 인식 시스템에 음향이 입력될 때 부가되는 잡음을 최대한 줄이는 잡음 제거 장치 또는 방법이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0057596호(공개일: 2011. 06. 01) 한국공개특허공보 제10-2011-0061781호(공개일: 2011. 06. 10)
본 발명의 목적은 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호에 포함된 잡음을 효과적으로 제거하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법은 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신하는 신호 입력부; 상기 신호 입력부가 수신한 상기 음향 방출 신호의 레벨에 기초하여 상기 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출하는 임계값 산출부; 및 상기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 잡음 제거부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 임계값 산출부는 상기 음향 방출 신호의 크기의 최대 값과 최소 값을 검출하여 상기 음향 방출 신호의 크기를 복수개의 신호 크기 구간으로 분할한 후 양자화하는 양자화부; 상기 복수개의 신호 크기 구간을 제1 축으로 표시하고 상기 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 제2 축으로 표시하는 히스토그램을 산출하는 히스토그램 산출부; 및 상기 히스토그램에 기초하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 임계값 선택부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 임계값 선택부는 상기 히스토그램에서 상기 음향 방출 신호 크기의 빈도수의 변화량이 가장 큰 신호 크기 구간인 최대 변화 구간을 2개 검출하고, 상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 상기 2개의 임계값을 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 임계값 선택부는 상기 음향 방출 신호 크기의 빈도수에 대하여 2차 미분을 수행함으로써 상기 2개의 최대 변화 구간을 검출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 임계값 선택부는 상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 수학식 4에 대입하여 상기 2개의 임계값을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014069513160-pat00001
여기서, q는 양자 스텝 사이즈이고, min는 음향 방출 신호의 최소 값이고, max_bin1과 max_bin2는 상기 2개의 최대 변화 구간을 나타내고, thupper는 상부 임계값이고, thlower는 하부 임계값이다.
바람직하게는, 상기 잡음 제거부는 상기 음향 방출 신호 및 상기 산출된 2개의 임계값을 수학식 5 및 수학식 6에 대입함으로써 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112014069513160-pat00002
[수학식 6]
Figure 112014069513160-pat00003
여기서, Sthresholding{x in , th}는 소프트 임계 처리식이고, xin는 음향 방출 신호이고, th는 임계값이 한개일 경우의 임계값, thupper는 임계값이 2개일 경우의 상부 임계값이고, thlower는 임계값이 2개일 경우의 하부 임계값이다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법은 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 음향 방출 신호의 레벨에 기초하여 상기 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계는 상기 음향 방출 신호의 크기의 최대 값과 최소 값을 검출하여 상기 음향 방출 신호의 크기를 복수개의 신호 크기 구간으로 분할한 후 양자화하는 단계; 상기 복수개의 신호 크기 구간을 제1 축으로 표시하고 상기 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 제2 축으로 표시하는 히스토그램을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 상기 히스토그램에 기초하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 산출된 히스토그램에 기초하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계는 상기 히스토그램에서 상기 음향 방출 신호 크기의 빈도수의 변화량이 가장 큰 신호 크기 구간인 최대 변화 구간을 2개 검출하는 단계; 및 상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 최대 변화 구간을 2개 검출하는 단계는 상기 음향 방출 신호 크기에 대한 2차 미분에 기초하여 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계는 상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 수학식 4에 대입하여 상기 2개의 임계값을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014069513160-pat00004
여기서, q는 양자 스텝 사이즈이고, min는 음향 방출 신호의 최소 값이고, max_bin1과 max_bin2는 상기 2개의 최대 변화 구간을 나타내고, thupper는 상부 임계값이고, thlower는 하부 임계값이다.
바람직하게는, 상기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 단계는 상기 음향 방출 신호 및 상기 산출된 2개의 임계값을 수학식 5 및 수학식 6에 대입함으로써 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112014069513160-pat00005
[수학식 6]
Figure 112014069513160-pat00006
여기서, Sthresholding{x in , th}는 소프트 임계 처리식이고, xin는 음향 방출 신호이고, th는 임계값이 한개일 경우의 임계값, thupper는 임계값이 2개일 경우의 상부 임계값이고, thlower는 임계값이 2개일 경우의 하부 임계값이다.
