專利名稱：信號處理裝置和方法及信號處理程序和記錄該程序的記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，通過從視頻(動態(tài)圖像)、圖像或音頻等隨時間變化的信號、或者計量或控制中所使用的隨時間變化的信號中進(jìn)行采樣來生成離散信號的信號處理裝置和方法。本發(fā)明還涉及從文字圖形或照片、印刷等圖像、包含動畫在內(nèi)的視頻、音頻或者計量結(jié)果等中生成信號并進(jìn)行再生的技術(shù)，特別涉及提取出信號狀態(tài)變化的變化點的信號處理裝置和方法。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨數(shù)字信號技術(shù)的進(jìn)展，把視頻(動態(tài)圖像)、圖像或音頻作為對象的通信、廣播、記錄介質(zhì)[CD(Compact Disc)，DVD(Digital VersatileDisc)]、醫(yī)用圖像、印刷等領(lǐng)域作為多媒體產(chǎn)業(yè)或者IT(InformationTechnology)正在顯著發(fā)展。擔(dān)負(fù)與視頻或圖像、音頻相對應(yīng)的數(shù)字信號技術(shù)的一個方面的是減少信息量的壓縮編碼，作為其信號理論，代表的有香農(nóng)采樣定理，更新的有小波變換理論等(參照非專利文獻(xiàn)1)。另外，例如在音樂CD中，使用不伴隨壓縮的線性PCM(Pulse Code Modulation)，但信號理論同樣是香農(nóng)采樣定理。
另外，還公開了例如通過對在A4版面左右的大小上繪制的文字圖形等原圖像進(jìn)行數(shù)字化、把該原圖像數(shù)據(jù)向打印機(jī)或者切割繪圖機(jī)等輸出，來制作廣告板或海報、條幅等大型顯示物的裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
再有，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種數(shù)據(jù)處理方法，在該方法中，生成基于根據(jù)可微分次數(shù)分類的多個函數(shù)而產(chǎn)生的多個離散的數(shù)據(jù)列、相對于輸入數(shù)據(jù)并行地執(zhí)行上述多個離散的數(shù)據(jù)列之間的相關(guān)運算，此后，通過根據(jù)該相關(guān)運算的結(jié)果求取輸入數(shù)據(jù)中所包含的奇異點，確定對稱信號所屬的類(class)(m)。
非專利文獻(xiàn)1オ一ム公司發(fā)行電氣通信信息學(xué)會編輯《電子情報通信バンドブツク》第四組，第394頁～第396頁以及第415頁專利文獻(xiàn)1特開平7-239679號公報專利文獻(xiàn)2特開平2001-51979號公報發(fā)明內(nèi)容如上述的壓縮編碼、或者不伴隨壓縮的編碼那樣，把輸入信號變換為數(shù)字信號后再生原來的模擬信號的系統(tǒng)，一般為A-D變換/D-A變換系統(tǒng)。在基于現(xiàn)有的香農(nóng)采樣定理的A-D變換/D-A變換系統(tǒng)中，根據(jù)奈魁斯特(Nyquist)頻率來處理頻帶受限的信號。此時，在D-A變換中，在通過采樣離散地形成的信號的向連續(xù)波的再生中，使用對受限頻帶內(nèi)的信號進(jìn)行再現(xiàn)的函數(shù)(正則函數(shù)(regular function))。
本申請的發(fā)明人之一發(fā)現(xiàn)，可使用流暢函數(shù)(fluency function)對視頻(動態(tài)圖像)、字符圖形或者自然圖像等圖像或者音頻等信號所具有的各種性質(zhì)進(jìn)行分類。根據(jù)該理論，基于香農(nóng)采樣定理的上述正則函數(shù)，是流暢函數(shù)之一，限于適合信號所具有的各種性質(zhì)內(nèi)的一種性質(zhì)。因此，僅使用基于香農(nóng)采樣定理的上述正則函數(shù)處理具有各種性質(zhì)的信號，可能對于D-A變換后的再生信號的質(zhì)量帶來限制。
上述小波變換理論是使用以分辨率分解對象的母小波來表示信號的理論，但是未必給予最適合信號的母小波，還是有可能對于D-A變換后的再生信號的質(zhì)量帶來限制。
這里，流暢函數(shù)是通過參數(shù)m(m是1～∞的正整數(shù))分類的函數(shù)。m表示該函數(shù)僅可連續(xù)微分(m-2)次。附帶說，因為上述正則函數(shù)可微分任意次，所以m是∞。再有，流暢函數(shù)，用(m-1)次的函數(shù)構(gòu)成，特別是流暢函數(shù)內(nèi)的流暢DA函數(shù)，是把采樣間隔作為τ，在所觀察的第k個采樣點kτ給予數(shù)值，而在其他的采樣點為0的函數(shù)。
信號的性質(zhì)，通過具有參數(shù)m的流暢函數(shù)全部可分類，通過參數(shù)m分類。因此，使用流暢函數(shù)的流暢信息理論，包含現(xiàn)有的限于表示信號性質(zhì)的一部分的香農(nóng)采樣定理或者小波變換理論等，列為表示信號全體的理論體系。通過使用這樣的函數(shù)，D-A變換后，可以期待在信號全體范圍內(nèi)得到不受由香農(nóng)采樣定理導(dǎo)致的頻帶限制的、高質(zhì)量的再生信號。
在專利文獻(xiàn)2的數(shù)據(jù)處理方法中，根據(jù)相關(guān)運算的結(jié)果求奇異點，確定類m，但是相關(guān)運算費時，在高速性上有問題。因此，基于流暢信息理論由連續(xù)波形信號高效率產(chǎn)生離散信號的信號處理裝置以前不能實現(xiàn)。此外，在連續(xù)波形信號是模擬信號，離散信號作為數(shù)字信號被輸出的情況下，信號處理裝置作為A-D變換裝置工作。
接著，在專利文獻(xiàn)1中公開的對原圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)化的裝置，大體區(qū)分的話，由提取字符圖形的輪廓線的機(jī)構(gòu)、根據(jù)曲率數(shù)據(jù)提取其與結(jié)合點的位置的機(jī)構(gòu)、用函數(shù)(直線、圓弧、分段多項式)近似上述輪廓線的機(jī)構(gòu)、存儲結(jié)合點的數(shù)據(jù)和近似的函數(shù)的數(shù)據(jù)的裝置、和根據(jù)所存儲的數(shù)據(jù)再生輪廓線的機(jī)構(gòu)組成。
在輪廓變化的變化點中，在作為直線或曲線的連接點的結(jié)合點的附近，因為是輪廓變化大的部分，所以不能用直線或圓弧表示，而用自由曲線即分段多項式表示，結(jié)合點作為分段多項式給出的曲率大的點被求取。結(jié)合點是在微小部分角度變化大的部分，即導(dǎo)數(shù)(微係數(shù))變化大的部分，作為曲率大的點求得的結(jié)合點的提取，通過微分處理來進(jìn)行。
通過在包含結(jié)合點的變化點間，用上述近似函數(shù)繪制直線或者曲線來進(jìn)行圖像的再生。因此，為了進(jìn)行精度優(yōu)良的再生，正確地提取出變化點十分重要。
但是，在例如用掃描儀讀取字符圖形的原圖像的情況下，由于傳感器具有的噪聲或者掃描儀的分辨率等，在輪廓上，雖然程度不同，但是不能避免產(chǎn)生鋸齒或不光滑。該鋸齒或不光滑，是對于本來的原圖像重疊細(xì)微的、高頻成分多的噪音產(chǎn)生的。當(dāng)通過微分處理來求取包含結(jié)合點的變化點時，由于這些鋸齒或不光滑，變化點的提取位置偏離，或者有把鋸齒或不光滑的部分錯誤地作為變化點提取出等不能正確地得到變化點的可能性。
以下擴(kuò)展到字符圖形、圖像、視頻等(下面總稱圖像)來論述該問題。連續(xù)變化的信號多為急劇變化的或步進(jìn)式變化的信號。這樣的信號變化點是信號的性質(zhì)或者特征變化的信息的變化點(切換點或奇異點)。
在圖像信息的情況下，在一個畫面或者區(qū)域中包含多個小的圖像。在對于這樣的圖像的處理中，把在水平方向、垂直方向上以規(guī)定的間隔劃分的微小區(qū)域作為單位(將其稱為像素)，對于該像素單位進(jìn)行由相同信息組成的區(qū)域(小圖像區(qū)域)的識別、放大、變換、合成等處理。但是，在小圖像區(qū)域的識別中，區(qū)域的端部(邊緣部)的檢測是問題，歷來采取把顏色或者亮度信息急劇變化的點(差或微分值變化大的點)作為變化點進(jìn)行識別的方法，該變化點成為后述的信息的切換點、奇異點。但是，如果用數(shù)據(jù)的差或微分值進(jìn)行該變化點的檢測，則存在在由于噪音引起的圖像信息的變化而進(jìn)行誤識別的缺點。另外，在圖像的放大中，因為在像素單位中放大，例如在水平方向、垂直方向分別放大至n倍時，n2面積的像素信息成為相同的信息，成為小面積的輪廓、內(nèi)部的顏色信息一起階梯狀變化的圖像。
為解決以上這樣的問題，提出了對信號列進(jìn)行函數(shù)近似來處理的方法，但是在該情況下，正確識別同一性質(zhì)的信息范圍、即連續(xù)信號的長度、小面積的區(qū)域(圖像的輪廓)也十分重要。作為該信號長的端點或者區(qū)域的輪廓線的提取方法，對于所存儲的信息，采用現(xiàn)有的使用數(shù)據(jù)差、微分信號、色差、亮度差的方法，即微分處理中所包含的方法。
如上所述，表示對于以電氣方式從字符圖形、自然圖像等圖像或動態(tài)圖像或者音頻等中得到的信號所具有的各種性質(zhì)，能夠使用流暢函數(shù)進(jìn)行分類。再有，上述發(fā)明人之一，通過使用用于進(jìn)行該分類的處理，發(fā)現(xiàn)可以不通過微分處理來求得變化點。例如，在根據(jù)流暢信息理論由連續(xù)波形信號生成離散信號時，如在后面詳加論述的那樣，在該過程中可以不伴隨微分地得到上述變化點。但是，能夠生成那樣的變化點的信號處理裝置，迄今不能實現(xiàn)。
用于根據(jù)流暢信息理論由連續(xù)波形信號生成離散信號的函數(shù)，如在后面詳加論述的那樣被詳細(xì)地理論展開，被定義為采樣函數(shù)。采樣函數(shù)也可以稱為流暢AD函數(shù)。另外，把用于從離散信號得到連續(xù)波形信號的函數(shù)定義為逆采樣函數(shù)。逆采樣函數(shù)也可以稱為流暢DA函數(shù)。這樣定義的采樣函數(shù)和逆采樣函數(shù)互相成正交關(guān)系，并使用參數(shù)m表示。
為使根據(jù)流暢信息理論從連續(xù)波形信號得到離散信號、接著從得到的離散信號得到連續(xù)波形信號的信號系統(tǒng)工作，需要在得到連續(xù)波形信號的一側(cè)識別參數(shù)m(例如，為使根據(jù)流暢信息理論對模擬信號進(jìn)行AD變換、對得到的數(shù)字信號進(jìn)行DA變換的A-D變換/D-A變換系統(tǒng)工作，需要在D-A變換側(cè)識別參數(shù)m)。
如下求得該參數(shù)m。在獲得離散信號的信號處理(例如A-D變換)中，如后所述，通過取連續(xù)波形的輸入信號和采樣函數(shù)的內(nèi)積，得到作為采樣值列的離散信號。此時，設(shè)表示輸入信號的性質(zhì)的參數(shù)m為1(“1”エル)，如參數(shù)1與采樣函數(shù)的參數(shù)m(作為m0)不一致，則通過內(nèi)積得到的內(nèi)積運算值與在采樣點的輸入信號的采樣值不一致，在兩者間產(chǎn)生誤差。如選擇該誤差成為零(實際上成為最小)的m0，則1＝m0，1可根據(jù)未知的信號決定參數(shù)m。
因此，如果和作為采樣值列的離散信號(或者由決定參數(shù)m的內(nèi)積運算值的列組成的離散信號)一起，把該m0的值發(fā)送至得到連續(xù)波形信號的信號處理側(cè)(例如D-A變換側(cè))，則進(jìn)行使用參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的信號處理(例如D-A變換)能夠容易地再生和輸入信號幾乎相同的、即高質(zhì)量的連續(xù)波形信號。
由上所述，在本申請中公開的發(fā)明中，如說明代表性的實施形態(tài)的概要，則如下述。
一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣、輸出由采樣值列組成的離散信號的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述各采樣函數(shù)的內(nèi)積運算、輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器；以及在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差形成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m、輸出該參數(shù)m信號的判定器，該信號處理裝置輸出由上述采樣值列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號。
在從通過本發(fā)明的信號處理裝置得到的離散信號，生成連續(xù)波形信號的信號處理中，如使用上述參數(shù)m信號，選擇該參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，則能夠通過與上述離散信號所屬的參數(shù)m一致的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，生成連續(xù)波形函數(shù)。亦即通過本發(fā)明，能夠容易地得到用于再生沒有受到香農(nóng)采樣定理導(dǎo)致的頻帶限制的、高質(zhì)量的連續(xù)波形信號的信號。
下面，在本申請中公開的發(fā)明中，如說明別的代表性的實施形態(tài)的概要，則如下述。
