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JP7577485B2 - Signal processing method, signal processing device and program - Google Patents
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JP7577485B2 - Signal processing method, signal processing device and program - Google Patents

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Description

本発明は、信号処理方法、信号処理装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a signal processing method, a signal processing device, and a program.

信号処理の分野では、測定センサによって測定された測定信号から、当該測定信号に含まれるノイズ成分を除去する処理が行われている。 In the field of signal processing, a process is carried out to remove noise components contained in a measurement signal measured by a measurement sensor.

特許文献1に記載された信号処理方法では、情報信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された複数の測定信号からノイズ成分を除去して情報信号を抽出する処理が行われている(特許文献1参照。)。具体的には、当該信号処理方法では、測定場所の異なる複数の測定信号を取得し、複数の測定信号間の相関性を検出し、複数の測定信号間の位相同期性を検出し、複数の測定信号のそれぞれから相関性の低い無相関成分と位相同期性の低い非位相同期成分とを除去して情報信号と推定される複数の推定信号を出力することが行われている。 The signal processing method described in Patent Document 1 performs processing to remove noise components from multiple measurement signals measured in a state in which information signals and noise signals are mixed, and extract information signals (see Patent Document 1). Specifically, the signal processing method acquires multiple measurement signals at different measurement locations, detects correlation between the multiple measurement signals, detects phase synchrony between the multiple measurement signals, and removes uncorrelated components with low correlation and non-phase synchronized components with low phase synchrony from each of the multiple measurement signals, and outputs multiple estimated signals that are estimated to be information signals.

特開2017-625号公報JP 2017-625 A

しかしながら、特許文献1に記載された信号処理方法では、複数の測定信号間の相関性の低い無相関成分と位相同期性の低い非位相同期成分をノイズ成分として除去することはできるが、他の特徴を持つノイズ成分については除去することができなかった。 However, the signal processing method described in Patent Document 1 can remove uncorrelated components with low correlation between multiple measurement signals and non-phase-synchronous components with low phase synchronism as noise components, but cannot remove noise components with other characteristics.

例えば、当該信号処理方法では、複数の測定信号について、取得が希望される信号間の相関性が低い場合、あるいは、取得が希望される信号間の位相同期性が低い場合には、ノイズ成分を除去することが難しかった。
例えば、当該信号処理方法では、取得が希望される信号の周波数とノイズ成分の周波数とが近い場合には、ローパスフィルターあるいはハイパスフィルターのようなフィルターを用いた処理が行われても、取得が希望される信号に影響を及ぼさずにノイズ成分を除去することが難しかった。
例えば、当該信号処理方法では、測定信号が1つである場合には、ノイズ成分を除去することができなかった。
例えば、当該信号処理方法では、測定信号に重畳されるノイズ成分が、取得が希望される信号の成分と相関性および位相同期性を有する場合には、当該ノイズ成分を除去することが難しかった。
For example, with this signal processing method, it was difficult to remove noise components when the correlation between the signals desired to be acquired among multiple measurement signals was low, or when the phase synchronism between the signals desired to be acquired was low.
For example, in this signal processing method, when the frequency of the signal to be acquired is close to the frequency of the noise components, it is difficult to remove the noise components without affecting the signal to be acquired, even if processing is performed using a filter such as a low-pass filter or a high-pass filter.
For example, in this signal processing method, when there is one measurement signal, it is not possible to remove the noise component.
For example, in the signal processing method, when a noise component superimposed on a measurement signal has correlation and phase synchronization with a component of a signal that is desired to be acquired, it is difficult to remove the noise component.

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、測定信号に重畳されるノイズ成分を効果的に抽出することができる信号処理方法、信号処理装置およびプログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a signal processing method, signal processing device, and program that can effectively extract noise components superimposed on a measurement signal.

態様は、コンピューターが、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号と、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する、信号処理方法であって、前記コンピューターが、特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、所定の閾値を超える特異値に対応する1個以上の成分または前記所定の閾値以上である特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、信号処理方法である。
一態様は、コンピューターが、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号と、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する、信号処理方法であって、前記コンピューターが、特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、ユーザーによって行われる操作の内容に基づいて前記ユーザーによって選択された1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、信号処理方法である。
One aspect is a signal processing method in which a computer extracts, as noise components, common components between a measurement signal measured in a state in which a target signal and a noise signal are mixed, and a reference signal measured in the presence of the noise signal. The computer uses a singular value decomposition technique to extract vectors that constitute the measurement signal and the reference signal, detects singular values that are values that represent the magnitude of influence that the vector has on constituting the signal, and selects, from among a plurality of components that are candidates for the noise components, one or more components that correspond to singular values that exceed a predetermined threshold or one or more components that correspond to singular values that are equal to or greater than the predetermined threshold, and extracts the selected components as the noise components .
One aspect is a signal processing method in which a computer extracts, as noise components, common components between a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed, and a reference signal measured in the presence of the noise signal, in which the computer uses a singular value decomposition technique to extract vectors that constitute the measurement signal and the reference signal, detects singular values that are values that represent the magnitude of influence that the vector has on forming the signal, selects one or more components selected by the user based on the content of the operation performed by the user from among a plurality of components that are candidates for the noise component, and extracts the selected components as the noise components.

態様は、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する測定信号取得部と、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得するリファレンス信号取得部と、前記測定信号取得部によって取得された前記測定信号と、前記リファレンス信号取得部によって取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、所定の閾値を超える特異値に対応する1個以上の成分または前記所定の閾値以上である特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、信号処理装置である。
一態様は、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する測定信号取得部と、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得するリファレンス信号取得部と、前記測定信号取得部によって取得された前記測定信号と、前記リファレンス信号取得部によって取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、ユーザーによって行われる操作の内容に基づいて前記ユーザーによって選択された1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、信号処理装置である。
One aspect is a signal processing device that includes a measurement signal acquisition unit that acquires a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed, a reference signal acquisition unit that acquires a reference signal measured in the presence of the noise signal, and a signal processing unit that extracts common components between the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit as noise components, wherein the signal processing unit uses a singular value decomposition technique to extract vectors that constitute the measurement signal and the reference signal, detects singular values that are values that represent the magnitude of influence that the vector has on constituting a signal, and selects one or more components that correspond to singular values that exceed a predetermined threshold or one or more components that correspond to singular values that are equal to or greater than the predetermined threshold from a plurality of components that are candidates for the noise components, and extracts the selected components as the noise components .
One aspect is a signal processing device comprising: a measurement signal acquisition unit that acquires a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed; a reference signal acquisition unit that acquires a reference signal measured in the presence of the noise signal; and a signal processing unit that extracts common components between the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit as noise components, wherein the signal processing unit uses a singular value decomposition technique to extract vectors that constitute the measurement signal and the reference signal, detects singular values that are values that represent the magnitude of influence that the vector has on constructing a signal, selects one or more components selected by the user based on the content of an operation performed by the user from a plurality of components that are candidates for the noise component, and extracts the selected components as the noise components.

態様は、コンピューターに、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する第1ステップと、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得する第2ステップと、取得された前記測定信号と、取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する第3ステップと、を実行させるためのプログラムであって、前記第3ステップは、特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、所定の閾値を超える特異値に対応する1個以上の成分または前記所定の閾値以上である特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、プログラムである。
一態様は、コンピューターに、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する第1ステップと、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得する第2ステップと、取得された前記測定信号と、取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する第3ステップと、を実行させるためのプログラムであって、前記第3ステップは、特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、ユーザーによって行われる操作の内容に基づいて前記ユーザーによって選択された1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、プログラムである。
One aspect is a program for causing a computer to execute a first step of acquiring a measurement signal measured in a state in which a target signal and a noise signal are mixed, a second step of acquiring a reference signal measured in a state in which the noise signal is present, and a third step of extracting common components between the acquired measurement signal and the acquired reference signal as noise components , in which the third step uses a singular value decomposition technique to extract vectors constituting the measurement signal and the reference signal, detect singular values which are values representing the magnitude of influence that the vector has on constituting the signal, select one or more components corresponding to singular values exceeding a predetermined threshold or one or more components corresponding to singular values equal to or greater than the predetermined threshold from among a plurality of components that are candidates for the noise components, and extract the selected components as the noise components .
One aspect is a program for causing a computer to execute a first step of acquiring a measurement signal measured in a state in which a target signal and a noise signal are mixed, a second step of acquiring a reference signal measured in a state in which the noise signal is present, and a third step of extracting common components between the acquired measurement signal and the acquired reference signal as noise components, wherein the third step uses a singular value decomposition technique to extract vectors constituting the measurement signal and the reference signal, detects singular values which are values representing the magnitude of influence that the vector has on constituting the signal, selects one or more components selected by the user based on the content of an operation performed by the user from among a plurality of components that are candidates for the noise components, and extracts the selected components as the noise components.

本発明によれば、信号処理方法、信号処理装置およびプログラムにおいて、測定信号に重畳されるノイズ成分を効果的に抽出することができる。 According to the present invention, a signal processing method, a signal processing device, and a program can effectively extract noise components superimposed on a measurement signal.

実施形態(第1実施形態)に係る信号処理システムの概略的な構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a signal processing system according to an embodiment (first embodiment). 実施形態に係る信号処理装置において行われる処理の手順の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a procedure of processing performed in a signal processing device according to an embodiment. 実施形態に係る信号処理装置において行われる目的信号抽出処理の手順の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of a procedure of a target signal extraction process performed in the signal processing device according to the embodiment; FIG. ANCの原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of ANC. ANCの原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of ANC. 測定信号の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a measurement signal. リファレンス信号の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a reference signal. 目的信号の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a target signal. 実施形態に係る信号処理装置において行われる特異値分解を用いるノイズ成分抽出処理の手順の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a procedure of a noise component extraction process using singular value decomposition performed in a signal processing device according to an embodiment. 特異値分解の原理を示す図である。FIG. 1 illustrates the principle of singular value decomposition. (A)~(E)はリファレンス信号の例を示す図である。1A to 1E are diagrams illustrating examples of reference signals. (A)~(F)はノイズ成分の候補となる成分の例を示す図である。13A to 13F are diagrams showing examples of components that are candidates for noise components. 特異値の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a singular value. 実施形態に係る信号処理装置において行われる主成分分析を用いるノイズ成分抽出処理の手順の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a procedure of a noise component extraction process using principal component analysis performed in a signal processing device according to an embodiment. 実施形態に係る信号処理装置において行われる因子分析を用いるノイズ成分抽出処理の手順の一例を示す図である。11 is a diagram showing an example of a procedure of a noise component extraction process using factor analysis performed in the signal processing device according to the embodiment. FIG. 実施形態(第2実施形態)に係る信号処理システムの概略的な構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a signal processing system according to an embodiment (second embodiment).

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<信号処理システム>
図1は、実施形態(第1実施形態)に係る信号処理システム1の概略的な構成を示す図である。
本実施形態に係る信号処理システム1は、信号処理装置11と、1個の測定センサ21と、M個のリファレンスセンサ22-1~22-Mと、を備える。
信号処理装置11は、測定信号取得部31と、リファレンス信号取得部32と、信号処理部33と、出力部34と、を備える。
信号処理部33は、ノイズ成分抽出部41と、目的信号抽出部42と、を備える。
First Embodiment
<Signal Processing System>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a signal processing system 1 according to an embodiment (first embodiment).
The signal processing system 1 according to this embodiment includes a signal processing device 11, one measurement sensor 21, and M reference sensors 22-1 to 22-M.
The signal processing device 11 includes a measurement signal acquisition unit 31, a reference signal acquisition unit 32, a signal processing unit 33, and an output unit 34.
The signal processing unit 33 includes a noise component extraction unit 41 and a target signal extraction unit 42 .

