(57)【要約】【課題】低Ｓ／Ｎ信号の検出をオペレータが容易に目視確認する。【解決手段】相関関数計算部から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を表示処理部が表示処理する振幅値として出力するＮ乗計算部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値を出力する相関関数計算部と、この振幅値を視認できるパターンとして表示処理する表示処理部とを備えた相関関数表示装置において、
前記相関関数計算部から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を前記表示処理部が表示処理する振幅値として出力するＮ乗計算部を備えた
ことを特徴とする相関関数表示装置。
【請求項２】
前記表示処理部は、前記Ｎ乗計算部から出力された前記Ｎ乗値が表示範囲に収まるように線形的または非線形的な圧縮または拡大を行う手段を備えた請求項１記載の相関関数表示装置。
【請求項３】
前記Ｎ乗計算部に対し、設定されたＮの値を与えるＮ値設定部を備えた請求項１または２記載の相関関数表示装置。
【請求項４】
前記Ｎ乗計算部は、振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行うのに代えて、振幅値に対してＮ乗計算を行った後に正規化を行う請求項１から３のいずれか１項記載の相関関数表示装置。
【請求項５】
前記Ｎ値設定部は、１以上の所定値をＮの値として予め設定する手段を備え、
前記Ｎ乗計算部は、前記Ｎ値設定部に予め設定された１以上の所定値をＮの値としてＮ乗計算を実施する手段を備えた
請求項１から４のいずれか１項記載の相関関数表示装置。
【請求項６】
前記Ｎ乗計算を実施する手段は、予め設定された１以上の所定値をＮの値とするＮ乗計算を、当該１以上の所定値について並行して実施する請求項５記載の相関関数表示装置。
【請求項７】
前記Ｎ乗計算部において正規化する場合に、一定時系列内における振幅値の大きさの上位ｋ％の平均値と、下位ｎ％の平均値とを求め、上位の平均値を表示の最大振幅にし、下位の平均値を表示の最小振幅にし、上位平均値と下位平均値との平均レベルを表示の中間値となるように表示する手段を備えた請求項１から６のいずれか１項記載の相関関数表示装置。
【請求項８】
前記相関関数計算部から出力された振幅値に基づき表示処理された前記パターンを、前記Ｎ乗計算部から出力されたＮ乗値に基づき表示処理された前記パターンと共に表示する手段を備えた請求項１から７のいずれか１項記載の相関関数表示装置。
【請求項９】
相関関数計算部が、２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値を出力し、表示処理部が、この振幅値を視認できるパターンとして表示処理する相関関数表示方法において、
Ｎ乗計算部が、前記相関関数計算部から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を前記表示処理部が表示処理する振幅値として出力する
ことを特徴とする相関関数表示方法。
【請求項１０】
前記表示処理部が、前記Ｎ乗計算部から出力された前記Ｎ乗値が表示範囲に収まるように線形的または非線形的な圧縮または拡大を行う請求項９記載の相関関数表示方法。
【請求項１１】
Ｎ値設定部が、前記Ｎ乗計算部に対し、設定されたＮの値を与える請求項９または１０記載の相関関数表示方法。
【請求項１２】
前記Ｎ乗計算部が、振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行うのに代えて、振幅値に対してＮ乗計算を行った後に正規化を行う請求項９から１１のいずれか１項記載の相関関数表示方法。
【請求項１３】
前記Ｎ値設定部が、１以上の所定値をＮの値として予め設定し、
前記Ｎ乗計算部が、前記Ｎ値設定部に予め設定された１以上の所定値をＮの値としてＮ乗計算を実施する
請求項９から１２のいずれか１項記載の相関関数表示方法。
【請求項１４】
前記Ｎ乗計算を実施する際に、予め設定された１以上の所定値をＮの値とするＮ乗計算を、当該１以上の所定値について並行して実施する請求項１３記載の相関関数表示方法。
【請求項１５】
前記Ｎ乗計算部において正規化する場合に、一定時系列内における振幅値の大きさの上位ｋ％の平均値と、下位ｎ％の平均値とを求め、上位の平均値を表示の最大振幅にし、下位の平均値を表示の最小振幅にし、上位平均値と下位平均値との平均レベルを表示の中間値となるように表示する請求項９から１４のいずれか１項記載の相関関数表示方法。
【請求項１６】
前記相関関数計算部から出力された振幅値に基づき表示処理された前記パターンを、前記Ｎ乗計算部から出力されたＮ乗値に基づき表示処理された前記パターンと共に表示する請求項９から１５のいずれか１項記載の相関関数表示方法。
【請求項１７】
情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、
