KR102057271B1 - Apparatus and method for augmenting audio signals - Google Patents

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KR102057271B1
KR102057271B1 KR1020180085949A KR20180085949A KR102057271B1 KR 102057271 B1 KR102057271 B1 KR 102057271B1 KR 1020180085949 A KR1020180085949 A KR 1020180085949A KR 20180085949 A KR20180085949 A KR 20180085949A KR 102057271 B1 KR102057271 B1 KR 102057271B1
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이승우
석종원
서익수
서기훈
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국방과학연구소
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, provided is an apparatus for extending an acoustic signal which comprises: an acoustic signal reception unit receiving an acoustic signal; a transformation unit two-dimensionally transforming the received acoustic signal with respect to a time-frequency domain; an extraction unit extracting a region including a target by applying a first window with respect to the two-dimensionally transformed acoustic signal; a scanning unit scanning the extracted region using a second window rather than a first window to extract a plurality of scan regions; and an acquisition unit acquiring target data and non-target data from the plurality of scan regions.

Description

음향 신호 확장 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUGMENTING AUDIO SIGNALS}Acoustic signal expansion device and method {APPARATUS AND METHOD FOR AUGMENTING AUDIO SIGNALS}

본 발명은 음향 신호를 확장하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 표적으로부터 반사된 소나 신호를 확장하여 보다 많은 소나 데이터를 획득하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for extending an acoustic signal. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for obtaining more sonar data by expanding sonar signals reflected from a target.

소나(SONAR: Sound Navigation and Ranging)는 방사 신호의 생성 여부에 따라 능동 소나와 수동 소나로 구분된다.Sonar (SONAR: Sound Navigation and Ranging) is divided into active sonar and passive sonar, depending on whether a radiation signal is generated.

능동 소나 시스템은 수중에서 음향 신호인 방사 신호를 방사한 후 표적에서 반향되어 돌아오는 음향 신호(표적 신호 포함)를 수신하여 수중 표적을 탐지하는 시스템을 의미한다.An active sonar system refers to a system that detects an underwater target by emitting an acoustic signal, which is an acoustic signal underwater, and then receiving an acoustic signal (including a target signal) that is reflected back from the target.

능동 소나를 이용하여 표적을 탐지하고 식별하는 연구에 있어서 큰 어려움 중 하나는, 수신된 표적 신호의 특징 분석 방법 및 적용된 식별 기법의 적절성 검증을 위해 필수적인 실제 수중 데이터를 이용한 실험이 어렵다는 점이다. 즉, 실제 수중환경을 고려한 능동 소나 표적 신호의 부재가 표적 탐지 및 식별 기법의 연구 수행에 큰 영향을 끼치게 된다. 또한, 장시간의 토널 성분을 데이터베이스로 축척하여 이를 특징 정보로 주로 이용하는 수동 표적 인식과 달리, 짧은 시간의 반향 음향 신호 만을 이용하는 능동 표적 탐지 및 식별의 경우, 검증되고 안정적인 식별 성능을 얻기 위해서는 아주 많은 양의 실제 해상 실험 데이터가 필수적이다. 특히, 수중 환경에서의 능동 표적 탐지 및 식별 기술은 수중이라는 환경적인 변수로 인해 수중 음향 신호의 특성이 변하는 복잡한 특성을 보이는데다 실제 해상 데이터 수집의 어려움으로 인해 선진 외국에서도 주로 합성된 신호를 이용하거나 소규모 수조실험 등을 통한 연구에 의존하고 있는 실정이다.One of the major difficulties in the study of detecting and identifying targets using active sonar is that it is difficult to experiment with the actual underwater data which is essential for verifying the adequacy of the characteristic analysis method and the applied identification technique of the received target signal. In other words, the absence of an active sonar or target signal considering the actual aquatic environment has a great influence on the conduct of research on target detection and identification techniques. In addition, unlike passive target recognition, in which long-term tonal components are scaled into a database and mainly used as feature information, active target detection and identification using only short-time echo sound signals require a large amount to obtain a verified and stable identification performance. The actual maritime experimental data is essential. In particular, the active target detection and identification technology in the underwater environment has a complex characteristic in which the characteristics of the underwater acoustic signal are changed due to the environmental variable of underwater, and due to the difficulty of collecting marine data, the synthesized signal is mainly used in advanced countries. The situation is dependent on research through small-scale tank experiments.

한국등록특허 제10-1677137호 (2016년11월11일 등록)Korea Patent Registration No. 10-1677137 (November 11, 2016 registration)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 능동 소나 탐지 및 식별에 인공지능 기술을 적용하기 위해 필수적인 실제 해상 데이터 수집의 어려움을 극복하고, 많은 양의 실제 해상 실험 데이터를 안정적으로 확보하기 위하여 음향 신호를 확장하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to extend the acoustic signal in order to overcome the difficulties of collecting the actual maritime data, which is essential for applying artificial intelligence to active sonar detection and identification, and to secure a large amount of real maritime experimental data. It is to provide an apparatus and method for.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned, it is not mentioned but includes the purpose that can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 확장 장치는, 음향 신호를 수신하는 음향 신호 수신부; 상기 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 변환부; 상기 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 추출부; 상기 추출된 영역에 대해 상기 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 스캐닝부; 및 상기 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 획득부를 포함한다.An acoustic signal extension apparatus according to an embodiment of the present invention, the sound signal receiving unit for receiving the sound signal; A converter which two-dimensionally converts the received sound signal with respect to a time-frequency domain; An extraction unit configured to extract a region including a target by applying a first window to the two-dimensional converted sound signal; A scanning unit which extracts a plurality of scan areas by scanning the extracted area using a second window smaller than the first window; And an acquisition unit for acquiring target data and non-target data from the plurality of scan areas.