본 발명의 일실시예에 따르면 음향 방출 신호의 레벨에 따라 적응적인 임계치를 적용하는 소프트 임계처리를 수행함으로써, 음향 방출 신호에 포함된 잡음을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임계값 산출부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 잡음이 포함된 음향 방출 신호의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 크기의 빈도수에 기초한 히스토그램을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 히스토그램에서의 최대 변화 구간을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임계값 산출 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 잡음이 제거된 음향 방출 신호의 예시를도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잡음 제거 장치는 신호 입력부(110), 임계값 산출부(120) 및 잡음 제거부(130)를 포함한다.
신호 입력부(110)는 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신한다.
임계값 산출부(120)는 신호 입력부(110)가 수신한 음향 방출 신호의 레벨에 기초하여 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출한다.
예컨대, 임계값 산출부(120)는 신호 입력부(110)가 수신한 음향 방출 신호의 부호에 기초하여, 음향 방출 신호의 부호가 양(+)인 경우에 대응되는 상부 임계값과 음향 방출 신호의 부호가 음(-)인 경우에 대응되는 하부 임계값을 산출할 수 있다.
임계값 산출부(120)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
잡음 제거부(130)는 그 산출된 2개의 임계값에 기초하여 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 음향 방출 신호의 레벨에 따라 적응적인 임계치를 적용하는 소프트 임계처리를 수행함으로써, 음향 방출 신호에 포함된 잡음을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임계값 산출부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임계값 산출부(120)는 양자화부(122), 히스토그램 산출부(124) 및 임계값 선택부(126)를 포함할 수 있다.
양자화부(122)는 음향 방출 신호의 크기의 최대 값과 최소 값을 검출하여 복수개의 신호 크기 구간으로 분할한 후 양자화한다.
보다 구체적으로, 양자화부(122)는 입력 신호(xin)의 최대 값과 최소 값을 검출하여 수학식 1에 대입하여 양자화 스텝 사이즈를 결정한다.
[수학식 1]
q={max(x)-min(x)}/L
여기서, q는 양자화 스텝 사이즈이고, max(x)는 입력 신호(xin)의 최대 값이고, min(x)는 입력 신호(xin)의 최소 값이고, L은 양자화 레벨 수이다.
다음으로, 양자화부(122)는 양자화 스텝 사이즈(q)와 입력 신호(xin)의 최소 값을 수학식 2에 대입하여 입력 신호(xin)를 양자화한다.
[수학식 2]
Q(x)=floor{(x-min(x))/q}
여기서, Q(x)는 양자화 함수이고, floor(x)는 입력 신호(xin)의 크기(x)를 입력 신호(xin)의 크기(x)보다 작거나 같은 정수로 내리는 내림 함수이고, q는 양자화 스텝 사이즈이고, min(x)는 입력 신호(xin)의 최소 값이다.
히스토그램 산출부(124)는 복수개의 신호 크기 구간을 제1 축으로 표시하고 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 제2 축으로 표시하는 히스토그램을 산출한다.
임계값 선택부(126)는 히스토그램에 기초하여 2개의 임계값을 산출한다.
이때, 임계값 선택부(126)는 히스토그램에서 음향 방출 신호 크기의 빈도수의 변화량이 가장 큰 신호 크기 구간인 최대 변화 구간을 2개 검출하고, 그 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 2개의 임계값을 산출할 수 있다.
보다 구체적으로는, 임계값 선택부(126)는 수학식 3에서와 같이 음향 방출 신호 크기의 빈도수에 대하여 2차 미분을 수행함으로써 2개의 최대 변화 구간을 검출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014069513160-pat00007
여기서, dh2는 양자화된 입력 신호(xin)에 대한 히스토그램의 2차 미분 계수이고, h(i)는 i번째에 해당하는 음향 방출 신호 크기에 대한 빈도수이다.
