(57)【要約】  本発明は、最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法に関するものであって、より詳細には入力信号に対して最小値サンプリングを行う場合に発生するエイリアシング（Ａｌｉａｓｉｎｇ）によって信号復元時発生する劣化を効果的に防止できる最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法に関するものである。  本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置は、入力信号に対して最小値サンプリングを行うサンプリング部と、前記入力信号に対して所定のサンプル区間における最小値サンプリングによってサンプリングされたサンプル値が保存される保存部と、前記サンプル区間において前記サンプル値の位置を判断する位置判断部、および前記判断された位置に応じて前記保存されたサンプル値により、前記入力された信号を復元する復元部とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対して最小値サンプリングを行うサンプリング部と、
前記入力信号に対して所定のサンプル区間における最小値サンプリングによってサンプリングされたサンプル値が保存される保存部と、
前記サンプル区間において前記サンプル値の位置を判断する位置判断部、および
前記判断された位置に応じて前記保存されたサンプル値により、前記入力された信号を復元する復元部と、を含む、最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項２】
前記位置判断部は、サンプル区間ｋにおけるサンプル値であるｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ−１およびｋ＋１におけるサンプル値であるｄ（ｋ−１）およびｄ（ｋ＋１）のサイズの変化により、前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値の位置を判断する、請求項１に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項３】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項４】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項５】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）である場合、
【数８】
2009545726.tif 000011
を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項６】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）およびｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断し、そうではない場合には前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項７】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＝ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項８】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＝ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項９】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＝ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１０】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＝ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１１】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＝ｄ（ｋ）＝ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐまたは前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１２】
前記位置判断部は、サンプル区間ｋが前記入力信号のエッジ（Ｅｄｇｅ）である場合、前記サンプル区間ｋのサンプル値であるｄ（ｋ）およびサンプル区間ｋ−１のサンプル値であるｄ（ｋ−１）のサイズの変化により、前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値の位置を判断する、請求項１に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１３】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）  ≧  ｄ（ｋ）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項１２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１４】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項１２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１５】
前記位置判断部は、サンプル区間ｋの次のサンプル区間であるｋ＋１が前記入力信号のエッジである場合、前記サンプル区間ｋのサンプル値であるｄ（ｋ）および前記サンプル区間ｋ＋１のサンプル値であるｄ（ｋ＋１）のサイズの変化により、前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値の位置を判断する、請求項１に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１６】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ）  ≧  ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項１５に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１７】
前記位置判断部は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する、請求項１５に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１８】
前記入力信号のサンプリングを行う時、入力信号の最小値のサンプリングを行うサンプリング部をさらに含む、請求項１に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項１９】