또한, 상기 변환부는, 푸리에 변환(Fourier Transform), 웨이블렛 변환(Wavelet Transform), 및 위그너-빌 분포(Wigner-Ville Distribution) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환할 수 있다.In addition, the transform unit is two-dimensional to the sound signal in the time-frequency domain using at least one of a Fourier transform, a wavelet transform, and the Wigner-Ville distribution. I can convert it.

또한, 상기 추출부는, 상기 2차원 변환된 음향 신호 내의 표적을 중심으로 상기 표적 보다 큰 크기의 상기 제 1 윈도우를 적용하여 상기 표적을 포함하는 영역을 추출할 수 있다.The extractor may extract a region including the target by applying the first window having a larger size than the target with respect to the target in the 2D converted sound signal.

또한, 상기 스캐닝부는, 상기 표적을 포함하는 영역에 대해 상기 제 2 윈도우를 이용하여 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 위에서 아래로 스캐닝함으로써 상기 복수의 스캐닝 영역을 추출할 수 있다.The scanning unit may extract the plurality of scanning areas by scanning the area including the target from left to right and top to bottom using the second window.

또한, 상기 제 2 윈도우의 크기 및 상기 제 2 윈도우의 오버랩 크기에 따라, 추출되는 상기 복수의 스캐닝 영역의 수가 결정될 수 있다.The number of the plurality of scanning regions to be extracted may be determined according to the size of the second window and the overlap size of the second window.

또한, 상기 음향 신호는 상기 표적으로부터 반사된 소나 신호일 수 있다.In addition, the acoustic signal may be a sonar signal reflected from the target.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 표적 탐지 방법은, 음향 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 단계; 상기 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계; 상기 추출된 영역에 대해 상기 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 단계; 및 상기 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.Underwater target detection method according to an embodiment of the present invention, receiving the acoustic signal; Two-dimensionally transforming the received acoustic signal with respect to a time-frequency domain; Extracting an area including a target by applying a first window to the two-dimensional transformed sound signal; Extracting a plurality of scan areas by scanning the extracted area using a second window smaller than the first window; And obtaining target data and non-target data from the plurality of scan areas.

또한, 상기 2차원 변환하는 단계는, 푸리에 변환(Fourier Transform), 웨이블렛 변환(Wavelet Transform), 및 위그너-빌 분포(Wigner-Ville Distribution) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 단계를 포함할 수 있다.The two-dimensional transformation may include performing a time-frequency domain on the sound signal using at least one of a Fourier Transform, a Wavelet Transform, and a Wigner-Ville Distribution. It may include the step of two-dimensional transformation for.

또한, 상기 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계는, 상기 2차원 변환된 음향 신호 내의 표적을 중심으로 상기 표적 보다 큰 크기의 상기 제 1 윈도우를 적용하여 상기 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.The extracting the region including the target may include extracting the region including the target by applying the first window having a larger size than the target with respect to the target in the two-dimensional converted sound signal. It may include.

또한, 상기 복수의 스캔 영역을 추출하는 단계는, 상기 표적을 포함하는 영역에 대해 상기 제 2 윈도우를 이용하여 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 위에서 아래로 스캐닝하여 상기 복수의 스캐닝 영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.The extracting of the plurality of scan areas may include extracting the plurality of scanning areas by scanning left to right and top to bottom using the second window with respect to the area including the target. Can be.

또한, 상기 제 2 윈도우의 크기 및 상기 제 2 윈도우의 오버랩 크기에 따라, 추출되는 상기 복수의 스캐닝 영역의 수가 결정될 수 있다.The number of the plurality of scanning regions to be extracted may be determined according to the size of the second window and the overlap size of the second window.

또한, 상기 음향 신호는 상기 표적으로부터 반사된 소나 신호일 수 있다.In addition, the acoustic signal may be a sonar signal reflected from the target.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 기록매체는, 프로그램이 프로세서에 의해 실행되는 경우, 음향 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 단계; 상기 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계; 상기 추출된 영역에 대해 상기 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 단계; 및 상기 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 음향 신호를 확장하는 방법을 수행할 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium storing the program according to an embodiment of the present invention, when the program is executed by a processor, receiving a sound signal; Two-dimensionally transforming the received acoustic signal with respect to a time-frequency domain; Extracting an area including a target by applying a first window to the two-dimensional transformed sound signal; Extracting a plurality of scan areas by scanning the extracted area using a second window smaller than the first window; And acquiring target data and non-target data from the plurality of scan areas.

