TW469736B - Data processing method and apparatus - Google Patents

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經濟部智慧財J局員工消費合作社印製 4 6.9 73 6 A7 B7 五、發明說明（h 發明背景 1 .發明領域’ 本發明係關於一種資料處理方法和裝置，且更特別而 言，係關於一種資料處理方法和一種資料處理裝置，其可 使包含在資料中之雜訊可輕易且有效的消除。 2 .相關技藝之說明 一般而言，傳輸或讀取資料，如影像資料或聲音資料 ，皆會包含隨時間變化之雜訊。在習知技藝中，爲了消除 包含在資料中之雜訊，整個輸入資料可受到平均（以下稱 爲’'整體平均"），局部輸入資料受到平均（其視爲"移動平 均"），或資料之給定項目可以周遭資料之中間値取代。爲 了降低在影像中之雜訊，已知有下列技術》—框體使用當 成一參考框體，和另一框體之動作向量受到決定，藉以使 用動作向量動作補償第二框體。而後決定介於動作補償框 體和參考框體間之加權平均。 但是，上述習知消除雜訊之技術會有下列之問題。 如果包含在資料中之雜訊程度，亦即，訊號雜訊（S /N )比爲固定時，計算整體平均之技術是有效的。但是 ，當S/N比變化時，具有較差S/N比之資料會反向的 影響具有較好S/N比之資料，而使得難以有效的移除雜 訊。 依照計算移動平均之技術，可獲得暫時接近輸入資料 之資料之平均，且因此，處理結果易受到在S/N比中之 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） --— — — — — — — —--» I ' ----- II ^ ---l· I I K I -- (請先閱讀背面之注意事壻再填寫本頁) -4- A7 469736 B7____ 五、發明說明（2) 變化之影響。亦即，以具有高S/N比之輸入資料而言， 處理結果亦具有高S/N比。以具有低S/N比之輸入資 料而言，處理結果亦具有低S/N比。 依照上述之平均計算技術，平均資料可受到平整=因 此，如果此技術使用於消除在影像中之雜訊，資料尖銳改 變之部份，即尖銳緣會消失。 在上述之中間値取代技術中，資料之暫時順序受到擾 亂，其會嚴重的傷害原始波形之特性。在使用一動作向量 中，如果動作向量受到錯誤的偵測，所處理影像之品質亦 會受到相當的破壞。 發明槪要 因此，本發明之一目的乃在解決上述之問題。 爲了達成上目的，依照本發明之一觀點，於此提供一 種資料處理裝置，用以處理輸入資料和輸出所處理之資料 當成输出資料。該資料處理裝置包含：一抽取單元，用以 從輸入資料中抽取具有接近給定輸入資料値之値之相似輸 入資料：和處理單元，用以依照由抽取單元抽取之相似輸 入資料而處理輸入資料。 依照本發明之另一觀點，於此提供一種資料處理方法 ,闬以處理輸入資料和輸出所處理之資料當成輸出資料。 該資料處理方法包括：一抽取步驟，用以從輸入資料中抽 取具有接近給定輸入資料値之値之相似輸入資料；和一處 理步驟，用以依照所抽取之相似輸入資料而處理輸入資料 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） -------------裝！ 1 訂·！ — 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 469 736 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7_____ 五、發明說明（3) 0 圖式簡單說明 圖1爲依照本發明之第一實施例之降低雜訊（N R) 處理電路之構造之方塊圖： 圖2爲圖1之影像處理電路之構造之方塊圖； 圖3爲圖2之影像處理電路之操作流程圖； 圖4 A爲照度之加權函數； 圖4 B爲以和給定圖素間之距離之加權函數； 圖5 A爲欲處理之圖素値； 圖5 B爲加權應用至具有相似於給定圖素之照度之圖 素之槪念： 圖5 C爲其他加權應用至位在給定圖素附近之圖素之 槪念； 圖6爲圖2所示之加權函數設定部份之構造之方塊圖 ♦ 圖7爲使用在模擬之影像照片； 圖8爲由圖7之影像所獲得之模擬結果； 圖9爲使用在模擬中之影像照片； 圖1 0爲由圖9之影像所獲得之模擬結果： 圖1 1爲藉由計算介於一給定圖素和相似於給定圖素 之圖素間之加權平均而消除雜訊之原理； 圖1 2爲介於量測値和真値間之錯誤分佈； 圖1 3爲介於量測値和真値間之錯誤分佈： 本紙張尺度適用1ί1固國家標準（CNS)A4規格（210x 297公f ) -------I I I I I - 1 I--1 I ^ *1 — — — — — ! (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} -ό - 4 69 736 Α7 Β7 五、發明說明（4) 圖1 4爲依照本發明之第二實施例之NR處理電路之 構造之方塊圖： {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 5爲輸入資料之模式化； 圖1 6爲以圖1 4之NR處理電路而得之處理結果； 圖1 7爲以圖1 4之NR處理電路而得之處理結果； 圖18爲圖14之預處理單元之處理； 圖1 9爲以圖1 4之NR處理電路而得之處理結果； 圖2 0爲依照本發明之第三實施例之NR處理電路之 構造之方塊圖： 圖2 1爲圖2 0之NR處理電路之操作之流程圖；和 圖2 2爲依照本發明之第四實施例之NR處理電路之 構造之方塊圖。 