一種信號處理裝置，其特征在于，具有發(fā)生相互不同的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；使用包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號的輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號，從上述逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的函數(shù)選擇器；通過上述離散信號和選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分獲得連續(xù)波形信號的卷積積分運算器。
本發(fā)明的信號處理裝置，因為通過參數(shù)m信號獲知離散信號所屬的參數(shù)m0，所以通過與離散信號所屬的流暢(fluency)信號空間(后面詳述)一致的逆采樣函數(shù)能夠得到連續(xù)波形信號。亦即，通過本發(fā)明，能夠容易地再生出不受香農(nóng)采樣定理導(dǎo)致的頻帶限制的、高質(zhì)量的連續(xù)波形信號。
接著，在決定上述的參數(shù)m的過程中，變化點成為不能確定參數(shù)m的點。不能確定參數(shù)m的點，大體區(qū)分的話，有在該點不可微分的點(包含信號不連續(xù)的點)、和連續(xù)且可微分但是在該點的前后參數(shù)m變化的點。在前者中包含在該點前后參數(shù)m不變化的點，作為這樣的點，例如有作為m＝2的折線的連接點。此外，總稱在該點前后參數(shù)m變化的點為類切換點，總稱不可微分的點為奇異點(為類切換點且為奇異點的點為超奇異點)。
在圖像例如是XY坐標(biāo)上的字符圖形而求輪廓線的情況下，如求取用小區(qū)間劃分了輪廓線的輪廓線上的各點的x坐標(biāo)、y坐標(biāo)，則把小區(qū)間作為中間變量，得到包含縱軸X、橫軸小區(qū)間的坐標(biāo)上各點的x坐標(biāo)的輪廓線的軌跡，得到包含縱軸Y、橫軸小區(qū)間的坐標(biāo)上各點的y坐標(biāo)的輪廓線的軌跡。
這兩個軌跡也根據(jù)上述流暢信息理論處理。亦即，通過把用連續(xù)波形信號、多個小區(qū)間組成的區(qū)間劃分軌跡的各點作為采樣點，把各采樣點的x坐標(biāo)以及y坐標(biāo)作為采樣值，使用采樣函數(shù)能夠檢測不能確定參數(shù)m的點即變化點。此外，多個小區(qū)間組成的區(qū)間，成為采樣間隔。在通過該檢測得到了作為目的的變化點，給出了表示輪廓線的近似函數(shù)的情況下，通過在檢測出來的變化點之間，用上述的近似函數(shù)描繪直線或者曲線，能夠進(jìn)行高精度的圖像再生。
根據(jù)上述，本發(fā)明以給出表示輪廓線的近似函數(shù)為前提，適用于輸出表示變化點的信號的信號處理裝置以及方法，再有，以使用逆采樣函數(shù)進(jìn)行再生為前提，適用于輸出表示變化點以及參數(shù)m的信號以及離散信號的信號處理裝置以及方法。
因此，在本申請中公開的發(fā)明中，如進(jìn)一步說明別的代表的實施形態(tài)的概要，則如下述。亦即，一種信號處理裝置，其特征在于，具有采樣輸入信號、得到采樣值的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算、輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器，在存在上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的差對于任何一個參數(shù)m都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，把該點判定為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號。
進(jìn)而另外的一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣、輸出由采樣值的列組成的離散信號的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述各采樣函數(shù)的內(nèi)積運算、輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器；在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差形成的多個誤差內(nèi)判定給出最小誤差的參數(shù)m、輸出該參數(shù)m信號的類判定器；在存在對于任何一個參數(shù)m上述差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，把該點判定為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號的變化點判定器，將上述離散信號、上述參數(shù)信號m和上述變化點信號合并輸出。
如上述那樣，根據(jù)內(nèi)積運算來求得變化點信號。在內(nèi)積運算中，通過積分操作進(jìn)行信號處理，因此能夠不伴隨微分地得到變化點。由此，能夠解決由于變化點的噪音引起的誤識別或在動態(tài)圖像中的不可對應(yīng)的問題。亦即，因為進(jìn)行基于積分操作的信號處理，所以能夠減輕由于噪音信號引起的影響，能夠高精度地捕捉信號變化。因此，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，能夠?qū)嵤└鼫?zhǔn)確的信號的變化點、信息的特征切換的點的檢測。


圖1是用于說明本發(fā)明的信號處理裝置的第一實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于說明m＝2的采樣函數(shù)的例子的曲線圖。
圖3是用于說明m＝3的采樣函數(shù)的例子的曲線圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的第二實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的第三實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是用于說明本發(fā)明的第四實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖7用于說明基于可連續(xù)微分性的信號的類別的圖。
圖8是用于說明確定信號所屬類的處理的流程圖。
圖9是用于說明圖1的內(nèi)積運算器的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是用于說明類切換點的第一圖。
圖11是用于說明類切換點的第二圖。
圖12是用于說明類切換點的第三圖。
圖13是用于說明類切換點的第四圖。
圖14是用于說明檢測類切換點的處理的流程圖。
圖15是用于說明本發(fā)明的第五實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是用于說明卷積積分運算器的例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖17是用于說明m＝2的采樣函數(shù)的例子的曲線圖。
圖18是用于說明m＝3的采樣函數(shù)的例子的曲線圖。
圖19是用于說明本發(fā)明的第六實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖20是用于說明本發(fā)明的第七實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖21是用于說明本發(fā)明的第八實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖22是用于說明本發(fā)明的第九實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖23是用于說明本發(fā)明的第十實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
圖24是用于說明本發(fā)明的第十實施形態(tài)的另一的結(jié)構(gòu)圖。
圖25是用于說明本發(fā)明的第十實施形態(tài)的再一另外的結(jié)構(gòu)圖。
圖26是用于說明類切換點的第一圖。
圖27是用于說明類切換點的第二圖。
圖28是用于說明類切換點的第三圖。
圖29是用于說明奇異點的第一圖。
圖30是用于說明奇異點的第二圖。
圖31是用于說明奇異點的第三圖。
圖32是用于說明變化點的檢測的圖。
圖33是用于說明檢測變化點的處理的流程圖。
圖34是用于說明由離散信號獲得連續(xù)波形信號的信號處理裝置的例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖35是用于說明由離散信號獲得連續(xù)波形信號的別的信號處理裝置的例子的結(jié)構(gòu)圖。
符號說明1…PCM編碼器，2…采樣電路，3…采樣函數(shù)發(fā)生器，4…內(nèi)積運算器，5…減法器，6…存儲器，7…誤差運算器，8…類判定器，9…輸出電路，10…選擇器，11…類切換點判定器，21…信號輸入電路，22…逆采樣函數(shù)發(fā)生器，23…逆采樣函數(shù)選擇器，24…卷積積分運算器，25…PCM解碼器具體實施方式
下面參照在附圖中所示的實施形態(tài)，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的信號處理裝置和方法以及信號處理程序和存儲該信號處理程序的記錄介質(zhì)。此外，在實施形態(tài)的說明中使用的全部圖中，相同的符號表示相同物或類似物。
圖1表示本發(fā)明的信號處理裝置的第一實施形態(tài)。是根據(jù)流暢信息理論，使用采樣函數(shù)從連續(xù)波形信號得到離散信號的信號處理裝置。在本實施形態(tài)中，把視頻、圖像作為對象，將參數(shù)m設(shè)定為m＝2，3，∞三種。這是因為從分析結(jié)果可以確認(rèn)，根據(jù)視頻以及圖像得到的信號的性質(zhì)，通過m＝2，3，∞三種參數(shù)幾乎全部被包括。此外，本發(fā)明當(dāng)然不限定于這三種，例如在包含圖形的情況下，選擇m＝1，2，3，∞四種等，不用說能夠?qū)?yīng)對象選擇種類。
在本實施形態(tài)中，從連續(xù)波形信號生成離散信號的信號處理通過數(shù)字信號處理進(jìn)行。因此，對模擬輸入信號，暫且以比采樣間隔τ足夠短的間隔進(jìn)行采樣，進(jìn)行PCM編碼。再有，m＝2，3的采樣函數(shù)，因為是以有限的區(qū)間0～(J-1)τ(采樣點數(shù)為Jj、長度為(J-1)τ)確定的函數(shù)，所以也對于每一采樣點在該范圍內(nèi)進(jìn)行內(nèi)積。圖2、3中分別表示m＝2，3的采樣函數(shù)的一例。每個函數(shù)的區(qū)間都是J＝13。
另一方面，m＝∞的采樣函數(shù)，是振動無限持續(xù)函數(shù)。因此，在本實施形態(tài)中，假定以和m＝2，3的情況相同的區(qū)間截止該函數(shù)的區(qū)間，則允許由此產(chǎn)生的若干誤差。此外，為提高m＝∞的處理精度，可以將內(nèi)積的范圍擴(kuò)大至寬于上述范圍。
在圖1中，1是以比采樣間隔τ足夠短的間隔對模擬輸入信號進(jìn)行采樣并編碼的PCM編碼器(PCMCOD)；2是以采樣間隔τ對從PCM編碼器1輸出的編碼后的輸入信號進(jìn)行采樣、輸出其采樣點kτ＝tk的采樣值的采樣電路；3是由上所述順次發(fā)生m＝2，3，∞的采樣函數(shù)的采樣函數(shù)發(fā)生器；4是在區(qū)間0～(J-1)τ內(nèi)，對輸入信號和采樣函數(shù)的內(nèi)積進(jìn)行運算、輸出內(nèi)積運算值的內(nèi)積運算器；5是從采樣電路2輸出的采樣值中減去內(nèi)積運算器4輸出的內(nèi)積運算值，輸出其差的減法器。將采樣函數(shù)發(fā)生器3輸出的m＝2，3，∞的采樣函數(shù)預(yù)先存儲在文件裝置(未圖示)中，每次進(jìn)行內(nèi)積運算時被讀出。
接著，上述差在進(jìn)行誤差運算后進(jìn)行參數(shù)m的決定的比較。誤差運算，根據(jù)輸入信號的性質(zhì)使用差的絕對值的平方和或者算術(shù)和、和運算對于區(qū)間0～(N-1)τ的各采樣點(tk，tk+1，…，tk+(N-2))的誤差進(jìn)行。此外，誤差運算也可以作為在運算區(qū)間中選擇最大的差的絕對值的運算。表示運算區(qū)間的N，在輸入信號是靜止圖像脫機(jī)進(jìn)行處理時，選擇比較大的值，在輸入信號是動態(tài)圖像實時進(jìn)行處理時，因為需要盡快決定m，所以選擇包含N＝1的小的值。這樣，N可以對應(yīng)信號的性質(zhì)任意選擇。此外，在N＝1時，不求和，對于每一采樣點進(jìn)行參數(shù)m的決定的比較。
接著，在圖1中，7是對應(yīng)于區(qū)間0～(N-1)τ的各采樣點的差，進(jìn)行上述誤差運算的誤差運算器，8是具有比較器的、比較來自誤差運算器7的m＝2，3，∞的誤差運算結(jié)果，檢測最小的、輸出表示其參數(shù)m的參數(shù)m信號的類判定器。另外，6是相對于對于采樣電路2輸出的采樣值的、用于調(diào)整由于誤差運算器7以及類判定器8的處理導(dǎo)致的時間延遲的存儲器。