본 발명의 실시예에 의하면, 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하고, 추출된 영역에 대해 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우로 스캔(scan)하여 복수의 스캔 영역을 추출하고, 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 구성을 통하여, 실제 해상 데이터 수집의 어려움을 극복하고, 많은 양의 실제 해상 실험 데이터를 안정적으로 확보 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in addition, according to an embodiment of the present invention, an area including a target is extracted by applying a first window to a two-dimensional transformed sound signal, Through the configuration of scanning with a small second window to extract a plurality of scan areas, and obtaining target data and non-target data from the plurality of scan areas, the difficulty of collecting actual sea data is overcome and a large amount of actual Maritime experiment data can be secured.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 스캐닝에 사용되는 제 2 윈도우의 크기와 스캐닝할 때의 제 2 윈도우의 오버랩 사이즈에 따라, 획득할 수 있는 데이터의 양을 조절할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the amount of data that can be acquired can be adjusted according to the size of the second window used for scanning and the overlap size of the second window when scanning.

또한, 최신 딥러닝 기술을 포함한 인공지능 기술을 적용하기 위해서 많은 양의 실제 해상 실험 데이터를 확보 할 수 있다.In addition, in order to apply artificial intelligence technology including the latest deep learning technology, a large amount of actual marine experiment data can be obtained.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 수신부가 수신한 음향 신호의 크기를 시간 축 상에 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 장치의 변환부에 의해 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환된 음향 신호를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 장치의 추출부가 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하고, 스캐닝부가 제 2 윈도우를 이용하여 복수의 스캔 영역을 추출하는 것을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 장치가 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 것을 예시한 도면이다.
1 is a functional block diagram of an apparatus for extending an acoustic signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for extending an acoustic signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the magnitude of a sound signal received by the sound signal receiver according to an embodiment of the present invention on a time axis.
FIG. 4 is a diagram illustrating an acoustic signal two-dimensionally transformed in a time-frequency domain by a converter of an apparatus for extending an acoustic signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates that an extracting unit of an apparatus for expanding an acoustic signal according to an embodiment of the present invention applies a first window to extract an area including a target, and the scanning unit extracts a plurality of scan areas using a second window. It is a figure which illustrates that.
6 is a diagram illustrating an apparatus for expanding an acoustic signal according to an embodiment of the present invention to obtain target data and non-target data from a plurality of scan areas.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the scope of the invention is defined only by the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted unless they are actually necessary in describing the embodiments of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Used below '… Wealth, The term 'herein' refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 확장 장치의 기능 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 확장 방법의 흐름도이다.1 is a functional block diagram of an acoustic signal expansion apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flowchart of a sound signal expansion method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 음향 신호 확장 장치는 능동 소나 시스템의 일 구성일 수도 있고, 또는 능동 소나 시스템과 독립적인 장치로서 능동 소나 시스템에 의해 수중으로 방사된 방사 신호가 표적에서 반향되어 되돌아온 음향 신호를 수신하고 수신된 음향 신호를 확장하여 다수의 표적 및 비표적 데이터를 획득하는 장치를 의미할 수 있다.The acoustic signal expansion device of the present invention may be one component of an active sonar system, or as an independent device of the active sonar system, the radiation signal emitted by the active sonar system underwater to receive and receive the acoustic signal returned from the target and received. It may mean a device for obtaining a plurality of target and non-target data by extending the sound signal.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 확장 장치(1)는 음향 신호를 수신하는 음향 신호 수신부(100), 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 변환부(200), 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 추출부(300), 추출된 영역에 대해 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 스캐닝부(400); 및 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 획득부(500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an acoustic signal extension apparatus 1 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a sound signal receiver 100 that receives a sound signal, and a two-dimensional conversion of the received sound signal with respect to a time-frequency domain. The extraction unit 300 extracts an area including a target by applying a first window to the two-dimensional transformed sound signal, and scans the extracted area using a second window smaller than the first window. a scanning unit 400 extracting a plurality of scan areas by scanning; And an acquisition unit 500 for acquiring target data and non-target data from the plurality of scan areas.

음향 신호 수신부(100)는 음향 신호를 수신할 수 있다(S210). 음향 신호 수신부(100)가 수신하는 음향 신호는 능동 소나 시스템에 의해 방사된 방사 신호가 수중 표적에 의해 반사된 표적 신호를 포함하는 음향 신호일 수 있다.The sound signal receiver 100 may receive a sound signal (S210). The acoustic signal received by the acoustic signal receiver 100 may be an acoustic signal including a target signal in which the radiation signal radiated by the active sonar system is reflected by the underwater target.

이 때, 능동 소나 시스템이 방사하는 방사 신호는 CW(Continuous Wave) 신호, 및/또는 LFM(Linear Frequency Modulation) 신호 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, CW 신호는 도플러 효과를 이용한 수중 표적의 속도 추정 시 사용되고, LFM 신호는 수중 표적의 탐지 및 거리 추정에 사용될 수 있다.At this time, the radiation signal emitted by the active sonar system may include a continuous wave (CW) signal, and / or a linear frequency modulation (LFM) signal. In general, the CW signal is used to estimate the speed of the underwater target using the Doppler effect, and the LFM signal can be used to detect and estimate the distance of the underwater target.