ΐ要元件對照表 1 框記憶體 2 影像處理單元 3 框記憶體 11 加權函數設定部份 經濟部智慧財彦局員工消费合作社印製 12 圖素値領域加權部份 13 空間領域加權部份 14 時間領域加權部份 1 5 加法器 · 2 1 微分電路 2 2 塊分割電路 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公餐） 469736 A7 經濟部智慧財J局員工消費合作社印製 _____B7____五、發明說明（5) 2 3 均方根計算電路 24 函數曲線產生電路 2 5 雜訊位準評估電路 3 1 閂鎖電路 3 2 預處理單元 33 模式單元 41 線性迴歸單元 42 輸出計算器 51 雜訊位準評估單元 6 1 錯誤計算器 較佳實施例之詳細說明 圖1爲依照本發明之第一實施例之降低雜訊（NR ) 處理電路之構造之方塊圖，其中NR處理在影像上執行。 欲N R處理之影像首先供應至以框爲單位之框記憶體i ^ 框記憶體1具有儲存容量以儲存多數框體（例如，1 0至 2 0框體）和暫時儲存所供應之影像。影像處理單元2讀 取儲存在框記億體中之影像和執行N R處理以降低在影像 中之雜訊。由影像處理單元2所處理之影像供應至框記億 體3。框記憶體3暫時的儲存從影像處理單元2所供應之 影像。 圖2爲圖1所示之影像處理單元2之構造。儲存在框 記憶體1中之影像（圖1 )受到適當的讀取和供應至加權 函數設定部份1 1或圖素値領域加權部份1 2。 ------------!裝 i — — ！ 1 訂· i I — I -線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公茇） -8- i9 73 6 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6) 加權函數設定部份11適應的設定圖素値領域加權函 數W V s Ϊ，垂直·加權函數W v e r，水平加權函數w H。r , 和時間領域加權函數W F ^ (其皆將於後討論），和供應加 權函數评\'31至圖素値領域加權部份12,加權函數 w V r ^和w H u :至空間領域加權部份1 3 ,和加權函數 W「，至時間領域加權部份1 4。 圖素値領域加權部份1 2依照加權函數W v a i加權所 接收之圖素和供應加權圖素至空間領域加權部份1 3。空 間領域加權部份1 3依照加權函數W v ε，和W H。τ加權從 圖素値領域加權部份1 2而來之圖素和供應加權圖素至時 間領域加權部份1 4。時間領域加權部份1 4依照加權函 數W f加權從空間領域加權部份1 3而來之圖素和供應加 權圖素至加法器1 5。而後，加法器1 5循序的添加從時 間領域加權部分1 4所供應之圖素（圖素値）和輸出一添 加値。 以下參考圖3之流程圖說明圖2所示之影像處理單元 2之操作。 在步驟S1中，設定加權函數。更特別而言，加權函 數設定部份1 1適當的讀取儲存在框記憶體1中之影像和 評估現有框體之雜訊位準=而後，加權函數設定部份1 1 根據所評估之雜訊位準設定加權函數W v. a : , w V ε r， W丨丨。r，和w F Γ 0 在影像處理單元2中，給定圖素之値以多數加權圖素 値之總和取代，藉以降低雜訊。加權函數\¥^31依照介於 閲 讀 背 面 之 注 項 再 填 iί裝 頁 訂 缘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公.¾ ) -9- A7 469 736 B7^___ 五、發明說明（7) 每個取代圖素和給定圖素間之差異而使用以加權取代一給 定圖素之圖素=在此實施例中，加權函數W v a i以下列高 斯分佈之等式f (X)表示： f ( X )=1/(( 2 ^ )1 7 2 σ )exp(- (x - β )2/(2 σ 2))...(1) 其中4和P分別表示平均値和標準偏差。 加權函數W u ,，W η ^，和W F :使用以加權依照介 於給定圖素和每個欲處理之圖素間之空間和時間距離而處 理之圖素。在此實施例中，加權函數W V u , W Η。f，和 W 。雖然可以其他等式表示，於此亦以高斯分佈之等式 (1 )表示。 因此，加權函數…、^^爲表示介於給定圖素和欲處理 之圖素間之差異sub之函數，且更嚴格而言，其可表示 成 W. 1 ( s u b )。加權函數 W V f r , W Η。r，和 W F· r 分別表示介於給定圖素和欲處理之圖素間之垂直距離j， 其間之水平距離1 ,和其間之時間距離k，且更特別而言 ，他們分別表示成W V e f ( j )，W Η " ( i ),和 W 丨、（k )。 以高斯分佈表示之加權函數W V a i如圖4 A所示，其 中水平軸表示照度。以高斯分佈表示之Wvs ^，WHnr , 和W 如圖4 B所式，其中水平軸表示每個領域之距離。 在圖4B中，加權函數Wvu, ，和整體表示 成 W L 。 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS>A4規格（210* 297公釐） I-------------· I ----11^.