前記復元部は、前記判断されたサンプル値の位置に応じて前記入力された信号を復元する第１復元部を含む、請求項１に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項２０】
前記復元部は、前記第１復元部によって復元された信号に生じた誤差を補正する第２復元部をさらに含む、請求項１９に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項２１】
前記第２復元部は、前記復元された信号に誤差が生じた場合、各サンプル区間別に行われた最小値サンプリングを検証して前記生じた誤差を補正する、請求項２０に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元装置。
【請求項２２】
入力信号に対して所定のサンプル区間における最小値サンプリングによってサンプリングされたサンプル値を保存する段階と、
前記サンプル区間において前記サンプル値の位置を判断する段階、および
前記判断された位置に応じて前記保存されたサンプル値により、前記入力された信号を復元する段階と、を含む、最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２３】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、サンプル区間ｋにおけるサンプル値であるｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ−１およびｋ＋１におけるサンプル値であるｄ（ｋ−１）およびｄ（ｋ＋１）のサイズの変化により、前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値の位置を判断する段階を含む、請求項２２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２４】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２５】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２６】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、
【数９】
2009545726.tif 000012
を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２７】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）およびｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断し、そうではない場合には前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２８】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＝ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項２９】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＝ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３０】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＝ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３１】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＝ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３２】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＝ｄ（ｋ）＝ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐまたは前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項２３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３３】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、サンプル区間ｋが前記入力信号のエッジ（Ｅｄｇｅ）である場合、前記サンプル区間ｋのサンプル値であるｄ（ｋ）およびサンプル区間ｋ−１のサンプル値であるｄ（ｋ−１）のサイズの変化により、前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値の位置を判断する段階を含む、請求項２２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３４】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）  ≧  ｄ（ｋ）である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項３３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３５】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項３３に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３６】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、サンプル区間ｋの次のサンプル区間であるｋ＋１が前記入力信号のエッジである場合、前記サンプル区間ｋのサンプル値であるｄ（ｋ）および前記サンプル区間ｋ＋１のサンプル値であるｄ（ｋ＋１）のサイズの変化により、前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値の位置を判断する段階を含む、請求項２２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３７】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
【数１０】
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である場合、前記ｐ＋１を前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項３４に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３８】
前記サンプル値の位置を判断する段階は、前記サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、
ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）である場合、前記ｐを前記サンプル区間ｋにおけるサンプル値と判断する段階を含む、請求項３６に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項３９】