信号処理装置11は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサーと、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などの記憶部と、を備えるコンピューターであってもよい。この場合、信号処理装置11は、プロセッサーによって、記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、各種の処理を実行してもよい。また、信号処理装置11は、プロセッサーによってプログラムを実行する際に、記憶部に記憶された各種のパラメーターを使用してもよい。 The signal processing device 11 may be, for example, a computer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). In this case, the signal processing device 11 may execute various processes by executing a program stored in the storage unit with the processor. Furthermore, the signal processing device 11 may use various parameters stored in the storage unit when executing a program with the processor.

本実施形態では、M個のリファレンスセンサ22-1~22-Mの数であるMは2以上の整数である場合を説明するが、Mは1であってもよく、つまり、信号処理システム1は1個のリファレンスセンサ22-1を備える構成であってもよい。
本実施形態では、説明の便宜上、信号処理システム1が1個のリファレンスセンサ22-1を備える場合についても、まとめて説明する。
なお、信号処理システム1が複数のリファレンスセンサ22-1~22-Mを備えるが、1個のリファレンスセンサ22-1だけが使用される場合には、信号処理システム1が1個のリファレンスセンサ22-1を備える場合と同様な処理が行われる。
In this embodiment, we will explain the case where M, the number of reference sensors 22-1 to 22-M, is an integer greater than or equal to 2, but M may also be 1, that is, the signal processing system 1 may be configured to include one reference sensor 22-1.
In this embodiment, for convenience of explanation, a case where the signal processing system 1 includes one reference sensor 22-1 will also be described.
Although the signal processing system 1 includes a plurality of reference sensors 22-1 to 22-M, when only one reference sensor 22-1 is used, processing is performed similarly to when the signal processing system 1 includes one reference sensor 22-1.

本実施形態では、測定センサ21が信号処理装置11とは別体である構成を示すが、他の構成例として、測定センサ21が信号処理装置11に一体で備えられてもよい。
本実施形態では、リファレンスセンサ22-1~22-Mが信号処理装置11とは別体である構成を示すが、他の構成例として、一部または全部のリファレンスセンサ22-1~22-Mが信号処理装置11に一体で備えられてもよい。
In this embodiment, the measurement sensor 21 is separate from the signal processing device 11, but as another configuration example, the measurement sensor 21 may be provided integrally with the signal processing device 11.
In this embodiment, a configuration is shown in which the reference sensors 22-1 to 22-M are separate from the signal processing device 11. However, as another configuration example, some or all of the reference sensors 22-1 to 22-M may be provided integrally with the signal processing device 11.

測定センサ21は、目的信号を含む測定信号を測定するために、設置される。本実施形態では、取得が希望される信号を目的信号と呼んで説明する。本実施形態では、測定センサ21によって測定される信号を測定信号と呼んで説明する。
測定信号は、目的信号と、ノイズ成分と、を含む。本実施形態では、目的信号以外の信号を、ノイズ信号と呼んで説明する。また、本実施形態では、ノイズ信号の信号成分をノイズ成分と呼んで説明する。
The measurement sensor 21 is installed to measure a measurement signal including a target signal. In this embodiment, a signal that is desired to be acquired is referred to as a target signal. In this embodiment, a signal measured by the measurement sensor 21 is referred to as a measurement signal.
The measurement signal includes a target signal and a noise component. In this embodiment, signals other than the target signal are referred to as noise signals. In addition, in this embodiment, signal components of the noise signal are referred to as noise components.

それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mは、ノイズ信号を含むリファレンス信号を測定するために、設置される。本実施形態では、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mによって測定される信号をリファレンス信号と呼んで説明する。
本実施形態では、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mによって測定されるリファレンス信号に含まれるノイズ信号は、測定信号に含まれるノイズ成分と同一のノイズ発生源に起因する。
Each of the reference sensors 22-1 to 22-M is provided to measure a reference signal including a noise signal. In this embodiment, the signals measured by each of the reference sensors 22-1 to 22-M are referred to as reference signals.
In this embodiment, the noise signals contained in the reference signals measured by the respective reference sensors 22-1 to 22-M are caused by the same noise source as the noise components contained in the measurement signals.

ノイズ発生源は、人工的な装置に起因する環境であってもよく、あるいは、装置以外の地球などの自然に起因する環境であってもよい。
ノイズ発生源の数は、1個であってもよく、あるいは、複数であってもよい。ここで、ノイズ発生源の数に対するリファレンスセンサ22-1~22-Mの数によってノイズ成分の除去の精度が影響を受ける場合には、必要な精度が確保されるように、リファレンスセンサ22-1~22-Mの数が設けられることが好ましい。一例として、ノイズ発生源の数と同じ数またはより多い数のリファレンスセンサ22-1~22-Mが設けられることが好ましい。
なお、同一のノイズ発生源が2種類以上の性質の異なるノイズ信号を発生する場合には、それぞれの種類のノイズ信号ごとに、異なるノイズ発生源が存在するとみなされてもよい。
当該性質としては、周波数であってもよい。この場合、同一のノイズ発生源が2種類以上の周波数の異なるノイズ信号を発生する場合には、それぞれの周波数のノイズ信号ごとに、異なるノイズ発生源が存在するとみなされてもよい。
The noise source may be an artificial environment caused by the device, or may be a natural environment other than the device, such as the earth.
The number of noise sources may be one or more. Here, if the accuracy of removing noise components is affected by the number of reference sensors 22-1 to 22-M relative to the number of noise sources, it is preferable to provide a number of reference sensors 22-1 to 22-M so as to ensure the required accuracy. As an example, it is preferable to provide the same number of reference sensors 22-1 to 22-M as the number of noise sources or a number greater than the number of noise sources.
In addition, when the same noise source generates two or more types of noise signals with different properties, each type of noise signal may be considered to exist as a different noise source.
The property may be frequency. In this case, when the same noise source generates noise signals of two or more different frequencies, it may be considered that a different noise source exists for each noise signal of each frequency.

測定センサ21は、目的信号を測定することが可能な態様で配置される。ここで、測定結果には目的信号以外の信号(本実施形態においてノイズ信号と呼んでいる信号)が含まれないことが理想的であるが、実際には目的信号以外の信号が含まれることが多く、本実施形態では、測定信号には目的信号以外の信号の成分(本実施形態においてノイズ成分と呼んでいる成分)が含まれることを想定し、当該ノイズ成分を除去する処理を説明する。
それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mは、ノイズ信号を有意に測定することが可能な態様で配置される。ここで、本実施形態では、ノイズ信号を有意に測定するとは、測定結果に含まれるノイズ信号と他の信号(本実施形態において目的信号と呼んでいる信号)とのうちで、当該他の信号の成分が無いまたは誤差の程度であることを意味する。リファレンス信号は、ノイズ信号のみを含むことが好ましい一例であるが、ノイズ信号と目的信号の成分を含んでもよい。例えば、リファレンス信号は、誤差とみなされる程度に、目的信号の成分を含んでもよい。
The measurement sensor 21 is disposed in such a manner that it can measure the target signal. Ideally, the measurement result does not include any signal other than the target signal (signal referred to as a noise signal in this embodiment), but in reality, signals other than the target signal are often included. In this embodiment, it is assumed that the measurement signal includes signal components other than the target signal (components referred to as noise components in this embodiment), and a process for removing the noise components will be described.
Each of the reference sensors 22-1 to 22-M is disposed in such a manner that the noise signal can be significantly measured. Here, in this embodiment, measuring the noise signal significantly means that, among the noise signal and other signals (called target signals in this embodiment) included in the measurement result, the components of the other signals are absent or at the level of error. Although it is a preferable example that the reference signal includes only the noise signal, it may also include components of the noise signal and the target signal. For example, the reference signal may include a component of the target signal to the extent that it is considered to be an error.

それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mによって測定されるリファレンス信号は、互いに、同一のノイズ発生源に起因するノイズ信号を含んでもよく、あるいは、含まなくてもよい。なお、当該ノイズ信号は、測定センサ21によって測定される測定信号に重畳されるノイズ信号である。
それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mによって測定されるリファレンス信号は、互いに、異なるノイズ発生源に起因するノイズ信号を含んでもよく、あるいは、含まなくてもよい。なお、当該ノイズ信号は、測定センサ21によって測定される測定信号に重畳されるノイズ信号である。
なお、同一のノイズ発生源から発生するノイズ信号の影響によって測定信号に含まれるノイズ成分とリファレンス信号に含まれるノイズ信号とは、振幅等が異なる場合と、振幅等が一致する場合があり得る。
The reference signals measured by the respective reference sensors 22-1 to 22-M may or may not include a noise signal caused by the same noise source. The noise signal is a noise signal superimposed on the measurement signal measured by the measurement sensor 21.
The reference signals measured by the respective reference sensors 22-1 to 22-M may or may not include noise signals caused by different noise sources. Note that the noise signals are noise signals superimposed on the measurement signal measured by the measurement sensor 21.
Due to the influence of a noise signal generated from the same noise source, the noise component contained in the measurement signal and the noise signal contained in the reference signal may have different amplitudes or the same amplitudes.

測定センサ21とそれぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mとは、例えば、互いに異なる態様で設置されることで、測定センサ21では目的信号を測定し、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mではノイズ信号を有意に測定することが実現される。
測定センサ21の設置の態様と、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mの設置の態様としては、例えば、設置の場所、あるいは、設置の姿勢などの態様が調整されてもよい。
例えば、測定センサ21が目的信号の発生源の付近に設置され、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mが、当該目的信号が有意に測定されない程度に当該発生源から離隔した場所に設置されてもよい。ここで、本実施形態では、目的信号が有意に測定されないとは、ノイズ信号を有意に測定することを意味する。
The measurement sensor 21 and each of the reference sensors 22-1 to 22-M are installed, for example, in different manners, so that the measurement sensor 21 measures a target signal and each of the reference sensors 22-1 to 22-M significantly measures a noise signal.
The manner in which the measurement sensor 21 is installed and the manner in which each of the reference sensors 22-1 to 22-M is installed may be adjusted, for example, in terms of the location of installation or the attitude of installation.
For example, the measurement sensor 21 may be installed near the source of the target signal, and the reference sensors 22-1 to 22-M may be installed at locations far enough away from the source that the target signal is not significantly measured. In this embodiment, the fact that the target signal is not significantly measured means that a noise signal is significantly measured.

測定センサ21とそれぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mとしては、同一の性能あるいは特性を有するセンサが用いられてもよく、あるいは、異なる性能あるいは特性を有するセンサが用いられてもよい。当該性能等は、測定の感度(測定により得られる信号の強度の程度)であってもよい。
それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mとしては、同一の性能あるいは特性を有するセンサが用いられてもよく、あるいは、異なる性能あるいは特性を有するセンサが用いられてもよい。当該性能等は、測定の感度(測定により得られる信号の強度の程度)であってもよく、あるいは、測定対象として測定することが可能な周波数(測定される信号の周波数)であってもよい。
The measurement sensor 21 and each of the reference sensors 22-1 to 22-M may be sensors having the same performance or characteristics, or may be sensors having different performance or characteristics. The performance or the like may be the sensitivity of the measurement (the degree of intensity of the signal obtained by the measurement).
The reference sensors 22-1 to 22-M may be sensors having the same performance or characteristics, or may be sensors having different performance or characteristics. The performance or the like may be the measurement sensitivity (the degree of intensity of the signal obtained by the measurement) or the frequency that can be measured as the measurement target (the frequency of the signal to be measured).