----:1!—$ --·請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財彦局員工消費合作社印製 -10- 469 73 6 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（8) 在加權函數設定部份11中，在界定加權函數Wval ,Wvu，Wn。，，和Wh之等式（1 )中之標準偏差P 根據雜訊之評估位準而設定。所得之加權函數W V a】， w Y u，w Η。h和w h供應至圖素値領域加權部份1 2 ，空間領域加權部份1 3，和時間領域加權部份1 4。更 特別而言，加權函數W v a ,供應至圖素値領域加權部份 1 2，加權函數W v e r和W η。^ ,供應至空間領域加權部 份1 3 ,和加權函數W F，供應至時間領域加權部份1 4。 再參考圖3,在步驟S2中，應用加權至在圖素値領 域加權部份1 2，空間領域加權部份1 3 ,和時間領域加 權部份1 4中之所供應圖素。所得之値輸出當成給定圖素 之新圖素値。 更特別而言，假設在儲存在框記憶體中之框體中從頂 部之第（y + 1 )列和從左邊之第（X + 1 )行之第t框 之給定圖素表示成L〔t〕 [y] 〔X〕。在上述加權部 份1 2， 13， 1 4和加法器1 5中所獲得之給定圖素之 新値L '〔 t〕 〔 y〕 〔 X〕以下式表示：

L' [t] [y] [x] = J WFr(k) i 2 WVer(j) i J k--K \3--J \1-·Ι x WVal(L [t + k] ty + j] tx + i] - L [t] [y] [x]) x L [t + k] [y + j] [x + i] ...(2) 而後，處理進行至步驟s 3 ,其中以控制器（未顯示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297^^7 -------I-----裝--------訂----f---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 469736 A7 B7 五、發明說明（9) )決定在一框體中之所有圖素是否已處理當成一給定圖素 。如果步驟S 3之結果是否定的，此處理返回步驟S 2， 其中相關處理在欲處理之圖素上執行。如果在步驟S 3中 爲在一框體中之圖素皆已處理時，此處理返回步驟S1， 其中後續的框體處理當成一給定框體。而後，重複相似的 處理。 更特別而言，在圖2所示之影像處理單元2中，藉由 應用加權至圖素和添加加權圖素，可決定一個具有降低雜 訊之給定圖素之新値。在圖素領域加權部份1 2中，根據 介於給定圖素値L 〔 t〕 〔 y〕 〔 x〕和欲處理之圖素値 L [ t + k ) [ y + j ]〔又+1〕間之差異（：1〔1 + k j [y+j〕i x + i ] - L [ t ] [ y ] 〔x〕）而 應用一加權。 結果，較大的加權應用至更多相似於給定圖素之欲處 理之圖素，而較小的加權應用至更少相似於給定圖素之欲 處珲之圖素。亦即，在極端之例中，無加權應用至不相似 於給定圖素之欲處理之圖素。以此方式，只有相當相似於 給定圖素之圖素會受到抽取，且此圖素受到加權和添加， 藉以決定具有降低雜訊之原始給定圖素之一新値。 在空間領域加權部份1 3中，根據介於給定圖素和欲 處理之圖素間之垂直距離j和其間之水平距離1而應用一 加權。亦即，較大的加權應用至空間較靠近給定圖素之圖 素，而較小的加權應用至空間較遠離給定圖素之圖素。 在時間領域加權部份1 4中，根據介於給定圖素和欲 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公.¾ ) ----^丨-------裝-------—訂--- L---'-- . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 4 69 73 6 經濟部智慧財彥局員工消費合作社印5^ A7 B7 五、發明說明（3 處理之圖素間之時間距離k而應用一加權。亦即，較大的 加權應用至時間較靠近給定圖素之圖素，而較小的加權應 用至時間較遠離給定圖素之圖素。 如上所述，較大的加權應用至空間和時間較靠近給定 圖素之圖素，而無加權應用至空間和時間均遠離給定圖素 之圖素。 因此，參考圖5 A , 5 B，和5 C，具有値（照度） 相似於給定圖素之圖素首先受到抽取，如圖5 B所示，且 在所抽取之圖素中，空間和時間靠近給定圖素之圖素受到 抽取，如圖5 C所示。所抽取之圖素受到加權和添加，且 所得之値受決定爲一給定圖素之新値。因此，可輕易且有 效的降低包含在給定圖素中之雜訊。在圖5 A , 5 B ,和 5C中，一矩形區域等於一圖素，和矩形區域之尺寸表示 一加權。 圖6爲圖2所示之加權函數設定部份11之構造。於 此假設給定框爲第η框。第η框和後續之第（η + 1 )框 乃供應至一微分電路21。此微分電路21計算介於第η 框和第（η十）框間之差異和供應具有所計算差異之框（ 一差異框）至塊分割電路2 2。 塊分割電路2 2將從微分電路2 1供應而來之微分框 分成塊，每個塊具有預定數目之圖素（例如，8x1 6圖 素塊），和供應塊至均方根（RMS)·計算電路2 3。 