接著，采樣電路2的采樣值在每一采樣間隔τ被輸出，構(gòu)成采樣值的列，成為離散信號。在圖1中，9是組合上述離散信號和上述參數(shù)m信號，作為數(shù)字輸出信號、輸出該信號的輸出電路。例如通過把離散信號打包(packet)、在其報頭(head)上附加參數(shù)m信號來進(jìn)行組合。參數(shù)m信號，因為能區(qū)分m＝2，3，∞這三者即可，所以可以用兩位的符號表示。此外也可以不組合離散信號和上述參數(shù)m信號，將它們分別各自輸出。
在圖1的各連接點的信號可如下表示。
輸入內(nèi)積運算器的輸入信號u(t)輸入信號的采樣值；u(tk)
通過內(nèi)積運算得到的采樣值(內(nèi)積運算值)[數(shù)學(xué)式1]mu^(tk)]]>減法器5輸出的誤差mε(tk)誤差運算值Em本實施形態(tài)的信號處理裝置，可以在各部的每一個中使用數(shù)字電路或存儲器，作為硬件構(gòu)成，但是也可以作為通過程序由計算機(jī)執(zhí)行的軟件構(gòu)成。在這種情況下，信號處理裝置，主要由中央處理裝置(CPU)、臨時存儲運算中間的數(shù)據(jù)等的存儲器、存儲信號處理程序或者采樣函數(shù)等的文件裝置構(gòu)成。在信號處理程序中，表示出計算機(jī)執(zhí)行圖1所示的各處理的過程。此外，信號處理程序可以存儲在CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等記錄介質(zhì)中，作為獨立的程序。
本實施形態(tài)的信號處理裝置也可以通過模擬信號處理，進(jìn)行從連續(xù)波形信號生成離散信號的信號處理。圖4表示這樣的模擬信號處理的信號處理裝置的第二實施形態(tài)。裝置的各部分由模擬電路構(gòu)成，但其功能及操作和對應(yīng)的圖1所示的各部分相同。但是，從輸出電路9輸出模擬輸出信號。這種情況下的信號的組合，例如，也可以通過在視頻或者圖像的回掃期間插入?yún)?shù)m信號來進(jìn)行。此外，可以預(yù)先使用PCM編碼器對向輸出電路9輸入的離散信號和上述參數(shù)m信號進(jìn)行編碼并數(shù)字化。在這種情況下，對輸出電路9使用圖1所示的部件，輸出數(shù)字的輸出信號。
另外，在第一實施形態(tài)中，由類判定器8決定的參數(shù)m的內(nèi)積運算器4輸出的內(nèi)積運算值，因為其參數(shù)m與輸入信號的參數(shù)m一致，所以和采樣電路2的采樣值幾乎一致。因此有可能用上述內(nèi)積運算值代替供給輸出電路9的采樣值。在這種情況下，設(shè)置選擇器，它使用類判定器8輸出的參數(shù)m信號來選擇所決定的參數(shù)m的內(nèi)積運算值，把所選擇的內(nèi)積運算值供給輸出電路9。圖5表示設(shè)置了這樣的選擇器的第三實施形態(tài)。在圖5中，10是上述選擇器。這樣，從圖5所示的信號處理裝置輸出由內(nèi)積運算值的列組成的離散信號。另外，如上所述，從圖1所示的信號處理裝置輸出由采樣值的列組成的離散信號。該內(nèi)積運算值以及采樣值都是在每一采樣間隔得到的離散值，因此，離散信號可以稱為離散值列。
而且，在第一實施形態(tài)中，有時包含根據(jù)輸入信號，參數(shù)m急劇變化的部分。在處理那樣的輸入信號的情況下，在信號處理裝置中設(shè)置判定參數(shù)m急劇變化的類切換點的電路是有效的。通過準(zhǔn)確地確定參數(shù)m的切換點，能夠提高信號處理精度。
圖6表示在圖1的裝置上附加類切換點判定器的信號處理裝置的第四實施形態(tài)。在圖6中，11是類切換點判定器，其將來自減法器5的m＝2，3，∞的誤差與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)每一個的誤差都超過閾值、而且在其采樣點的附近在來自類判定器8的參數(shù)m信號中有變化時，判定該采樣點為類切換點并輸出切換點信號。輸出電路9，在離散信號以及參數(shù)m信號以外輸入切換點信號，將它們進(jìn)行組合作為數(shù)字輸出信號。例如通過把離散信號打包、在其報頭內(nèi)附加參數(shù)m信號和切換點信號來進(jìn)行組合。因為切換點信號只要表示其有無即可，所以可以用例如1位的符號表示。此外，也可以不組合離散信號、參數(shù)m信號以及切換點信號，將它們分別各自輸出。類切換點判定器11和輸出電路9以外的電路和圖1所示的部分相同。
下面，理論上說明第一～第四實施形態(tài)的信號處理裝置的動作原理以及處理的流程。在說明中，參數(shù)m不限于m＝2，3，∞，假定推廣為有多個。
<I>因為對于未知信號，在流暢信號空間中的部分空間的最適合的決定信號具有的長度和相位，可通過流暢函數(shù)表示，所以定義以下的流暢信號空間，最初明確類未知的信號屬于該流暢信號空間中的哪一類的部分信號空間。具體說，根據(jù)通過采樣函數(shù)系和原信號的內(nèi)積運算得到的值和輸入信號(原信號)的采樣值的誤差，確定該信號所屬的類。
(1)流暢信號空間的定義假定這里處理的信號空間，是內(nèi)積用式(1)[數(shù)學(xué)式2]<u,v>L2Δ‾‾∫-∞∞u(t)v(t)‾dt---(1)]]>定義的作為有代表性的希爾伯特(Hilbert)空間的式(2)[數(shù)學(xué)式3]
L2(R)Δ‾‾{u|∫-∞∞|u(t)|2dt<+∞}---(2)]]>的部分空間的流暢信號空間mS(τ)，(m＝1，2，...，∞)。
流暢信號空間mS(τ)作為把由用式(3)[數(shù)學(xué)式4]φm(t)Δ‾‾∫-∞∞(sinπfτπfτ)mej2πfτdf---(3)]]>定義的僅可連續(xù)微分(m-2)次的(m-1)次的分段多項式組成的函數(shù)系(函數(shù)的集合)[數(shù)學(xué)式5]{φm(t-kτ)}k=-∞∞]]>作為基礎(chǔ)的信號空間，如式(4)那樣被[數(shù)學(xué)式6]Sm(τ)Δ‾‾[φ(t-kτ)m]k=-∞∞---(4)]]>定義。如上所述，τ表示從連續(xù)信號得到離散信號(采樣值)時的采樣間隔。另外，假定把時間軸上的各采樣點作為tk(＝kτ)表示。
流暢信號空間mS(τ)特別分為在參數(shù)m為1的情況下，為由沃爾什(Walsh)函數(shù)系組成的信號空間；在參數(shù)m為2的情況下，為由折線函數(shù)(多邊形)組成的信號空間；在參數(shù)m為無限大的極限情況下，為由可連續(xù)微分無限次的Sinc函數(shù)系(正則函數(shù)系)組成的頻帶限制信號空間。圖7表示這樣的流暢信號空間的概念圖。流暢信號空間mS(τ)的信號根據(jù)可連續(xù)微分性分類。
(2)采樣函數(shù)的意義在信號空間mS(τ)中，具有當(dāng)取屬于mS(τ)的任意的信號u(t)和屬于mS(τ)的采樣函數(shù)系的內(nèi)積時，獲得信號的采樣值列[數(shù)學(xué)式7]{u(tk)}k=-∞+∞]]>的功能。假定把具有這樣的功能的函數(shù)稱為采樣函數(shù)，將其表示為[數(shù)學(xué)式8][AD]mΨ(t)
。如用數(shù)學(xué)式表示上述內(nèi)容，則可以用下面的式(5)表示它。
∃1[AD]mψ(t)∈Sm,u∀(t)∈Sm,k∀∈Z.]]><u(t),ψ[AD]m(t-tk)>=u(tk)---(5)]]>在式(5)中，符號[數(shù)學(xué)式10] 表示唯一存在的意思，[數(shù)學(xué)式11]“”表示任意的元的意思，[數(shù)學(xué)式12]“Z”表示整數(shù)全體的集合的意思。
(3)通過采樣函數(shù)確定未知信號所屬的部分信號空間的類假定把屬于信號空間mS(τ)的信號表示為mu(t)。如下決定類未知的信號u(t)屬于信號空間mS(τ)的哪個類的信號。
對于多個信號1u(t)，2u(t)，…，lu(t)，…，∞u(t)，如取屬于多個m＝1，2，…，m0，…，∞內(nèi)的m0的流暢信號空間[數(shù)學(xué)式13]m0S(τ)的采樣函數(shù)系[數(shù)學(xué)式14][AD]m0Ψ(t-tk)]]>的內(nèi)積，則在(i)1＝m0的情況下，存在式(6)[數(shù)學(xué)式15]k∀∈Z,<ul(t),[AD]m0ψ(t-tk)>=ul(tk)---(6)]]>的關(guān)系式成立的m0，在(ii)1≠m0時，存在式(7)[數(shù)學(xué)式16]
k∃∈Z,<ul(t),[AD]m0ψ(t-tk)>≠ul(tk)---(7)]]>的關(guān)系式成立的m0。通過利用該關(guān)系，可以把某類未知的信號u(t)的類作為[數(shù)學(xué)式17]m0S(τ)的基礎(chǔ)確定。
下面，使用圖8說明基于上述原理的類判定處理過程。
輸入信號(步驟S1)，首先決定一個m0(步驟S2)，在整個區(qū)間0～(J-1)τ上計算區(qū)間0～(J-1)τ內(nèi)的tk，tk+1，…，tk+(J-2)的采樣點中的每一個處的采樣函數(shù)[數(shù)學(xué)式18][AD]m0Ψ(t-tk)]]>(其中，k＝k，k+1，…，k+(J-2))和輸入信號u(t)的內(nèi)積(步驟S3)。把通過該運算得到的值用式(8)[數(shù)學(xué)式19] 表示，將其稱為內(nèi)積運算值。
接著，計算在步驟S3得到的該內(nèi)積運算值的輸入信號和采樣值u(tk)的差的絕對值(步驟S4)。將其像式(9)[數(shù)學(xué)式20]ϵm0(tk)=|u(tk)-u^(tk)m0|---(9)]]>那樣表示。改變m0(步驟S5)重復(fù)步驟S2～S4的處理，計算各m0中的差。
對于各m0計算在步驟S4求得的差的平方和(步驟S6)。將其用式(10)[數(shù)學(xué)式21]Em0=Σp=0N-1ϵ2m0(tk+p)---(10)]]>表示。此外，該誤差運算，根據(jù)信號的性質(zhì)也可以是差的絕對值的算術(shù)和，在這種情況下，成為用式(11)[數(shù)學(xué)式22]Em0=Σp=0N-1ϵm0(tk+p)---(11)]]>表示?；蛘撸`差運算，也可以是選擇差的絕對值最大的誤差的運算，在這種情況下，成為用式(12)[數(shù)學(xué)式23]Em0=MAXp=0N-1ϵm0(tk+p)---(12)]]>表示。
在用式(10)求得的平方和內(nèi)，把最小的情況下[數(shù)學(xué)式24]minm0Em0]]>的m0作為信號u(t)屬于的類確定(步驟7)。
這里返回圖1，使用圖9說明基于上述理論構(gòu)成的內(nèi)積運算器4的例子。內(nèi)積是在t＝tk的采樣點處，在整個區(qū)間0～(J-1)τ上對輸入信號和采樣函數(shù)的積進(jìn)行積分。如把采樣函數(shù)發(fā)生開始時刻選作原點，則通過使輸入信號延遲(J-1)τ/2，可以使延遲后的輸入信號和采樣函數(shù)的時間相同。接著，通過一邊使采樣函數(shù)延遲τ，一邊運算和延遲后的輸入信號的內(nèi)積，得到以τ的間隔tk，tk+1，…，tk+(J-2)的采樣點的各自的內(nèi)積運算值[數(shù)學(xué)式25]u^(tk)m0]]>(其中，k＝k，k+1，…，k+(J-2))。從下一采樣點tk+(J-1)再次使采樣函數(shù)發(fā)生開始，進(jìn)行同樣的運算。
因此，參數(shù)m的內(nèi)積運算器4，如圖9所示，由以下各部構(gòu)成使輸入信號u(t)延遲(J-1)τ/2的延遲電路41、使采樣函數(shù)延遲τ的(J-2)個延遲電路42-1～延遲電路42-(J-2)、求取延遲后的輸入信號和采樣函數(shù)的積的(J-1)個乘法器43-0～乘法器43-(J-2)、進(jìn)行乘法器43的輸出信號的積分運算的(J-1)個積分器44-0～積分器44-(J-2)、以0～(J-2)的順序切換積分器44的輸出信號并輸出的切換器45。
<II>類切換點的檢測假定通過與類不同的信號的關(guān)聯(lián)來表示某一信號。對于這樣的信號，根據(jù)通過采樣函數(shù)系和原信號(輸入信號)的內(nèi)積運算得到的內(nèi)積運算值和輸入信號的采樣值的誤差，檢測成為不同的類的信號之間的邊界部分的點(類切換點)。
(1)類切換點的定義及其分類在把一個信號上的某點作為基準(zhǔn)，根據(jù)在該點的前后區(qū)域中類不同的信號表示原來的信號的情況下(在稱為A的區(qū)域中類mA，即作為[數(shù)學(xué)式26]mAS的信號表示，另外在稱為B的區(qū)域中類mB，即作為[數(shù)學(xué)式27]mBS的信號表示的情況下)，把成為通過類不同的信號聯(lián)系的邊界部分的點稱為類切換點，將其用P(mA，mB)表示。在類切換點內(nèi)，把作為奇異點(不可微分的點)那樣的點稱為超奇異點。
類切換點P(mA，mB)，根據(jù)在該點的性質(zhì)分為下面的兩類。
(i)在點P(mA，mB)連續(xù)但不可微分，且mA≠mB。圖10中舉例表示的這樣的類切換點是超奇異點。
(ii)在點P(mA，mB)連續(xù)可微分，且mA≠mB。圖11表示這樣的類切換點的例子。
此外存在在點P(mA，mB)處m不變化、不可微分，且mA＝mB≥3的情況。圖12中例示的這樣的點稱為奇異點，但不是類切換點。另外，在把未知的信號作為m＝1類(階越(段階))或者m＝2類(折線)中任何一方的信號表示的情況下，在那里包含的不連續(xù)點以及連續(xù)但不可微分的點(折線的連接點)，不是本發(fā)明中要檢測的對象。