만약, 방사 신호로서 LFM 신호가 방사되는 경우, 소나 시스템은 수학식 1에 따른 방사 신호 S(t)를 수중 표적으로 방사할 수 있다.If the LFM signal is emitted as a radiation signal, the sonar system may emit the radiation signal S (t) according to Equation 1 to the underwater target.

Figure 112018073093184-pat00001
Figure 112018073093184-pat00001

수학식 1에 따르면, 방사 신호 S(t)의 위상은 2π(at2+f0t+c)이고, 방사 신호 S(t)의 순시 주파수(instantaneous frequency)는 방사 신호 S(t)의 위상의 미분 값인 2πt+f0 [Hz]일 수 있다. 따라서, 방사 신호 S(t)는 시작 주파수가 f0이고, 주파수 변화율(Chirp Rate)이 2a인 LFM 신호로서, 시간에 따라 순시 주파수가 선형적으로 변화하는 특징을 가질 수 있다.According to Equation 1, the phase of the radiation signal S (t) is 2π (at 2 + f 0 t + c), and the instantaneous frequency of the radiation signal S (t) is the phase of the radiation signal S (t). It may be 2πt + f 0 [Hz] which is a derivative value of. Accordingly, the radiation signal S (t) is an LFM signal having a start frequency of f 0 and a frequency change rate (Chirp Rate) of 2a, and may have a characteristic that the instantaneous frequency changes linearly with time.

그리고, 음향 신호 수신부(100)는 상술한 방사 신호가 수중 표적에 의해 방향(반사)된 표적 신호를 포함하는 음향 신호를 수신할 수 있다.In addition, the acoustic signal receiver 100 may receive an acoustic signal including the target signal in which the above-described radiation signal is directed (reflected) by the underwater target.

이하에서는 도 3을 참조하여 음향 신호 수신부(100)가 수신한 음향 신호에 대해 설명한다.Hereinafter, a sound signal received by the sound signal receiver 100 will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 수신부가 수신한 음향 신호의 크기를 시간축 상에 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a magnitude of a sound signal received by a sound signal receiver according to an embodiment of the present invention on a time axis.

도 3을 참조하면, 음향 신호 수신부(100)는 능동 소나 시스템에서 방사 신호를 방사한 시점으로부터 연속하여 음향 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 방사된 방사 신호는 수중 표적에 의해 반사될 수 있고, 음향 신호 수신부(100)는 수중 표적에 의해 반사된 표적 신호를 포함하는 음향 신호를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 3, the sound signal receiver 100 may receive a sound signal continuously from a time point at which a radiation signal is emitted by an active sonar system. In this case, the radiated radiation signal may be reflected by the underwater target, and the acoustic signal receiver 100 may receive an acoustic signal including the target signal reflected by the underwater target.

도 3의 경우, 음향 신호 수신부(100)에 의해 수신되는 음향 신호가 0.6초 이후 급격하게 증가했다가 다시 감소함을 확인할 수 있다. 이는 해당 시점에 음향 신호 내에 수중 표적에 의해 반사된 표적 신호가 포함됨을 의미할 수 있다. In the case of Figure 3, it can be seen that the sound signal received by the sound signal receiving unit 100 rapidly increases after 0.6 seconds and then decreases again. This may mean that the target signal reflected by the underwater target is included in the acoustic signal at that time.

한편, 음향 신호 수신부(100)는 음향 신호를 수신한 시점 이후로 ±0.2dB 이내의 신호를 지속적으로 수신할 수 있다. 이는 음향 신호가 방사 신호가 수중에 존재하는 산란체에 의해 산란 또는 반사된 잔향 신호 및 수중에 존재하는 배경 잡음 신호를 포함하기 때문이다. On the other hand, the sound signal receiving unit 100 may continuously receive a signal within ± 0.2dB since the time when the sound signal is received. This is because the acoustic signal includes a reverberation signal scattered or reflected by a scatterer in which a radiation signal is present in water and a background noise signal present in water.

따라서, 수중 표적에 대한 정보를 획득하기 위해서는, 음향 신호 수신부(100)에 의해 수신된 음향 신호 내에 존재하는 표적 신호를 정확히 탐지할 필요가 있다.Therefore, in order to obtain information about the underwater target, it is necessary to accurately detect the target signal present in the acoustic signal received by the acoustic signal receiver 100.

음향 신호에서 표적 신호를 탐지하기 위해서 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)에 기초한 정합 필터를 이용할 수 있다. 구체적으로, 방사 신호를 기준 신호로 하여 수신된 음향 신호에 연속적으로 상관시킴으로써 표적 신호를 탐지할 수 있다.In order to detect a target signal in an acoustic signal, a matched filter based on a fast Fourier transform can be used. Specifically, the target signal can be detected by continuously correlating the received acoustic signal with the radiation signal as a reference signal.