２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値を出力する相関関数計算機能と、この振幅値を視認できるパターンとして表示処理する表示処理機能とを備えた相関関数表示装置の機能に相応する機能を実現させるプログラムにおいて、
前記相関関数計算機能から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を前記表示処理機能が表示処理する振幅値として出力するＮ乗計算機能に相応する機能を実現させる
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値をオペレータ（人）が目視確認できるパターンとして表示処理する相関関数表示装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する相関関数表示装置を図１１を参照して説明する。図１１は、本発明に関連する相関関数表示装置のブロック構成図である。図１１の相関関数表示装置は、時系列信号データの中から目標とする信号を抽出するため、相関関数を算出してその出力を表示する相関関数の表示装置である。図１１に示すように、相関関数の表示からオペレータが低Ｓ／Ｎ(Signal par Noise Ratio：信号対雑音比)信号を検出するために、相関関数計算部１１および表示処理部１４を備えている。
【０００３】
相関関数計算部１１は、入力された時系列信号である入力データＳ１と入力データＳ２との相関関数計算を行い、その振幅値を出力する。表示処理部１４は表示方式に応じて表示範囲に収まるように振幅値を線形的あるいは対数変換等の非線形的に圧縮および拡大を行う。
【０００４】
なお、表示処理部１４において、時間差と振幅値との２次元表示だけでなく、時間差と時刻と振幅値（相関における振幅値は紙面方向の表示であり濃淡で表現される）とのＸ−Ｙ−Ｚ軸の３次元表示データを生成する場合がある。このような表示処理技術については、例えば、特許文献１〜４に開示がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９３７６９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９７５７号公報
【特許文献３】特開平８−３１５１２６号公報
【特許文献４】特開平１０−２６４９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
低Ｓ／Ｎ信号については雑音が多く、オペレータが目標信号を検出することは困難である。また、目標信号の検出を装置が自動的に行う場合であっても、検出した信号が目標信号であることをオペレータが最終的に判断する必要があり、その場合に、表示から目標信号を正確に判断することは困難である。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために行われたものであって、低Ｓ／Ｎ信号の検出をオペレータが容易に目視確認することができる相関関数表示装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明を相関関数表示装置としての観点から観ると、本発明は、２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値を出力する相関関数計算部と、この振幅値を視認できるパターンとして表示処理する表示処理部とを備えた相関関数表示装置において、前記相関関数計算部から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を前記表示処理部が表示処理する振幅値として出力するＮ乗計算部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明を相関関数表示方法としての観点から観ると、本発明は、相関関数計算部が、２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値を出力し、表示処理部が、この振幅値を視認できるパターンとして表示処理する相関関数表示方法において、Ｎ乗計算部が、前記相関関数計算部から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を前記表示処理部が表示処理する振幅値として出力することを特徴とする。
【００１０】
本発明をプログラムとしての観点から観ると、本発明は、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、２つの時系列信号データの相関関数計算を行い、その振幅値を出力する相関関数計算機能と、この振幅値を視認できるパターンとして表示処理する表示処理機能とを備えた相関関数表示装置の機能に相応する機能を実現させるプログラムにおいて、前記相関関数計算機能から出力された振幅値に対して正規化演算を施した後にＮ乗計算を行い、そのＮ乗値を前記表示処理機能が表示処理する振幅値として出力するＮ乗計算機能に相応する機能を実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、低Ｓ／Ｎ信号をオペレータが目視確認することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（概要）
