JPH03214354A - smoothing device - Google Patents

smoothing device

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JPH03214354A
JPH03214354A JP983590A JP983590A JPH03214354A JP H03214354 A JPH03214354 A JP H03214354A JP 983590 A JP983590 A JP 983590A JP 983590 A JP983590 A JP 983590A JP H03214354 A JPH03214354 A JP H03214354A
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smoothing
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Mamoru Yoshida
守 吉田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔卒業上の利用分野〕 この発明は,一連のディジタル信号を入力し,これらの
信号を平滑化する信号の平滑化方法及び装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application] The present invention relates to a signal smoothing method and apparatus for inputting a series of digital signals and smoothing these signals.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来,画r砿処理を始めとする信号処理装置において,
連続するディジタルデータに対して平滑化を行う場合に
は次式で与えられる様な非巡回形線形フィルタである移
動平均法が用いられていた。
Conventionally, in signal processing devices such as image processing,
When smoothing continuous digital data, the moving average method, which is an acyclic linear filter given by the following equation, has been used.

{1}式において,  x(1)は入力データ,y(1
)は平滑データ,aj  は各入力データにかかる係数
であり(2)式を満たす。
In equation {1}, x(1) is the input data, y(1
) is smoothed data, aj is a coefficient applied to each input data, and satisfies equation (2).

この様に従来は,入力データ中に通常のノイズ以外の明
らかに有意な信号が含まれてbても一律に同じ処理を行
っていた。
In this way, conventionally, even if the input data contained clearly significant signals other than normal noise, the same processing was performed uniformly.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の移動平均による処理例を第8図に示す。 FIG. 8 shows an example of processing using a conventional moving average.

第8図において,実線は入力データ列,破線は平滑デー
タである。尚第8図は実際に移動平均が有効な領域のみ
(すなわち,先端のn1  データ,後端のn2  デ
ータは除く〕示してある。
In FIG. 8, the solid line is the input data string, and the broken line is the smoothed data. Note that FIG. 8 shows only the area where the moving average is actually effective (that is, excluding the n1 data at the leading edge and the n2 data at the trailing edge).

第8図の入力データには,  A,  B,  Oの様
な本末の緩やかな信号の変化とは明らかに異なる信号の
物・唆な変化が見られる。この様な入力データに対して
(1)式の平滑化を行うと,四図の破線の様に大きな入
力の変動の影響を受け,特KA点で顕著な様に入力の変
動方向に平滑データが引張られる。
In the input data shown in FIG. 8, there are subtle changes in the signal that are clearly different from the gradual changes in signals such as A, B, and O. When smoothing using equation (1) is applied to such input data, it is affected by large input fluctuations as shown by the broken line in Figure 4, and the smoothed data tends to move in the direction of input fluctuations, as shown by the broken line in Figure 4. is pulled.

この様に従来の方法によれば,入力データ中の突出デー
タの状傳により,平?′iI結果が太ぎく変動するとい
う問題があった。
As described above, according to the conventional method, depending on the condition of the prominent data in the input data, the average value is There was a problem that the 'iI results fluctuated considerably.

この発明は入力中に特踵なデータがあってもこれに影響
を受けず,良好な平滑化を実現することを目的としたも
のである。
The purpose of this invention is to realize good smoothing without being affected by the presence of peculiar data during input.

〔課題を解決する為の手段〕[Means to solve problems]

この発明に係る信号の平滑化方法は移動平均を計算する
際に非線形変孕を行うものである。
The signal smoothing method according to the present invention performs nonlinear variation when calculating a moving average.

又,この発明に係る信号の平滑化装置は非線形変換部と
して,設定範囲内は線形出力し,範囲外の入力に対して
はOを出力する変換器を備えたものである。
Further, the signal smoothing device according to the present invention is equipped with a converter as a nonlinear converter that outputs a linear output within a set range and outputs O for inputs outside the range.