그러나, 정합 필터를 이용하는 방법은 음향 신호 중 잔향 신호 및 배경 잡음 신호의 영향이 큰 환경에서 표적 신호 탐지의 정확도가 낮아질 수 있다. 또한, 방사 신호로서 LFM 신호가 방사되는 경우, 방사되는 LFM 신호의 주파수 대역이 넓어질수록 도플러 효과에 의한 주파수 이동뿐만 아니라 기울기의 부정합(slope mismatch) 현상이 발생할 수 있다. 그 결과, 정합 필터에서 상관 손실이 발생되어 수중 표적에 대한 탐지 성능이 저하될 수 있다. 아울러, 수중 표적과 유사한 특성을 보이거나 임계치 이상의 크기를 가지는 비표적 또는 클러터(clutter)가 수중 표적으로 오인될 수도 있다.However, the method of using the matched filter may lower the accuracy of the target signal detection in an environment where the influence of the reverberation signal and the background noise signal in the acoustic signal is large. In addition, when the LFM signal is radiated as a radiating signal, as the frequency band of the radiated LFM signal increases, not only frequency shift due to the Doppler effect but also slope mismatch may occur. As a result, a correlation loss may occur in the matched filter, resulting in poor detection performance for underwater targets. In addition, non-targets or clutters that exhibit characteristics similar to those of underwater targets or have sizes above thresholds may be mistaken for underwater targets.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호 확장 장치는 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하여 표적 신호를 탐지할 수 있다. To solve this problem, the acoustic signal extension apparatus according to an embodiment of the present invention can detect a target signal by two-dimensionally converting the acoustic signal in the time-frequency domain.

구체적으로, 변환부(300)는 음향 신호 수신부(100)에 의해 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환할 수 있다(S220). 이하에서는, 도 4를 참조하여, 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환된 음향 신호(I1)를 설명한다.In detail, the converter 300 may two-dimensionally convert the sound signal received by the sound signal receiver 100 in the time-frequency domain (S220). Hereinafter, referring to FIG. 4, the two-dimensionally transformed acoustic signal I 1 in the time-frequency domain will be described.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부에 의해 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환된 음향 신호를 예시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an acoustic signal two-dimensionally transformed in the time-frequency domain by the converter according to an embodiment of the present invention.

음향 신호의 시간에 따른 주파수 성분 변화를 확인하기 위해, 변환부(300)는 음향 신호 수신부(100)에 의해 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환할 수 있다. 일 실시예에 따른 변환부(300)는 음향 신호를 고속 푸리에 변환하여 스펙트로그램(Spectrogram)을 획득함으로써, 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 변환부(300)는 음향 신호에 웨이블렛 변환(Wavelet Transform)을 적용하여 스케일로그램(Scalogram)을 획득함으로써, 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환할 수 있다. 또 다른 실시예에 따른 변환부(300)는 음향 신호의 자기 상관(auto correlation)을 푸리에 변환하는 위그너-빌 분포(Wigner-Ville Distribution)을 이용함으로써, 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환할 수 있다.In order to confirm the change in the frequency component of the sound signal over time, the converter 300 may two-dimensionally convert the sound signal received by the sound signal receiver 100 with respect to the time-frequency domain. The converter 300 according to an exemplary embodiment may obtain a spectrogram by performing fast Fourier transform on the sound signal, thereby performing two-dimensional conversion of the sound signal in the time-frequency domain. In addition, the transform unit 300 according to another embodiment may apply a wavelet transform to a sound signal to obtain a scaleogram, thereby converting the sound signal to a two-dimensional time domain. . The converting unit 300 according to another embodiment uses a Wigner-Ville Distribution for Fourier transforming auto correlation of an acoustic signal, thereby converting the acoustic signal into two time-frequency domains. Dimension can be converted.

도 4는 상술한 방법 중 어느 하나에 따라 도 3의 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환한 결과를 나타낸다. 도 4를 통해, 도 3에서 음향 신호의 크기가 급격히 증가했다가 감소하는 0.6초 직후의 시점에, 2차원 변환된 음향 신호(I1)의 순시 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변화함을 확인할 수 있다. 이처럼, 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환된 음향 신호(I1) 내에 존재하는 표적 신호는 특정 형상(shape)을 가지는 영역으로 확인될 수 있다.4 illustrates a result of two-dimensional transformation of the acoustic signal of FIG. 3 with respect to the time-frequency domain according to any one of the above-described methods. 4, it can be seen that the instantaneous frequency of the two-dimensionally converted acoustic signal I 1 changes linearly with time at a point immediately after 0.6 seconds when the magnitude of the acoustic signal rapidly increases and decreases in FIG. 3. Can be. As such, the target signal present in the acoustic signal I 1 , which is two-dimensionally transformed with respect to the time-frequency region, may be identified as an area having a specific shape.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 장치의 추출부가 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하고, 스캐닝부가 제 2 윈도우를 이용하여 복수의 스캔 영역을 추출하는 것을 예시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an extracting unit of an apparatus for expanding an acoustic signal according to an embodiment of the present invention, extracting an area including a target by applying a first window, and extracting a plurality of scan areas by using the second window; It is a figure which illustrates that.

추출부(300)는 변환부(200)에 의해 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출할 수 있다(S230).The extractor 300 may extract a region including the target by applying the first window to the acoustic signal that has been two-dimensionally converted by the converter 200 (S230).