前記入力信号を復元する段階は、前記判断されたサンプル値の位置に応じて前記入力された信号を復元する段階を含む請求項２２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項４０】
前記入力信号を復元する段階は、前記復元された信号に生じた誤差を補正する段階をさらに含む、請求項２２に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【請求項４１】
前記復元された信号に生じた誤差を補正する段階は、各サンプル区間別に行われた最小値サンプリングを検証して前記生じた誤差を補正する段階を含む、請求項４０に記載の最小値サンプリングを用いた信号復元方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法に関するものであって、より詳細には入力信号に対して最小値サンプリングを行う場合に発生するエイリアシング（Ａｌｉａｓｉｎｇ）により信号復元時発生する劣化を効果的に防止できる最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に深度図（Ｄｅｐｔｈ  Ｍａｐ）装置は、カメラとは異なり対象体の空間的深さおよび距離情報をピクセル別に記録する装置を意味する。言い換えれば、一般的なカメラは対象体の明るさ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）をピクセル別に記録して映像を記録することに比べ、深度図装置は記録対象がピクセル別の対象体までの距離となる。
【０００３】
このような深度図を記録するために最も広く使われる方法は、対象体に光を放出して放出された光が対象体によって反射されて戻ってくる時間（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ、以下、ＴＯＦという）を測定することである。深度図装置は、対象体によって反射された光が集光素子に到達する時間をピクセル別に測定する。この時、深度図装置は、一つのピクセルに対象体によって反射されて戻ってくる光が複数である場合、ＴＯＦが最も短い光を該当ピクセルから対象体までの距離と採択する。
【０００４】
具体的に、図１のように、深度図装置１１は、対象体１２に光１３を放出し、放出された光１３が対象体１２により反射されて戻ってくる時、ＴＯＦが最も短い光を該当ピクセルに対して対象体１２までの距離と採択する。この時、採択される距離は、最小距離のサンプル（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｓａｍｐｌｅ、ＭＤＳ）または最小値のサンプル（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｖａｌｕｅ  Ｓａｍｐｌｅ、ＭＶＳ）と称し、深度図装置１１は、図２のように、各ピクセルの最小距離のサンプルまたは最小値のサンプルにより対象体１２を囲む最小距離外殻（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｈｕｌｌ、ＭＤＨ）を得るようになる。
【０００５】
一方、深度図装置１１は、前述した最小距離のサンプルまたは最小値のサンプルによってサンプリングされるサンプル値により、対象体１２に対する空間モデルを生成することができる。この時、深度図装置１１が対象体１２に対する空間モデルを生成する過程は、図３に図示するように、先ず、対象体１２との実際距離による深度図２１に対して最小距離のサンプルまたは最小値のサンプルを行い、最小距離の外殻２２を得る。
【０００６】
また、深度図装置１１が対象体１２の空間モデルを生成する場合には、得られた最小距離の外殻２２により、深度図を復元する。この時、復元された深度図２３は対象体１２との実際距離１２に比べて近い値に復元される。これは、最小距離のサンプルまたは最小値のサンプルにより、最小距離の外殻２２を得る時、階段現象のようなエイリアシングが発生する。このようなエイリアシングは、深度図復元時、深刻な欠陥になり得るため、これを補償するために復元された深度図に対する復元が必要となる。このようなエイリアシングを減少させるために深度図装置１１の解像度を高める方案が使われている。
【０００７】
深度図装置１１の解像度を高めると、エイリアシング現象は減少するが、階段現象はその原理上必ず発生するため、根本的な解決策にならないという問題点がある。したがって、深度図装置１１においてサンプル値により、深度図を復元する時エイリアシング現象を考慮した復元方案が要求されている。
【０００８】
日本公開特許２００１−０６７４６５は、原信号を１次サンプリングして離散データを得た後、２次サンプリングを行って、補間データを得る補間方法において、２次サンプリングの間隔において原信号の積分値、平均値、近似値を生成して補間データを得る方法が開示されているが、相変らず深度図復元時に発生するエイリアシング現象により深度図復元時発生する劣化を防止できる方案は提案されていない。
【特許文献１】日本特開２００１−０６７４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、入力された信号に対する最小値サンプリング時に所定のサンプル区間から得られるサンプル値の位置を判断してエイリアシング現象による劣化発生を防止できる最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法を提供することにその目的がある。
【００１０】
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていないまた他の目的は次の記載から当業者に明確に理解されうるものであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置は、入力信号に対して最小値サンプリングを行うサンプリング部と、  前記入力信号に対して所定のサンプル区間における最小値サンプリングによってサンプリングされたサンプル値が保存される保存部と、前記サンプル区間において前記サンプル値の位置を判断する位置判断部、および前記判断された位置に応じて前記保存されたサンプル値により、前記入力された信号を復元する復元部と、を含む。
【００１２】
また、前記目的を達成するために本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元方法は、入力信号に対して所定のサンプル区間における最小値サンプリングによってサンプリングされたサンプル値を保存する段階と、前記サンプル区間において前記サンプル値の位置を判断する段階、および前記判断された位置に応じて前記保存されたサンプル値により、前記入力された信号を復元する段階と、を含む。
【００１３】
その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図に含まれている。
【発明の効果】
【００１４】
前記したような本発明の最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法によれば、サンプル区間において最小値サンプリングから得られたサンプル値の位置を判断して信号を復元するため、原信号に最小値サンプリング時に発生するエイリアシングによる劣化を効果的に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一般的な最小値サンプリング方法を図示する図である。