(2)類切換點的檢測關(guān)于類切換點的檢測，以圖13(特別是超奇異點的檢測)為例說明。如圖13所示，假定信號u(t)在某區(qū)間(區(qū)域A)中作為m＝2類的信號(多邊形折線)表示。另一方面，假定u(t)還以t＝tSP為邊界，在以后的區(qū)間(區(qū)域B)中作為m＝∞類的信號表示。假定在信號中，作為其他的類有m＝3。在這樣的情況下，(i)在區(qū)域A中，如對于m0＝2，3，∞計算通過某類m0的采樣函數(shù)[數(shù)學(xué)式28] m0Ψ(t)]]>和信號u(t)的內(nèi)積得到的內(nèi)積運算值與輸入信號的采樣值的誤差(假定在區(qū)域A中限定的誤差作為[數(shù)學(xué)式29]m0ε(A)表示)，則在2ε(A)、3ε(A)、∞ε(A)內(nèi)，2ε(A)成為最小。
(ii)在區(qū)域B中，同樣地，若求取2ε(B)、3ε(B)、∞ε(B)，則在該區(qū)間中∞ε(B)成為最小。
(iii)如求切換類的超奇異點t＝tSP附近的誤差2ε(tSP)、3ε(tSP)、∞ε(tSP)，則2ε、3ε、∞ε的每一個的值都變大，不能清楚地確定類。把該信息作為線索確定類切換點的位置。
下面使用圖14說明基于上述原理的類判定的處理過程。在本說明中，如上所述，以采樣函數(shù)為m0＝2，3，∞類的情況為例提出。
在每一采樣點tk，tk+1，…，tk+(J-2)，計算輸入信號u(t)與采樣函數(shù)[數(shù)學(xué)式30][AD]m0Ψ(t)]]>的內(nèi)積，求內(nèi)積運算值[數(shù)學(xué)式31]u^m0(tk)]]>(其中，k＝k，k+1，…，k+(J-2))。接著，計算求得的內(nèi)積運算值和輸入信號的采樣值u(tk)的誤差[數(shù)學(xué)式32]m0ε(tk)(步驟S8)。到此，和在圖8的步驟S1～步驟S5中，取m0＝2，3，∞時的處理相同。
接著，把與各m0對應(yīng)的2ε(tk)、3ε(tk)、∞ε(tk)與預(yù)先決定的閾值εth比較(步驟S9)。在全部誤差都為閾值εth以上的情況下(步驟S10)，進(jìn)一步計算t＝tk的前后K點的誤差(步驟S11)。在k-K≤n＜k的范圍內(nèi)，與某m1對應(yīng)的誤差 m1ε(tn)比其他的類的誤差小，因此是最小，且在其他的k＜n≤k+K的范圍內(nèi)，與某m2≠m1對應(yīng)的誤差[數(shù)學(xué)式34]m2ε(tn)比其他的類的誤差小，因此是最小的情況下(步驟S12)，把t＝tk的點作為超奇異點判定，判定為類切換點(步驟S13)。
另外，在步驟S10中，在并非全部的誤差都為閾值εth以上、至少一個誤差為閾值εth以下的情況下，如在某點檢測到給出最小誤差的參數(shù)m0變化(步驟S14)，則判定該變化點為類切換點。如檢測不到參數(shù)m0變化，則判定不是類切換點(步驟S15)。再有，在步驟S12，在給出最小誤差的參數(shù)m0不變化，m2＝ml的情況下，判定為不是類切換點(步驟S15)。
以上，通過第一～第三實施形態(tài)，在從作為連續(xù)波形信號的輸入信號獲得離散信號的處理中，能夠明確被進(jìn)行信號處理的輸入信號所屬的類，和離散信號(離散值列)一起取得表示類的參數(shù)m信號。另外，通過第四實施形態(tài)，能夠?qū)?yīng)輸入信號取得表示類切換點的切換點信號。
因此，在從離散信號生成連續(xù)波形信號的信號處理中，如使用上述參數(shù)m信號選擇相同的m的逆采樣函數(shù)，則通過與上述離散信號所屬的參數(shù)m符合的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，能夠生成連續(xù)波形信號。由此，能夠通過香農(nóng)采樣定理再生頻帶不受限制的高質(zhì)量的連續(xù)波形信號。
對于如上述那樣，輸入根據(jù)流暢信息理論從連續(xù)波形信號得到的離散信號、使用逆采樣函數(shù)從該離散信號生成連續(xù)波形信號的本發(fā)明的信號處理裝置，下面加以說明。
圖15表示本發(fā)明的信號處理裝置的第五實施形態(tài)。向本實施形態(tài)的信號處理裝置輸入的信號，例如是從圖1所示的第一實施形態(tài)的信號處理裝置輸出的數(shù)字輸出信號。并且，通過數(shù)字信號處理進(jìn)行從離散信號得到連續(xù)波形信號的信號處理。
信號處理中使用的逆采樣函數(shù)，是與在第一實施形態(tài)的信號處理裝置中使用的上述采樣函數(shù)成雙正交的函數(shù)。關(guān)于m＝2，3分別在圖17以及圖18中表示該函數(shù)的例子。m＝2，3的逆采樣函數(shù)，因為是在有限的區(qū)間0～(P-1)τ上確定的函數(shù)，所以對于每一采樣點在該范圍內(nèi)進(jìn)行卷積積分。此外，在m＝3中代表的是P＝5。另一方面，m＝∞的逆采樣函數(shù)是振動無限持續(xù)的函數(shù)。因此，在本裝置中，假定以和m＝2，3的情況相同的區(qū)間截止該函數(shù)的區(qū)間，允許由此產(chǎn)生的若干誤差。此外，為了提高m＝∞的處理精度，可以將卷積積分的范圍擴(kuò)大至寬于上述范圍。
在圖15中，21是信號輸入電路，其輸入將屬于參數(shù)m的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m的參數(shù)m信號組合而得到的數(shù)字信號、分離各個后輸出；22是發(fā)生每一參數(shù)m的逆采樣函數(shù)的逆采樣函數(shù)發(fā)生器；23是從由逆采樣函數(shù)發(fā)生器22輸出的每一參數(shù)m的逆采樣函數(shù)中選擇上述離散信號所屬于的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)的逆采樣函數(shù)選擇器；24是通過對來自信號輸入電路21的離散信號和逆采樣函數(shù)選擇器23選擇的逆采樣函數(shù)進(jìn)行卷積積分，得到連續(xù)波形信號的卷積積分運算器；25是把卷積積分運算器24輸出的連續(xù)波形信號作為模擬信號輸出的PCM解碼器(PCMDEC)。將逆采樣函數(shù)發(fā)生器22輸出的m＝2，3，∞的逆采樣函數(shù)預(yù)先存儲在存儲裝置的數(shù)據(jù)文件(未圖示)中，在每次選擇函數(shù)時被讀出。
這里，假定把參數(shù)m的逆采樣函數(shù)表示為[數(shù)學(xué)式35][DA]mΨ(t)]]>。如上所述，逆采樣函數(shù)和采樣函數(shù)相互具有成為雙正交的關(guān)系。特別，逆采樣函數(shù)具有在作為對象的采樣點具有值，而在其他采樣點成為0的特性。
進(jìn)行DA運算的卷積積分可以用式(13)[數(shù)學(xué)式36]Σk=-∞k=∞u(tk)[DA]mψ(t-tk)---(13)]]>表示。通過式(13)的運算，能夠得到再生了原信號的連續(xù)波形信號u(t)。因此，在從t＝tk到(P-1)τ之間保持采樣點tk的采樣值，取該保持信號和從t＝tk發(fā)生開始的逆采樣函數(shù)的積，接著一邊使采樣間隔移動時間τ，一邊進(jìn)行(P-2)次該運算，將得到的積按順序累加。然后，從下一采樣點tk+(P-1)再次進(jìn)行同樣的運算，通過重復(fù)這一運算，進(jìn)行卷積積分的運算，得到連續(xù)波形信號u(t)。這樣的從離散信號得到連續(xù)波形信號的處理，可以說是使用參數(shù)m的DA函數(shù)(逆采樣函數(shù))圓滑連接各離散值之間，得到連續(xù)信號的插補(bǔ)、加工處理。
從這一事實出發(fā)，圖15的卷積積分運算器24例如如圖16那樣構(gòu)成。即，卷積積分運算器24由使逆采樣函數(shù)延遲τ的(P-2)個延遲電路51-1～延遲電路51-(P-2)、分別在時間(P-1)τ之間保持間隔τ的采樣點tk，tk+1，…，tk+(P-2)的采樣值的(P-1)個保持電路52-0～保持電路52-(P-2)、求取保持電路52輸出的保持信號和逆采樣函數(shù)的積的(P-1)個乘法器53-0～乘法器53-(P-2)、以輸出順序累加乘法器53的輸出信號的累加器54構(gòu)成。
本實施形態(tài)的信號處理裝置，和第一實施形態(tài)的情況相同，可以在各部分中使用數(shù)字電路或存儲器，作為硬件結(jié)構(gòu)，也可以作為根據(jù)程序由計算機(jī)執(zhí)行的軟件結(jié)構(gòu)。在這種情況下，信號處理裝置主要由中央處理裝置(CPU)、臨時存儲運算中間的數(shù)據(jù)等的存儲器、和存儲信號處理程序或者采樣函數(shù)等的文件裝置構(gòu)成。在信號處理程序中，表示計算機(jī)執(zhí)行圖15所示各處理的過程。此外，信號處理程序，可以在CD-ROM(Compact Disc-Read OnlyMemory)等記錄介質(zhì)中存儲，作為獨立的程序。
以上，通過本實施形態(tài)，因為能夠使用適合類的逆采樣函數(shù)進(jìn)行信號處理，所以能夠得到高質(zhì)量的再生信號。
此外，本實施形態(tài)的輸入信號，也可以是從圖5所示的第三實施形態(tài)的信號處理裝置輸出的數(shù)字輸出信號。能夠得到相同的連續(xù)波形信號(再生信號)。
下面，在本實施形態(tài)中，將PCM解碼器25配置在輸出側(cè)，但是可以將其配置在輸入側(cè)。圖19表示這樣構(gòu)成的本發(fā)明的第六實施形態(tài)。圖19中的PCM解碼器26是把數(shù)字離散信號變換成模擬離散信號的解碼器。另外，圖19中的逆采樣函數(shù)22、逆采樣函數(shù)選擇器23以及卷積積分運算器24，功能和圖15所示的相同，但都是通過模擬電路構(gòu)成。
接著，圖20表示輸入模擬信號的本發(fā)明的第七實施形態(tài)。輸入信號，例如用從圖4所示的第二實施形態(tài)的信號處理裝置輸出的模擬輸出信號，組合離散信號和參數(shù)m信號。圖20中的信號輸入電路27將組合著的離散信號和參數(shù)m信號彼此分離。逆采樣函數(shù)22、逆采樣函數(shù)選擇器23以及卷積積分運算器24，都和第六實施形態(tài)的情況相同，通過模擬電路構(gòu)成。
另外，圖21表示輸入在離散信號以及參數(shù)m信號上加上切換點信號而得到的信號的本發(fā)明的第八實施形態(tài)。輸入信號，是例如從圖6所示的第四實施形態(tài)的信號處理裝置輸出的數(shù)字的輸出信號。圖21中的信號輸入電路將組合著的離散信號、參數(shù)m信號以及切換點信號彼此分離。逆采樣函數(shù)選擇器23，使用參數(shù)m信號以及切換點信號來作為選擇的控制信號，在切換點信號到來的時刻切換類，通過參數(shù)m信號決定切換的類的參數(shù)m。由此，逆采樣函數(shù)選擇器23選擇已決定的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)。逆采樣函數(shù)22、卷積積分運算器24以及PCM解碼器25，使用和第五實施形態(tài)的情況相同的部件。
此外，在輸入信號電路21和卷積積分運算器24之間配置PCM解碼器25，不用說可以通過和第六實施形態(tài)的情況相同的模擬電路構(gòu)成逆采樣函數(shù)22、逆采樣函數(shù)選擇器23以及卷積積分運算器24中的每一個。
第一、第三和第四實施形態(tài)(圖1、圖5、圖6)的信號處理裝置、以及在第二實施形態(tài)(圖4)中在輸出側(cè)設(shè)置有PCM編碼器的信號處理裝置，輸入模擬的連續(xù)波形信號，輸出數(shù)字的離散信號(離散值列)。從這一事實出發(fā)，可以說第一、第三和第四實施形態(tài)的信號處理裝置是AD變換裝置。同樣，可以說第五、第六以及第八實施形態(tài)的信號處理裝置是輸入數(shù)字離散信號、輸出模擬的連續(xù)波形信號的DA變換裝置。并且，在通過兩裝置構(gòu)成A-D變換/D-A變換系統(tǒng)時，兩裝置可直接連接，或者也可經(jīng)過傳輸系統(tǒng)或者記錄系統(tǒng)連接。在經(jīng)過傳輸系統(tǒng)或者記錄系統(tǒng)時，也可以進(jìn)行用于減少數(shù)據(jù)量的信息壓縮編碼或者傳輸路徑編碼。在這種情況下，在經(jīng)過傳輸系統(tǒng)或者記錄系統(tǒng)后進(jìn)行解碼，之后進(jìn)行D-A變換。
在傳輸系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的情況下，作為通信系統(tǒng)，例如有因特網(wǎng)或者移動電話網(wǎng)、有線電視、或者使用電波的地面波廣播或者衛(wèi)星廣播。另外，在記錄系統(tǒng)中，作為記錄介質(zhì)有CD(Compact Disc)或DVD(Digital VersatileDisc)等。在這些的應(yīng)用中，期待得到比現(xiàn)有的更精細(xì)的視頻。因此，只要再生質(zhì)量和現(xiàn)在同樣好，能夠使通信系統(tǒng)的傳輸頻帶變窄，同時在CD或DVD中，能夠使收錄時間增長。
在印刷系統(tǒng)中應(yīng)用A-D變換/D-A變換系統(tǒng)的情況下，因為能夠得到比現(xiàn)有精度高得多的圖像，所以對于圖像的放大、縮小，期望保持高質(zhì)量，即期望得到高的縮放性。
接著，圖22表示本發(fā)明的信號處理裝置的的第九實施形態(tài)。本實施形態(tài)的信號處理裝置，基于流暢信息理論，使用采樣函數(shù)判定參數(shù)m的變化點，輸出表示該變化點的變化點信號。在本實施形態(tài)中，把字符圖形等的圖像作為對象，設(shè)定參數(shù)m為m＝2，3，∞三種。此外，本發(fā)明當(dāng)然不限于這三種，例如選擇m＝1，2，3，∞四種，或者僅取m＝2等，不用說根據(jù)對象選擇種類。僅取m＝2，相當(dāng)于圖形僅用折線構(gòu)成的情況。