도 5에 도시된 바와 같이, 추출부(300)는 2차원 변환된 음향 신호 내의 표적을 중심으로 표적 보다 큰 크기의 제 1 윈도우(310)를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, the extractor 300 may extract a region including the target by applying a first window 310 having a larger size than the target based on the target in the 2D converted sound signal.

스캐닝부(400)는 추출부(300)에 의해 추출된 표적을 포함하는 영역에 대해 제 1 윈도우(310)보다 작은 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출할 수 있다(S240). 일 실시예에서, 스캐닝부(400)는 표적을 포함하는 영역에 대해 제 2 윈도우(320)를 이용하여 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 위에서 아래로 스캐닝함으로써 복수의 스캐닝 영역을 추출할 수 있다. 다른 실시예에서, 스캐닝부(400)는 표적을 포함하는 영역에 대해 제 2 윈도우(320)를 이용하여 오른쪽에서 왼쪽으로 그리고 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 스캐닝함으로써 복수의 스캐닝 영역을 추출할 수 있다. 다만, 스캐닝부(400)가 표적을 포함하는 영역에 대해 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캐닝하는 방향이나 방식은 이에 제한되는 것은 아니다.The scanning unit 400 extracts a plurality of scan areas by scanning the area including the target extracted by the extractor 300 using the second window 320 smaller than the first window 310. Can be (S240). In one embodiment, the scanning unit 400 may extract a plurality of scanning areas by scanning from left to right and top to bottom using the second window 320 for the area including the target. In another embodiment, the scanning unit 400 may extract a plurality of scanning areas by scanning the area including the target from the right to the left and the top to the bottom or the bottom to the top using the second window 320. . However, the direction or method in which the scanning unit 400 scans the area including the target by using the second window 320 is not limited thereto.

스캐닝부(400)가 표적을 포함하는 영역에 대해 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캔할 때, 제 2 윈도우(320)의 크기(size)는 임의로 정해질 수 있다.When the scanning unit 400 scans the area including the target by using the second window 320, the size of the second window 320 may be arbitrarily determined.

또한, 스캐닝부(400)가 표적을 포함하는 영역에 대해 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캔할 때의 제 2 윈도우(320)의 크기 및 제 2 윈도우(320)가 서로 오버랩되는 크기에 따라, 추출되는 복수의 스캐닝 영역의 수가 결정된다. 예를 들어, 제 2 윈도우(320)의 크기가 작거나 오버랩이 많으면 더 많은 스캐닝 영역을 추출 할 수 있게 되며, 반대로 제 2 윈도우(320)의 크기가 크거나 오버랩이 작으면 상대적으로 적은 수의 스캐닝 영역을 추출하게 된다.In addition, according to the size of the second window 320 and the size of the second window 320 overlap each other when the scanning unit 400 scans the area including the target using the second window 320. The number of the plurality of scanning regions to be extracted is determined. For example, if the size of the second window 320 is small or there are many overlaps, more scanning regions can be extracted. On the contrary, if the size of the second window 320 is large or the overlaps are small, a relatively small number of scanning areas can be extracted. The scanning area is extracted.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 확장하는 장치가 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 것을 예시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an apparatus for expanding an acoustic signal according to an embodiment of the present invention to obtain target data and non-target data from a plurality of scan areas.

도 6에 도시된 바와 같이, 획득부(500)는 표적을 포함하는 영역에 대해 제 1 윈도우(310)보다 작은 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캔하여 복수의 스캔 영역을 추출하는 것에 의하여, 표적을 포함하는 하나의 영역으로부터 66 개의 표적 및 비표적 데이터를 획득할 수 있다(S250). 일 실시예에서, 획득부(500)는 표적을 포함하는 영역에 대해 제 1 윈도우(310)보다 작은 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캔하여 추출한 복수의 스캔 영역의 각각을 그대로 표적 데이터 또는 비표적 데이터를 획득할 수 있다. 다른 실시예에서, 획득부(500)는 복수의 스캔 영역의 각각을 수평 또는 수직으로 뒤집어(flip) 표적 데이터 또는 비표적 데이터를 획득할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 획득부(500)는 복수의 스캔 영역의 각각을 회전하여(rotation) 표적 데이터 또는 비표적 데이터를 획득할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 획득부(500)는 복수의 스캔 영역의 각각의 크기를 확대하거나 축소하여 표적 데이터 또는 비표적 데이터를 획득할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 획득부(500)는 복수의 스캔 영역의 각각에서의 일부를 랜덤하게 샘플링한 다음 그 크기를 원래의 스캔 영역의 크기로 조절하는 것에 의해 표적 데이터 또는 비표적 데이터를 획득할 수 있다. 표적을 포함하는 영역에 대해 제 2 윈도우(320)를 이용하여 스캔하여 추출한 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 방식은 상술한 방식 중 어느 하나 또는 하나 이상을 결합하여 실시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그 결과, 최신 딥러닝 기술을 포함한 인공지능 기술을 적용하기 위해서 필요한 많은 양의 실제 해상 실험 데이터를 확보 할 수 있다.As shown in FIG. 6, the acquirer 500 scans the area including the target by using the second window 320 smaller than the first window 310 to extract a plurality of scan areas. 66 target and non-target data may be obtained from one region including the target (S250). In an exemplary embodiment, the acquirer 500 scans each of the plurality of scan regions extracted by using the second window 320 smaller than the first window 310 with respect to the region including the target, as the target data or the ratio. Target data can be obtained. In another embodiment, the acquirer 500 may acquire the target data or the non-target data by flipping each of the plurality of scan areas horizontally or vertically. In another embodiment, the acquirer 500 may acquire target data or non-target data by rotating each of the plurality of scan areas. In another embodiment, the acquirer 500 may acquire target data or non-target data by enlarging or reducing the size of each of the plurality of scan areas. In another embodiment, the acquirer 500 may acquire target data or non-target data by randomly sampling a portion of each of the plurality of scan areas and then adjusting the size to the size of the original scan area. Can be. The method of acquiring target data and non-target data from a plurality of scan areas scanned by using the second window 320 with respect to the area including the target may be performed by combining one or more of the above-described methods. However, it is not limited thereto. As a result, it is possible to obtain a large amount of actual maritime experiment data required to apply artificial intelligence technology including the latest deep learning technology.