信号処理システム1において行われる処理を説明する。
測定センサ21は、時間の進みに沿った測定信号を測定する。時間の進みに沿った測定信号は、時間的に連続した信号であってもよく、あるいは、一定周期などの所定の離散的なサンプリングタイミングで得られた信号であってもよい。
測定センサ21は、測定された測定信号を信号処理装置11に出力する。
The processing performed in the signal processing system 1 will now be described.
The measurement sensor 21 measures a measurement signal along the progression of time. The measurement signal along the progression of time may be a time-continuous signal, or may be a signal obtained at predetermined discrete sampling timings such as at a constant period.
The measurement sensor 21 outputs a measured signal to the signal processing device 11 .

それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mは、時間の進みに沿ったリファレンス信号を測定する。時間の進みに沿ったリファレンス信号は、時間的に連続した信号であってもよく、あるいは、一定周期などの所定の離散的なサンプリングタイミングで得られた信号であってもよい。
それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mは、測定されたリファレンス信号を信号処理装置11に出力する。
Each of the reference sensors 22-1 to 22-M measures a reference signal along the progression of time. The reference signal along the progression of time may be a time-continuous signal, or may be a signal obtained at a predetermined discrete sampling timing such as a fixed period.
Each of the reference sensors 22 - 1 to 22 -M outputs a measured reference signal to the signal processing device 11 .

本実施形態では、測定センサ21によって測定信号を測定する処理と、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mによってリファレンス信号を取得する処理とは、同一の時間帯に同時に並列して行われる。そして、当該測定信号と当該リファレンス信号とは、当該同一の時間帯において、時間軸がそろっている。本実施形態では、測定信号とリファレンス信号とが同一の時間帯において時間軸がそろっているとは、当該測定信号および当該リファレンス信号が当該同一の時間帯の開始時間から終了時間にわたって測定された信号であり、同じ時間に測定された信号部分を互いに対応させて処理(本実施形態では、ノイズ成分の抽出処理および除去処理など)が可能であることを意味する。
なお、他の構成例として、測定センサ21および複数のリファレンスセンサ22-1~22-Mに関し、それぞれの測定開始タイミングあるいは測定終了タイミングは必ずしも一致していなくてもよく、すべてのセンサによる測定が行われる共通の時間帯があればよい。この場合、当該共通の時間帯が上記した同一の時間帯として用いられて処理(本実施形態では、ノイズ成分の抽出処理および除去処理など)が行われ、当該共通の時間帯以外の時間の信号部分は処理に用いられなくてもよい。つまり、この場合、当該共通の時間帯が、測定信号および複数のリファレンス信号が上記した同一の時間帯に測定された場合の当該同一の時間帯として用いられてもよい。
In this embodiment, the process of measuring the measurement signal by the measurement sensor 21 and the process of acquiring the reference signals by each of the reference sensors 22-1 to 22-M are performed simultaneously in parallel in the same time period. The measurement signal and the reference signal are aligned on the time axis in the same time period. In this embodiment, the measurement signal and the reference signal are aligned on the time axis in the same time period means that the measurement signal and the reference signal are signals measured from the start time to the end time of the same time period, and signal portions measured at the same time can be processed in correspondence with each other (in this embodiment, noise component extraction processing and removal processing, etc.).
As another configuration example, the measurement start timing or measurement end timing of the measurement sensor 21 and the multiple reference sensors 22-1 to 22-M do not necessarily have to be the same, and there may be a common time period during which measurements are performed by all the sensors. In this case, the common time period is used as the same time period described above to perform processing (in this embodiment, the noise component extraction processing and removal processing, etc.), and the signal portion at times other than the common time period may not be used for processing. In other words, in this case, the common time period may be used as the same time period when the measurement signal and the multiple reference signals are measured during the same time period described above.

本実施形態では、測定センサ21およびそれぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mは、磁気信号を測定する磁気センサである。
なお、測定センサ21およびそれぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mは、任意のセンサであってもよく、例えば、電界信号を測定する電界センサ、電流を検出する電流センサ、電圧を測定する電圧センサ、音を測定する音センサ、温度を検出する温度センサ、圧力を測定する圧力センサ、光を測定する光センサ、電磁波を測定する電磁波センサなどであってもよい。電磁波センサは、例えば、赤外線を測定する赤外線センサ、あるいは、電波を測定する電波センサであってもよい。
In this embodiment, the measurement sensor 21 and each of the reference sensors 22-1 to 22-M are magnetic sensors that measure magnetic signals.
The measurement sensor 21 and each of the reference sensors 22-1 to 22-M may be any sensor, such as an electric field sensor that measures an electric field signal, a current sensor that detects a current, a voltage sensor that measures a voltage, a sound sensor that measures a sound, a temperature sensor that detects a temperature, a pressure sensor that measures a pressure, an optical sensor that measures light, an electromagnetic wave sensor that measures an electromagnetic wave, etc. The electromagnetic wave sensor may be, for example, an infrared sensor that measures infrared rays, or a radio wave sensor that measures radio waves.

測定信号取得部31は、測定センサ21から出力される測定信号を入力して取得し、当該測定信号を信号処理部33に出力する。
リファレンス信号取得部32は、それぞれのリファレンスセンサ22-1~22-Mから出力されるリファレンス信号を入力して取得し、取得されたリファレンス信号を信号処理部33に出力する。
The measurement signal acquiring unit 31 inputs and acquires the measurement signal output from the measurement sensor 21 , and outputs the measurement signal to the signal processing unit 33 .
The reference signal acquisition unit 32 inputs and acquires the reference signals output from the respective reference sensors 22 - 1 to 22 -M, and outputs the acquired reference signals to the signal processing unit 33 .

ノイズ成分抽出部41は、測定信号取得部31によって取得された測定信号と、リファレンス信号取得部32によって取得されたリファレンス信号に基づいて、これらの信号の共通成分を、測定信号に含まれるノイズ成分として抽出する。当該ノイズ成分は、測定信号に含まれる目的信号以外の信号成分である。
当該共通成分は、例えば、当該測定信号と当該リファレンス信号とに含まれる互いに相似する波形の信号成分であってもよい。
The noise component extraction unit 41 extracts common components of the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit 31 and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit 32 as noise components contained in the measurement signal. The noise components are signal components other than the target signal contained in the measurement signal.
The common component may be, for example, a signal component having a waveform similar to that of the measurement signal and the reference signal.

目的信号抽出部42は、測定信号取得部31によって取得された測定信号から、ノイズ成分抽出部41によって抽出されたノイズ成分を除去し、当該測定信号から当該ノイズ成分が除去された信号を目的信号として抽出する。
目的信号抽出部42は、測定信号からノイズ成分を除去することを、例えば、当該測定信号と当該ノイズ成分とで時間軸をそろえて、当該測定信号から当該ノイズ成分を減算することによって行う。
The target signal extraction unit 42 removes the noise components extracted by the noise component extraction unit 41 from the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit 31, and extracts the signal from which the noise components have been removed as the target signal from the measurement signal.
The target signal extraction unit 42 removes the noise component from the measurement signal, for example, by aligning the time axis of the measurement signal and the noise component and subtracting the noise component from the measurement signal.

本実施形態では、目的信号抽出部42は、ノイズ成分抽出部41によって抽出されたノイズ成分について、当該測定信号と当該ノイズ成分との相関性に基づいて、当該ノイズ成分を補正し、補正後のノイズ成分を当該測定信号から除去する。当該補正は、補正前のノイズ成分の振幅を当該測定信号に応じて調整することで、ノイズ除去をより効果的に行える。ノイズ成分の振幅を調整する処理は、当該ノイズ成分の波形を維持したまま、振幅を所定数倍する処理であってもよい。ここで、振幅の補正の代わりに、強度の補正が行われてもよい。
なお、このような補正が必要とされない場合には、当該補正は行われなくてもよい。
In this embodiment, the target signal extraction unit 42 corrects the noise components extracted by the noise component extraction unit 41 based on the correlation between the measurement signal and the noise components, and removes the corrected noise components from the measurement signal. The correction adjusts the amplitude of the noise components before correction according to the measurement signal, thereby making it possible to more effectively remove noise. The process of adjusting the amplitude of the noise components may be a process of multiplying the amplitude by a predetermined number while maintaining the waveform of the noise components. Here, instead of correcting the amplitude, a correction of the intensity may be performed.
If such a correction is not required, the correction need not be performed.

ここで、目的信号抽出部42によって抽出される目的信号は、理想的には目的信号以外の信号成分を含まないが、実際には、ノイズ除去の精度に応じて、目的信号以外の信号成分(本実施形態では、除去しきれなかったノイズ成分)を含んでもよい。 Here, the target signal extracted by the target signal extraction unit 42 ideally does not contain any signal components other than the target signal, but in reality, depending on the accuracy of the noise removal, it may contain signal components other than the target signal (noise components that could not be completely removed in this embodiment).

信号処理部33は、目的信号抽出部42によって抽出された目的信号を出力部34に出力する。
出力部34は、信号処理部33から出力された目的信号などに関する出力を行う。例えば、出力部34は、当該目的信号を外部の装置に出力してもよく、あるいは、当該目的信号に関する情報を画面に表示出力してもよい。
The signal processing unit 33 outputs the target signal extracted by the target signal extraction unit 42 to the output unit 34 .
The output unit 34 outputs information related to the target signal output from the signal processing unit 33. For example, the output unit 34 may output the target signal to an external device, or may display information related to the target signal on a screen.

ここで、ノイズ成分抽出部41および目的信号抽出部42は、測定信号とリファレンス信号との時間軸がそろえられた状態で、互いの位相同期性を確保して、処理を行う。 Here, the noise component extraction unit 41 and the target signal extraction unit 42 perform processing while ensuring phase synchronism with each other, with the time axes of the measurement signal and the reference signal aligned.

図2は、実施形態に係る信号処理装置11において行われる処理の手順の一例を示す図である。
信号処理装置11において行われる処理の手順を、ステップS1~ステップS4として説明する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a procedure of processing performed in the signal processing device 11 according to the embodiment.
The processing procedure performed in the signal processing device 11 will be described as steps S1 to S4.

(ステップS1)
測定信号取得部31およびリファレンス信号取得部32によって、測定信号およびリファレンス信号を取得する。
(Step S1)
The measurement signal acquisition unit 31 and the reference signal acquisition unit 32 acquire a measurement signal and a reference signal.

(ステップS2)
ノイズ成分抽出部41によって、測定信号およびリファレンス信号に基づいて、ノイズ成分を抽出する。
(Step S2)
The noise component extractor 41 extracts the noise component based on the measurement signal and the reference signal.

(ステップS3)
目的信号抽出部42によって、測定信号からノイズ成分を除去して、目的信号を抽出する。
(Step S3)
The target signal extractor 42 removes noise components from the measurement signal and extracts the target signal.

(ステップS4)
出力部34によって、抽出された目的信号を出力する。
なお、出力部34は、他の情報を出力してもよい。
(Step S4)
The output unit 34 outputs the extracted target signal.
The output unit 34 may output other information.