本實施形態(tài)，以給出表示輪廓線的近似函數(shù)為前提，通過數(shù)字信號處理進(jìn)行輸出表示變化點的信號的信號處理。輸入信號是用小區(qū)間劃分輪廓線得到的數(shù)字連續(xù)波形信號。進(jìn)而，因為m＝2，3的采樣函數(shù)是在有限的區(qū)間0～(J-1)τ(采樣點數(shù)J，長度為(J-1)τ)上確定的函數(shù)，所以內(nèi)積也在該范圍內(nèi)對每一采樣點進(jìn)行。把區(qū)間的中心取為原點時的m＝2，3的采樣函數(shù)的一例分別是先前表示的圖2、3，兩個函數(shù)的區(qū)間都是J＝13。
另一方面，如上所述，m＝∞的采樣函數(shù)，是振動無限持續(xù)的函數(shù)，用和m＝2，3的情況相同的區(qū)間切分該函數(shù)的區(qū)間，允許由此產(chǎn)生的若干誤差。此外，為提高m＝∞的處理精度，也可以比上述擴(kuò)寬內(nèi)積的范圍。
在圖22中，2是采樣電路，其把劃分為由多個小區(qū)間組成的每一區(qū)間的各點作為采樣點、以其采樣間隔τ對輸入信號進(jìn)行采樣、輸出其采樣點kτ＝tk的采樣值，3是根據(jù)上文順次發(fā)生m＝2，3，∞的采樣函數(shù)的采樣函數(shù)發(fā)生器，4是在區(qū)間0～(J-1)τ上運算輸入信號和采樣函數(shù)的內(nèi)積、輸出內(nèi)積運算值的內(nèi)積運算器，5是從由采樣電路2輸出的采樣值減去內(nèi)積運算器4輸出的內(nèi)積運算值，并輸出其差的減法器。此外，采樣函數(shù)發(fā)生器3輸出的m＝2，3，∞的采樣函數(shù)預(yù)先被存儲在文件裝置(未圖示)中，每次進(jìn)行內(nèi)積運算時被讀出。另外，形成一個采樣間隔的小區(qū)間的數(shù)，成為將輸入信號視為連續(xù)波形信號程度的大小的數(shù)。
接著，比較上述差與預(yù)先決定的閾值，在任何一個參數(shù)m都超過該閾值這一事實發(fā)生的情況下，判定該點為變化點。在圖22中，12是將各參數(shù)m的差與上述閾值進(jìn)行比較、判定變化點的變化點判定器。變化點用圖像的XY坐標(biāo)中的坐標(biāo)點、或者用從最初的采樣點計算出的采樣點的順序k表示。
圖像的再生使用該變化點的信息進(jìn)行。此外，根據(jù)圖像的性質(zhì)，有時在再生時并用參數(shù)m的信息十分有效。為了處理那樣的情況，在圖22中附加了類判定器8。在對于上述差的誤差運算后進(jìn)行類判定，即參數(shù)m的決定。誤差運算，根據(jù)輸入信號的性質(zhì)使用差的絕對值的平方和或者算術(shù)和，對于區(qū)間0～(N-1)τ的各采樣點(tk，tk+1，…，tk+(N-2))的誤差進(jìn)行和運算。誤差運算，此外也可以作為在運算區(qū)間中選擇最大的差的絕對值的運算。表示運算區(qū)間的N，在輸入信號是靜止圖像脫機(jī)進(jìn)行處理的情況下，選擇比較大的值。在圖22中，7是對于區(qū)間0～(N-1)τ的各采樣點的差進(jìn)行上述誤差運算的誤差運算器。另外，在該圖中，13是把表示上述變化點的變化點信號和表示參數(shù)m的參數(shù)m信號作為數(shù)字輸出信號輸出的輸出電路。參數(shù)m信號因為只要能區(qū)分m＝2，3，∞三者即可，所以例如用2位的符號表示。
對于圖22的各連接點的信號，即輸入內(nèi)積運算器4的輸入信號、輸入信號的采樣值、由內(nèi)積運算而得到的采樣值、減法器5的輸出誤差、以及誤差運算值，和第一實施形態(tài)的情況相同地進(jìn)行表示。
本實施形態(tài)的信號處理裝置，可以在各部的每一個中使用數(shù)字電路或存儲器，作為硬件構(gòu)成，但是也可以作為通過程序由計算機(jī)執(zhí)行的軟件構(gòu)成。在這種情況下，信號處理裝置主要由中央處理裝置(CPU)、臨時存儲運算中間的數(shù)據(jù)等的存儲器、存儲信號處理程序或者采樣函數(shù)等的文件裝置構(gòu)成。在信號處理程序中，表示出計算機(jī)執(zhí)行圖22所示的各處理的過程。此外，信號處理程序可以存儲在CD-ROM(Cmpact Disc-Read Only Memory)等記錄介質(zhì)中，作為獨立的程序。
接著，在參數(shù)m成為1種的情況下，在圖22中，內(nèi)積運算器4以及采樣函數(shù)發(fā)生器3分別成為1個，省略誤差運算器7以及類判定器8。
此外，在本實施形態(tài)的輸入信號是模擬信號的情況下，模擬輸入信號暫且以上述小區(qū)間的間隔被采樣，被PCM編碼。此外，在輸入信號是模擬信號的情況下，也可以通過模擬信號處理進(jìn)行獲得變化點信號的信號處理。在這種情況下，圖22所示的裝置的各部分通過模擬電路構(gòu)成。
圖23表示本發(fā)明的信號處理裝置的第十實施形態(tài)。在本實施形態(tài)中，把字符圖形等的圖像作為對象，設(shè)定參數(shù)m為m＝2，3，∞三種。此外，本發(fā)明當(dāng)然不限于這三種，例如選擇m＝1，2，3，∞四種，或者僅取m＝2等，不用說根據(jù)對象選擇種類。
本實施形態(tài)，以使用逆采樣函數(shù)再生圖像為前提，通過數(shù)字信號處理，進(jìn)行輸出表示變化點的信號和表示參數(shù)m的信號以及離散信號的信號處理。輸入信號是用小區(qū)間劃分輪廓線得到的數(shù)字連續(xù)波形信號。再有，m＝2，3，∞的采樣函數(shù)和在第九實施形態(tài)中使用的相同。
在圖23中，2是采樣電路，其把劃分為由多個小區(qū)間組成的每一區(qū)間的各點作為采樣點、以其采樣間隔τ對輸入信號進(jìn)行采樣、輸出其采樣點kτ＝tk的采樣值，3是根據(jù)上文順次發(fā)生m＝2，3，∞的采樣函數(shù)的采樣函數(shù)發(fā)生器，4是在區(qū)間0～(J-1)τ上運算輸入信號和采樣函數(shù)的內(nèi)積、輸出內(nèi)積運算值的內(nèi)積運算器，5是從由采樣電路2輸出的采樣值減去內(nèi)積運算器4輸出的內(nèi)積運算值，并輸出其差的減法器。此外，采樣函數(shù)發(fā)生器3輸出的m＝2，3，∞的采樣函數(shù)預(yù)先被存儲在文件裝置(未圖示)中，每次進(jìn)行內(nèi)積運算時被讀出。另外，形成一個采樣間隔的小區(qū)間的數(shù)，成為將輸入信號視為連續(xù)波形信號程度的大小的數(shù)。
接著，在進(jìn)行誤差計算后對于上述差進(jìn)行由參數(shù)m決定的比較。誤差運算，根據(jù)輸入信號的性質(zhì)使用差的絕對值的平方和或者算術(shù)和、對于區(qū)間0～(N-1)τ的各采樣點(tk，tk+1，…，tk+(N-2))的誤差進(jìn)行和運算。此外，誤差運算也可以作為在運算區(qū)間中選擇最大的差的絕對值的運算。表示運算區(qū)間的N，在輸入信號是靜止圖像脫機(jī)進(jìn)行處理的情況下，選擇比較大的值。
接著，在圖23中，7是對于區(qū)間0～(N-1)τ的各采樣點的差進(jìn)行上述誤差運算的誤差運算器，8是具有比較器、比較來自誤差運算器7的m＝2，3，∞的誤差運算結(jié)果，并檢測最小的誤差運算結(jié)果、輸出表示其參數(shù)m的參數(shù)m信號的類判定器。另外，6是用于對于采樣電路2輸出的采樣值調(diào)整誤差運算器7以及類判定器8的處理引起的時間延遲的存儲器。
再有，在圖23中，11是把來自減法器5的m＝2，3，∞的誤差與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較、在所有誤差都超過閾值的情況下，判定其采樣點為變化點、輸出變化點信號的變化點判定器。
接著，采樣電路2的采樣值，成為在每一采樣間隔τ輸出的采樣值的列，成為離散信號。在圖23中，9是將上述離散信號和上述參數(shù)m信號和上述變化點信號進(jìn)行組合，并作為數(shù)字輸出信號輸出該信號的輸出電路。例如通過把離散信號打包、在其報頭上附加參數(shù)m信號和切換點信號進(jìn)行組合。參數(shù)m信號，因為只要能區(qū)分m＝2，3，∞三者即可，所以例如可以使用2位符號表示。另外，切換點信號因為只要能表示其有無即可，所以例如可以用1位符號表示。此外，也可以不組合離散信號和上述參數(shù)m信號和切換點信號，各自分別被輸出。
本實施形態(tài)的信號處理裝置，可以在各部的每一個中使用數(shù)字電路或存儲器，作為硬件構(gòu)成，但是也可以作為通過程序由計算機(jī)執(zhí)行的軟件構(gòu)成。在這種情況下，信號處理裝置主要由中央處理裝置(CPU)、臨時存儲運算中間的數(shù)據(jù)等的存儲器、存儲信號處理程序或者采樣函數(shù)的文件裝置構(gòu)成。在信號處理程序中，表示出計算機(jī)執(zhí)行圖23所示的各處理的過程。此外，信號處理程序可以存儲在CD-ROM等記錄介質(zhì)中，作為獨立的程序。
接著，在參數(shù)m成為1種的情況下，在圖23中，內(nèi)積運算器4以及采樣函數(shù)發(fā)生器3分別成為1個，省略誤差運算器7，從類判定器8輸出該固定的參數(shù)m信號。
本實施形態(tài)的信號處理裝置也可以通過模擬信號處理，進(jìn)行從連續(xù)波形信號生成離散信號的信號處理。圖24表示這樣的模擬信號處理的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)。裝置的各部通過模擬電路構(gòu)成，但它們的功能以及操作和圖23所示的對應(yīng)的各部相同。其中，從輸出電路9輸出模擬輸出信號。這種情況下，例如，也可以通過在視頻或者圖像的掃描的回掃期間插入?yún)?shù)m信號來進(jìn)行信號的組合。此外，可以預(yù)先使用PCM編碼器，把向輸出電路9輸入的離散信號和上述參數(shù)m信號編碼并進(jìn)行數(shù)字化。在這種情況下，輸出電路9中使用圖23所示的部件，輸出數(shù)字輸出信號。
另外，在本實施形態(tài)中，由類判定器8決定的參數(shù)m的內(nèi)積運算器4輸出的內(nèi)積運算值，因為其參數(shù)m和輸入信號的參數(shù)m一致，所以和采樣電路2的采樣值大體一致。因此，可以把供給輸出電路9的采樣值代替為上述內(nèi)積運算值。在這種情況下，設(shè)置選擇器，其使用類判定器8輸出的參數(shù)m信號來選擇已決定的參數(shù)m的內(nèi)積運算值、向輸出電路9供給已選擇的內(nèi)積運算值。圖25表示設(shè)置有這樣的選擇器的信號處理裝置的結(jié)構(gòu)。在圖25中，10是上述選擇器。這樣，從圖25所示的信號處理裝置輸出由內(nèi)積運算值的列組成的離散信號。另外，如上所述，從圖23所示的信號處理裝置輸出由采樣值列組成的離散信號。該內(nèi)積運算值以及采樣值，都是在每一采樣間隔得到的離散值，因此，離散信號可以說是離散值列。
下面，關(guān)于作為第九以及第十實施形態(tài)的信號處理裝置的操作原理以及處理的流程的、<I>對于未知信號在流暢信號空間中的部分空間的最優(yōu)的類決定(1)流暢信號空間的定義(2)采樣函數(shù)的意義(3)根據(jù)采樣函數(shù)的未知信號所屬的部分信號空間的類確定，因為和第一～第四實施形態(tài)的情況相同，所以省略說明。
這里返回圖22以及圖23，因為基于上述理論構(gòu)成的內(nèi)積運算器4的例子在上述的圖9中表示，所以省略說明。
<II>變化點的檢測如上述，變化點包含類切換點和奇異點。
(1)類切換點假定通過與類不同的信號的聯(lián)系來表示某一信號。對于這樣的信號，根據(jù)通過采樣函數(shù)系列和原信號(輸入信號)的內(nèi)積運算得到的內(nèi)積運算值和輸入信號的采樣值的誤差，檢測成為不同的類的信號之間的邊界部分的點(類切換點)。
在把一個信號上的某點作為基準(zhǔn)，根據(jù)在該點前后的區(qū)域中類不同的信號表示原來的信號的情況下(在稱為A的區(qū)域中類mA，即作為[數(shù)學(xué)式37]mAS的信號表示，另外在稱為B的區(qū)域中類mB，即作為 mBS的信號表示的情況下)，把通過類不同的信號劃分區(qū)域的點稱為類切換點，將其用P(mA，mB)表示。
類切換點P(mA，mB)，根據(jù)在該點的性質(zhì)如下分類。
(i)在點P(mA，mB)連續(xù)但不可微分，且mA≠mB。圖26舉例表示這樣的類切換點。
(ii)在點P(mA，mB)不連續(xù)，因此不可微分，且mA≠mB。圖27舉例表示這樣的類切換點。
(iii)在點P(mA，mB)連續(xù)可微分，且mA≠mB。圖28舉例表示這樣的類切換點。
(2)奇異點把根據(jù)不可微分把區(qū)域分為區(qū)域A、B的點稱為奇異點。奇異點根據(jù)在該點的性質(zhì)如下分類。
(i)在該點連續(xù)但不可微分，且mA＝mB。圖29舉例表示這樣的奇異點。特別例如在mA＝mB＝2的情況下，如圖30所示，成為折線的連接點。
(ii)在該點不連續(xù)，因此不可微分，且mA＝mB。圖31舉例表示這樣的奇異點。
(iii)在該點連續(xù)或不連續(xù)而不可微分，且mA≠mB。這樣的奇異點和類切換點的(i)和(ii)相同。在類切換點內(nèi)，把成為這樣的奇異點的點稱為超奇異點。
(3)變化點的檢測在第九以及第十實施形態(tài)中求取的采樣值和內(nèi)積運算值的差，在包含上述類切換點和奇異點的變化點的跟前，因為對于參數(shù)mA，m一致，所以成為小的值(幾乎為0)，而對于其他的參數(shù)m，m不一致，所以成為大的值。因為在變化點成為不可微分或者參數(shù)m急劇變化的邊界，所以即使對于mA，差也是大值。因此設(shè)置規(guī)定的閾值εth，能夠把全部參數(shù)m的差超過閾值εth的點作為變化點決定。
