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信号処理方法および装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P05P002374
整理番号 A222P09
掲載日 2005年9月22日
出願番号 特願2004-053525
公開番号 特開2005-244740
登録番号 特許第3805777号
出願日 平成16年2月27日(2004.2.27)
公開日 平成17年9月8日(2005.9.8)
登録日 平成18年5月19日(2006.5.19)
発明者
  • 寅市 和男
  • 片岸 一起
  • 中村 浩二
  • 諸岡 泰男
出願人
  • 科学技術振興機構
発明の名称 信号処理方法および装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】離散信号のアナログ変換や信号間隔の拡大、縮小の信号処理方法において、信号の再生精度を向上し、演算の高速性を向上させ、さらに演算周期の低周期化により、処理装置の機能向上や低コスト化を図る。
【解決手段】信号処理装置により、有限区間で定義される多項式関数を用いて離散信号間隔内の補間処理を行なう信号処理方法であって、離散信号のひとつの離散間隔内で有効な多項式関数の係数を、有効な離散信号間を含む複数のサンプリング間隔に対応する複数の離散信号の加減算により求め、この多項式関数に基づき、離散信号の連続信号化、離散信号の値域拡大における信号間の補間信号生成を行う。<EMI LX=1100 HE=034 WI=069 ID=000002 LY=1742>
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】 従来の信号再生方法として、特許文献1や特許文献2などがある。これらの方法においては、2次の区分多項式関数を標本化関数として、該標本化関数の2次の係数値のみと4点の標本値(サンプル値)のとの積和を毎サンプリング毎に演算し、該積和の大きさを電圧値に変換して出力し、該電圧値を2回の積分回路を通して連続したアナログ信号として出力している。この従来技術によれば、サンプリング開始時の信号再生が困難であり、区分多項式の1次、0次の計数値に対する信号量が積分器の初期値設定として毎サンプリング時に与えられないと再生されないという問題がある。 また、従来技術はディジタル信号をアナログ信号に変換する技術であり、ディジタル信号をさらに細分化したディジタル信号への変換は含まれない。 また、PCT出願されている特許文献3は、有限台の標本化関数を用いることにより、離散データに対する畳み込み演算を行って離散データ間の値を補間することを提案している。しかしこの方法においては標本化関数および畳み込み演算を離散データの入力毎に、毎回行う必要があり、処理の高速性が困難となる。
【特許文献1】特許2000-13226号公報
【特許文献2】特開2000-36748号公報
【特許文献3】再公表特許 国際公開番号W099/38090号公報
産業上の利用分野 本発明は時系列に入力あるいは記録装置から読み出された音声や映像、あるいは図形や画像など位置(画素)に対応した信号情報のディジタルデータを、連続的に変化するアナログ信号データに変換する技術、および、画像、映像エリアの拡大において新たに生成する画素のデータをディジタル的に再生する技術、映像や音声データのサンプル周波数変換をディジタル的に行ない、再記憶、再生を行う技術に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 信号処理装置により、有限区間で定義される多項式関数を用いて離散信号間隔内の補間処理を行なう信号処理方法であって、 サンプリングされた離散信号値およびその和差で求められる値を前記多項式関数の係数値として、前記離散信号間の信号を再生することを特徴とする信号処理方法。
【請求項2】 信号処理装置により、有限区間で定義される多項式関数を用いて離散信号間隔内の補間処理を行なう信号処理方法であって、 前記多項式関数は、前記離散信号のひとつの離散間隔内で有効であり、かつ、複数の離散信号の重み付け加算値を係数とする時間あるいは位置の多項式関数であり、 前記ひとつの離散間隔を含む複数のサンプリング間隔に対応する複数の前記離散信号を一括して入力し、 該複数の離散信号値の加減算により前記多項式関数の係数値を求め、 前記多項式関数により前記離散信号間隔内の信号を演算し再生することを特徴とする信号処理方法。