RMS計算電路2 3計算從塊分割電路2 2供應而來之每 個塊之圖素差異之RMS。而後，每個塊之RMS從 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- I--------裝------訂 —丨ri — 線 '-. <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 469736 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 RMS計算電路2 3供應至函數曲線產生電路2 4。在此 函數曲線產生電路24中，產生RMS函數曲線且供應至 雜訊位準評估電路2 5。 雜訊位準評估電路2 5以從函購曲線產生電路2 4所 供應之RMS函購曲線而評估在第η框（其爲一給定框） 中的雜訊位準。 更特別而言，雜訊位準評估電路25偵測在RMS函 購曲線中非零之最小R M S，和輸出此最小R M S當成在 給定框中之雜訊位準。假設影像之訊號分量和雜訊分量間 並無關係（即使此假設乃是對於具有在行和列中爲8個或 更大圖素之塊而言，亦無問題）。統計而言，在一微分框 中，具有訊號分量之塊之RMS大於不具有訊號分量者。 囚此，不含訊號分量之塊之R M S，亦即，只含有雜訊之 塊，呈現爲在RM S函購曲線中之最小値。 値得注意的是，在R M S函數曲線中非零之最小 RMS會顯著的依賴框。如果非零之最小RMS使用當成 雜訊位準時，雜訊之位準會依照框而顯著的改變。因此， 例如y = e x之加權可應用至RMS函數曲線（較大的加 權乘以較小的RMS，而較小的加權乘以較大的RMS) 。而後，可計算加權RMS之加權平均値和使用當成雜訊 位準。在此例中，雜訊位準不會依.照框而顯著的變化，且 可實質保持。 在雜訊位準評估電路2 5中評估之雜訊位準乃供應至 加權函數設定電路2 6。在加權函數設定電路2 6中，在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公发） I-----------I --------訂--I L I I I -1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 4 69 73 6 A7 B7 五、發明說明（3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 加權函數Wvsl，Wvfir，Wh。^，和WFr中之高斯分佈 之標準偏差根據從雜訊位準評估電路2 5所供應而來之給 定框之雜訊位準而設定。 更特別而言，加權函數設定電路2 6增加在加權函數 Wval中之標準偏差σ以用於較大的雜訊位準。以此方式 ，在加權函數WVal中之標準偏差σ依照雜訊之爲準而改 變，藉以依照包含在原始影像中之雜訊位準而執行最佳的 N R處理。 替代的，在加權函數W V a 1，W V c r ., W Η。I·，和 w K f中之標準偏差σ亦可藉由偵測動作量或在原始影像中 之動作存在與否而設定。亦即，在加權函數 W 1中之標準偏差σ對於具有動作（移動圖像）之影像 會增加。相反的，在加權函數WFi中之標準偏差σ對於幾 乎無動作（靜止影像）之影像會增加。在此例中，在考量 原始影像之動作下，可執行N R處理。 以下參考圖7至圖10說明藉由執行NR處理在以圖 1所示之影像處理單元2之影像上所得之麼模擬結果。 經濟部智慧財彦局員工消費合作社印製 圖7和9顯示欲NR處理之影像。圖7之影像爲靜止 影像，而圖9之影像來自一移動影像。圖8和10分別顯 示圖7和9所示之影像所得之模擬結果。 在圖8中，曲線A 1表示圖7之影像之S /N比，和 領先部份和落後部份之S / N比約爲3 3 d B ,和中間部 份之S/N比約爲40dB。 曲線A 2表示藉由影像處理單元2執行在圖7中之影 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 469736 A7 B7 五、發明說明（13> (請先間讀背面之沒意事彳再填寫本頁) 像之NR處理而得之影像之S/N比，和曲線A3和A4 表示藉由依照移動相依平均技術（首先決定動作之存在與 否，而後計算具有動作之部份和不含動作之部份之平均） 執行在影像上之NR處理而得之影像之S/N比。以A 3 和A 4表示之不同S/N比乃藉由改變使用於決定動作之 參數値而得。

在圖1 0中，曲線B 1表示圖9所示之影像之S/N 比。如圖7所示之影像之例，曲線B 1之領先部份和落後 部份之S / N比約爲3 3 d B，和中間部份之S / N比約 爲 4 0 d B。 曲線B 2表示藉由使用影像處理單元2執行圖9所示 之影像之NR處理而得之影像之S/N比。曲線B 3表示 藉由依照動作相依平均技術執行圖9所示之影像之N R處 理而得之影像之S / N比。 圖8和1 0顯示雜訊可依照由影像處理單元2之N R 處理之改善S/N比而有效的降低，而無關於影像之型式 ，亦即，靜止影響到或移動影像，且未受到原始影像之S / N比所影響。 經濟部智慧財J局員工消费合作社印製 在上述之例中，在接近給定圖素之圖素中，空間且時 間的接近給定圖素之圖素受到抽取。但是，關於空間因素 方面，只有抽取水平或垂直靠近給定圖素之圖素。 藉由抽取靠近給定圖素和而後藉由加權和添加所抽取 之圖素以降低雜訊之原理（改善S/N比）如下。