又,この発明の他の発明に係る信号の平滑化装!は非,
@形変拗部として,投定範囲内は線形出力し,範囲外の
入力に対しては設定範囲の境界データをホールドする変
欅器を備えたものである。
Also, a signal smoothing device according to another invention of the present invention! is non,
It is equipped with a transformer that outputs linearly within the set range and holds the boundary data of the set range in response to input outside the range.

更にこの発明の他の発明に係る信号の平滑化装tは非線
形変換部として,入力と出力の関係が双曲線関数の特性
を持つ変喚器を備えたものである。
Further, a signal smoothing device t according to another aspect of the present invention is provided with a converter having a characteristic of a hyperbolic function in the relationship between input and output as a nonlinear conversion section.

〔作用〕[Effect]

この発明においては非線形要素を含んでいるので,入力
に大きな突出データがあってもそれらに影響を受けるこ
となく本来の低周波成分を平滑データとして取出すこと
ができる。
Since the present invention includes nonlinear elements, even if there is large protrusion data in the input, the original low frequency component can be extracted as smooth data without being affected by the data.

〔実施例〕〔Example〕

以下この発明に係る信号の平滑化方法を実現する実施例
について説明する。
Embodiments for implementing the signal smoothing method according to the present invention will be described below.

第1図はこの発明の第1の実施例の構成図である。第1
図において,(1)は入力データを平滑化に必要な個数
だけ記憶する入力メモリである。又(2)は平滑データ
の最折のものを一時的に記憶しておくレジスタ,(3)
は入力メモリ!+1に記憶されている各々のデータから
レジスタ(2)の内容を減ずる減算器,(4)は減IE
器{3}の出力を入力とし非線形演算を施して出力する
非.′@形f換5, +51は入力メモ1月1)の各デ
ータに対応する非線形変換器(4)の各出力に対して重
み付けを行った後,〃a《する慣《免 (6冫はレジス
タ(2)の内容と演1 喝151の出力を加算する加橡
器である。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. 1st
In the figure, (1) is an input memory that stores input data in the number necessary for smoothing. Also, (2) is a register that temporarily stores the earliest smoothed data, and (3)
is input memory! A subtractor that subtracts the contents of register (2) from each data stored in +1, (4) is a subtraction IE
The output of the device {3} is input, a nonlinear operation is performed, and the output is output. After weighting each output of the nonlinear converter (4) corresponding to each data in the input memo (January 1), This is a multiplier that adds the contents of register (2) and the output of the signal generator 151.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

今第1番目の平滑データを求めるものとし,平滑化に必
要な入力データを1一N1 番目から1十N2 番目の
連続する(N1 + N2 + 1 )個のデータとす
る。この時,入力メモリ(11には,X(1−N1)〜
X(i+N2)のデータが記憶される。ここでXは入力
データを表わしx(1)は第1番目の入力データである
ことを示す。又レジスタ(2)には!!#L析の平滑デ
ータ7(i−1)が格納されている。
It is now assumed that the first smoothed data is obtained, and the input data required for smoothing are (N1 + N2 + 1) consecutive data from the 11N1th to the 10N2th data. At this time, the input memory (11 contains X(1-N1) ~
Data of X(i+N2) is stored. Here, X represents input data, and x(1) represents the first input data. Also in register (2)! ! #L analysis smoothed data 7(i-1) is stored.

まず入力メモリ(1)から順次データが読み出され減I
E器+31では u (jl= x fjl − 7 ( i−1 )(
3) j=i−N1 , i  N1+I ・・・,i+N2 が計算される。次に非線形変換器14)ではu (j)
を入力とし,非線形変換を行いF(u(jl)を出力す
る。
First, data is read out sequentially from the input memory (1) and the I
For E +31, u (jl= x fjl - 7 (i-1)(
3) j=i-N1, iN1+I..., i+N2 are calculated. Next, in the nonlinear converter 14), u (j)
is input, performs nonlinear transformation, and outputs F(u(jl)).