【請求項3】 信号処理装置により、有限区間で定義される多項式関数を用いて離散入力データの補間処理を行なう信号処理方法であって、 連続した複数のサンプリング間隔に対応する複数の離散入力データの重み付け加算値を係数とする時間あるいは位置の前記多項式関数により、少なくとも2つの離散入力データの間における連続あるいはより細区分化された離散するデータ列を演算、出力し、 前記離散入力データを連続あるいは細区分化された時間あるいは位置のデータに変換することを特徴とする信号処理方法。
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおける離散入力値を用いた多項式関数の係数値はディジタル演算で算出し、 前記時間あるいは位置の多項式関数により連続するデータ列を演算する処理は、アナログ演算で行うことを特徴とする信号処理方法。
【請求項5】 請求項1ないし3のいずれかにおける離散入力値による多項式関数の係数演算と、時間あるいは位置のさらに細分化された時間あるいは位置のデータ列を演算する処理をそれぞれ別のディジタル演算機能で行うことを特徴とする信号処理方法。
【請求項6】 請求項1ないし3のいずれかにおける複数の離散入力値として、一定サンプリング間隔で入力された4サンプルデータを用い、2サンプリング目と3サンプリング目との間のサンプリング間隔における連続信号あるいはさらに細分化された時間あるいは位置の離散信号値を多項式関数で生成することを特徴とする信号処理方法。
【請求項7】 請求項1ないし3のいずれかにおける複数の離散入力値として、一定サンプリング間隔で入力された6サンプルデータを用い、その連続する4サンプリングデータ毎に中間のサンプリング間隔における連続信号あるいはさらに細分化された時間あるいは位置のデータを多項式関数で演算し、4サンプリング間隔内の連続あるいは細分化された時間あるいは位置における信号を生成することを特徴とする信号処理方法。
【請求項8】 請求項1ないし3のいずれかにおける前記多項式関数は、時間あるいは位置のサンプリング間隔1/2の時間あるいは位置を軸として前後で対象となる関数形であることを特徴とする信号処理方法。
【請求項9】 請求項4乃至8のいずれかにおける前記多項式関数は、基準となるサンプリング点をx=0とするとき、x=-1、0、1,2のときのサンプル値f(-1)、f(0)、f(1)、f(2)の4点から、f(0)*(1-x)、f(1)*x、およびf(0)、f(1)の平均値とf(-1)、f(2)の平均値の差分の1/2にx*(1-x)の放物線関数値を乗じた値との総和とし、xにおける演算値を区間[0,1]における信号の補正値とすることを特徴とする信号処理方法。
【請求項10】 信号処理装置により、有限区間で定義される多項式関数を用いてサンプル間隔内の補間処理を行なう信号処理方法であって、 連続した複数のサンプリング間隔に対応する4個のサンプルデータと該各サンプルデータ間の間隔データとから前記多項式関数の係数値を演算し、 該演算値により前記多項式関数を演算し、前記サンプル間隔内の信号値を出力する信号処理方法。
【請求項11】 サンプリングされる離散信号間隔内の補間処理を、有限区間で定義される多項式関数を用いて行なう信号処理装置であって、 前記サンプリング間隔の整数倍の周期で複数のサンプリングデータを同時に信号処理装置に入力する複数離散信号保持部と、該入力されたサンプリングデータを前回入力した複数データと合わせ、該複数データの重み付け加算値を前記多項式関数の係数とする係数値演算部と、前記多項式関数及び前記係数により前記サンプリング間の信号を生成する多項式関数演算部とを持つことを特徴とする信号処理装置。
【請求項12】 請求項11において、前記サンプリング間隔の3倍の周期で3サンプリングデータを同時に入力することを特徴とする信号処理装置。
【請求項13】 請求項11において、サンプリング間の信号を生成する演算はアナログ積分回路を利用することを特徴とする信号処理装置。