図3は、実施形態に係る信号処理装置11において行われる目的信号抽出処理の手順の一例を示す図である。
図2に示されるステップS3の処理の手順の一例を、ステップS21~ステップS22として説明する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a procedure of a target signal extraction process performed in the signal processing device 11 according to the embodiment.
An example of the procedure of the process of step S3 shown in FIG. 2 will be described as steps S21 to S22.

(ステップS21)
目的信号抽出部42によって、測定信号とノイズ成分抽出部41によって抽出されたノイズ成分との相関性に基づいて、補正後のノイズ成分を決定する。
(Step S21)
The target signal extractor 42 determines the corrected noise components based on the correlation between the measurement signal and the noise components extracted by the noise component extractor 41 .

(ステップS22)
目的信号抽出部42によって、測定信号から補正後のノイズ成分を除去することで、目的信号を抽出する。
なお、ノイズ成分抽出部41によって抽出されたノイズ成分の補正が不要な場合には、当該補正は行われなくてもよく、例えば、補正前のノイズ成分と補正後のノイズ成分とが一致するとみなされてもよい。
(Step S22)
The target signal extraction unit 42 extracts the target signal by removing the corrected noise components from the measurement signal.
In addition, if correction of the noise components extracted by the noise component extraction unit 41 is not necessary, the correction may not be performed, and, for example, the noise components before and after correction may be considered to be the same.

<ANC>
信号処理装置11では、ANC(Adaptive Noise Cancelling)を用いて、測定信号からノイズ成分を除去してもよい。
図4および図5は、ANCの原理を説明するための図である。
図4および図5に示されるグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。当該振幅は、電圧などの形式で取得されてもよい。なお、横軸と縦軸の目盛りは省略してある。
図4および図5のグラフでは、横軸の時間帯がそろっている場合を示してある。
図4には、測定信号1011の波形の概略を示してある。測定信号1011は、目的信号1021と、ノイズ信号によるノイズ成分1022とを含む。
図5には、リファレンス信号1031の波形の概略を示してある。
<ANC>
The signal processing device 11 may use ANC (Adaptive Noise Cancelling) to remove noise components from the measurement signal.
4 and 5 are diagrams for explaining the principle of ANC.
4 and 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude. The amplitude may be obtained in the form of voltage or the like. Note that the scales on the horizontal and vertical axes are omitted.
The graphs in FIG. 4 and FIG. 5 show the case where the time periods on the horizontal axis are aligned.
4 shows an outline of the waveform of the measurement signal 1011. The measurement signal 1011 includes a target signal 1021 and a noise component 1022 due to a noise signal.
FIG. 5 shows an outline of the waveform of the reference signal 1031.

説明を簡易化するために、リファレンス信号1031はノイズ信号のみであり、測定信号1011に含まれるノイズ成分はリファレンス信号1031と相関性のある信号成分である場合を想定する。
この場合、目的信号1021は、測定信号1011から、リファレンス信号1031の所定数倍の信号を減算した結果に相当する。当該所定数倍の値は、任意の解析手法によって求められてもよい。
この場合、測定信号1011に含まれるノイズ成分の波形と、リファレンス信号1031の波形とは、相似形になる。
ここで、測定信号1011とリファレンス信号1031との位相同期性が確保されているとする。
For the sake of simplicity, it is assumed that reference signal 1031 is only a noise signal, and the noise component contained in measurement signal 1011 is a signal component that is correlated with reference signal 1031 .
In this case, the target signal 1021 corresponds to the result of subtracting a signal that is a predetermined number times the reference signal 1031 from the measurement signal 1011. The value of the predetermined number times may be obtained by any analysis method.
In this case, the waveform of the noise component contained in the measurement signal 1011 and the waveform of the reference signal 1031 are similar to each other.
Here, it is assumed that phase synchronism between measurement signal 1011 and reference signal 1031 is ensured.

図6は、測定信号1211の一例を示す図である。
図7は、リファレンス信号1221の一例を示す図である。本例では、リファレンス信号1221はノイズ信号のみである。
図8は、目的信号1231の一例を示す図である。
図6~図8に示されるグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。当該振幅は、電圧などの形式で取得されてもよい。なお、横軸と縦軸の目盛りは省略してある。
図6~図8のグラフでは、横軸の時間帯がそろっている場合を示してある。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the measurement signal 1211.
7 is a diagram showing an example of the reference signal 1221. In this example, the reference signal 1221 is only a noise signal.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the target signal 1231. As shown in FIG.
6 to 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude. The amplitude may be obtained in the form of voltage or the like. Note that the scales on the horizontal and vertical axes are omitted.
The graphs in FIG. 6 to FIG. 8 show cases where the time periods on the horizontal axis are aligned.

<信号処理のタイミング>
本実施形態では、信号処理装置11は、測定信号取得部31によって取得された測定信号およびリファレンス信号取得部32によって取得されたリファレンス信号をいったん記憶部に記憶し、記憶された当該測定信号および当該リファレンス信号を用いて、信号処理部33によって、ノイズ成分の抽出処理およびノイズ成分の除去処理を行う。
このように、本実施形態では、信号処理部33によって行われる処理は、リアルタイムの処理ではないが、他の構成例として、信号処理装置11は、信号処理部33によって、リアルタイムの信号処理を行ってもよい。
<Signal processing timing>
In this embodiment, the signal processing device 11 temporarily stores the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit 31 and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit 32 in a memory unit, and then uses the stored measurement signal and reference signal to perform noise component extraction processing and noise component removal processing by the signal processing unit 33.
As described above, in this embodiment, the processing performed by the signal processing unit 33 is not real-time processing, but as another configuration example, the signal processing device 11 may perform real-time signal processing by the signal processing unit 33.

<ノイズ成分の抽出処理の具体例>
ノイズ成分抽出部41によって行われるノイズ成分の抽出処理の具体例として、特異値分解を用いる例と、主成分分析を用いる例と、因子分析を用いる例を示す。
<Specific example of noise component extraction processing>
As specific examples of the noise component extraction process performed by the noise component extraction unit 41, an example using singular value decomposition, an example using principal component analysis, and an example using factor analysis will be shown.

[特異値分解を用いる例]
図9は、実施形態に係る信号処理装置11において行われる特異値分解を用いるノイズ成分抽出処理の手順の一例を示す図である。
図2に示されるステップS2の処理の手順の一例を、ステップS31~ステップS32として説明する。
[Example using singular value decomposition]
FIG. 9 is a diagram showing an example of a procedure of a noise component extraction process using singular value decomposition performed in the signal processing device 11 according to the embodiment.
An example of the procedure of the process of step S2 shown in FIG. 2 will be described as steps S31 to S32.

(ステップS31)
ノイズ成分抽出部41によって、特異値分解の手法を用いて、測定信号およびリファレンス信号に基づいて、信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値を検出する。当該値は、特異値に相当する。
(Step S31)
The noise component extractor 41 uses a singular value decomposition technique to extract vectors that make up the signal based on the measurement signal and the reference signal, and detects a value that represents the magnitude of the influence that the vector has on the composition of the signal. The value corresponds to a singular value.

(ステップS32)
ノイズ成分抽出部41によって、信号を構成するのに大きな影響を与えるベクトル、すなわち特異値が高いベクトルをノイズ成分として抽出する。
(Step S32)
The noise component extracting section 41 extracts vectors that have a large effect on the composition of the signal, that is, vectors with high singular values, as noise components.

図10~図13を参照して、特異値分解を用いるノイズ成分抽出処理を、より具体的に説明する。
図10は、特異値分解の原理を示す図である。
The noise component extraction process using singular value decomposition will be described more specifically with reference to FIGS.
FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of singular value decomposition.

[数1]
A=UΣV ・・(式1)
[Equation 1]
A=UΣV T ... (Formula 1)

(式1)は、特異値分解で用いられる式の一例である。
A、U、Σ、Vは、それぞれ、行列を表す。
図10には、A、U、Σ、Vの概略を示してある。
例えば、Uは左特異ベクトルであり、Σは特異値行列であり、Vは右特異ベクトルである。
Equation 1 is an example of an equation used in singular value decomposition.
A, U, Σ, and V each represent a matrix.
FIG. 10 shows an outline of A, U, Σ, and V.
For example, U is a left singular vector, Σ is a singular value matrix, and V is a right singular vector.

行列Aでは、複数であるp個の行のそれぞれに信号1~信号pが対応しており、複数であるq個の列のそれぞれに次元1~次元qが対応している。
本実施形態では、信号1として測定信号を用いて、信号2~信号pとして(p-1)個のリファレンス信号を用いる。リファレンス信号の数である(p-1)は、2以上であってもよく、あるいは、1であってもよい。
なお、信号1~信号pの並び順は、任意であってもよい。
次元1~次元qは、時間成分を表す。つまり、信号1の次元1~次元qは信号1のq個の異なる時間成分であり、信号2~信号pについても同様である。本実施形態では、次元1~次元qは、時間の進みに沿って並んでいる。
In matrix A, signals 1 to p correspond to a plurality of p rows, respectively, and dimensions 1 to q correspond to a plurality of q columns, respectively.
In this embodiment, a measurement signal is used as signal 1, and (p-1) reference signals are used as signals 2 to p. The number of reference signals, (p-1), may be 2 or more, or may be 1.
The order of signals 1 to p may be arbitrary.
Dimensions 1 to q represent time components. That is, dimensions 1 to q of signal 1 are q different time components of signal 1, and similarly, dimensions 1 to q of signal 2 to signal p. In this embodiment, dimensions 1 to q are arranged in line with the progression of time.

特異値分解では、行列Aが決まると、行列U、行列Σ、行列Vが決まる。
例えば、行列Aは(p×q)の行列であり、行列Uは(p×n)の行列であり、行列Σは(n×n)の行列であり、行列Vは(n×q)の行列である。nは整数である。
なお、これらの行列の行数および列数は一例であり、これらに限られない。
In singular value decomposition, once matrix A is determined, matrix U, matrix Σ, and matrix V are also determined.
For example, matrix A is a (p×q) matrix, matrix U is a (p×n) matrix, matrix Σ is an (n×n) matrix, and matrix V is an (n×q) matrix, where n is an integer.
Note that the numbers of rows and columns of these matrices are merely examples and are not limited to these.

行列Σでは、対角成分として行列Aの特異値σ1~特異値σnが並ぶ。特異値σ1から特異値σnへの順で、大きい値から小さい値になる。
特異値が大きいほど、信号1~信号pのすべてにおいて相関している度合いが高いこと、つまり、信号を構成するのに大きな影響を与える成分であることを示す。本実施形態では、このように信号を構成するのに大きな影響を与える成分を、ノイズ成分である可能性が高いとみなす。
特異値σ1~特異値σnのうちで、大きい値の方から1個以上の一部の特異値を選択すると、行列Uに関して次元削減したベクトル表現が得られる。これを利用して、本実施形態では、ノイズ成分である可能性がある複数の成分(ノイズ成分の候補)のなかから、大きい値の特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択された成分をノイズ成分とみなして測定信号から除去する。
ここで、p個の信号1~信号pが用いられる場合には、p個以下のノイズ成分の候補が得られる。
In the matrix Σ, the singular values σ1 to σn of the matrix A are arranged as diagonal elements. The singular values σ1 to σn are arranged in order from largest to smallest.
The larger the singular value, the higher the degree of correlation in all of signals 1 to p, i.e., the component has a large influence on the composition of the signal. In this embodiment, such a component that has a large influence on the composition of the signal is considered to have a high possibility of being a noise component.
By selecting one or more of the larger singular values from among the singular values σ1 to σn, a vector representation with reduced dimensions is obtained for the matrix U. Using this, in this embodiment, one or more components corresponding to the larger singular values are selected from a plurality of components that may be noise components (candidate noise components), and the selected components are regarded as noise components and removed from the measurement signal.
Here, when p signals, signal 1 to signal p, are used, p or less candidates for noise components are obtained.