以圖32為例說明這樣的變化點的檢測。如圖32所示，假定信號u(t)在某區(qū)間(區(qū)域A)中作為m＝2類的信號(多邊形折線)表示。另一方面，假定u(t)另外把t＝tSP作為邊界在以后的區(qū)間(區(qū)域B)中作為m＝∞類的信號表示。假定在信號中作為其他的類存在m＝3。在這種情況下，(i)在區(qū)域A中，如對于m0＝2，3，∞計算通過某類m0的采樣函數(shù)[數(shù)學(xué)式39][AD]m0Ψ(t)]]>和信號u(t)的內(nèi)積得到的內(nèi)積運算值和輸入信號的采樣值的誤差(假定把在區(qū)域A中限定的誤差表示為[數(shù)學(xué)式40]m0ε(A))，則在誤差2ε(A)、3ε(A)、∞ε(A)內(nèi)，2ε(A)成為最小。
(ii)在區(qū)域B中，如同樣求2ε(B)、3ε(B)、∞ε(B)，則在該區(qū)間內(nèi)∞ε(B)成為最小。
(iii)如求在切換類的超奇異點t＝tSP附近的誤差2ε(tSP)、3ε(tSP)、∞ε(tSP)，則2ε、3ε、∞ε的任何一個值都變大，不能清楚地確定類。把該信息作為線索確定切換點的位置。
下面使用圖33說明基于上述原理的類判定的處理過程。在本說明中，如上述，以采樣函數(shù)為m0＝2，3，∞類的情況為例提出。
在每一個采樣點tk，tk+1，…，tk+(J-2)，計算輸入信號u(t)和采樣函數(shù)[數(shù)學(xué)式41][AD]m0Ψ(t)]]>的內(nèi)積，求內(nèi)積運算值[數(shù)學(xué)式42]u^m0(tk)]]>(其中，k＝k，k+1，…，k+(J-2))。接著，計算求得的內(nèi)積運算值和輸入信號的采樣值u(tk)的誤差[數(shù)學(xué)式43]m0ε(tk)
(步驟S8)。到此，和在圖8的步驟S1～步驟S5中取m0＝2，3，∞時的處理相同。
接著，將與各m0對應(yīng)的誤差2ε(tk)、3ε(tk)、∞ε(tk)和預(yù)先決定的閾值εth進(jìn)行比較(步驟S9)。在全部誤差都為閾值εth以上的情況下(步驟S10)，判定t＝tk的點為變化點(步驟S11)。另外，在步驟S10，在并非全部的誤差都為閾值εth以上、至少一個誤差為閾值εth以下的情況下，返回步驟S9。
以上，根據(jù)第九以及第十實施形態(tài)，通過內(nèi)積運算求輪廓線的變化點。因為內(nèi)積運算具有積分操作，所以與現(xiàn)有的通過微分操作檢測變化點不同，在變化點的檢測中可以期望減輕噪音的影響，準(zhǔn)確地得到高精度的變化點。
在第十實施形態(tài)中，進(jìn)而在從作為連續(xù)波形信號的輸入信號中得到離散信號的信號處理中，明確被信號處理的輸入信號所屬的類，期望與離散信號一起取得表示類的參數(shù)m信號以及表示變化點的變化點信號。
因此，在從離散信號生成連續(xù)波形信號的信號處理中，如使用上述參數(shù)m信號以及上述變化點信號來選擇該參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，則可以通過與所述離散信號所屬的參數(shù)m一致的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，來生成連續(xù)波形信號。由此，能夠再生出不受香農(nóng)采樣定理導(dǎo)致的頻帶限制的、高質(zhì)量的連續(xù)波形信號。
為更詳細(xì)地敘述這一點，說明從離散信號生成連續(xù)波形信號的信號處理的裝置。圖34表示該裝置的結(jié)構(gòu)。輸入本裝置的信號是第九實施形態(tài)的信號處理裝置輸出的數(shù)字輸出信號。然后，通過數(shù)字信號處理，來進(jìn)行從離散信號得到連續(xù)波形信號的處理。
在該信號處理中使用的逆采樣函數(shù)，是與在第九實施形態(tài)的信號處理裝置中使用的上述采樣函數(shù)成雙正交的函數(shù)。m＝2，3的逆采樣函數(shù)，因為是在有限的區(qū)間0～(P-1)τ內(nèi)確定的函數(shù)，所以對于每一采樣點在該范圍內(nèi)進(jìn)行卷積積分。此外，在m＝3的情況下，代表的是P＝5。另一方面，m＝∞的逆采樣函數(shù)是振動無限持續(xù)的函數(shù)。因此，在本裝置中，假定用和m＝2，3的情況相同的區(qū)間截止該函數(shù)的區(qū)間，允許由此產(chǎn)生的若干誤差。此外，為了提高m＝∞的處理精度，能夠?qū)⒕矸e積分的范圍擴(kuò)大至寬于上述范圍。
在圖34中，21是信號輸入電路，其輸入將屬于參數(shù)m的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m的參數(shù)m信號以及變化點信號組合而成的數(shù)字信號、分離各個后輸出，22是發(fā)生每一參數(shù)m的逆采樣函數(shù)的逆采樣函數(shù)發(fā)生器，23是逆采樣函數(shù)選擇器，其使用參數(shù)m信號以及變化點信號，從由逆采樣函數(shù)發(fā)生器22輸出的每一參數(shù)m的逆采樣函數(shù)中選擇上述離散信號屬于的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，24是通過對來自信號輸入電路21的離散信號和逆采樣函數(shù)選擇器23所選擇的逆采樣函數(shù)進(jìn)行卷積積分，得到連續(xù)波形信號的卷積積分運算器，25是把卷積積分運算器24輸出的連續(xù)波形信號作為模擬信號輸出的PCM解碼器(PCMDEC)。逆采樣函數(shù)發(fā)生器22輸出的m＝2，3，∞的逆采樣函數(shù)預(yù)先在存儲裝置的數(shù)據(jù)文件(未圖示)中存儲，在每次選擇函數(shù)時被讀出。
此外，在輸入圖34的信號處理裝置的輸出信號的裝置(例如打印機(jī))是數(shù)字輸入的情況下，不需要PCM解碼器25。圖35表示那樣省略PCM解碼器25輸出數(shù)字連續(xù)波形信號的裝置的結(jié)構(gòu)。
這里，參數(shù)m的逆采樣函數(shù)如上述表示為[數(shù)學(xué)式44][DA]mΨ(t)]]>。另外，如上述，逆采樣函數(shù)和采樣函數(shù)具有相互成雙正交的關(guān)系。特別，逆采樣函數(shù)具有，在作為對象的采樣點處具有值、而在其他的采樣點成為0的特性。
進(jìn)行DA運算的卷積積分，用上述的式(13)表示。通過式(13)的運算，可以得到再生了原信號的連續(xù)波形信號u(t)。因此，在從t＝tk到(P-1)τ之間保持采樣點tk的采樣值，取該保持信號和從t＝tk開始發(fā)生的逆采樣函數(shù)的積，接著一邊移動采樣間隔的時間τ一邊進(jìn)行(P-2)次該運算，順次累加得到的積。然后，從下一采樣點tk+(p-1)再次進(jìn)行同樣的運算，通過重復(fù)這一運算，進(jìn)行卷積積分的運算，得到連續(xù)波形信號u(t)。如上所述，這樣的從離散信號得到連續(xù)波形信號的處理，可以說是使用參數(shù)m的DA函數(shù)(逆采樣函數(shù))將各離散值之間圓滑連接，得到連續(xù)信號的插補(bǔ)、加工處理。
從這一事實出發(fā)，圖34的卷積積分運算器24例如如圖16那樣構(gòu)成。即，卷積積分運算器24，由以下各部構(gòu)成使逆采樣函數(shù)延遲τ的(P-2)個延遲電路51-1～延遲電路51-(P-2)、分別在時間(P-1)τ之間保持間隔τ的采樣點tk，tk+1，…，tk+(P-2)的采樣值的(P-1)個保持電路52-0～保持電路52-(P-2)、求取保持電路52輸出的保持信號和逆采樣函數(shù)的積的(P-1)個乘法器53-0～乘法器53-(P-2)、以輸出順序累加乘法器53的輸出信號的累加器54。
根據(jù)上述，因為能夠使用適合類的逆采樣函數(shù)進(jìn)行信號處理，所以能夠得到高質(zhì)量的再生信號。
第十實施形態(tài)的圖23以及圖25的信號處理裝置、以及在圖24中在輸出側(cè)設(shè)置有PCM編碼器的信號處理裝置，輸入模擬的連續(xù)波形信號，輸出數(shù)字的離散信號(離散值列)。據(jù)此，可以說上述信號處理裝置是AD變換裝置。根據(jù)同樣的事實，可以說圖34以及圖35的信號處理裝置是DA變換裝置。并且，在通過兩裝置構(gòu)成A-D變換/D-A變換系統(tǒng)時，兩裝置可直接連接，或者也可經(jīng)過傳輸系統(tǒng)或者記錄系統(tǒng)連接。在經(jīng)過傳輸系統(tǒng)或者記錄系統(tǒng)時，也可以進(jìn)行用于減少數(shù)據(jù)量的信息壓縮編碼或者傳輸路徑編碼。在這種情況下，在經(jīng)過傳輸系統(tǒng)或者記錄系統(tǒng)后進(jìn)行解碼，之后進(jìn)行D-A變換。
在傳輸系統(tǒng)是通信系統(tǒng)時，作為通信系統(tǒng)，例如有因特網(wǎng)或者移動電話網(wǎng)、有線電視、或者使用電波的地面波廣播或者衛(wèi)星廣播。另外，在記錄系統(tǒng)中，作為記錄介質(zhì)有CD(Compact Disc)或DVD(Digital Versatile Disc)等。在這些的應(yīng)用中，期待得到比現(xiàn)有的精度更高的圖像。
在使用打印機(jī)或者繪圖儀、其他裝置的廣告板制作或印刷系統(tǒng)中應(yīng)用A-D變換/D-A變換系統(tǒng)的情況下，因為能夠得到比現(xiàn)有的精度更高的圖像，所以對于圖像的放大、縮小，可以期望保證高質(zhì)量，即能夠期望得到高的縮放性。
本發(fā)明，可廣泛應(yīng)用于對圖像、視頻、數(shù)據(jù)、音頻等進(jìn)行處理的信息產(chǎn)業(yè)的全部，即通信、廣播、記錄介質(zhì)、因特網(wǎng)、計算機(jī)、印刷、出版、廣告等。
權(quán)利要求
1.一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣、輸出由采樣值的列組成的離散信號的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述各采樣函數(shù)的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器；以及在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的判定器，輸出由上述采樣值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述參數(shù)m由m＝2，3，∞三種組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述參數(shù)m由m＝1，2，3，∞四種組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述多個誤差是預(yù)定區(qū)間中的采樣點處的誤差的平方和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述多個誤差是預(yù)定區(qū)間中的采樣點處的誤差的絕對值的和。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述多個誤差是預(yù)定區(qū)間中的采樣點處的誤差的絕對值內(nèi)最大誤差的絕對值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，組合上述離散信號和上述參數(shù)m信號，形成一個信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述內(nèi)積運算器具有在定義上述采樣函數(shù)的區(qū)間中的每一采樣點進(jìn)行上述輸入信號和上述采樣函數(shù)的積運算的多個乘法器；對上述多個乘法器的輸出信號進(jìn)行積分的多個積分器；以及以采樣點的順序切換上述多個積分器的輸出信號并輸出上述內(nèi)積運算值的切換器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述輸入信號是模擬信號，上述離散信號以及參數(shù)m信號是數(shù)字信號，上述信號處理裝置是輸入上述模擬信號、輸出上述數(shù)字信號的AD變換裝置。
10.一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出采樣值的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述各個采樣函數(shù)的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器；以及在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的判定器，將由給出上述最小誤差的參數(shù)m的內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號輸出。
11.一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述各個采樣函數(shù)的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器；在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的類判定器；以及在存在無論對于哪一個參數(shù)m誤差都超過閾值的點、且在該點附近參數(shù)m有變化的情況下，判定該點為類切換點，輸出表示該類切換點的切換點信號的切換點判定器，輸出由上述采樣值的列組成的離散信號、上述參數(shù)m信號和上述切換點信號。
12.一種信號處理裝置，其特征在于，對輸入信號進(jìn)行采樣并輸出表示采樣值的信號，判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m，將表示上述采樣值的信號和表示上述參數(shù)m的信號合并輸出。