本発明の実施形態は、時系列信号データの中から目標とする信号を抽出するため、相関関数を算出してその出力を表示する相関関数の表示装置であり、特に、相関関数の表示からオペレータが低Ｓ／Ｎ信号を検出するための相関関数表示装置である。
【００１３】
本発明の実施形態においては、相関関数計算結果である振幅値に対して、Ｎ乗計算を行った後に正規化する（あるいは、正規化した後にＮ乗計算する）Ｎ乗計算部を備えて構成する。すなわち、Ｎ乗計算部において、振幅値に対してＮ乗計算を行った後に正規化処理を実施する（あるいは、正規化した後にＮ乗計算を実施する）ことにより、信号レベルと雑音レベルとの差を強調し、Ｎ乗計算前の相関関数計算結果において雑音レベルよりも僅かに高い信号レベルが強調されることにより、目標信号の検出を容易とする。
【００１４】
正規化処理は、一定時間内におけるＮ乗振幅値の最大値近傍の値を表示ダイナミックレンジの最大値に、Ｎ乗振幅値の最小値近傍の値を表示ダイナミックレンジの最小値に割当て、表示ダイナミックレンジを最大限に使用し、目的の信号レベルと雑音レベルとの差を強調するために実施する。
【００１５】
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態を図１から図９を参照して説明する。図１は、第一の実施形態の相関関数表示装置のブロック構成を示す図である。相関関数計算部１１は入力された時系列信号である入力データＳ１と入力データＳ２との相関関数計算を行い、その振幅値を出力する。メモリ１２は振幅値を一定時間部保持する。Ｎ乗計算部１３は振幅値（式１）に対してＮ乗計算（式２）を行い、正規化した後に表示処理部に出力する（式３）。
【００１６】
振幅値Ｙ＝｛Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、…、ＸM｝（Ｍ：自然数）      …式１
Ｎ乗値ＹN＝｛Ｘ1N、Ｘ2N、Ｘ3N、…、ＸMN｝                …式２
正規化値ＹNnorm＝
（Ａ−Ｂ）／（ａ−ｂ）×ＹN＋（Ｂａ−Ａｂ）／（ｂ−ａ） …式３
ただし、ａ：時間Ｔ内における上位ｋ％を満たす数値の平均値
ｂ：時間Ｔ内における下位ｋ％を満たす数値の平均値
Ａ：表示ダイナミックレンジにおける最大値
Ｂ：表示ダイナミックレンジにおける最小値
表示処理部１４は入力されたデータを線形的あるいは対数変換等の非線形的に圧縮および拡大を行い、任意の信号近傍を拡大または強調表示ができるようにする。
【００１７】
Ｎ値設定部１５はオペレータの判断により、Ｎ乗値（例：Ｎが１の場合は振幅値、Ｎが２の場合はパワー値）を設定し、Ｎ乗計算部１３に出力する。
【００１８】
Ｎ乗計算部１３におけるＮ乗および正規化の手順を図２および図３を参照して説明する。図２は、Ｎ乗計算部１３におけるＮ乗および正規化の手順を説明するための概念図である。図３は、Ｎ乗計算部１３におけるＮ乗および正規化に伴う振幅値の変化の状況を示す図である。
【００１９】
図２に示すように、メモリ１２より時間Ｔ分のデータを読み込みＮ乗し、上位ｋ％の値を満たす要素を抽出する（ステップＳ１）。ステップＳ１で抽出された上位抽出データの平均値を計算する（ステップＳ２）。その計算値を“ａ”とする(図３（ｂ）参照)。メモリ１２から時系列にデータを読み込みＮ乗する（ステップＳ３）。メモリ１２より時間Ｔ分のデータを読み込みＮ乗し、下位ｋ％の値を満たす要素を抽出する（ステップＳ４）。ステップＳ４で抽出された下位抽出データの平均値を計算する（ステップＳ５）。その計算値を“ｂ”とする（図３（ｂ）参照）。
【００２０】
さらに、表示ダイナミックレンジに対応するための線形信号強度変換を実施する。このときの表示ダイナミックレンジの最大値を“Ａ”とし、最小値を“Ｂ”とする（図３（ｃ）参照）。また、図３に示すように正規化を行う。正規化の振幅値は式３になる。
【００２１】
このように、表示処理部１４の出力におけるダイナミックレンジの最大値近傍で使用し、信号対雑音比が悪い場合でもその差が強調されるように信号強度変換を実施する。上位抽出データと下位抽出データとの平均値は、時間Ｔに関わらず、過去に計算した結果を継続使用できるものとする。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、メモリ１２に記憶した振幅値をＮ乗することにより、図３（ｂ）に示すように、目標信号が顕著化する。さらに、図３（ｃ）に示すように、正規化を行うことにより、表示ダイナミックレンジを最大に活用した目標信号の表示を実現することができる。