제 2 윈도우(320)의 스캐닝 위치에 따라, 제 2 윈도우가 스캐닝한 스캔 영역에는 표적이 없거나 일부 존재할 수도 있으며, 또는 표적 전체를 포함될 수도 있다. 또한, 스캐닝부(400)의 스캐닝을 통해 확장되어 추출된 데이터인 복수의 스캔 영역을 표적 데이터 또는 비표적 데이터로 분류를 할 수 있다.Depending on the scanning position of the second window 320, the scan area scanned by the second window may have no target, some may exist, or may include the entire target. In addition, the plurality of scan areas that are extended and extracted through the scanning of the scanning unit 400 may be classified as target data or non-target data.

상술한 음향 신호 확장 장치 및 방법은, 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하고, 추출된 영역에 대해 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우로 스캔하여 복수의 스캔 영역을 추출하고, 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 구성을 통하여, 실제 해상 데이터 수집의 어려움을 극복하고, 많은 양의 실제 해상 실험 데이터를 안정적으로 확보 할 수 있다. 그 결과, 최신 딥러닝 기술을 포함한 인공지능 기술을 적용하기 위해서 필요한 많은 양의 실제 해상 실험 데이터를 확보 할 수 있다.The above-described acoustic signal extension apparatus and method extract a region including a target by applying a first window to a two-dimensional transformed acoustic signal, scan the extracted region with a second window smaller than the first window, By extracting the scan area of the, and obtaining the target data and non-target data from the plurality of scan areas, it is possible to overcome the difficulty of collecting the actual sea data, and to secure a large amount of real sea experiment data stably. As a result, it is possible to obtain a large amount of actual maritime experiment data required to apply artificial intelligence technology including the latest deep learning technology.

본 명세서에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block of the block diagrams and each step of the flowcharts attached herein may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be used in each block or flowchart of the block diagram. It will create means for performing the functions described in each step. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block or flowchart of each step of the block diagram. Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions that perform processing equipment may also provide steps for performing the functions described in each block of the block diagram and in each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or step may represent a portion of a module, segment or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks or steps may occur out of order. For example, the two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially concurrently or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the functionality involved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential quality of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas that fall within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 음향 신호 수신부
200: 변환부
300: 추출부
400: 스캐닝부
500: 획득부
100: sound signal receiving unit
200: converter
300: extraction unit
400: scanning unit
500: Acquisition

Claims (13)