図11~図13を参照して、測定信号と、5個のリファレンス信号が用いられる場合について説明する。
図11(A)~(E)は、5個のリファレンス信号2011~2015の例を示す図である。
図11(A)~(E)に示されるグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。当該振幅は、電圧などの形式で取得されてもよい。なお、横軸と縦軸の目盛りは省略してある。
図11(A)~(E)のグラフでは、横軸の時間帯がそろっている場合を示してある。
図11(A)~(E)には、それぞれ、5個のリファレンスセンサ22-1~22-5のそれぞれによって測定されたリファレンス信号2011~2015を示してある。
A case in which a measurement signal and five reference signals are used will be described with reference to FIGS.
11A to 11E are diagrams showing examples of five reference signals 2011 to 2015.
11A to 11E, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude. The amplitude may be obtained in the form of voltage or the like. Note that the scales on the horizontal and vertical axes are omitted.
The graphs in FIGS. 11A to 11E show cases where the time periods on the horizontal axis are aligned.
11A to 11E show reference signals 2011 to 2015 measured by the five reference sensors 22-1 to 22-5, respectively.

図12(A)~(F)は、ノイズ成分の候補となる成分の例を示す図である。当該成分をノイズ候補成分と呼んで説明する。
図12(A)~(F)に示されるグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は振幅を表している。当該振幅は、電圧などの形式で取得されてもよい。なお、横軸と縦軸の目盛りは省略してある。
図12(A)~(F)のグラフでは、横軸の時間帯がそろっている場合を示してある。
図12(A)~(F)には、測定信号とリファレンス信号2011~2015を用いて特異値分解によって抽出された6個のノイズ候補成分2021~2026を示してある。
12A to 12F are diagrams showing examples of components that are candidates for noise components. These components will be referred to as candidate noise components in the following description.
12A to 12F, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude. The amplitude may be obtained in the form of voltage or the like. Note that the scales on the horizontal and vertical axes are omitted.
The graphs in FIGS. 12(A) to (F) show cases where the time periods on the horizontal axis are aligned.
12A to 12F show six noise candidate components 2021 to 2026 extracted by singular value decomposition using the measurement signal and reference signals 2011 to 2015.

図13は、特異値の特性2031の一例を示す図である。
図13に示されるグラフにおいて、横軸は成分番号を表しており、縦軸は特異値を表している。当該成分番号は、6個のノイズ候補成分2021~2026の番号であり、順に、1~6が割り当てられている。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the characteristic 2031 of the singular value.
13, the horizontal axis represents the component number, and the vertical axis represents the singular value. The component numbers are the numbers of the six noise candidate components 2021 to 2026, and are assigned numbers 1 to 6 in order.

特異値σ1から特異値σ6への順に、値が大きい方から小さくなる。
例えば、2個の特異値に対応するノイズ成分を抽出する場合には、特異値σ1に対応するノイズ候補成分2021と、特異値σ2に対応するノイズ候補成分2022と、をノイズ成分として選択して抽出する。
また、1個の特異値に対応するノイズ成分を抽出する場合、あるいは、3個以上の特異値に対応するノイズ成分を抽出する場合についても、複数の特異値のなかの上位から個数分のノイズ候補成分をノイズ成分として選択して抽出する。
The values decrease in the order from the largest singular value σ1 to the largest singular value σ6.
For example, when extracting noise components corresponding to two singular values, a noise candidate component 2021 corresponding to the singular value σ1 and a noise candidate component 2022 corresponding to the singular value σ2 are selected and extracted as noise components.
In addition, when extracting noise components corresponding to one singular value, or when extracting noise components corresponding to three or more singular values, the number of noise candidate components corresponding to the top singular values is selected and extracted as noise components.

ここで、複数のノイズ候補成分のなかから1個以上のノイズ候補成分をノイズ成分として選択する手法としては、任意の手法が用いられてもよい。
例えば、信号処理装置11において、特異値に関する閾値が記憶部に記憶されており、ノイズ成分抽出部41が、当該閾値を超える(または、当該閾値以上である)特異値に対応するノイズ候補成分をノイズ成分として選択する手法が用いられてもよい。
例えば、信号処理装置11において、特異値に関する所定数が記憶部に記憶されており、ノイズ成分抽出部41が、特異値が大きい方から当該所定数の特異値を選択し、選択した当該特異値に対応するノイズ候補成分をノイズ成分として選択する手法が用いられてもよい。この場合、測定信号に含まれることが予測されるノイズ成分の数があらかじめ把握あるいは推測される場合には、当該数が当該所定数として設定されてもよい。
Here, any method may be used to select one or more noise candidate components as noise components from among a plurality of noise candidate components.
For example, in the signal processing device 11, a threshold value for singular values may be stored in a memory unit, and the noise component extraction unit 41 may select a noise candidate component corresponding to a singular value that exceeds the threshold value (or is equal to or greater than the threshold value) as a noise component.
For example, a method may be used in which a predetermined number of singular values is stored in a storage unit in the signal processing device 11, and the noise component extraction unit 41 selects the predetermined number of singular values in ascending order of the singular values, and selects the noise candidate components corresponding to the selected singular values as noise components. In this case, when the number of noise components predicted to be included in the measurement signal is known or estimated in advance, the number may be set as the predetermined number.

例えば、信号処理装置11において、ユーザー(人)によって行われる操作の内容を受け付け、当該操作の内容に基づいて、複数のノイズ候補成分のなかから1個以上のノイズ候補成分をノイズ成分として選択してもよい。つまり、ユーザーによって、ノイズ成分とする成分が選択されてもよい。 For example, the signal processing device 11 may receive the contents of an operation performed by a user (person), and select one or more noise candidate components as noise components from among a plurality of noise candidate components based on the contents of the operation. In other words, the user may select the components to be noise components.

なお、特異値分解のアルゴリズムとしては、既知のアルゴリズムが用いられてもよい。この場合、信号処理装置11は、特異値分解のアルゴリズムを記憶し、当該アルゴリズムに、測定信号およびリファレンス信号に関するパラメーターの値を代入することで、特異値などを演算して取得する。 A known algorithm may be used as the singular value decomposition algorithm. In this case, the signal processing device 11 stores the singular value decomposition algorithm and calculates and obtains singular values, etc., by substituting parameter values related to the measurement signal and the reference signal into the algorithm.

[主成分分析を用いる例]
図14は、実施形態に係る信号処理装置11において行われる主成分分析を用いるノイズ成分抽出処理の手順の一例を示す図である。
図2に示されるステップS2の処理の手順の一例を、ステップS41~ステップS42として説明する。
[Example of using principal component analysis]
FIG. 14 is a diagram showing an example of a procedure of a noise component extraction process using principal component analysis performed in the signal processing device 11 according to the embodiment.
An example of the procedure of the process of step S2 shown in FIG. 2 will be described as steps S41 to S42.

(ステップS41)
ノイズ成分抽出部41によって、主成分分析の手法を用いて、測定信号およびリファレンス信号に基づいて、次元の縮約を行う。
(Step S41)
The noise component extractor 41 performs dimension reduction based on the measurement signal and the reference signal using a principal component analysis technique.

(ステップS42)
ノイズ成分抽出部41によって、主成分をノイズ成分として抽出する。
(Step S42)
The noise component extractor 41 extracts the principal components as noise components.

本実施形態では、主成分分析において、1個の測定信号および1個以上のリファレンス信号のすべてに含まれている成分を主成分として特定する。
一般に、主成分分析では、個々の評価を合成して、主成分に要約することが行われ、変数から各主成分を説明することが行われる。
In this embodiment, in the principal component analysis, components that are included in one measurement signal and one or more reference signals are identified as principal components.
In general, principal component analysis involves synthesizing individual ratings and summarizing them into principal components, and then explaining each principal component using variables.

なお、主成分分析のアルゴリズムとしては、既知のアルゴリズムが用いられてもよい。この場合、信号処理装置11は、主成分分析のアルゴリズムを記憶し、当該アルゴリズムに、測定信号およびリファレンス信号に関するパラメーターの値を代入することで、主成分などを演算して取得する。
また、信号処理装置11では、主成分分析の結果に基づいてノイズ成分として測定信号から除去する成分を決定する条件が、あらかじめ設定されてもよい。当該条件は、信号処理装置11の記憶部に記憶されてもよい。
A known algorithm may be used as the algorithm for the principal component analysis. In this case, the signal processing device 11 stores the algorithm for the principal component analysis and calculates and acquires the principal components by substituting the parameter values related to the measurement signal and the reference signal into the algorithm.
Furthermore, in the signal processing device 11, a condition for determining a component to be removed from the measurement signal as a noise component based on the result of the principal component analysis may be set in advance. The condition may be stored in a storage unit of the signal processing device 11.

[因子分析を用いる例]
図15は、実施形態に係る信号処理装置11において行われる因子分析を用いるノイズ成分抽出処理の手順の一例を示す図である。
図2に示されるステップS2の処理の手順の一例を、ステップS51~ステップS52として説明する。
[Example of using factor analysis]
FIG. 15 is a diagram showing an example of a procedure of a noise component extraction process using factor analysis performed in the signal processing device 11 according to the embodiment.
An example of the procedure of the process of step S2 shown in FIG. 2 will be described as steps S51 to S52.

(ステップS51)
ノイズ成分抽出部41によって、因子分析の手法を用いて、測定信号およびリファレンス信号に基づいて、変動を検出する。
(Step S51)
The noise component extractor 41 detects fluctuations based on the measurement signal and the reference signal using a factor analysis technique.

(ステップS52)
ノイズ成分抽出部41によって、共通の変動をする成分をノイズ成分として抽出する。
(Step S52)
The noise component extracting section 41 extracts the components that have a common fluctuation as noise components.

本実施形態では、因子分析において、1個の測定信号および1個以上のリファレンス信号のすべてに共通する変動をノイズ成分として特定する。
一般に、因子分析では、個々の評価を分解して、因子に要約することが行われ、因子から各変数に分解することが行われる。
In this embodiment, in the factor analysis, variations common to all of a measurement signal and one or more reference signals are identified as noise components.
Generally, in factor analysis, individual evaluations are broken down and summarized into factors, and the factors are then broken down into individual variables.

なお、因子分析のアルゴリズムとしては、既知のアルゴリズムが用いられてもよい。この場合、信号処理装置11は、因子分析のアルゴリズムを記憶し、当該アルゴリズムに、測定信号およびリファレンス信号に関するパラメーターの値を代入することで、因子などを演算して取得する。
また、信号処理装置11では、因子分析の結果に基づいてノイズ成分として測定信号から除去する成分を決定する条件が、あらかじめ設定されてもよい。当該条件は、信号処理装置11の記憶部に記憶されてもよい。
A known algorithm may be used as the factor analysis algorithm. In this case, the signal processing device 11 stores the factor analysis algorithm and calculates and acquires factors by substituting parameter values related to the measurement signal and the reference signal into the algorithm.
Furthermore, in the signal processing device 11, a condition for determining a component to be removed from the measurement signal as a noise component based on the result of the factor analysis may be set in advance. The condition may be stored in a storage unit of the signal processing device 11.