13.一種信號處理裝置，其特征在于，對輸入信號進(jìn)行采樣、獲得采樣值，判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m，獲得表示上述采樣值和上述參數(shù)m的采樣函數(shù)的內(nèi)積運算值的信號，將表示上述內(nèi)積運算值的信號和表示上述參數(shù)m的信號合并輸出。
14.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，針對每一參數(shù)m輸出內(nèi)積運算值的步驟；在由上述采樣值和上述內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的步驟；以及輸出由上述采樣值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號的步驟。
15.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出采樣值的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟，進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，針對每一參數(shù)m輸出內(nèi)積運算值的步驟；在由上述采樣值和上述內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的步驟；以及將由給出上述最小誤差的參數(shù)m的內(nèi)積運算值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號輸出的步驟。
16.一種信號處理方法，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，針對每一參數(shù)m輸出內(nèi)積運算值的步驟；在由上述采樣值和上述內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的步驟；在存在無論對于哪一個參數(shù)m誤差都超過閾值的點、且在該點附近參數(shù)m有變化的情況下，判定該點為類切換點，輸出表示該類切換點的切換點信號的步驟；和輸出由上述采樣值的列組成的離散信號、上述參數(shù)m信號和上述切換點信號的步驟。
17.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣并輸出表示采樣值的信號的步驟；判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的步驟；和將表示上述采樣值的信號和表示上述參數(shù)m的信號合并輸出的步驟。
18.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，獲得采樣值的步驟；判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的步驟；獲得表示上述采樣值和上述參數(shù)m的采樣函數(shù)的內(nèi)積運算值的信號的步驟；和將表示上述內(nèi)積運算值的信號和表示上述參數(shù)m的信號合并輸出的步驟。
19.一種信號處理程序，其特征在于，使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，針對每一參數(shù)m輸出內(nèi)積運算值的步驟；在由上述采樣值和上述內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的步驟；和輸出由上述采樣值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號的步驟。
20.一種信號處理程序，其特征在于，使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣并輸出表示采樣值的信號的步驟；判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的步驟；和將表示上述采樣值的信號和表示上述參數(shù)m的信號合并輸出的步驟。
21.一種記錄信號處理程序的記錄介質(zhì)，記錄用于由計算機(jī)處理輸入信號的信號處理程序，其特征在于，上述信號處理程序使計算機(jī)執(zhí)行以下操作對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，針對給每一參數(shù)m輸出內(nèi)積運算值；在由上述采樣值和上述內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號；和輸出由上述采樣值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號。
22.一種記錄信號處理程序的記錄介質(zhì)，記錄用于由計算機(jī)處理輸入信號的信號處理程序，其特征在于，上述信號處理程序使計算機(jī)執(zhí)行以下操作對輸入信號進(jìn)行采樣并輸出表示采樣值的信號；判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m；和將表示上述采樣值的信號和表示上述參數(shù)m的信號合并輸出。
23.一種信號處理裝置，其特征在于，具有發(fā)生相互不同的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；使用包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號在內(nèi)的輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號，從上述逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的函數(shù)選擇器；和通過上述離散信號和所選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分，獲得連續(xù)波形信號的卷積積分運算器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的信號處理裝置，其特征在于，上述參數(shù)m由m＝2，3，∞三種組成。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的信號處理裝置，其特征在于，上述參數(shù)m由m＝1，2，3，∞四種組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的信號處理裝置，其特征在于，上述卷積積分運算器具有在定義上述逆采樣函數(shù)的區(qū)間中的每一采樣點進(jìn)行在上述區(qū)間之間保持上述離散信號的保持信號和上述逆采樣函數(shù)的積運算的多個乘法器；以及以采樣點順序累加上述乘法器的輸出信號的累加器。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的信號處理裝置，其特征在于，上述輸入信號是數(shù)字信號，上述連續(xù)波形信號是模擬信號，上述信號處理裝置是輸入上述數(shù)字信號輸出上述模擬信號的DA變換裝置。
28.信號處理裝置，其特征在于，具有發(fā)生相互不同的參數(shù)m的逆采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；使用包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號、表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號、和表示類切換點的切換點信號在內(nèi)的輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號以及切換點信號，從上述逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的函數(shù)選擇器；通過上述離散信號和所選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分，獲得連續(xù)波形信號的卷積積分運算器。
29.信號處理裝置，其特征在于，輸入表示對原信號采樣后輸出的采樣值的第一信號、以及表示上述原信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的第二信號；使用根據(jù)上述第二信號所選擇的上述參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，由上述第一信號得到連續(xù)波形信號。
30.信號處理裝置，其特征在于，輸入表示原信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的第一信號、以及表示通過對上述原信號采樣而得到的采樣值和上述參數(shù)m的采樣函數(shù)的內(nèi)積運算值的第二信號；使用根據(jù)上述第一信號所選擇的上述參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，由上述第二信號得到連續(xù)波形信號。
31.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個逆采樣函數(shù)的步驟；輸入包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號在內(nèi)的輸入信號的步驟；使用上述輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號，從上述多個逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的步驟；和通過上述離散信號和所選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分，獲得連續(xù)波形信號的步驟。
32.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個逆采樣函數(shù)的步驟；輸入包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號、表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號、和表示類切換點的切換點信號在內(nèi)的輸入信號的步驟；使用輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號以及切換點信號，從上述多個逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的步驟；和通過上述離散信號和所選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分，獲得連續(xù)波形信號的步驟。
33.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟輸入表示對原信號采樣后輸出的采樣值的第一信號以及表示上述原信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的第二信號的步驟；和使用根據(jù)上述第二信號選擇的上述參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，由上述第一信號得到連續(xù)波形信號的步驟。
34.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟輸入表示原信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的第一信號、以及表示通過對上述原信號采樣而得到的采樣值和上述參數(shù)m的采樣函數(shù)的內(nèi)積運算值的第二信號的步驟；和使用根據(jù)上述第一信號所選擇的上述參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，由上述第二信號得到連續(xù)波形信號的步驟。
35.一種信號處理程序，其特征在于，使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個逆采樣函數(shù)的步驟；輸入包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號在內(nèi)的輸入信號的步驟；使用上述輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號，從上述多個逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的步驟；和通過上述離散信號和選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分，獲得連續(xù)波形信號的步驟。
36.一種信號處理程序，其特征在于，使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟輸入表示對原信號采樣后輸出的采樣值的第一信號和表示上述原信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的第二信號的步驟；和使用根據(jù)上述第二信號選擇的上述參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，由上述第一信號得到連續(xù)波形信號的步驟。