다음으로, 임계값 선택부(126)는 검출된 2개의 최대 변화 구간을 수학식 4에 대입하여 2개의 임계값을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014069513160-pat00008
여기서, q는 양자 스텝 사이즈이고, min는 음향 방출 신호의 최소 값이고, max_bin1과 max_bin2는 상기 2개의 최대 변화 구간을 나타내고, thupper는 상부 임계값이고, thlower는 하부 임계값이다. 이때, 상부 임계값 thupper는 음향 방출 신호의 부호가 양(+)인 경우에 적용되는 임계값이고, thlower는 음향 방출 신호의 부호가 음(-)인 경우에 적용되는 임계값이다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 잡음제거부는 음향 방출 신호 및 산출된 2개의 임계값을 수학식 5 및 수학식 6에 대입함으로써 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행할 수 있다
[수학식 5]
Figure 112014069513160-pat00009
[수학식 6]
Figure 112014069513160-pat00010
여기서, Sthresholding{x in , th}는 소프트 임계 처리식이고, xin는 음향 방출 신호이고, th는 임계값이 한개일 경우의 임계값, thupper는 임계값이 2개일 경우의 상부 임계값이고, thlower는 임계값이 2개일 경우의 하부 임계값이다.
이때, 수학식 6의 소프트 임계 처리 알고리즘은 당업자에게 자명한 알고리즘이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 3은 잡음이 포함된 음향 방출 신호의 예시를 도시한 도면이다.
보다 구체적으로는, 도 3(a)는 음향 방출 신호를 시간 도메인에서 표시한 것으로 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 음향 방출 신호의 크기를 나타내고, 도 3(b)는 음향 방출 신호를 주파수 도메인에서 표시한 것으로 가로축은 주파수를 나타내고 세로축은 음향 방출 신호의 크기를 나타낸다.
도 3(a)를 참조하면, 음향 방출 신호의 크기 0을 중심으로 소정 두께를 가진굵은 띠가 시간축을 따라 도시되어 있는데 이 굵은 띠가 노이즈이다.
또한, 도 3(b)를 참조하면, 주파수 도메인 상에서 음향 방출 신호에 대응되는 피크 신호들 외에도 다수의 노이즈 성분들이 피크 성분들 못지 않게 큰 크기를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 굵은 띠 형태의 노이즈 때문에 0에 가까운 작은 크기를 가지는 음향 방출 신호가 왜곡되게 된다. 이와 같은 음향 방출 신호의 왜곡을 방지하기 위해서는 굵은 띠 형태의 노이즈를 제거할 필요가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 크기의 빈도수에 기초한 히스토그램을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 3(a)의 음향 방출 신호를 히스토그램으로 변환하여 표시한 것으로, 히스토그램의 가로축은 양자화 구간에 대응되는 빈(bin) 구간을 나타내고 세로축은 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 나타낸다.
도 3(a)와 같이 시간축으로 표시된 음향 방출 신호를 도 4의 히스토그램으로 변환하여 표시하기 위한 과정은 다음과 같다.
첫번째 단계에서는, 도 3(a)의 음향 방출 신호 크기의 최대 값과 최소 값을 검출한다.
두번째 단계에서는, 그 검출된 음향 방출 신호 크기의 최대 값과 최소 값을 동일한 간격으로 분할하는 복수개의 양자화 구간을 설정한다.
세번째 단계에서는, 그 설정된 양자화 구간에 따라 음향 방출 신호의 크기를 양자화한다.
네번째 단계에서는, 소정 시간 구간 일정 시간 가격으로 검출된 음향 방출 신호의 양자화된 크기를 이용하여 각각의 양자화 구간별 누적 빈도수를 산출하고, 그 양자화 구간에 대응되는 빈 구간별 누적 빈도수를 이용하여 히스토그램을 산출한다.
예컨대, 5분 동안 0.01초 간격으로 음향 방출 신호의 크기를 검출할 수 있으며, 음향 방출 신호의 크기가 0인 지점을 기준으로 +1 양자화 구간에 해당하는 크기를 가지는 음향 방출 신호의 개수가 50개, -1 양자화 구간에 해당하는 크기를 가지는 음향 방출신호의 개수가 40개, +2 양자화 구간에 해당하는 크기를 가지는 음향 방출 신호의 개수가 20개, -2 양자화 구간에 해당하는 크기를 가지는 음향 방출 신호의 개수가 30개로 나타나면, +1 양자화 구간에 대응되는 히스토그램의 빈 구간인 +1 빈 구간에 누적 빈도수 50을 표시하고, -1 빈 구간에 40, +2 빈 구간에 20, -2 빈 구간에 30을 표시함으로서 히스토그램을 산출하게 된다.