<第1実施形態について>
以上のように、本実施形態に係る信号処理システム1では、信号処理装置11は、次のような信号処理方法を実行する。
信号処理装置11は、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された1個の測定信号と、目的信号を主としては取得しない1個以上のリファレンス信号とを用いて、目的信号を抽出する。この場合、信号処理装置11は、測定信号とリファレンス信号とから、共通成分をノイズ成分として抽出する。
したがって、信号処理装置11は、測定信号に重畳されるノイズ成分を効果的に抽出することができる。そして、信号処理装置11は、このようなノイズ成分を用いて、測定信号に重畳されるノイズ成分を効果的に除去することが可能である。
<Regarding the First Embodiment>
As described above, in the signal processing system 1 according to this embodiment, the signal processing device 11 executes the following signal processing method.
The signal processing device 11 extracts the target signal using one measurement signal measured in a state where the target signal and a noise signal are mixed, and one or more reference signals that do not primarily acquire the target signal. In this case, the signal processing device 11 extracts a common component from the measurement signal and the reference signal as a noise component.
Therefore, the signal processing device 11 can effectively extract the noise components superimposed on the measurement signal, and can effectively remove the noise components superimposed on the measurement signal by using such noise components.

信号処理装置11は、測定信号とリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出することで、当該測定信号に重畳する、相関性および位相同期性のあるノイズ成分を抽出することができる。
例えば、測定信号とリファレンス信号とが異なる態様で測定されている場合には、当該測定信号と当該リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出することで、当該リファレンス信号をそのままノイズ信号とする場合と比べて、当該測定信号に適合したノイズ成分を抽出することができる。
The signal processing device 11 extracts the common components between the measurement signal and the reference signal as noise components, and thereby can extract noise components that are superimposed on the measurement signal and have correlation and phase synchronization.
For example, when the measurement signal and the reference signal are measured in different manners, by extracting the common components between the measurement signal and the reference signal as noise components, it is possible to extract noise components that are suitable for the measurement signal, compared to when the reference signal is treated as a noise signal as is.

信号処理装置11は、ローパスフィルターあるいはハイパスフィルターなどのフィルターを用いずに、測定信号に重畳されるノイズ成分を抽出することが可能である。
例えば、信号処理装置11は、目的信号の周波数とノイズ成分の周波数とが近い場合においても、フィルターを用いずに、目的信号に与える歪みなどの影響を抑制して、当該ノイズ成分を抽出することが可能である。これにより、信号処理装置11は、抽出される目的信号に与える歪みなどの影響を抑制して、測定信号から当該ノイズ成分を抽出することが可能である。
なお、信号処理装置11は、測定信号に重畳されるノイズ成分を抽出する処理において、フィルターを利用してもよい。
The signal processing device 11 is capable of extracting noise components superimposed on the measurement signal without using a filter such as a low-pass filter or a high-pass filter.
For example, even when the frequency of the target signal and the frequency of the noise component are close to each other, the signal processing device 11 can extract the noise component without using a filter while suppressing the influence of distortion and the like on the target signal. This allows the signal processing device 11 to extract the noise component from the measurement signal while suppressing the influence of distortion and the like on the extracted target signal.
The signal processing device 11 may use a filter in the process of extracting noise components superimposed on the measurement signal.

信号処理装置11は、測定信号が1個である場合においても、当該測定信号からノイズ成分を抽出することができる。これにより、信号処理装置11は、測定信号が1個である場合においても、当該測定信号からノイズ成分を除去することができる。
信号処理装置11は、測定信号に重畳されるノイズ成分が、目的信号の成分と相関性および位相同期性を有する場合においても、当該ノイズ成分を抽出することができる。
Even when there is only one measurement signal, the signal processing device 11 can extract a noise component from the measurement signal. As a result, even when there is only one measurement signal, the signal processing device 11 can remove a noise component from the measurement signal.
The signal processing device 11 can extract the noise components superimposed on the measurement signal even if the noise components have correlation and phase synchronization with the components of the target signal.

本実施形態に係る信号処理システム1では、測定信号とリファレンス信号とは時間軸がそろった信号である。
したがって、信号処理装置11は、測定信号とリファレンス信号との共通部分をノイズ成分として精度良く抽出し易い。
In the signal processing system 1 according to this embodiment, the measurement signal and the reference signal are signals with the same time axis.
Therefore, the signal processing device 11 can easily extract the common portion between the measurement signal and the reference signal as a noise component with high accuracy.

本実施形態に係る信号処理システム1では、測定信号とリファレンス信号とは同一の時間帯に測定された信号である。これにより、測定信号とリファレンス信号には、同一の発生源によって同一の時間に発生したノイズ成分が含まれる可能性が高い。
したがって、信号処理装置11は、測定信号とリファレンス信号との共通部分をノイズ成分として精度良く抽出することができる。
In the signal processing system 1 according to the present embodiment, the measurement signal and the reference signal are signals measured in the same time period, which means that there is a high possibility that the measurement signal and the reference signal contain noise components generated at the same time by the same source.
Therefore, the signal processing device 11 can accurately extract the common portion between the measurement signal and the reference signal as a noise component.

本実施形態に係る信号処理システム1では、信号処理装置11は、抽出したノイズ成分と測定信号との相関を取り、その結果に基づいて当該ノイズ成分を補正し、当該測定信号から補正後のノイズ成分を除去することで、目的信号を抽出する。
したがって、信号処理装置11は、抽出したノイズ成分と、測定信号に含まれるノイズ成分とで、振幅のバラツキがある場合においても、これらの相関を取ることで、抽出したノイズ成分を、測定信号に含まれるノイズ成分に近付けるように補正することができる。
In the signal processing system 1 according to this embodiment, the signal processing device 11 extracts the target signal by calculating the correlation between the extracted noise components and the measurement signal, correcting the noise components based on the result, and removing the corrected noise components from the measurement signal.
Therefore, even if there is variation in amplitude between the extracted noise component and the noise component contained in the measurement signal, the signal processing device 11 can correct the extracted noise component to be closer to the noise component contained in the measurement signal by taking the correlation between them.

本実施形態に係る信号処理システム1では、信号処理装置11は、ノイズ成分を抽出する手法として、特異値分解を使用する。
したがって、信号処理装置11は、特異値分解を使用して、信号を構成するベクトルを抽出することで、信号を構成するのに大きな影響を与えるベクトルをノイズ成分として抽出することができる。
In the signal processing system 1 according to this embodiment, the signal processing device 11 uses singular value decomposition as a method for extracting noise components.
Therefore, the signal processing device 11 uses singular value decomposition to extract vectors that constitute a signal, and can extract vectors that have a large influence on the composition of the signal as noise components.

本実施形態に係る信号処理システム1では、信号処理装置11は、ノイズ成分を抽出する手法として、主成分分析を使用する。
したがって、信号処理装置11は、主成分分析を使用して、多くの量的な説明変数をより少ない指標あるいは合成変数に要約すること(次元の縮約を行うこと)で、主成分をノイズ成分として抽出することができる。
In the signal processing system 1 according to this embodiment, the signal processing device 11 uses principal component analysis as a method for extracting noise components.
Therefore, the signal processing device 11 can use principal component analysis to summarize many quantitative explanatory variables into fewer indicators or synthetic variables (perform dimensional reduction) and extract principal components as noise components.

本実施形態に係る信号処理システム1では、信号処理装置11は、ノイズ成分を抽出する手法として、因子分析を使用する。
したがって、信号処理装置11は、因子分析を使用して、測定信号のすべての変動を全データに共通の変動(ノイズ成分)と当該測定信号に固有の変動に分離することで、ノイズ成分を推定して抽出することができる。
In the signal processing system 1 according to this embodiment, the signal processing device 11 uses factor analysis as a method for extracting noise components.
Therefore, the signal processing device 11 can estimate and extract the noise components by using factor analysis to separate all fluctuations in the measurement signal into fluctuations common to all data (noise components) and fluctuations specific to the measurement signal.

本実施形態に係る信号処理システム1では、例えば、測定信号およびリファレンス信号は磁気信号であり、測定信号に含まれるノイズ成分は環境磁場によって目的信号に重畳されるノイズ成分である。
信号処理装置11は、例えば、目的信号が微弱な磁気信号である場合においても、測定信号から環境磁場による影響を除去して、当該目的信号を抽出することができる。
In the signal processing system 1 according to this embodiment, for example, the measurement signal and the reference signal are magnetic signals, and the noise components contained in the measurement signal are noise components that are superimposed on the target signal by the environmental magnetic field.
For example, even when the target signal is a weak magnetic signal, the signal processing device 11 can remove the influence of the environmental magnetic field from the measurement signal and extract the target signal.

なお、測定という語の代わりに、計測、あるいは、検出などと呼ばれてもよく、このような場合も本実施形態に含まれる。 In addition, instead of the word measurement, it may be called measurement or detection, and such cases are also included in this embodiment.

(第2実施形態)
図16は、実施形態(第2実施形態)に係る信号処理システム101の概略的な構成を示す図である。
信号処理システム101の構成および動作は、複数であるN個の測定センサ21-1~21-Nを備える点、および、信号処理装置11が複数の測定信号の処理を行う点を除いて、第1実施形態に係る図1に示される信号処理システム1の構成および動作と同様である。
Second Embodiment
FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a signal processing system 101 according to an embodiment (second embodiment).
The configuration and operation of the signal processing system 101 are similar to those of the signal processing system 1 shown in FIG. 1 relating to the first embodiment, except that the signal processing system 101 is provided with a plurality of N measurement sensors 21-1 to 21-N, and that the signal processing device 11 processes a plurality of measurement signals.

本実施形態では、説明の便宜上、信号処理装置11および信号処理装置11の各部と、リファレンスセンサ22-1~22-Mについては、図1に示される符号と同一の符号を付して説明する。
本実施形態では、主に第1実施形態とは異なる点について説明し、第1実施形態と同様な点については説明を省略する。
In this embodiment, for convenience of explanation, the signal processing device 11, each unit of the signal processing device 11, and the reference sensors 22-1 to 22-M will be described using the same reference numerals as those shown in FIG.
In this embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and a description of similarities with the first embodiment will be omitted.

それぞれの測定センサ21-1~21-Nは、測定信号を測定し、当該測定信号を信号処理装置11に出力する。
信号処理装置11は、測定信号取得部31によって、それぞれの測定センサ21-1~21-Nから出力される測定信号を取得する。
信号処理装置11は、ノイズ成分抽出部41および目的信号抽出部42によって、それぞれの測定信号ごとに、ノイズ成分の抽出処理および目的信号の抽出処理(ノイズ成分の除去処理)を行う。
信号処理装置11は、出力部34によって、複数の測定信号から抽出された複数の目的信号のうちの1以上の目的信号などに関する出力を行う。
Each of the measurement sensors 21 - 1 to 21 -N measures a measurement signal and outputs the measurement signal to the signal processing device 11 .
The signal processing device 11 acquires, by the measurement signal acquiring section 31, the measurement signals output from the respective measurement sensors 21-1 to 21-N.
The signal processing device 11 performs a noise component extraction process and a target signal extraction process (noise component removal process) for each measurement signal using the noise component extraction section 41 and the target signal extraction section 42.
The signal processing device 11 outputs, via the output section 34, one or more target signals among a plurality of target signals extracted from a plurality of measurement signals.