37.一種記錄介質(zhì)，其特征在于，存儲信號處理程序，所述程序使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個逆采樣函數(shù)的步驟；輸入包含屬于上述參數(shù)m內(nèi)的參數(shù)m0的原信號的離散信號和表示上述參數(shù)m0的參數(shù)m信號在內(nèi)的輸入信號的步驟；使用上述輸入信號內(nèi)的上述參數(shù)m信號，從上述多個逆采樣函數(shù)中選擇上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的步驟；和通過上述離散信號和所選擇的上述參數(shù)m0的逆采樣函數(shù)的卷積積分，獲得連續(xù)波形信號的步驟。
38.一種記錄介質(zhì)，其特征在于，存儲信號處理程序，所述程序使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟輸入表示采樣原信號后輸出的采樣值的第一信號以及表示上述原信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的第二信號的步驟；和使用根據(jù)上述第二信號所選擇的上述參數(shù)m的逆采樣函數(shù)，由上述第一信號得到連續(xù)波形信號的步驟。
39.一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣，得到采樣值的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；以及進(jìn)行上述輸入信號和上述各個采樣函數(shù)的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器，在存在上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的差對于任何一個參數(shù)m都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，把該點判定為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的信號處理裝置，其特征在于，上述參數(shù)m由m＝2，3，∞三種組成。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的信號處理裝置，其特征在于，上述參數(shù)m由m＝1，2，3，∞四種組成。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的信號處理裝置，其特征在于，上述內(nèi)積運算器具有在定義上述采樣函數(shù)的區(qū)間中的每一采樣點進(jìn)行上述輸入信號和上述采樣函數(shù)的積運算的多個乘法器；對上述多個乘法器的輸出信號進(jìn)行積分的多個積分器；以及以采樣點的順序切換上述多個積分器的輸出信號，輸出上述內(nèi)積運算值的切換器。
43.一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣，得到采樣值的采樣電路；發(fā)生參數(shù)m的采樣函數(shù)的函數(shù)發(fā)生器；以及進(jìn)行上述輸入信號和上述采樣函數(shù)的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的內(nèi)積運算器，把上述采樣值和上述內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差超過規(guī)定的閾值的點判定為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號。
44.一種信號處理裝置，其特征在于，具有對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號的采樣電路；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器；進(jìn)行上述輸入信號和上述各個采樣函數(shù)的內(nèi)積運算、輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器；在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的類判定器；以及在存在對于任何一個參數(shù)m上述差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，把該點判定為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號的變化點判定器，將上述離散信號、上述參數(shù)信號m和上述變化點信號合并輸出。
45.一種信號處理裝置，其特征在于，對輸入信號進(jìn)行采樣，獲得采樣值，根據(jù)與上述輸入信號對應(yīng)的采樣函數(shù)和上述輸入信號的內(nèi)積運算的值與上述采樣值的差，檢測上述輸入信號的變化點。
46.一種信號處理裝置，其特征在于，對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出表示采樣值的信號，判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m，在存在對于任何一個參數(shù)m采樣函數(shù)和上述輸入信號的內(nèi)積運算的值與上述采樣值的差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，判定該點為變化點，將表示上述采樣值的第一信號、表示上述參數(shù)m的第二信號和表示上述變化點的第三信號合并輸出。
47.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，獲得采樣值的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，輸出多個內(nèi)積運算值的步驟；和在存在對于任何一個參數(shù)m，上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算值的差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，判定該點為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號的步驟。
48.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，得到采樣值的步驟；發(fā)生參數(shù)m的采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述采樣函數(shù)的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的步驟；和把上述采樣值和上述內(nèi)積運算值的差超過規(guī)定的閾值的點判定為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號的步驟。
49.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出由采樣值的列組成的離散信號的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，輸出多個內(nèi)積運算值的步驟；在由上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)，判定給出最小誤差的參數(shù)m，輸出該參數(shù)m信號的步驟；在存在對于任何一個參數(shù)m上述差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，判定該點為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號的步驟；和將上述離散信號、上述參數(shù)m信號和上述變化點信號合并輸出的步驟。
50.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，獲得采樣值的步驟；和根據(jù)與上述輸入信號對應(yīng)的采樣函數(shù)和上述輸入信號的內(nèi)積運算的值與上述采樣值的差，檢測上述輸入信號的變化點的步驟。
51.一種信號處理方法，其特征在于，具有以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出表示采樣值的信號的步驟；判定上述輸入信號的流暢信號空間中的參數(shù)m的步驟；在存在對于任何一個參數(shù)m采樣函數(shù)和上述輸入信號的內(nèi)積運算的值與上述采樣值的差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，判定該點為變化點的步驟；和將表示上述采樣值的第一信號、表示上述參數(shù)m的第二信號和表示上述變化點的第三信號合并輸出的步驟。
52.一種信號處理程序，其特征在于，使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，得到采樣值的步驟；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的步驟；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，輸出多個內(nèi)積運算值的步驟；和在存在對于任意一個參數(shù)m，上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算值的差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，判定該點為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號的步驟。
53.一種信號處理程序，其特征在于，使計算機(jī)執(zhí)行以下步驟對輸入信號進(jìn)行采樣，獲得采樣值的步驟；和根據(jù)對應(yīng)于上述輸入信號的采樣函數(shù)和上述輸入信號的內(nèi)積運算的值與上述采樣值的差，檢測上述輸入信號的變化點的步驟。
54.一種記錄信號處理程序的記錄介質(zhì)，上述信號處理程序用于使計算機(jī)處理輸入信號，上述信號處理程序使計算機(jī)執(zhí)行以下操作對輸入信號進(jìn)行采樣，得到采樣值；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)；進(jìn)行上述輸入信號和上述多個采樣函數(shù)的各個的內(nèi)積運算，輸出多個內(nèi)積運算值；和在存在對于任何一個參數(shù)m上述采樣值和上述多個內(nèi)積運算值的差都超過規(guī)定的閾值的點的情況下，判定該點為變化點，輸出表示該變化點的變化點信號。
55.一種記錄信號處理程序的記錄介質(zhì)，上述信號處理程序用于使計算機(jī)處理輸入信號，上述信號處理程序使計算機(jī)執(zhí)行以下操作對輸入信號進(jìn)行采樣，獲得采樣值；和根據(jù)對應(yīng)于上述輸入信號的采樣函數(shù)和上述輸入信號的內(nèi)積運算的值與上述采樣值的差，檢測上述輸入信號的變化點。
56.一種信號處理方法，其中，通過使用類m的AD函數(shù)的AD變換使連續(xù)信號離散化，生成離散值列，并且判定類m，使用上述離散值列和類m，通過用類m選定的DA函數(shù)進(jìn)行上述離散值列的插補(bǔ)、加工處理，把上述離散值列變換為連續(xù)信號。
57.一種信號處理方法，其中，通過使用類m的AD函數(shù)的AD變換使連續(xù)信號離散化，生成離散值列，并且判定類m，在存儲介質(zhì)中記錄上述離散值列和類m，從上述存儲介質(zhì)中讀出所記錄的離散值列和類m，通過用類m選定的DA函數(shù)進(jìn)行上述離散值列的插補(bǔ)、加工處理，把上述離散值列變換為連續(xù)信號。
58.一種信號處理方法，其中，通過使用類m的AD函數(shù)的AD變換使連續(xù)信號離散化，生成離散值列，并且判定類m，用通信單元傳輸上述離散值列和類m，從用上述通信單元接收到的信號中讀出上述離散值列和類m，通過用類m選定的DA函數(shù)進(jìn)行上述離散值列的插補(bǔ)、加工處理，把上述離散值列變換為連續(xù)信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新的信號處理裝置，其通過使用符合信號性質(zhì)的函數(shù)得到高質(zhì)量的信號。信號處理裝置具有對輸入信號進(jìn)行采樣，輸出采樣值的采樣電路(2)；發(fā)生相互不同的參數(shù)m的多個采樣函數(shù)的多個函數(shù)發(fā)生器(3)；進(jìn)行輸入信號和多個采樣函數(shù)中每一個的內(nèi)積運算，輸出內(nèi)積運算值的各個參數(shù)m的多個內(nèi)積運算器(4)；在由采樣值和多個內(nèi)積運算器輸出的內(nèi)積運算值的差組成的多個誤差內(nèi)判定給出最小誤差的參數(shù)m，并輸出該參數(shù)m信號的判定器(8)。并且，輸出由上述采樣值的列組成的離散信號和上述參數(shù)m信號。
文檔編號H03F3/45GK1926768SQ20058000638
公開日2007年3月7日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者寅市和男, 片岸一起, 中村浩二, 諸岡泰男 申請人:獨立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)