【請求項14】 請求項11において、前記多項式関数が4連続データのサンプル値あるいは加減算値を係数値とする関数であって、前記多項式関数の各係数値をディジタル演算する演算装置と、前記係数値を出力し記憶する複数のレジスタと、振幅1、周期がサンプル間隔あるいはその2倍に等しく、その周期の1/2で符号が反転する方形波信号発生装置と、該方形波信号を入力し積分信号を出力する第1の積分器と、該第1の積分器の出力を入力し積分信号を出力する第2の積分器とを具備し、前記第1の積分器の出力に前記多項式関数の一次の係数値を記憶している第1のレジスタの出力信号を乗ずる第1の乗算器と、第2の積分器出力に前記多項式関数の二次の係数値を記憶している第2のレジスタの出力信号を乗ずる第2の乗算器と、前記方形波信号発生装置の出力に前記多項式関数の定数項を記憶している第3のレジスタの出力信号を乗ずる第3の乗算器と、第1の乗算器の出力、第2の乗算器の出力、および第3の乗算器の出力を加算し、連続信号として出力する加算器、とを具備してなる信号処理装置。
【請求項15】 信号処理装置により、有限区間で定義される多項式関数を用いて離散信号間隔内の補間処理を行なう信号処理装置であって、方形波発生器、複数の積分器、複数の加算器を有し、各積分器の出力にサンプリング値あるいはその加減算値を乗じて多項式演算を行う演算回路を備え、位置的、時間的に変化する信号の連続あるいは微細な離散信号に変換する信号処理装置。
【請求項16】 請求項12ないし15のいずれかにおいて、入力信号が、ディジタル的に記憶あるいはサンプリング入力された音声データであることを特徴とする信号処理装置。
【請求項17】 請求項12ないし15のいずれかにおいて、入力信号が、ディジタル的に記憶あるいはサンプリング入力された映像あるいは画像データであることを特徴とする信号処理装置。
【請求項18】 請求項4ないし10のいずれかにおける前記位置は、画像や映像の1画素毎の位置に対応した水平方向、垂直方向の位置であることを特徴とする信号処理方法。
【請求項19】 請求項1ないし3のいずれかにおける信号処理方法であって、該処理方法により、画像の水平方向、垂直方向の画素間の情報を補正し、画像の拡大において、画素間の情報を対応する画素に割り当てて再生することを特徴とする信号処理方法。
【請求項20】 請求項1ないし3のいずれかにおける信号処理方法であって、該処理方法により、映像の水平方向、垂直方向の画素間の情報を補正し、映像の拡大において、画素間の情報を対応する画素に割り当てて再生することを特徴とする信号処理方法。
【請求項21】 請求項20において、水平方向、垂直方向に入力された新規な画素信号に、該画素の次の画素信号に相当する信号値として、前回入力あるいは補正されたフレームの画素値を用いることを特徴とする信号処理方法。
【請求項22】 請求項19ないし21のいずれかにおいて、水平方向、垂直方向の画素に対しての補正のみでなく、斜め方向の画素間、フレーム間の補正値も演算し、同一画素に対して複数回の演算値が存在する場合はその平均値をその画素の信号値とすることを特徴とする信号処理方法。
【請求項23】 信号処理装置を構成するコンピュータに搭載され、有限区間で定義される多項式関数を用いて離散信号間隔内の補間処理を行なう信号処理プログラムであって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記離散信号のひとつの離散間隔内で有効であり、かつ、複数の離散信号の重み付け加算値を係数とする時間あるいは位置の多項式関数を定義させる機能と、 前記ひとつの離散間隔を含む複数のサンプリング間隔に対応する複数の前記離散信号を一括して入力する機能と、 前記複数の前記離散信号を記録する機能と、 前記複数の離散信号値の加減算により前記多項式関数の係数値を求めする機能と、 前記多項式関数により前記離散信号間隔内の信号を演算し再生する機能、とを実現させることを特徴とする信号処理プログラム。
産業区分
  • 基本電子回路
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 情報社会を支える新しい高性能情報処理技術 領域
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