【００２３】
表示データ例を図４〜図７を参照して説明する。図４は、第一の実施形態においてＮ＝１の場合の表示データ例を示す図である。すなわち、従来の表示データ例である。図５は、第一の実施形態においてＮ＝２の場合の表示データ例を示す図である。図６は、第一の実施形態においてＮ＝３の場合の表示データ例を示す図である。図７は、第一の実施形態においてＮ＝４の場合の表示データ例を示す図である。
【００２４】
図４の表示データ例では、目標信号とその他の信号との相関レベル差が僅かであるが、図５〜図７の表示データ例では、Ｎの値が大きくなるほど、目標信号とその他の信号との相関レベル差が顕著になることがわかる。
【００２５】
なお、Ｎ値設定部１５に、例えば、Ｎ＝１、Ｎ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４を予め設定しておき、Ｎ乗計算部１３では、これらのＮの値についてのＮ乗計算をＮ＝１から順次、Ｎ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４の順序で行ってもよいし、あるいは、Ｎ乗計算部１３の処理能力に余裕がある場合には、Ｎ乗計算をＮ＝１、Ｎ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４の４通りの場合について並行して計算してもよい。
【００２６】
また、表示についてもＮ＝１から順次、Ｎ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４の順序で行ってもよいし、あるいは、１つの画面上に、Ｎ＝１、Ｎ＝２、Ｎ＝３、Ｎ＝４の４通りの場合について並行して表示してもよい。
【００２７】
参考として、図８および図９にＮ乗ではなく、対数を用いたときの表示データ例を示す。図８は、対数を用いたときの表示データ例で２０ｌｏｇ（式４）の場合を示す図であり、図９は、対数を用いたときの表示データ例で３０ｌｏｇ（式５）の場合を示す図である。図８および図９に示すように、対数の場合は、出力レベルを圧縮することから、雑音を強調し、信号レベルを低減する効果があるため、表示による目標検出には不適である。
【００２８】
対数値２０ｌｏｇＹ＝
｛２０ｌｏｇＸ1、２０ｌｏｇＸ2、２０ｌｏｇＸ3、…、２０ｌｏｇＸM｝…式４
対数値３０ｌｏｇＹ＝
｛３０ｌｏｇＸ1、３０ｌｏｇＸ2、３０ｌｏｇＸ3、…、３０ｌｏｇＸM｝…式５
【００２９】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態を図１０を参照して説明する。図１０は、第二の実施形態の相関関数表示装置のブロック構成図である。図１０に示すように、表示処理部１４は、メモリ１２に保持されている振幅値（Ｎ＝１）およびＮ乗計算部１３から出力されるＮ乗値の両方を同時に表示し、その効果の有無を目視確認することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、オペレータの熟練度に依らず、低Ｓ／Ｎ信号についても、オペレータが目標信号を検出すること、あるいは目標信号であると判断することを容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第一の実施形態の相関関数表示装置のブロック構成を示す図である。
【図２】Ｎ乗計算部におけるＮ乗および正規化の手順を説明するための概念図である。
【図３】Ｎ乗計算部におけるＮ乗および正規化に伴う振幅値の変化の状況を示す図である。
【図４】第一の実施形態においてＮ＝１の場合の表示データ例を示す図である。
【図５】第一の実施形態においてＮ＝２の場合の表示データ例を示す図である。
【図６】第一の実施形態においてＮ＝３の場合の表示データ例を示す図である。
【図７】第一の実施形態においてＮ＝４の場合の表示データ例を示す図である。
【図８】対数を用いたときの表示データ例で２０ｌｏｇの場合を示す図である。
【図９】対数を用いたときの表示データ例で３０ｌｏｇの場合を示す図である。
【図１０】第二の実施形態の相関関数表示装置のブロック構成図である。
【図１１】本発明に関連する相関関数表示装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  相関関数計算部
１２  メモリ
１３  Ｎ乗計算部
１４  表示処理部
１５  Ｎ値設定部
Ｓ１、Ｓ２  入力データ
【図１】
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【図２】
2009162493.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009162493.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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