이와 같은 과정을 통해 도 4에서와 같이 가로축에는 양자화 구간에 대응되는 빈(bin) 구간이 표시되고 세로축에는 음향 방출 신호의 크기의 빈도수가 표시되는히스토그램이 산출될 수 있다.
이때, 빈 구간의 값이 0 근방인 경우, 예컨대 0부터 +1까지의 빈 구간과 0부터 -1까지의 빈 구간인 경우의 그래프 값(빈도 수)이 가장 큰 값의 분포를 보이게 되는데 그 이유는 음향 방출 신호에 포함된 대부분의 노이즈의 신호가 -1 양자화 구간으로부터 +1 양자화 구간 사이의 크기 값을 가지기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 히스토그램에서의 최대 변화 구간을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5에는 음향 방출 신호 크기의 빈도수의 변화량이 가장 큰 빈 구간인 최대 변화 구간 max_bin1과 max_bin2가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 도 5의 2개의 최대 변화 구간(max_bin1, max_bin2) 은 도 4의 히스토그램에서의 빈 구간별 누적 빈도수에 대해 2차 미분을 수행함으로서 검출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
단계 610에서는, 잡음 제거 장치가 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신한다.
단계 620에서는, 잡음 제거 장치가 그 수신된 음향 방출 신호의 부호에 기초하여 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출한다.
단계 630에서는, 잡음 제거 장치가 그 산출된 2개의 임계값에 기초하여 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임계값 산출 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
단계 710에서는, 잡음 제거 장치가 음향 방출 신호의 크기의 최대 값과 최소 값을 검출하여 음향 방출 신호의 크기를 복수개의 신호 크기 구간으로 분할한 후 양자화한다.
단계 720에서는, 잡음 제거 장치가 복수개의 신호 크기 구간을 제1 축으로 표시하고 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 제2 축으로 표시하는 히스토그램을 산출한다.
단계 730에서는, 잡음 제거 장치가 그 산출된 히스토그램에 기초하여 2개의 임계값을 산출한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 잡음이 제거된 음향 방출 신호의 예시를도시한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 도 3의 잡음이 포함된 음향 방출 신호에 본 발명의 일 실시예에 따르 잡음 제거 방법을 적용하여 잡음을 제거한 음향 방출 신호를 도시한 것이다.
도 8(a)를 참조하면, 도 3의 음향 방출 신호의 크기 0을 중심으로 굵은 띠 형태의 노이즈가 얇아진 것을 알 수 있다. 즉, 도 8(a)는 도 3의 굵은 띠 형태의 노이즈에 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 임계치 기반의 소프트 임계 처리가 적용되어 노이즈가 제거된 음향 방출 신호를 시간 도메인으로 나타낸 것이다.
도 8(b)는 도 8(a)의 잡음이 제거된 음향 방출 신호를 주파수 도메인으로 변환한 것으로, 도 3(b)와는 달리 음향 방출 신호 자체의 피크 신호 외의 노이즈 성분은 매우 작은 크기를 갖는 것을 알 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신하는 신호 입력부;
    상기 신호 입력부가 수신한 상기 음향 방출 신호의 레벨에 기초하여 상기 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출하는 임계값 산출부; 및
    상기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 잡음 제거부를 포함하고,
    상기 임계값 산출부는
    상기 음향 방출 신호의 크기의 최대 값과 최소 값을 검출하여 상기 음향 방출 신호의 크기를 복수개의 양자화 구간으로 분할한 후 양자화하는 양자화부;
    상기 양자화 구간에 대응되는 빈(bin) 구간을 제1 축으로 표시하고 상기 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 제2 축으로 표시하는 히스토그램을 산출하는 히스토그램 산출부; 및
    상기 히스토그램에 기초하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 임계값 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임계값 선택부는
    상기 히스토그램에서 상기 음향 방출 신호 크기의 빈도수의 변화량이 가장 큰 빈 구간인 최대 변화 구간을 2개 검출하고, 상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임계값 선택부는
    상기 음향 방출 신호 크기의 빈도수에 대하여 2차 미분을 수행함으로써 상기 2개의 최대 변화 구간을 검출하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 임계값 선택부는
    상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 수학식 4에 대입하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치.