爲了簡 單說明起見，使用最簡單的方法，即算術平均，當成加權 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公爱） -16- 4 6 9 7 3 6 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（β 和添加方法。 假設介於圖素量測値和真値間之錯誤，即，雜訊，以 正常分佈表示（此種假設基本上無問題），圖素之量測値 亦以正常分佈表示，如圖1 1所示。 假設給定圖素之量測値以C表示。在圖11中以D表 之罪近里潮値之圖素環繞量測値c分佈。當靠近量測値 C之圖素之算術平均以C'表示時，算術平均値c'等於分 割以陰影部份所表示之區域成爲兩相等部份之値。因此， 可達成下述之假設。如果量測之圖素値以正常分佈表示時 .，靠近量測値C之算術平均C'接近真値。因此，藉由決定 靠近量測値C之圖素之算術平均，可降低雜訊。 圖1 2爲介於形成影像之每個圖素之量測値和真値間 之錯誤之分佈。藉由計算靠近給定圖素之圖素之算術平均 ，圖12所示之分佈可以圖13之圖表示。 更特別而言，藉由計算算術平均，具有錯誤Ε之圖素 之錯誤分佈以圖13之F表示。在此例中，雖然有一些圖 素具有大於錯誤Ε之錯誤，但是大部份圖素具有小於Ε之 錯誤。結果，在圖1 3中，以實線表示之錯誤分佈變成比 原始分佈（圖1 2 )更尖銳。換言之，具有較小錯誤之圖 素數目增加。 依照前述之消除（降低）雜訊原理，藉由執行另一加 權操作在具有降低雜訊之圖素上，可達成進一步的雜訊降 低。加權函數w V a !之標準偏差σ等於在圖1 1中受到加 權之資料之區域D之設定。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） --11---------I --------^----r I--^ 1 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 469 736 經濟部智慧財彦局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（巧 圖1 4爲依照本發明之第二實施例之NR處理電路之 構造 在此NR處理電路中，抽取具有値最靠近給定輸入資 料之輸入資料，和藉由使用所抽取之輸入資料，可消除（ 降低）包含在給定輸入資料中之雜訊。 更特別而言，輸入資料供應至閂鎖電路3 1，和一預 處理單元3 2。閂鎖電路3 1 !和輸入資料所供應之時間同 步的閂鎖（儲存）所供應之輸入資料，和進一步將其供應 至後續之閂鎖電路3 1 2和預處理單元3 2。相似的，閂鎖 電路3 1 2或閂鎖電路3 1 3分別閂鎖從閂鎖電路3 1 i和 3 1 2供應而來之輸入資料，和將其分別供應至後續之閂鎖 電路3 1 3和閂鎖電路3 1 4，和至預處理單元3 2。閂鎖 電路3 1 4閂鎖從先前閂鎖電路3 1 3輸出之輸入資料和將 其供應至預處理單元3 2。 如果輸入資料X ( t + 2 )供應至閂鎖電路3 1 !和預 處理單元3 2時，分別閂鎖在閂鎖電路3 1 i , 3 1 2， 313，和314中之輸入資料X (t + 1) , X (t)， x (t — 1),和x (t— 2)亦供應至預處理單元32 。亦即，五個連續樣本資料X ( t + 2 )至X ( t - 2 ) 同時供應至預處理單元3 2。藉由執行預處理，使用中間 資料X Ct)當成選自X (t+2)至X (t— 2)之輸 入樣本資料之給定輸入資料，靠近給定輸入資料X ( t ) 之資料從五個樣本資料X ( t + 2 )至X ( t — 2 )間抽 出和供應至一模式單兀3 3。 本紙張尺度適用中0國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复）

Iliil — — — — — — —— 1111111 « — — ^ — ΙΓΙ — 學 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -18- 469 736 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 模式單元3 3根據預定模式藉由使用來自預處理單元 3 2之輸入資料而執行相近處理，藉以決定相關於給定輸 入資料X (t)之輸出資料y (t)。 更特別而言，模式單元3 3由一線性迴歸單元4 1和 +—輸出計算器4 2所形成》線性迴歸單元4 1藉由使用來 0預處理單元3 2之輸入資料依照以線性式（直線）所表 示之模式執行相近處理，藉以局部的模式輸入資料。換言 之，線性迴歸單元4 1將來自預處理單元3 2之輸入資料 形成以線性式之模式。 依照此線性迴歸，如圖1 5所示，可決定縮小介於以 線性式y = a t + b之直線和來自預處理單元3 2之輸入 資料（以圖1 5中之•表示）間之差異之平方和之內容a ill b - rfn後，線性迴歸單元4 1供應所決定之內容a和b至 輸出計算器4 2。輸出計算器4 2藉由使用內容a和b計 算y ( t) =a t+b,且輸出所得之値y (t)當成相 關於給定輸入資料x ( t )之輸出資料。 前述的處理乃在每個時間點t上在輸入資料X ( t ) 上執行，藉以獲得相近於真値之輸出資料y ( t ),其可 有效的降低（消除）雜訊（以一增強S / N比），如圖 1 6所示。 