【図２】一般的な最小値サンプリング方法を図示する図である。
【図３】従来の技術に最小距離の外殻を用いた信号復元方法を図示する図である。
【図４】本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置を図示する図である。
【図５】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図６】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図７】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図８】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図９】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１０】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１１】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１２】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１３】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値のサイズの変化により、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１４】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値が凸である場合、線形モデルにより、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１５】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値が凸である場合、二次モデルにより、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１６】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１におけるサンプル値が凸である場合、線形モデルにより、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１７】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋがエッジである場合、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１８】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋがエッジである場合、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図１９】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ＋１がエッジである場合、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図２０】本発明の実施形態によるサンプル区間ｋ＋１がエッジである場合、サンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図２１】本発明の実施形態による第１復元部によって復元された信号を図示する図である。
【図２２】本発明の実施形態による第２復元部によって誤差を補正した復元された信号を図示する図である。
【図２３】本発明の実施形態による２次元におけるサンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図２４】本発明の実施形態による２次元におけるサンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図２５】本発明の実施形態による２次元におけるサンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図２６】本発明の実施形態による２次元におけるサンプル位置を判断する方法を図示する図である。
【図２７】本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元方法を図示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の利点、特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることが可能である。本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に対して発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によってのみ定義される。なお、明細書全体にかけて、同一の参照符号は同一の構成要素を指称する。
【００１７】
以下、本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置および方法を説明するためのブロック図または処理フローチャートに関する図を参考して本発明について説明する。この時、フローチャートの各ブロックとフローチャートの組合わせはコンピュータプログラムインストラクションにより実行可能なのが理解できるであろう。これらコンピュータプログラムインストラクションは、汎用コンピュータ、特殊用コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備のプロセッサーに搭載されうるので、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備のプロセッサーを通じて実行されるそのインストラクションがフローチャートのブロックで説明された機能を行う手段を生成するように機構を作れる。これらコンピュータプログラムインストラクションは特定方式で機能を具現するためにコンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備を指向できるコンピュータ利用可能またはコンピュータ判読可能メモリに保存されることも可能なので、そのコンピュータ利用可能またはコンピュータ判読可能メモリに保存されたインストラクションはフローチャートのブロックで説明された機能を行うインストラクション手段を内包する製造品目を生産することも可能である。コンピュータプログラムインストラクションはコンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備上に搭載することも可能なので、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備上で一連の動作段階が実行されてコンピュータで実行されるプロセスを生成し、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備を行うインストラクションはフローチャートのブロックで説明された機能を実行するための段階を提供することも可能である。