ただしF(u(jl)は次の特性を持つものとする。However, it is assumed that F(u(jl)) has the following characteristics.

δ> I  F ( uij)) ]4) ここでδは予め設定する定数である。更に演算器(5)
では次式で示す様な非線形変換器14)の出力の重み付
き加算を行う。
δ>IF(uij))]4) Here, δ is a constant set in advance. Furthermore, arithmetic unit (5)
Then, weighted addition of the outputs of the nonlinear converter 14) as shown in the following equation is performed.

ただしIlj は各データにかかる重みであり, である。吊後に減算4f6)では次式に示す様にレジス
タ+2)の内容と演* 5 15>の出力を加算して,
平滑データy(1)として出力する。
However, Ilj is the weight applied to each data, and is . In subtraction 4f6) after hanging, add the contents of register +2) and the output of operation *515> as shown in the following formula,
Output as smoothed data y(1).

ylil=y (  i − I  )+ω(1)以上
の様にこの発明による平滑化装置によれば,F(x(j
l − y( i− + ) )が一定値以下に押さえ
られるので,入力X (jlにい《ら大きな変動があっ
ても平滑データy(1)の変動は一定値以下となり,入
力変動が平滑データに影響を及ぼさない。
ylil=y (i - I) + ω (1) As described above, according to the smoothing device according to the present invention, F(x(j
Since l - y(i- + )) is kept below a certain value, even if there is a large variation in the input Does not affect data.

次にこの発明に係る平滑化装置の第2の実怖例は第2図
に示す様な変換テーブルのROMを非線形変換器14)
の内部に備えるものである。第2図を式で表わすと, となりこれを(7)式に代入すると, となる。19)式に示される様に,この発明による平渭
化妄1は入力データの實が設定範硼を越えた場合は平滑
データの計懺からは除外し,代わりに1回前の平滑デー
タの重みを増すものである。
Next, a second practical example of the smoothing device according to the present invention is to convert a ROM of a conversion table as shown in FIG. 2 into a nonlinear converter 14).
It is provided inside the. If Figure 2 is expressed as a formula, it becomes , and when this is substituted into formula (7), it becomes . As shown in equation 19), when the reality of the input data exceeds the set range, the Heiwaka Delirion 1 according to the present invention excludes it from the smoothed data calculation, and instead uses the previous smoothed data. It adds weight.

第5図にこの発明の第2の実怖例の処理例を示す。FIG. 5 shows a processing example of a second practical example of the present invention.

次にこの発明に係る平滑化装・″置の第3の実施例は第
3図に示す様な変換テーブルのROMを14)の非線形
変換器の内部に備えるものである。第3図を式で表わす
と, となりこれを(フ)式に代入すると, j=1 N1 となる。111式に示される様に,この実施例による平
滑化装置は入力データが設定範囲を越えた場合は平滑デ
ータの計嫁から除外し,1回前の平滑データに没定範囲
の幅を足した慎又は引いた値で董き棒えるものである。
Next, a third embodiment of the smoothing device according to the present invention is one in which a ROM containing a conversion table as shown in FIG. 3 is provided inside the nonlinear converter 14). Expressed as follows, and by substituting this into equation (F), we get j=1 N1.As shown in equation 111, the smoothing device according to this embodiment changes the smoothed data when the input data exceeds the set range. It is excluded from the calculation and calculated by adding or subtracting the width of the range from the previous smoothed data.

この様にこの允明による第30寿怖例では前述の元明に
よる実怖例に比べて平滑データ計算にδが付カロされる
分だけ入力データの影響が太き《なるが,信号の低周波
成分が途中で不連続に変化した場合でも追従することが
できる。
In this way, in this example of the 30th life fear by Genmei, the influence of the input data becomes thicker due to the addition of δ in the smoothed data calculation compared to the actual example by Genmei mentioned above, but the influence of the input data becomes thicker, but the signal decreases. Even if the frequency component changes discontinuously on the way, it can be tracked.