本実施形態とは異なる構成例として、複数の測定センサ21-1~21-Nの代わりに、1個の測定センサを備えて、当該1個の測定センサの設置の態様を複数(例えば、N種類)に変更することが行われてもよい。具体的には、当該1個の測定センサの設置の態様を所望の態様として測定信号を取得して当該測定信号からノイズ成分を除去する処理を、当該態様を変更して繰り返して行うことで、全体として、複数の異なる設置の態様について、測定信号を取得して当該測定信号からノイズ成分を除去する処理を実現することができる。 As a configuration example different from this embodiment, instead of the multiple measurement sensors 21-1 to 21-N, a single measurement sensor may be provided, and the installation mode of the single measurement sensor may be changed to multiple (e.g., N types). Specifically, by repeatedly performing a process of acquiring a measurement signal and removing noise components from the measurement signal with the installation mode of the single measurement sensor set to a desired mode while changing the mode, it is possible to achieve a process of acquiring a measurement signal and removing noise components from the measurement signal for multiple different installation modes as a whole.

信号処理部33は、複数の測定信号の処理を行う場合に、複数の測定信号の処理を並列的に行ってもよく、あるいは、複数の測定信号の処理を、1個の測定信号ごとに順番に時分割で、行ってもよい。 When processing multiple measurement signals, the signal processing unit 33 may process the multiple measurement signals in parallel, or may process the multiple measurement signals in a time-division manner, with each measurement signal being processed in turn.

<第2実施形態について>
以上のように、本実施形態に係る信号処理システム1では、信号処理装置11は、次のような信号処理方法を実行する。
信号処理装置11は、複数の測定信号がある場合、それぞれの測定信号ごとに、1個の測定信号と1個以上のリファレンス信号との組み合わせに基づいて、第1実施形態と同様なノイズ除去処理を行う。例えば、信号処理装置11は、それぞれの測定信号ごとの処理を、複数の測定信号について、並列的に実行すること、あるいは、時分割で繰り返して実行することを行う。
したがって、信号処理装置11は、複数の測定信号がある場合においても、測定信号に重畳されるノイズ成分を効果的に除去することができる。
<Regarding the Second Embodiment>
As described above, in the signal processing system 1 according to this embodiment, the signal processing device 11 executes the following signal processing method.
When there are multiple measurement signals, the signal processing device 11 performs noise removal processing for each measurement signal based on a combination of one measurement signal and one or more reference signals, similar to that of the first embodiment. For example, the signal processing device 11 performs processing for each measurement signal in parallel for the multiple measurement signals, or performs the processing repeatedly in a time-division manner.
Therefore, even when there are a plurality of measurement signals, the signal processing device 11 can effectively remove noise components superimposed on the measurement signals.

信号処理装置11は、複数の測定信号において取得が希望される信号間の相関性が低い場合あるいは位相同期性がない場合においても、それぞれの測定信号からノイズ成分を除去することができる。
なお、信号処理装置11は、複数の測定信号において取得が希望される信号間の相関性および位相同期性がある場合においても、それぞれの測定信号からノイズ成分を除去することができる。
The signal processing device 11 can remove noise components from each of the measurement signals even when there is low correlation or no phase synchronism between signals that are desired to be acquired among a plurality of measurement signals.
The signal processing device 11 can remove noise components from each of the measurement signals even when there is correlation and phase synchronism between the signals that are desired to be acquired among a plurality of measurement signals.

信号処理装置11は、複数の測定信号間で相関性の低い無相関成分あるいは位相同期性の低い非位相同期成分ではないノイズ成分についても、当該ノイズ成分を除去することができる。
例えば、信号処理装置11は、複数の測定信号間で相関性および位相同期性のあるノイズ成分についても、当該ノイズ成分を除去することができる。
The signal processing device 11 can also remove noise components that are not uncorrelated components having low correlation between a plurality of measurement signals or non-phase synchronous components having low phase synchronous characteristics.
For example, the signal processing device 11 can also remove noise components that have correlation and phase synchronization between a plurality of measurement signals.

信号処理装置11は、測定信号ごとにノイズ成分を抽出するため、それぞれの測定信号から効果的にノイズ成分を除去することができる。
本実施形態では、測定信号が多い場合においても、リファレンス信号を増やさなくても、それぞれの測定信号から効果的にノイズ成分を除去することができる。
The signal processing device 11 extracts the noise components for each measurement signal, and therefore can effectively remove the noise components from each measurement signal.
In this embodiment, even when there are many measurement signals, it is possible to effectively remove noise components from each measurement signal without increasing the number of reference signals.

<以上の実施形態に関する構成例>
一構成例として、信号処理方法(以上の実施形態では、信号処理装置11によって実行される信号処理方法)では、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号と、当該ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する。
一構成例として、信号処理方法では、抽出したノイズ成分と測定信号との相関性に基づいて当該ノイズ成分を補正し、補正したノイズ成分を測定信号から除去する。
<Configuration example related to the above embodiment>
As one configuration example, in the signal processing method (in the above embodiment, the signal processing method executed by the signal processing device 11), a common component between a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed and a reference signal measured in the presence of the noise signal is extracted as a noise component.
As one configuration example, the signal processing method corrects the extracted noise component based on the correlation between the noise component and the measurement signal, and removes the corrected noise component from the measurement signal.

一構成例として、信号処理方法では、測定信号とノイズ信号とで時間軸がそろった共通の時間帯について信号処理を行うことで、共通成分をノイズ成分として抽出する。
一構成例として、信号処理方法では、測定信号とノイズ信号は、同一の測定開始タイミングから同一の測定終了タイミングまでの同一の時間帯に測定された信号であり、当該同一の時間帯が共通の時間帯に相当する。
As one configuration example, the signal processing method performs signal processing for a common time period in which the measurement signal and the noise signal are aligned on the same time axis, thereby extracting a common component as a noise component.
As one configuration example, in the signal processing method, the measurement signal and the noise signal are signals measured during the same time period from the same measurement start timing to the same measurement end timing, and this same time period corresponds to a common time period.

一構成例として、信号処理方法では、特異値分解を用いて、共通成分をノイズ成分として抽出する。
一構成例として、信号処理方法では、主成分分析を用いて、共通成分をノイズ成分として抽出する。
一構成例として、信号処理方法では、因子分析を用いて、共通成分をノイズ成分として抽出する。
In one implementation, the signal processing method uses singular value decomposition to extract common components as noise components.
In one implementation, the signal processing method uses principal component analysis to extract common components as noise components.
In one implementation, the signal processing method uses factor analysis to extract common components as noise components.

一構成例として、信号処理方法では、複数の測定信号がある場合、測定信号ごとに処理を行う。
一構成例として、信号処理方法では、測定信号およびリファレンス信号は、磁気信号である。
As an example configuration, in the signal processing method, when there are multiple measurement signals, processing is performed for each measurement signal.
In one embodiment, in the signal processing method, the measurement signal and the reference signal are magnetic signals.

以上のような信号処理方法を実行する信号処理装置が実施されてもよい。
一構成例として、信号処理装置11は、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する測定信号取得部31と、ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得するリファレンス信号取得部32と、測定信号取得部31によって取得された測定信号と、リファレンス信号取得部32によって取得されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する信号処理部33と、を備える。
A signal processing device that executes the above-described signal processing method may be implemented.
As one configuration example, the signal processing device 11 includes a measurement signal acquisition unit 31 that acquires a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed, a reference signal acquisition unit 32 that acquires a reference signal measured in a state where a noise signal is present, and a signal processing unit 33 that extracts common components between the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit 31 and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit 32 as noise components.

ここで、図1の例では、測定センサ21およびリファレンスセンサ22-1~22-Mを信号処理装置11とは別体で構成した場合を示したが、他の構成例として、測定センサ21およびリファレンスセンサ22-1~22-Mのうちの1個以上が信号処理装置11に備えられる構成が用いられてもよい。
また、図16の例では、測定センサ21-1~21-Nおよびリファレンスセンサ22-1~22-Mを信号処理装置11とは別体で構成した場合を示したが、他の構成例として、測定センサ21-1~21-Nおよびリファレンスセンサ22-1~22-Mのうちの1個以上が信号処理装置11に備えられる構成が用いられてもよい。
Here, in the example of Figure 1, a case is shown in which the measurement sensor 21 and the reference sensors 22-1 to 22-M are configured separately from the signal processing device 11, but as another configuration example, a configuration in which one or more of the measurement sensor 21 and the reference sensors 22-1 to 22-M are provided in the signal processing device 11 may be used.
In addition, the example of Figure 16 shows a case where the measurement sensors 21-1 to 21-N and the reference sensors 22-1 to 22-M are configured separately from the signal processing device 11, but as another configuration example, a configuration in which one or more of the measurement sensors 21-1 to 21-N and the reference sensors 22-1 to 22-M are provided in the signal processing device 11 may be used.

以上のような信号処理方法を実行するためのプログラムが実施されてもよい。
一構成例として、コンピューター(例えば、信号処理装置11を構成するコンピューター)に、目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得するステップと、ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得するステップと、取得された測定信号と、取得されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出するステップと、を実行させるためのプログラムである。
A program for executing the above-described signal processing method may be implemented.
As one configuration example, it is a program for causing a computer (for example, a computer constituting the signal processing device 11) to execute the steps of acquiring a measurement signal measured in a state in which a target signal and a noise signal are mixed, acquiring a reference signal measured in the presence of a noise signal, and extracting a common component between the acquired measurement signal and the acquired reference signal as a noise component.

なお、以上に説明した信号処理装置11などの任意の装置における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、オペレーティングシステムあるいは周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD(Compact Disc)-ROM(Read Only Memory)等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーあるいはクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。当該揮発性メモリーは、例えば、RAM(Random Access Memory)であってもよい。記録媒体は、例えば、非一時的記録媒体であってもよい。 A program for implementing the functions of any component in any device such as the signal processing device 11 described above may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program may be read into a computer system and executed. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an operating system or peripheral devices. The term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD (Compact Disc)-ROM (Read Only Memory), as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. The term "computer-readable recording medium" also refers to devices that hold a program for a certain period of time, such as volatile memory inside a computer system that is a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. The volatile memory may be, for example, a RAM (Random Access Memory). The recording medium may be, for example, a non-transitory recording medium.

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイルであってもよい。差分ファイルは、差分プログラムと呼ばれてもよい。
The above-mentioned program may be transmitted from a computer system in which the program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by transmission waves in the transmission medium. Here, the "transmission medium" that transmits the program refers to a medium that has a function of transmitting information, such as a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
The above program may be for implementing some of the above functions. Furthermore, the above program may be a so-called differential file that can implement the above functions in combination with a program already recorded in the computer system. The differential file may be called a differential program.