【００１８】
また、各ブロックは特定の論理的機能を行うための一つ以上の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメントまたはコードの一部を示すことができる。また、いくつの代替実行例では、ブロックで言及された機能が順序を外れて発生することも可能であるということに注目せねばならない。例えば、連続して図示されている２つのブロックは、実質的に同時に行われてもよく、またはそのブロックが時々該当する機能によって逆順に行われてもよい。
【００１９】
図４は、本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置を図示する図である。
【００２０】
図示するように、本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置１００は、所定の信号が入力される信号入力部１１０、入力された信号に対して所定のサンプル区間別に最小値サンプリングを行うサンプリング部１２０、サンプリングされたサンプル値が保存される保存部１３０、所定のサンプル区間においてサンプル値の位置を判断する位置判断部１４０および判断された位置により入力された信号を復元する復元部１５０を含み得る。
【００２１】
この時、本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置１００は、対象体の空間的深さまたは距離情報をピクセル別にサンプリングしたサンプル値を保存し、保存されたサンプル値から対象体に対する空間モデルを作る装置として理解することができる。
【００２２】
信号入力部１１０は、対象体に光を放ち光が対象体に反射されて戻ってくる時間（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ、以下ＴＯＦという）に基づいた該当対象体の空間的深さまたは距離情報に関する信号が入力され得る。
【００２３】
サンプリング部１２０は、信号入力部１１０を通じて入力された信号を所定のサンプルの区間別に最小値サンプリングを行うことができる。この時、最小値のサンプル（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｖａｌｕｅ  Ｓａｍｐｌｅ、ＭＶＳ）は、最小距離のサンプル（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｓａｍｐｌｅ、ＭＤＳ）として理解することができ、信号入力部１１０を通じて所定のサンプル区間（例えば、ピクセルなど）に対して互いに異なるＴＯＦを有する多数の光に対応する信号が入力される場合、最も短いＴＯＦを有する光をサンプリングすることを意味する。
【００２４】
したがって、サンプリング部１２０によって最小値サンプリングが行われ得られるサンプル値によって対象体を囲む最小距離の外殻（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｈｕｌｌ、ＭＤＨ）を得ることができ、このような最小距離の外殻は前述した保存部１３０に保存され得る。本発明の実施形態において、保存部１３０は、キャッシュ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ、ＳＲＡＭおよびＤＲＡＭのような形態の装置が含まれ得るが、これに限定されない。
【００２５】
位置判断部１４０は、所定のサンプル区間においてサンプル値がサンプリングされた位置を判断することができる。例えば、サンプル区間ｋがｐないしｐ＋１から成り、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られた時、ｄ（ｋ）が得られた位置のサンプル位置を判断することができる。言い換えれば、ｄ（ｋ）が得られた位置がｐないしｐ＋１のうちどの位置から得られたかを判断することができる。
【００２６】
第１実施形態において、位置判断部１４０は、サンプル区間ｋがサンプル区間ｋ−１およびｋ＋１との間に位置した場合にはサンプル区間ｋから得られたサンプル値ｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ−１およびｋ＋１から得られたサンプル値ｄ（ｋ−１）、およびｄ（ｋ＋１）のサイズの変化により、サンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置を判断することができる。
【００２７】
図５から図１３は、本発明の実施形態による入力信号の形態によるサンプル値の位置を図示する図である。この時、図５から図１３において、サンプル区間ｋのはじめの位置はｐであり、終わりの位置はｐ＋１となる。したがって、サンプル区間ｋの区間はｐないしｐ＋１であり得る。また、ｓ（ｋ）は、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置を示す。
【００２８】
図５は、入力信号が増加（Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ）している場合であり、ｄ（ｋ−１）＜ｄ（ｋ）＜ｄ（ｋ＋１）の関係を有し得る。したがって、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）はｐであることが分かる。
【００２９】
図６は、入力信号が減少（Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ）している場合であり、ｄ（ｋ−１）＞ｄ（ｋ）＞ｄ（ｋ＋１）の関係を有し得る。したがって、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）はｐ＋１であることが分かる。
【００３０】
図７は、入力信号が凸である（Ｃｏｎｖｅｘ）場合であり、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置がサンプル区間ｋであるｐないしｐ＋１の間に発生する。この時、入力信号が凸である場合にはサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）を求めるためには入力信号を線形モデル、および二次モデルなどと仮定して、サンプル値ｄ（ｋ）の位置を判断することができる。
【００３１】
例えば、入力信号が線形モデルである場合には図１４のように、サンプル区間ｋ−１のサンプル値ｄ（ｋ−１）とサンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）との差異をａとし、サンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ＋１のサンプル値ｄ（ｋ＋１）との差異をｂとし、ｐにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置までの距離比をｑとし、サンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置からｐ＋１までの距離比を１−ｑとし、サンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置を中心に対称であると仮定すれば、（式１）によりサンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置ｓ（ｋ）が