當真値具有連續性時，以線性式之模式是有效的。如 果不是，例如，如果真値具有不連續點，從以線性式之模 式而得之輸出資料y ( t )偏離真値，如圖1 7所示。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公蜚） -----— — — — — — -----J — I 訂 J I l·--I·— -"5^ <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -19- 469 736 A7 _____ B7 五、發明說明（.17) 因此，預處理單元3 2只從五個樣本輸入資料中抽取 以線性式所表示之模式匹配之資料，和供應所抽取之資料 至線性迴歸單元4 1。 更特別而言，預處理單元32計算介於給定輸入値 X ( t )和每個輸入資料x (在此例中爲x ( t + 2)至 X ( t - 2 ))間之差異之絕對値（I X ( t ) — X | ) 。而後，只有具有絕對値等於或小於預定臨界値t h之輸 入資料受到抽取和供應至線性迴歸單元4 1。因此，在線 性迴歸單元4 1中，如圖1 8所示，線性迴歸只在相關於 給定輸入資料之臨界値土 t h內之輸入資料上執行，否則 會引起輸出資料y(t)摘波形從在真値之不連續點上之 真値偏離》亦即，即使真値具有一不連續點，亦可獲得接 近真値之輸出資料y ( t ),如圖1 9所示。 圖2 0爲依照本發明之第三實施例之N R處理電路之 構造。和圖1 4所示相同的元件以相同的參考數字表示， 因此省略對其之說明。亦即，除了提供有雜訊位準評估單 元5 1外，圖2 0之NR處理電路和圖1 4相似的構成。 在圖1 4所示之NR處理電路中，固定臨界値t h使 用在預處理單元3 2中。但是，在圖2 0所示之NR處理 電路中，使用在預處理電路32中之臨界値th依照包含 在輸入資料中之雜訊位準而適當的設定。 更特別而言，供應至預處理單元32之相同五個樣本 輸入資料X ( t + 2 )至X ( t — 2 )乃供應至雜訊位準 評估單元51。雜訊位準評估單元51評估包含在輸入資 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) •--------I---—裝·-- _- {請先閱讀背面之注意事圩再填寫本頁) ^0J. -線 經濟部智慧財彦局員工消費合作社印製 -20- 4 6.9 73 6 A7 B7 經濟郤智慧財彦局員工湞費合作社印製 五、發明說明（3 料中之雜訊位準和供應所評估之雜訊位準至預處理單元 3 2。而後，預處理單元3 2根據雜訊之評估位準設定臨 界値t h。 以下參考圖2 1之流程圖說明圖2 0之NR處理電路 之操作。 在步驟S 1 1中，五個樣本輸入資料X ( t + 2)至 X ( t - 2 )輸入至預處理單元3 2和雜訊位準評估單元 5 1。在步驟S 1 2中，雜訊位準評估單元5 1而後評估 包含在五個樣本輸入資料X ( t + 2)至X ( t - 2)中 的雜訊位準=亦即，雜訊位準評估單元5 1計算五個樣本 輸入資料X (t+2)至X (t— 2)之變異，和根據所 計算之變異評估雜訊位準。所評估之雜訊位準而後從雜訊 位準評估單元5 1供應至預處理單元3 2。 在步驟S 1 3中，預處理單元3 2根據由雜訊位準評 估單元5 1所評估之雜訊位準設定臨界値。更特別而言t 較大的臨界値t h設定用於較大的雜訊位準，而較小的臨 界値t h設定用於較小的雜訊位準。而後，預處理單元 3 2計算介於給定輸入資料X ( t )和五個樣本輸入資料 X (t + 2)至X (t-2)間之差異之絕對値，和只抽 取絕對値等於或小於臨界値t h之資料。所抽取之輸入資 料供應至模式單元3 3。 在步驟S 1 4中，模式單元3 3局部的模式化來自預 處理單元3 2之輸入資料，藉以決定界定最佳相近輸入資 料之線性式y = a t + b之內容a和b。在步驟S 1 5中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---I---------裝--------訂---K----i.!線 <請先蘭讀背面之涑惠事淖谇填寫本頁> -21 - 4 69 736 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（巧 ，模式單元33藉由使用在步驟S14中決定之內容a和 b計算式y (t)=at+b，和輸出所得之y (t)當 成相關於給定輸入資料X(t)之輸出資料。 而後在步驟S 1 6中以一控制器（未顯示）決定是否 已處理所有的輸入資料。如果步驟S 1 6之結果爲否，則 此處理等待供應新的資料。而後此處理返回步驟S 1 1， 和重複相關的處理。如果在步驟S 1 6中發現已處理完所 旬輸入資料時，則此處理已完成。 圖2 2爲依照本發明之第四實施例之N R處理電路之 構造。和圖1 4或2 0所示相同的元件以相同的參考數字 表示，因此省略對其之說明。亦即，除了提供有一錯誤計 算器6 1外，圖2 2之NR處理電路和圖1 4相似的構成 在圖1 4所示之NR處理電路中，固定臨界値t h使 用在預處理單元3 2中。