また、以上に説明した信号処理装置11などの任意の装置における任意の構成部の機能は、プロセッサーにより実現されてもよい。例えば、実施形態における各処理は、プログラム等の情報に基づき動作するプロセッサーと、プログラム等の情報を記憶するコンピューター読み取り可能な記録媒体により実現されてもよい。ここで、プロセッサーは、例えば、各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよく、あるいは、各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサーはハードウェアを含み、当該ハードウェアは、デジタル信号を処理する回路およびアナログ信号を処理する回路のうちの少なくとも一方を含んでもよい。例えば、プロセッサーは、回路基板に実装された1または複数の回路装置、あるいは、1または複数の回路素子のうちの一方または両方を用いて、構成されてもよい。回路装置としてはIC(Integrated Circuit)などが用いられてもよく、回路素子としては抵抗あるいはキャパシターなどが用いられてもよい。 In addition, the functions of any component in any device such as the signal processing device 11 described above may be realized by a processor. For example, each process in the embodiment may be realized by a processor that operates based on information such as a program and a computer-readable recording medium that stores information such as a program. Here, the functions of each part of the processor may be realized by individual hardware, or the functions of each part may be realized by integrated hardware. For example, the processor may include hardware, and the hardware may include at least one of a circuit that processes digital signals and a circuit that processes analog signals. For example, the processor may be configured using one or more circuit devices mounted on a circuit board, or one or both of one or more circuit elements. An IC (Integrated Circuit) or the like may be used as the circuit device, and a resistor or a capacitor may be used as the circuit element.

ここで、プロセッサーは、例えば、CPUであってもよい。ただし、プロセッサーは、CPUに限定されるものではなく、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)等のような、各種のプロセッサーが用いられてもよい。また、プロセッサーは、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)によるハードウェア回路であってもよい。また、プロセッサーは、例えば、複数のCPUにより構成されていてもよく、あるいは、複数のASICによるハードウェア回路により構成されていてもよい。また、プロセッサーは、例えば、複数のCPUと、複数のASICによるハードウェア回路と、の組み合わせにより構成されていてもよい。また、プロセッサーは、例えば、アナログ信号を処理するアンプ回路あるいはフィルター回路等のうちの1以上を含んでもよい。 Here, the processor may be, for example, a CPU. However, the processor is not limited to a CPU, and various processors such as a GPU (Graphics Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor) may be used. The processor may be, for example, a hardware circuit using an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The processor may be, for example, a plurality of CPUs, or a hardware circuit using a plurality of ASICs. The processor may be, for example, a combination of a plurality of CPUs and a hardware circuit using a plurality of ASICs. The processor may include, for example, one or more of an amplifier circuit or a filter circuit that processes an analog signal.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.

1…信号処理システム、11…信号処理装置、21、21-1~21-N…測定センサ、22-1~22-M…リファレンスセンサ、31…測定信号取得部、32…リファレンス信号取得部、33…信号処理部、34…出力部、41…ノイズ成分抽出部、42…目的信号抽出部、1011、1211…測定信号、1021、1231…目的信号、1022…ノイズ成分、1031、1221、2011~2015…リファレンス信号、2021~2026…ノイズ候補成分、2031…特性 1...signal processing system, 11...signal processing device, 21, 21-1 to 21-N...measurement sensors, 22-1 to 22-M...reference sensors, 31...measurement signal acquisition unit, 32...reference signal acquisition unit, 33...signal processing unit, 34...output unit, 41...noise component extraction unit, 42...target signal extraction unit, 1011, 1211...measurement signal, 1021, 1231...target signal, 1022...noise component, 1031, 1221, 2011 to 2015...reference signal, 2021 to 2026...noise candidate component, 2031...characteristics

Claims (11)

コンピューターが、
目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号と、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する、信号処理方法であって、
前記コンピューターが、
特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、
前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、所定の閾値を超える特異値に対応する1個以上の成分または前記所定の閾値以上である特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、
信号処理方法。
The computer
A signal processing method for extracting, as a noise component, a common component between a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed, and a reference signal measured in the presence of the noise signal, the method comprising:
The computer,
Using a singular value decomposition technique, vectors constituting the measurement signal and the reference signal are extracted, and singular values that are values representing the magnitude of the influence that the vectors have on constituting the signals are detected;
selecting one or more components corresponding to singular values exceeding a predetermined threshold value or one or more components corresponding to singular values equal to or greater than the predetermined threshold value from among a plurality of components that are candidates for the noise components, and extracting the selected components as the noise components;
Signal processing methods.
コンピューターが、
目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号と、前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する、信号処理方法であって、
前記コンピューターが、
特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、
前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、ユーザーによって行われる操作の内容に基づいて前記ユーザーによって選択された1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、
信号処理方法。
The computer
A signal processing method for extracting, as a noise component, a common component between a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed, and a reference signal measured in the presence of the noise signal, the method comprising:
The computer,
Using a singular value decomposition technique, vectors constituting the measurement signal and the reference signal are extracted, and singular values that are values representing the magnitude of the influence that the vectors have on constituting the signals are detected;
selecting one or more components selected by a user based on the content of an operation performed by the user from among a plurality of components that are candidates for the noise component, and extracting the selected components as the noise component;
Signal processing methods.
前記コンピューターが、
抽出した前記ノイズ成分と前記測定信号との相関を取り、その結果に基づいて、前記ノイズ成分の波形を維持したまま、前記ノイズ成分を前記測定信号に含まれるノイズ成分に近付ける値に相当する所定数倍を用いて、抽出した前記ノイズ成分の振幅または強度を前記所定数倍するように前記ノイズ成分を補正し、補正した前記ノイズ成分を前記測定信号から除去する、
請求項1または請求項2に記載の信号処理方法。
The computer,
calculating a correlation between the extracted noise component and the measurement signal, and based on the result of the correlation, correcting the noise component by multiplying the amplitude or intensity of the extracted noise component by a predetermined number, using a predetermined number corresponding to a value that brings the noise component closer to the noise component contained in the measurement signal while maintaining the waveform of the noise component , and removing the corrected noise component from the measurement signal;
3. The signal processing method according to claim 1.
前記測定信号と前記リファレンス信号とが共通の時間帯に測定されたものであり、
前記コンピューターが、
同じ時間に測定された信号部分を互いに対応させて信号処理を行うことで、前記共通成分を前記ノイズ成分として抽出する、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の信号処理方法。
The measurement signal and the reference signal are measured during a common time period,
The computer,
extracting the common component as the noise component by performing signal processing by corresponding the signal portions measured at the same time to each other ;
The signal processing method according to any one of claims 1 to 3 .
前記測定信号と前記ノイズ信号は、同一の測定開始タイミングから同一の測定終了タイミングまでの同一の時間帯に測定された信号であり、
前記同一の時間帯が前記共通の時間帯に相当する、
請求項に記載の信号処理方法。
the measurement signal and the noise signal are signals measured during the same time period from a same measurement start timing to a same measurement end timing,
the same time period corresponds to the common time period,
5. The signal processing method according to claim 4 .
前記コンピューターが、
複数の前記測定信号がある場合、前記測定信号ごとに処理を行う、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の信号処理方法。
The computer,
When there are a plurality of the measurement signals, processing is performed for each of the measurement signals.
The signal processing method according to any one of claims 1 to 5 .
前記測定信号および前記リファレンス信号は、磁気信号である、
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の信号処理方法。
the measurement signal and the reference signal are magnetic signals;
The signal processing method according to any one of claims 1 to 6 .
目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する測定信号取得部と、
前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得するリファレンス信号取得部と、
前記測定信号取得部によって取得された前記測定信号と、前記リファレンス信号取得部によって取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する信号処理部と、
を備え
前記信号処理部は、
特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、
前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、所定の閾値を超える特異値に対応する1個以上の成分または前記所定の閾値以上である特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、
信号処理装置。
a measurement signal acquiring unit that acquires a measurement signal measured in a state in which a target signal and a noise signal are mixed;
a reference signal acquisition unit that acquires a reference signal measured in the presence of the noise signal;
a signal processing unit that extracts a common component between the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit as a noise component;
Equipped with
The signal processing unit includes:
Using a singular value decomposition technique, vectors constituting the measurement signal and the reference signal are extracted, and singular values that are values representing the magnitude of the influence that the vectors have on constituting the signals are detected;
selecting one or more components corresponding to singular values exceeding a predetermined threshold value or one or more components corresponding to singular values equal to or greater than the predetermined threshold value from among a plurality of components that are candidates for the noise components, and extracting the selected components as the noise components;
Signal processing device.
目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する測定信号取得部と、
前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得するリファレンス信号取得部と、
前記測定信号取得部によって取得された前記測定信号と、前記リファレンス信号取得部によって取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する信号処理部と、
を備え
前記信号処理部は、
特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、
前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、ユーザーによって行われる操作の内容に基づいて前記ユーザーによって選択された1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、
信号処理装置。
a measurement signal acquiring unit that acquires a measurement signal measured in a state in which a target signal and a noise signal are mixed;
a reference signal acquisition unit that acquires a reference signal measured in the presence of the noise signal;
a signal processing unit that extracts a common component between the measurement signal acquired by the measurement signal acquisition unit and the reference signal acquired by the reference signal acquisition unit as a noise component;
Equipped with
The signal processing unit includes:
Using a singular value decomposition technique, vectors constituting the measurement signal and the reference signal are extracted, and singular values that are values representing the magnitude of the influence that the vectors have on constituting the signals are detected;
selecting one or more components selected by a user based on the content of an operation performed by the user from among a plurality of components that are candidates for the noise component, and extracting the selected components as the noise component;
Signal processing device.
コンピューターに、
目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する第1ステップと、
前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得する第2ステップと、
取得された前記測定信号と、取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する第3ステップと、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第3ステップは、
特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、
前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、所定の閾値を超える特異値に対応する1個以上の成分または前記所定の閾値以上である特異値に対応する1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、
プログラム。
On the computer,
A first step of acquiring a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed;
a second step of obtaining a reference signal measured in the presence of the noise signal;
a third step of extracting a common component between the acquired measurement signal and the acquired reference signal as a noise component;
A program for executing
The third step is
Using a singular value decomposition technique, vectors constituting the measurement signal and the reference signal are extracted, and singular values that are values representing the magnitude of the influence that the vectors have on constituting the signals are detected;
selecting one or more components corresponding to singular values exceeding a predetermined threshold value or one or more components corresponding to singular values equal to or greater than the predetermined threshold value from among a plurality of components that are candidates for the noise components, and extracting the selected components as the noise components;
program.
コンピューターに、
目的信号とノイズ信号とが混在した状態で測定された測定信号を取得する第1ステップと、
前記ノイズ信号が存在する状態で測定されたリファレンス信号を取得する第2ステップと、
取得された前記測定信号と、取得された前記リファレンス信号との共通成分をノイズ成分として抽出する第3ステップと、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第3ステップは、
特異値分解の手法を用いて、前記測定信号および前記リファレンス信号を構成するベクトルを抽出し、そのベクトルが信号を構成するのに与える影響の大きさを表す値である特異値を検出し、
前記ノイズ成分の候補となる複数の成分のなかから、ユーザーによって行われる操作の内容に基づいて前記ユーザーによって選択された1個以上の成分を選択し、選択した成分を前記ノイズ成分とみなして抽出する、
プログラム。
On the computer,
A first step of acquiring a measurement signal measured in a state where a target signal and a noise signal are mixed;
a second step of obtaining a reference signal measured in the presence of the noise signal;
a third step of extracting a common component between the acquired measurement signal and the acquired reference signal as a noise component;
A program for executing
The third step is
Using a singular value decomposition technique, vectors constituting the measurement signal and the reference signal are extracted, and singular values that are values representing the magnitude of the influence that the vectors have on constituting the signals are detected;
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