【００３２】
【数１】
2009545726.tif 000003
であることが分かる。
（式１）
ａ：ｂ＝ｑ：１−ｑ
ｂｑ＝ａ−ａｑ
ｑ＝ａ／（ａ＋ｂ）
【００３３】
【数２】
2009545726.tif 000004
【００３４】
一方、入力信号が二次モデルである場合には、図１５のようにサンプル区間ｋ−１のサンプル値ｄ（ｋ−１）とサンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）との差異をａとし、サンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ＋１とのサンプル値ｄ（ｋ＋１）の差異をｂとし、ｐにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置までの距離比をｑとし、サンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置からｐ＋１までの距離比を１−ｑとし、サンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置を中心に対称であると仮定すると、（式２）によりサンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置ｓ（ｋ）が
【００３５】
【数３】
2009545726.tif 000005
であることが分かる。
（式２）
【００３６】
【数４】
2009545726.tif 000006
【００３７】
したがって、前述した線形モデルと二次モデルにより入力信号が凸である場合、サンプル区間ｋから得られるサンプル値ｄ（ｋ）の位置ｓ（ｋ）は
【００３８】
【数５】
2009545726.tif 000007
で般化することができる。
【００３９】
図８は、入力信号が凹の（Ｃｏｎｃａｖｅ）場合であり、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）はｐまたはｐ＋１に位置するが、このうちどこに位置するのかが決定されない。このために入力信号が対称であると仮定して、サンプル値ｄ（ｋ）が得られた位置ｓ（ｋ）を判断することができる。
【００４０】
具体的に、図１６のように入力信号が凹の場合にはｐ−１およびｐ＋２においてサンプル区間ｋ−１およびｋ＋１のサンプル値ｄ（ｋ−１）およびｄ（ｋ＋１）が得られる位置ｓ（ｋ−１）およびｓ（ｋ＋１）になるため、入力信号が凹で、対称であり、線形である時、サンプル区間ｋから得られるサンプル値ｄ（ｋ）の位置ｓ（ｋ）は（式３）の通りである。
（式３）
【００４１】
【数６】
2009545726.tif 000008
【００４２】
この時、（式３）において、ａはサンプル区間ｋ−１のサンプル値ｄ（ｋ−１）とサンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）との差異であり、ｂはサンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ＋１のサンプル値ｄ（ｋ＋１）との差異であり、入力関数を高次モデルと仮定した場合にも対称関数である時は前述した（式３）のような結果が誘導されうるため、結果的に（式４）の通りである。
（式４）
【００４３】
【数７】
2009545726.tif 000009
【００４４】
一方、図９から図１３は、サンプル区間ｋ−１、ｋおよびｋ＋１において同一のサンプル値が少なくとも２つ以上存在する場合であり、同一のサンプル値を有するサンプル区間がどのサンプル区間であるのかによってサンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）が決定され得る。
【００４５】
一方、第２実施形態において、サンプル区間ｋがエッジ（Ｅｄｇｅ）である場合、位置判断部１４０は、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）とサンプル区間ｋ−１においてサンプル値ｄ（ｋ−１）のサイズの変化により、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）を判断することができる。
【００４６】
図１７および図１８は、本発明の実施形態によってサンプル区間ｋがエッジである場合、サンプル値が得られる位置を図示する図である。
【００４７】
図示するように、サンプル区間ｋがエッジである場合には、サンプル区間ｋ−１のサンプル値ｄ（ｋ−１）がサンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）より大きいか同じである場合、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）はｐ＋１となり、そうではない場合ｓ（ｋ）はｐとなる得る。
【００４８】
また、第３実施形態において、サンプル区間ｋ＋１がエッジである場合、位置判断部１４０は、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）と、サンプル区間ｋ＋１においてサンプル値ｄ（ｋ＋１）のサイズの変化により、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）を判断することができる。
【００４９】
図１９および図２０は、本発明の実施形態によりサンプル区間ｋ＋１がエッジである場合、サンプル値が得られる位置を図示する図である。
【００５０】
図示するように、サンプル区間ｋ＋１がエッジである場合には、サンプル区間ｋのサンプル値ｄ（ｋ）がサンプル区間ｋ＋１においてサンプル値ｄ（ｋ＋１）より大きいか同じである場合、サンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）はｐ＋１となり、そうではない場合ｓ（ｋ）はｐとなり得る。
【００５１】
したがって、前述した第１実施形態から第３実施形態によってサンプル区間ｋにおいてサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）を整理すれば表１の通りである。
【００５２】
【表１】
2009545726.tif 000010
【００５３】
一方、位置判断部１４０は、前述した第１実施形態から第３実施形態によって得られたサンプル区間ｋにおけるサンプル値ｄ（ｋ）が得られる位置ｓ（ｋ）を前述した保存部１３０にサンプル値と共に保存したり別途の保存媒体を通して保存したりすることができる。この時、本発明の実施形態における位置判断部１４０は前述した保存部１３０にサンプル値と共に判断された位置を保存する場合を例えて説明する。
【００５４】
復元部１５０は、前述した保存部１３０に保存されたサンプル値と位置に応じて信号を復元することができる。このような復元部１５０は、前述した保存部１３０に保存されたサンプル値と位置により信号を復元する第１復元部１５１、および第１復元部１５１により復元された信号から生じた誤差を補正する第２復元部１５２を含み得る。
【００５５】
第１復元部１５１は、サンプル区間別にサンプル値およびサンプル値が得られた位置に基づいて図２１のように信号を復元することができる。この時、図２１において、既存の所定のサンプル区間の中間からサンプル値が得られたものと仮定して信号を復元した場合に比べ、本発明の実施形態によるサンプル値が得られた位置により信号を復元する場合、入力された信号により近く信号を復元できることが分かる。