但是，在圖2 2所示之NR處理 電路中，以及在圖20所示之相對部份中，使用在預處理 單元3 2中之臨界値t h依照包含在輸入資料中之雜訊位 準而適當的設定。雖然圖2 0中之NR處理電路根據輸入 資料之變異而評估雜訊位準，而圖2 2所示之NR處理電 路根據發生在模式化輸入資料中之模式錯誤而評估雜訊之 位準》 更特別而言，界定線性式y = a t + b之內容a和b 和五個相同樣本輸入資料x ( t + 2)至x (t— 2)， 其最佳的接近五個樣本輸入資料，乃供應至錯誤計算器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公餐） — — 111!— — — — ·* · 11! 11 .1^ J f 11 I -% (請先閲讀背面之注意事V再填寫本頁> -22- 經濟部智慧財J局員工消費合作杜印製 4 69 73 6 A7 B7 五、發明說明（q 6 1° 錯誤計算器6 1計算以下述等式表示之模式錯誤e， 和根據所計算之模式錯誤e評估包含在輸入資料中之雜訊 位準。 e = |a X (t+2)+b-x(t+2)I + |a x (t+1)+b-x(t+1)| + [a x t+b-x(t)| + ja x (t-l)+b-x(t-l)I + |a x (t-2)+b-x(t-2)| ...(3) 在錯誤計算器61中計算之雜訊位準供應至預處理單 元3 2。而後預處理單元3 2根據雜訊之位準設定臨界値 t h ,和執行與圖2 0所示之N R處理電路中所執行相似 之處理。 如上所述，抽取具有和給定輸入資料相似之値之資料 ，和所抽取之輸入資料受到局部的模式化。因此，可降低 尙未模式化之輸入資料分量，亦即，雜訊。 雖然在前述實施例中，使用線性資料當成輸入資料， 本發明亦可應用至多維資料，如影像之輸入。如果輸入資 料爲N維，使用在線性迴歸中之線性式所表示之模式以下 述等式表示。

N y Σ aiti + c. i-0 ...(4) 本紙張尺度剌中_家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公梦） I 1----------裝--------訂----r-------線 * (請先閱讀背面t注意事咬再填寫本頁) -23- 4 6 9 73 6 A7 B7 五、發明說明（21) 在前述之實施例中，使用線性式當成接近輸入資料之 模式。但是，亦可使用可接近各種形態之另一種型式之模 式，如N多項式或Bezier曲線。 接近輸入資料之技術不只限於線性迴歸。 雖然本發明之前述實施例以達成降低雜訊之觀點而說 明，於此亦可執行輸入資料之波形成形。 從前述之說明可知，本發明之資料處理方法和裝置可 提供下列之優點。可抽取相似於給定輸入資料之輸入資料 ，和藉由使用所抽取之輸入資料執行處理，藉以獲得具有 可有效降低包含在輸入資料中之雜訊之輸出資料。 -----1 — ！！丨_ 裝' ! I _ I —丨訂---^---l· <請先閱讀背面之注意事对再填寫本頁) 經濟部智慧財彦局員工消費合作杜印？衣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -24-

Claims (1)

1. )月修正 4 6 9 7 3 §件1第891013¾號專利申-請案 中文申請專利範圍修正本 六、申請專利範園 1 . 一種資料處理裝置，用以處理輸入資料和輸出所 處理之資料當成輸出資料，包含： (請先閲讀背面之注$項再埃寫本頁) 抽取機構，用以從輸入資料中抽取具有接近給定輸入 資料値之値之相似輸入資料：和 處理機構，用以依照由抽取機構抽取之相似輸入資料 而處理輸入資料。 2 .如申請專利範圍第1項之資料處理裝置，其中該 抽取機構依照介於輸入資料和給定輸入資料間之差異，藉 由應用一加權至输入資料，而抽取相似輸入資料。 煩埼委員明/Γ^ 修ir·本有無變之 年cr Γ7ίϋΠΙ所提之. ν'.卜d.,;irs准予修^.0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 .如申請專利範圍第2項之資料處理裝置，其中該 抽取機構藉由將輸入資料乘以一預定加權函數而應用一加 權至輸入資料。 4 .如申請專利範圍第3項之資料處理裝置，進一步 包含設定機構，用以適應的設定加權函數。 5.如申請專利範圍第4項之資料處理裝置，進一步 包含評估機構，用以評估包含在輸入資料中之雜訊位準， 其中該設定機構依照評估之雜訊位準而設定加權函數。 6 ·如申請專利範圍第1項之資料處理裝置，其中該 處理機構藉由添加依照介於相似輸入資料和給定輸入資料 間之時間或空間近似而加權之相似輸入資料而計算輪出資 料。 7·如申請專利範圍第6項之資料處理裝置，其中該 處理機構藉由將相似輸入資料乘以一預定加權函數而應用 一加權至相似輪入資料。 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐）