    [수학식 4]
    Figure 112014069513160-pat00011

    여기서, q는 양자 스텝 사이즈이고, min는 음향 방출 신호의 최소 값이고, max_bin1과 max_bin2는 상기 2개의 최대 변화 구간을 나타내고, thupper는 상부 임계값이고, thlower는 하부 임계값이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 잡음 제거부는
    상기 음향 방출 신호 및 상기 산출된 2개의 임계값을 수학식 5 및 수학식 6에 대입함으로써 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 장치.
    [수학식 5]
    Figure 112014069513160-pat00012

    [수학식 6]
    Figure 112014069513160-pat00013

    여기서, Sthresholding{x in , th}는 소프트 임계 처리식이고, xin는 음향 방출 신호이고, th는 임계값이 한개일 경우의 임계값, thupper는 임계값이 2개일 경우의 상부 임계값이고, thlower는 임계값이 2개일 경우의 하부 임계값이다.
  7. 물체로부터 발생하는 음향 방출 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 음향 방출 신호의 레벨에 기초하여 상기 음향 방출 신호에 대응되는 2개의 임계값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 2개의 임계값을 산출하는 단계는
    상기 음향 방출 신호의 크기의 최대 값과 최소 값을 검출하여 상기 음향 방출 신호의 크기를 복수개의 양자화 구간으로 분할한 후 양자화하는 단계;
    상기 양자화 구간에 대응되는 빈 구간을 제1 축으로 표시하고 상기 음향 방출 신호의 크기의 빈도수를 제2 축으로 표시하는 히스토그램을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 상기 히스토그램에 기초하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 산출된 히스토그램에 기초하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계는
    상기 히스토그램에서 상기 음향 방출 신호 크기의 빈도수의 변화량이 가장 큰 빈 구간인 최대 변화 구간을 2개 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 최대 변화 구간을 2개 검출하는 단계는
    상기 음향 방출 신호 크기에 대한 2차 미분에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 이용하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 단계는
    상기 검출된 2개의 최대 변화 구간을 수학식 4에 대입하여 상기 2개의 임계값을 산출하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112014069513160-pat00014

    여기서, q는 양자 스텝 사이즈이고, min는 음향 방출 신호의 최소 값이고, max_bin1과 max_bin2는 상기 2개의 최대 변화 구간을 나타내고, thupper는 상부 임계값이고, thlower는 하부 임계값이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산출된 2개의 임계값에 기초하여, 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하여 잡음을 제거하는 단계는
    상기 음향 방출 신호 및 상기 산출된 2개의 임계값을 수학식 5 및 수학식 6에 대입함으로써 상기 음향 방출 신호에 대하여 소프트 임계 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법.
    [수학식 5]
    Figure 112014069513160-pat00015

    [수학식 6]
    Figure 112014069513160-pat00016

    여기서, Sthresholding{x in , th}는 소프트 임계 처리식이고, xin는 음향 방출 신호이고, th는 임계값이 한개일 경우의 임계값, thupper는 임계값이 2개일 경우의 상부 임계값이고, thlower는 임계값이 2개일 경우의 하부 임계값이다.