【００５６】
この時、図２１において、サンプル値が得られた位置に誤差が生じた部分２１０が存在する場合、第２復元部１５２は、前述した表１による条件に従い各サンプル区間から得られたサンプル値の位置を検証し、検証結果に応じて第１復元部１５１で復元された信号に生じた誤差を補正することができる。
【００５７】
例えば、第２復元部１５２は、前述した図２０において生じた誤差２１０を前述したような検証過程を経て補正し、図２２のように、第１復元部１５１で復元された信号に生じた誤差を補正し、補正された部分２２０を含む信号を復元することができる。
【００５８】
一方、前述した本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元装置１００は、１次元の場合について例えて説明しているが、これに限定されず、２次元以上の場合にも類似に適用することができる。この時、本発明の実施形態においては２次元の場合を例えて説明する。
【００５９】
図２３から２６は、本発明の実施形態による２次元で判断されたサンプル値の位置を図示する図である。
【００６０】
図２３のように、２次元の場合には（ｉ、ｊ）区間から得られるサンプル値の位置を判断するためには、（ｉ−１，ｊ）、（ｉ、ｊ−１）、（ｉ、ｊ＋１）および（ｉ＋１，ｊ）区間のサンプル値を用いる。具体的に、（ｉ、ｊ）区間から得られるサンプル値の位置を判断するためには図２４のように列に対する位置を判断し、図２５のように行に対する位置を判断した後、図２６のように列および行が交差する地点２３０を（ｉ、ｊ）区間から得られるサンプル値の位置と判断することができる。
【００６１】
図２７は、本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元方法を図示するフローチャートである。
【００６２】
図示するように、本発明の実施形態による最小値サンプリングを用いた信号復元方法は、先ず、サンプリング部１２０で信号入力部１１０を通じて入力された信号に対して所定のサンプル区間別に最小値サンプリングを行う（Ｓ１１０）。この時、サンプリング部１２０で行う最小値サンプリングは、ピクセル別に対象体に放出された光が反射されて戻ってくる光のうちＴＯＦが最も短い光をサンプル値とするものと理解することができる。
【００６３】
サンプリング部１２０でサンプリングされたサンプル値は保存部１３０に保存されて（Ｓ１２０）、位置判断部１４０は所定のサンプル区間においてサンプル値のサンプル位置を判断する（Ｓ１３０）。具体的に、位置判断部１４０は、前述した第１実施形態から第３実施形態のように、サンプル区間ｋを基準としてサンプル区間ｋ−１およびｋ＋１のサンプル値のサイズの変化により、サンプル区間ｋにおいてサンプル値のサンプル位置を判断したり、サンプル区間ｋがエッジである場合、サンプル区間ｋ−１のサンプル値とのサイズの変化により、サンプル区間ｋにおいてサンプル値のサンプル位置を判断したり、サンプル区間ｋ＋１がエッジである場合、サンプル区間ｋのサンプル値とのサイズの変化により、サンプル区間ｋにおいてサンプル値のサンプル位置を判断することができる。
【００６４】
第１復元部１５１は、保存部１３０に保存されたサンプル値、および位置判断部１４０によって判断されたサンプル値のサンプル位置により、信号を復元する（Ｓ１４０）。
【００６５】
第２復元部１５２は、第１復元部１５１により復元された信号を前述した表１のような条件に従い検証し（Ｓ１５０）、検証結果、誤差が生じる場合（Ｓ１６０）、生じた誤差を補正する（Ｓ１７０）。
【００６６】
本実施形態で使用される「〜部」という用語は、「〜テーブル」などはソフトウェア、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）または注文型半導体（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）のようなハードウェア構成要素を意味し、部はある機能を果たす。しかし、部はソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではない。部は、アドレッシングできる保存媒体にあるように構成されることもでき、一つまたはそれ以上のプロセッサーを再生させるように構成されることもできる。したがって、実施形態における部は、ソフトウェアの構成要素、オブジェクト指向ソフトウェアの構成要素、クラスの構成要素およびタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシーザー、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、および変数を含む。構成要素とモジュールのうちから提供される機能はさらに小さい数の構成要素およびモジュールに結合されたり追加的な構成要素とモジュールにさらに分離したりすることができる。
【００６７】
以上のように、本発明による最小値サンプリングを用いた信号復元装置を例示する図面を参照して説明したが、本明細書に開示された実施形態と図面によって本発明は限定されず、その発明の技術思想の範囲内で当業者によって多様な変形が成され得るはもちろんである。
【符号の説明】
【００６８】
１１０    信号入力部
１２０    サンプリング部
１３０    保存部
１４０    位置判断部
１５０    復元部
１５１    第１復元部
１５２    第２復元部
【図３】
2009545726.tif 000014
【図４】
2009545726.tif 000015
【図５】
2009545726.tif 000016
【図６】
2009545726.tif 000017
【図７】
2009545726.tif 000018
【図８】
2009545726.tif 000019
【図９】
2009545726.tif 000020
【図１０】
2009545726.tif 000021
【図１１】
2009545726.tif 000022
【図１２】
2009545726.tif 000023
【図１３】
2009545726.tif 000024
【図１４】
2009545726.tif 000025
【図１５】
2009545726.tif 000026
【図１６】
2009545726.tif 000027
【図１７】
2009545726.tif 000028
【図１８】
2009545726.tif 000029
【図１９】
2009545726.tif 000030
【図２０】
2009545726.tif 000031
【図２１】
2009545726.tif 000032
【図２２】
2009545726.tif 000033
【図２３】
2009545726.tif 000034
【図２４】
2009545726.tif 000035
【図２５】
2009545726.tif 000036
【図２６】
2009545726.tif 000037
【図２７】
2009545726.tif 000038
【図１】
2009545726.tif 000039
【図２】
2009545726.tif 000040
【国際調査報告】
2009545726.tif 000041
2009545726.tif 000042