第6図にこの発鴻の第3の実施例の処理例を示す。FIG. 6 shows a processing example of this third embodiment.

更にこの発明K係る平滑化装置の第4の実施列は第4図
に示す様な変拗テーブルのROMを14)の非線形変換
器の内部に備えるものであるう第4図を式で表わすと, F Ijl= tan h (  u (j) )0z となり,入力データの変動が小さければデータの変化の
割合も小さく,入力データの変動が犬きければデータの
変化の利合が大きくなり,先の実施例に示す様にデータ
の変更に不連続な点は存住しない。
Further, a fourth implementation line of the smoothing device according to the present invention is provided with a ROM of a variable table as shown in FIG. 4 inside the nonlinear converter 14). , F Ijl= tan h ( u (j) ) 0z, and if the fluctuation of input data is small, the rate of data change is also small, and if the fluctuation of input data is large, the profit of data change becomes large, and the future As shown in the embodiment, there are no discontinuous points in data changes.

この発明の第4の実楕例による平滑化装置は前述のαυ
式で示しだ平滑化袈電に近b!!!j性を示す。
The smoothing device according to the fourth practical example of the present invention is the above-mentioned αυ
The equation shows that the smoothing is close to b! ! ! Shows j-ness.

第1図にこの発明の第4の寿楕例の処理例を示す。FIG. 1 shows a processing example of the fourth life cycle example of the present invention.