KR1020140093514A 2014-07-23 2014-07-23 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치 KR101579689B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140093514A KR101579689B1 (ko) 2014-07-23 2014-07-23 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140093514A KR101579689B1 (ko) 2014-07-23 2014-07-23 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101579689B1 true KR101579689B1 (ko) 2015-12-23

Family

ID=55082606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140093514A KR101579689B1 (ko) 2014-07-23 2014-07-23 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101579689B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101723523B1 (ko) 2016-11-22 2017-04-05 주식회사 아이디케이 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040022228A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Interdigital Technology Corporation Power measurement of received CDMA signals using soft threshold preprocessing after correlation
KR100883446B1 (ko) * 2008-02-25 2009-02-13 주식회사 렉터슨 음향방출신호를 이용한 결함진단시스템 및 결함진단방법
KR20110057596A (ko) 2009-11-24 2011-06-01 삼성전자주식회사 잡음 환경의 입력신호로부터 잡음을 제거하는 방법 및 그 장치, 잡음 환경에서 음성 신호를 강화하는 방법 및 그 장치
KR20110061781A (ko) 2009-12-02 2011-06-10 한국전자통신연구원 실시간 잡음 추정에 기반하여 잡음을 제거하는 음성 처리 장치 및 방법
KR20120101741A (ko) * 2011-02-16 2012-09-17 이화여자대학교 산학협력단 영상 잡음 제거를 위한 임계값 결정 방법 및 장치
KR20130031572A (ko) * 2011-09-21 2013-03-29 삼성전자주식회사 영상 처리 방법 및 영상 처리 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040022228A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Interdigital Technology Corporation Power measurement of received CDMA signals using soft threshold preprocessing after correlation
KR100883446B1 (ko) * 2008-02-25 2009-02-13 주식회사 렉터슨 음향방출신호를 이용한 결함진단시스템 및 결함진단방법
KR20110057596A (ko) 2009-11-24 2011-06-01 삼성전자주식회사 잡음 환경의 입력신호로부터 잡음을 제거하는 방법 및 그 장치, 잡음 환경에서 음성 신호를 강화하는 방법 및 그 장치
KR20110061781A (ko) 2009-12-02 2011-06-10 한국전자통신연구원 실시간 잡음 추정에 기반하여 잡음을 제거하는 음성 처리 장치 및 방법
KR20120101741A (ko) * 2011-02-16 2012-09-17 이화여자대학교 산학협력단 영상 잡음 제거를 위한 임계값 결정 방법 및 장치
KR20130031572A (ko) * 2011-09-21 2013-03-29 삼성전자주식회사 영상 처리 방법 및 영상 처리 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101723523B1 (ko) 2016-11-22 2017-04-05 주식회사 아이디케이 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1744305B1 (en) Method and apparatus for noise reduction in sound signals
US8214205B2 (en) Speech enhancement apparatus and method
US8744842B2 (en) Method and apparatus for detecting voice activity by using signal and noise power prediction values
CN101477801B (zh) 一种检测和消除数字音频信号中脉冲噪声的方法
ATE479118T1 (de) Verfahren zur wavelet-entrauschung von elektromagnetischen vermessungsdaten gesteuerter quellen
JP5752324B2 (ja) 雑音の入った音声信号中のインパルス性干渉の単一チャネル抑制
JP6493889B2 (ja) 音声信号を検出するための方法および装置
JP6339896B2 (ja) 雑音抑圧装置および雑音抑圧方法
KR101579689B1 (ko) 음향 방출 신호의 잡음 제거 방법 및 장치
CN105188008A (zh) 一种测试音频输出单元的方法及装置
US7787975B2 (en) Restoring audio signals
Touati et al. Speech denoising by adaptive filter LMS in the EMD framework
KR20120091701A (ko) 오디오 신호 출력 방법 및 그에 따른 오디오 신호 출력 장치
KR101735313B1 (ko) 위상 왜곡을 보상한 실시간 음원분리장치
Singh et al. Audio Noise Reduction from Audio Signals and Speech Signals
Choi Noise robust front-end for ASR using spectral subtraction, spectral flooring and cumulative distribution mapping
Uthayakumar et al. Generalized fractal dimensions in the recognition of noise free images
Singh et al. Noise removal in single channel Hindi speech patterns by using binary mask thresholding function in various mother wavelets
Wang et al. Standard for terminology
Deneva et al. GMM-Based Parameterization of the Characteristic Melody of Bird Vocalizations
Lee et al. Selecting efficient parameters thresholds for a hybrid wavelet-based total variation and Wiener filter for denoising lung sound signals
JP5526053B2 (ja) 反響消去方法とその装置とプログラム
KR101615766B1 (ko) 돌발 잡음 검출기, 돌발 잡음 검출 방법 및 돌발 잡음 제거 시스템
Saxena et al. Study of White Gaussian Noise With Varying Signal To Noise Ratio in Speech Signal using Wavelet
Fu et al. VLF Atmospheric Noise Suppression Using Median Filter and Wavelet Threshold Denoising

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181130

Year of fee payment: 4