   469736 六、申請專利範囷 8 _如申請專利範圍第7項之資料處理裝置，進一步 包含設定機構，用以適應的設定加權函數。 9，如申請專利範圍第8項之資料處理裝置，進一步 包含評估機構，用以評估包含在輸入資料中之雜訊位準， 其中該設定機構依照評估之雜訊位準而設定加權函數。 1 0 .如申請專利範圍第1項之資料處理裝置，其中 該抽取機構根據介於輸入資料和給定輸入資料間之差異而 從輸入資料中抽取相似輸入資料。 1 1 .如申請專利範圍第1項之資料處理裝置，其中 該抽取機構抽取輸入資料當成相似輸入資料，該輸入資料 爲時間或空間接近給定輸入資料。 1 2 .如申請專利範圍第1項之資料處理裝置，其中 該抽取機構抽取輸入資料當成相似輸入資料，該輸入資料 與給定輸入資料間之差異在一預定値內。 13·如申請專利範圍第12項之資料處理裝置，其 中進一步包含設定機構，用以適應的設定加權函數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先《讀背面之注$項再填寫本頁) 14.如申請專利範圍第13項之資料處理裝置，進 一步包含評估機構，用以評估包含在輸入資料中之雜訊位 準，其中該設定機構依照評估之雜訊位準而設定加權函數 〇 1 5，如申請專利範圍第1 4之資料處理裝置，其中 該評估機構根據介於輸入資料和相關輸出資料間之差異或 根據輸入資料之變異而評估雜訊之位準。 1 6 .如申請專利範圍第1項之資料處理裝置，其中 本紙张尺度適用中國围家揲率（CNS } A4洗格（2丨0X297公鼇） -2- 469736 AS BS C8 D8 90· iC 正 六、申請專利範圍 該處理機構藉由執行使用相似輸入資料之近似處理而計算 輸出資料。 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之資料處理裝置，其 中該處理機構依照一預定模式執行近似處理。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之資料處理裝置，其 Φ該處理機構依照以線性式所代表之模式而執行近似處理 〇 1 9 ‘一種資料處理方法，用以處理輸入資料和輸出 所處理之資料當成輸出資料，包含·· 抽取步驟，用以從輸入資料中抽取具有接近給定輸入 資料値之値之相似輸入資料，·和 處理步驟，用以依照所抽取之相似輸入資料而處理輸 入資料= 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之資料處理方法，其 中該抽取步驟依照介於輸入資料和給定輸入資料間之差異 ,藉由應用一加權至輸入資料，而抽取相似輸入資料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 1 .如申請專利範圍第20項之資料方法，其中該 抽取步驟藉由將輸入資料乘以一預定加權函數而應用一加 權至輸入資料。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之資料處理方法，進 一步包含設定步驟，用以適應的設定加權函數° 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之資料處理方法，進 一步包含評估步驟，用以評估包含在輸入資料中之雜訊位 淮，其中該設定步驟依照評估之雜訊位準而設定加權函數 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4洗格（210x297公簸） -3 - 4 59 73 6 A8 B8 C8 D8 90. 1:條正 年 λ 。補充. 六、申請專利範圍 0 (請先Μ讀背*之注意事項再填寫本頁) 2 4 .如申請專利範圍第1 9項之資料處理方法，其 中該處理步驟藉由添加依照介於相似輸入資料和給定輸入 資料間之時間或空間近似而加權之相似輸入資料而計算輸 出資料。 2 5 ·'如申請專利範圍第2 4項之資料處理方法，其 中該處理步驟藉由將相似輸入資料乘以一預定加權函數而 應用一加權至相似輸入資料。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之資料處理方法，進 一步包含設定步驟，用以適應的設定加權函數。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之資料處理方法，進 一步包含評估步驟，用以評估包含在輸入資料中之雜訊位 準，其中該設定步驟依照評估之雜訊位準而設定加權函數 Λ 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 •4-

   中進一步包含設定步驟，用以適應的設定加權函數。 3 2 .如申請專利範圍第3 1項之資料處理方法，進 一步包含評估步驟，用以評估包含在輸入資料中之雜訊位 準，其中該設定步驟依照評估之雜訊位準而設定加權 〇 3 3 .如申請專利範圍第3 2之資料處理方法，其中 該評估步驟根據介於輸入資料和相關輸出資料間之差異或 根據輸入資料之變異而評估雜訊之位準。 3 4 .如申請專利範圍第1 9項之資料處理方法，其 中該處理步驟藉由執行使用相似輸入資料之近似處理而計 算輸出資料。 35 ·如申請專利範圍第3 4項之資料處理方法，其 中該處理步驟依照一預定模式執行近似處理。 3 6 .如申請專利範圍第3 5項之資料處理方法，其 中該處理步驟依照以線性式所代表之模式而執行近似處理 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) H. % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國®家梯率（CNS ) A4規格（2丨0><297公釐） -5-