以上示した様に入力データの特性や入力変動の8変によ
り,何れかの平滑化装噌を用いることにより入力の変動
に影饗されない平滑データを得ることができる。
As shown above, depending on the characteristics of input data and the eight variations of input fluctuations, by using any of the smoothing devices, smoothed data that is not affected by input fluctuations can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の様に,この発明lてよれば入力中に本来の低川波
成分とは別の大撮幅信号が重畳した場合でも,非備形効
果により平滑データへの影響を除去することができる。
As described above, according to the present invention, even if a large field of view signal different from the original low river wave component is superimposed during input, the influence on smooth data can be removed by the non-forming effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例の構成図,第2図,第3図
,第4図はこの発明の他の実施例の税明図,第5図,第
6図,!7図はこの発明の他の実施例による処理例を示
す図,第8図は従来の方法による処理例を示す図である
。 図において,(1)は入力メモ’J,f21はレジスタ
,(3)は戒q器,14}は非線形変拗器,}5)は演
算器,(6)はDoW器である。 尚,図中同一守号は同一又は相当部分を示すものとする
Fig. 1 is a block diagram of one embodiment of this invention, Figs. 2, 3, and 4 are diagrams of other embodiments of this invention, Fig. 5, Fig. 6, and so on. FIG. 7 is a diagram showing an example of processing according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing an example of processing according to a conventional method. In the figure, (1) is an input memo 'J, f21 is a register, (3) is a command q unit, } is a nonlinear transformer, }5) is an arithmetic unit, and (6) is a DoW unit. In addition, the same guardian symbols in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一連のディジタル化された信号に対して1回前に
平滑化を行つた結果と平滑化に用いられる一定個数の入
力データを入力とし、次式に示される様に出力が一定範
囲内に押えられる様な非線形な関数によつて順次平滑化
を行う平滑化方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ただしF(y(i−1)、x(j))は、設定値δに対
して δ≧|F(y(i−1)、x(j))| を満たす関数とし、x(i)は平滑化されるべき入力デ
ータ、y(i)は平滑化されたデータ、■_1、■_2
は平滑に用いるデータ数を与える変数である。
(1) Input the results of the previous smoothing on a series of digitized signals and a certain number of input data used for smoothing, and output within a certain range as shown in the following formula. A smoothing method that performs sequential smoothing using a nonlinear function that is suppressed by . ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ However, F(y(i-1), x(j)) is δ≧|F(y(i-1), x(j)) for the set value δ. | Let x(i) be the input data to be smoothed, y(i) be the smoothed data, ■_1, ■_2
is a variable that gives the number of data used for smoothing.
(2)一連のディジタル化された信号に対して1回前に
平滑化を行つた結果を一時的に記憶するレジスタと、平
滑化に用いられる一定個数の入力データを記憶する入力
メモリと、上記入力メモリに記憶されている各々のデー
タから上記レジスタの内容を減ずる減算器と、上記減算
器の出力を入力し、入力値が設定範囲内であれば線形出
力し、設定範囲を超えると0を出力する特性を有する非
線形変換器と、上記入力メモリの各データに対応する非
線形変換器の各出力に対して重み付け加算を行う演算器
と、上記演算器の出力とレジスタの出力とを加算する加
算器とを備えた平滑化装置。
(2) a register that temporarily stores the results of the previous smoothing on a series of digitized signals; an input memory that stores a certain number of input data used for smoothing; A subtracter that subtracts the contents of the above register from each data stored in the input memory and the output of the above subtracter are input, and if the input value is within a set range, it is output linearly, and when it exceeds the set range, it is 0. a nonlinear converter having characteristics to output; an arithmetic unit that performs weighted addition on each output of the nonlinear converter corresponding to each data in the input memory; and an addition that adds the output of the arithmetic unit and the output of the register. A smoothing device with a container.
(3)一連のディジタル化された信号に対して1回前に
平滑化を行つた結果を一時的に記憶するレジスタと、平
滑化に用いられる一定個数の入力データを記憶する入力
メモリと、上記入力メモリに記憶されている各々のデー
タから上記レジスタの内容を減する減算器と、上記減算
器の出力値を入力し、入力値が設定範囲内であれば線形
出力し、設定範囲を超えると境界値をホールドする特性
を有する非線形変換器と、上記入力メモリの各データに
対応する非線形変換器の各出力に対して重み付け加算を
行う演算器と、上記演算器の出力とレジスタの出力とを
加算する加算器とを備えた平滑化装置。
(3) a register that temporarily stores the results of the previous smoothing on a series of digitized signals; an input memory that stores a certain number of input data used for smoothing; A subtracter subtracts the contents of the above register from each data stored in the input memory, and the output value of the above subtracter is input, and if the input value is within a set range, it is output linearly, and if it exceeds the set range, it is output. A nonlinear converter having a characteristic of holding a boundary value, an arithmetic unit that performs weighted addition on each output of the nonlinear converter corresponding to each data in the input memory, and an output of the arithmetic unit and an output of the register. a smoothing device comprising an adder for adding;
(4)一連のディジタル化された信号に対して1回前に
平滑化を行つた結果を一時的に記憶するレジスタと、平
滑化に用いられる一定個数の入力データを記憶する入力
メモリと、上記入力メモリに記憶されている各々のデー
タから上記レジスタの内容を減する減算器と、上記減算
器の出力を入力し、入力と出力が双曲線関数の特性を有
する非線形変換器と、上記入力メモリの各データに対応
する非線形変換器の各出力に対して重み付け加算を行う
演算器と、上記演算器の出力とレジスタの出力とを加算
する加算器とを備えた平滑化装置。
(4) a register that temporarily stores the results of the previous smoothing on a series of digitized signals; an input memory that stores a certain number of input data used for smoothing; a subtracter that subtracts the contents of the register from each data stored in the input memory; a nonlinear converter that inputs the output of the subtracter and whose input and output have characteristics of a hyperbolic function; A smoothing device comprising: an arithmetic unit that performs weighted addition on each output of a nonlinear converter corresponding to each data; and an adder that adds the output of the arithmetic unit and the output of a register.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63285669A (en) * 1987-05-19 1988-11-22 Fujitsu Ltd Signal smoothing circuit
JPH01173830U (en) * 1988-05-13 1989-12-11

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