음향 신호를 수신하는 음향 신호 수신부;
상기 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 변환부;
상기 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 추출부;
상기 추출된 영역에 대해 상기 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 스캐닝부; 및
상기 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 획득부를 포함하는
음향 신호를 확장하는 장치.
An acoustic signal receiver for receiving an acoustic signal;
A converter which two-dimensionally converts the received sound signal with respect to a time-frequency domain;
An extraction unit configured to extract a region including a target by applying a first window to the two-dimensional converted sound signal;
A scanning unit which extracts a plurality of scan areas by scanning the extracted area using a second window smaller than the first window; And
And an acquirer configured to acquire target data and non-target data from the plurality of scan areas.
Device for extending the acoustic signal.
제 1 항에 있어서,
상기 변환부는,
푸리에 변환(Fourier Transform), 웨이블렛 변환(Wavelet Transform), 및 위그너-빌 분포(Wigner-Ville Distribution) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는
음향 신호를 확장하는 장치.
The method of claim 1,
The conversion unit,
Two-dimensional transformation of the acoustic signal with respect to the time-frequency domain using at least one of a Fourier Transform, a Wavelet Transform, and a Wigner-Ville Distribution.
Device for extending the acoustic signal.
제 1 항에 있어서,
상기 추출부는,
상기 2차원 변환된 음향 신호 내의 표적을 중심으로 상기 표적 보다 큰 크기의 상기 제 1 윈도우를 적용하여 상기 표적을 포함하는 영역을 추출하는
음향 신호를 확장하는 장치.
The method of claim 1,
The extraction unit,
Extracting an area including the target by applying the first window having a larger size than the target with respect to the target in the two-dimensional converted acoustic signal
Device for extending the acoustic signal.
제 1 항에 있어서,
상기 스캐닝부는,
상기 표적을 포함하는 영역에 대해 상기 제 2 윈도우를 이용하여 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 위에서 아래로 스캐닝함으로써 상기 복수의 스캐닝 영역을 추출하는
음향 신호를 확장하는 장치.
The method of claim 1,
The scanning unit,
Extracting the plurality of scanning regions by scanning from left to right and top to bottom using the second window for the region containing the target;
Device for extending the acoustic signal.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 윈도우의 크기 및 상기 제 2 윈도우의 오버랩 크기에 따라, 추출되는 상기 복수의 스캐닝 영역의 수가 결정되는
음향 신호를 확장하는 장치.
The method of claim 4, wherein
The number of the plurality of scanning regions to be extracted is determined according to the size of the second window and the overlap size of the second window.
Device for extending the acoustic signal.
제 1 항에 있어서,
상기 음향 신호는 상기 표적으로부터 반사된 소나 신호인
음향 신호를 확장하는 장치.
The method of claim 1,
The acoustic signal is a sonar signal reflected from the target.
Device for extending the acoustic signal.
음향 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 단계;
상기 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계;
상기 추출된 영역에 대해 상기 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 단계; 및
상기 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 단계를 포함하는
음향 신호를 확장하는 방법.
Receiving an acoustic signal;
Two-dimensionally transforming the received acoustic signal with respect to a time-frequency domain;
Extracting an area including a target by applying a first window to the two-dimensional transformed sound signal;
Extracting a plurality of scan areas by scanning the extracted area using a second window smaller than the first window; And
Obtaining target data and non-target data from the plurality of scan areas.
How to extend the acoustic signal.
제 7 항에 있어서,
상기 2차원 변환하는 단계는,
푸리에 변환(Fourier Transform), 웨이블렛 변환(Wavelet Transform), 및 위그너-빌 분포(Wigner-Ville Distribution) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 단계를 포함하는
음향 신호를 확장하는 방법.
The method of claim 7, wherein
The two-dimensional transformation,
Two-dimensionally transforming the acoustic signal with respect to the time-frequency domain using at least one of a Fourier Transform, a Wavelet Transform, and a Wigner-Ville Distribution.
How to extend the acoustic signal.
제 7 항에 있어서,
상기 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계는,
상기 2차원 변환된 음향 신호 내의 표적을 중심으로 상기 표적 보다 큰 크기의 상기 제 1 윈도우를 적용하여 상기 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계를 포함하는
음향 신호를 확장하는 방법.
The method of claim 7, wherein
Extracting a region containing the target,
Extracting an area including the target by applying the first window having a larger size than the target around the target in the two-dimensional converted acoustic signal;
How to extend the acoustic signal.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 스캔 영역을 추출하는 단계는,
상기 표적을 포함하는 영역에 대해 상기 제 2 윈도우를 이용하여 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 위에서 아래로 스캐닝하여 상기 복수의 스캐닝 영역을 추출하는 단계를 포함하는
음향 신호를 확장하는 방법.
The method of claim 7, wherein
Extracting the plurality of scan areas may include:
Extracting the plurality of scanning regions by scanning from left to right and top to bottom using the second window for the region containing the target.
How to extend the acoustic signal.
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 윈도우의 크기 및 상기 제 2 윈도우의 오버랩 크기에 따라, 추출되는 상기 복수의 스캐닝 영역의 수가 결정되는
음향 신호를 확장하는 방법.
The method of claim 10,
The number of the plurality of scanning regions to be extracted is determined according to the size of the second window and the overlap size of the second window.
How to extend the acoustic signal.
제 7 항에 있어서,
상기 음향 신호는 상기 표적으로부터 반사된 소나 신호인
음향 신호를 확장하는 방법.
The method of claim 7, wherein
The acoustic signal is a sonar signal reflected from the target.
How to extend the acoustic signal.
음향 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 음향 신호를 시간-주파수 영역에 대하여 2차원 변환하는 단계;
상기 2차원 변환된 음향 신호에 대해 제 1 윈도우를 적용하여 표적을 포함하는 영역을 추출하는 단계;
상기 추출된 영역에 대해 상기 제 1 윈도우보다 작은 제 2 윈도우를 이용하여 스캔(scan)함으로써 복수의 스캔 영역을 추출하는 단계; 및
상기 복수의 스캔 영역으로부터 표적 데이터 및 비표적 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 음향 신호를 확장하는 방법을 수행하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 기록매체.
Receiving an acoustic signal;
Two-dimensionally transforming the received acoustic signal with respect to a time-frequency domain;
Extracting an area including a target by applying a first window to the two-dimensional transformed sound signal;
Extracting a plurality of scan areas by scanning the extracted area using a second window smaller than the first window; And
A computer readable recording medium having stored thereon a program for performing a method of expanding an acoustic signal comprising obtaining target data and non-target data from the plurality of scan areas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006023306A (en) * 2004-07-09 2006-01-26 Thales High-speed coherent processing for code for periodic line spectrum
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