具有置信度输入的数字滤波器制造技术

本发明专利技术揭示一种数字滤波器，其具有：分配的滤波函数，其具有分配的滤波器系数(bk)；输入，其接收输入样本(xk)；另一输入，其接收置信度值(ck)；及输出(out)。每一输入样本值(xk)与输入置信度值(ck)相关联，其中所述滤波器输出(out)取决于所述输入样本，所述输入置信度值，以及所述滤波器系数。所述滤波器含有多个累加器(acc01、acc02、acc03、acc04)，其中在已将具有相关联的置信度值的预定数目的样本值输入到所述滤波器之后，产生输出样本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有置信度输入的数字滤波器
本专利技术涉及数字滤波器，特定来说，涉及用于噪声抑制的数字滤波器。
技术介绍
为了感测模拟信号以用于在数字装置中处理，比信号的实际信息内容变化(显著)更快地取样所述信号是允许增强数字化信号从而充分利用信息的冗余的惯例。用于此类装置的实例包含电容-触摸感测或无触摸位置及手势感测系统、数字电压表、温度计或压力传感器。可遭受严重噪声的示范性电容感测系统包含在应用注释AN1478中的“mTouchTM感测解决方案获取方法电容式分压器(mTouchTMSensingSolutionAcquisitionMethodsCapacitiveVoltageDivider)”及AN1250中的“用于电容式触摸应用的微芯CTMU(MicrochipCTMUforCapacitiveTouchApplications)”描述的系统，所述两个注释都来自本申请案的受让人微芯科技公司(MicrochipTechnologyInc)，且其全文以引用的方式并入本文中。另一示范性应用是由本申请案的受让人制造的无触摸电容3D手势系统—还被称为技术。传感器信号通常经历各种噪声类型造成的干扰，例如宽带噪声、谐波噪声及峰值噪声。谐波噪声及峰值噪声可为(例如)由于切换电源造成且还在电磁免疫标准测试(例如，IEC61000-4-4)中解决。例如，当适时多路复用一些传感器或由于不规则事件(例如数据传输失效)时，也可在预定或确定性方案中中断信号获取。此类中断或缺失样本可引起信号中的非所要相位跃变。由于数字滤波器经设计以用于规则取样间隔，所以此将损坏滤波器时序且可严重影响其噪声抑制性能。在数字通信的信道编码的背景内容(布拉胡特(Blahut),1983；博塞特(Bossert),1999)中类似于擦除的消息，我们将缺失样本及不携带有用信息(例如，归因于峰值噪声)的样本称为擦失。图1a展示执行用于估计噪声实值基带信号的基础程序的系统100。模/数转换器(ADC)110以(显著)高于其信息变化的速率取样信号。接着，将所述数字信号输入到低通滤波器120且由整数倍降低取样器130利用速率R整数倍降低取样。降低取样结果经进一步处理或简单在(例如)如图1a中展示的数字显示器140上显示。其中，低通滤波器120能够减弱宽带噪声的较高频率分量，但将不完全抑制噪声峰值。在许多应用中发生峰值噪声抑制的问题，例如图像处理(T.贝娜齐尔(T.Benazir),2013)、地震学及医学(B.博莎士(B.Boashash),2004)。用于抵抗峰值噪声的标准做法是应用中值滤波器或变体。抑制峰值噪声但仍然平滑化输入信号的做法是取时间窗中的样本的子集(排除已识别为噪声峰值或异常值的样本或排除(例如)n个最大及n个最小样本(选择性算术平均(SAM)滤波器或‘西格玛(Sigma)滤波器’(李(Lee),1983))的平均值的滤波器。明显地，SAM滤波器是具有适应其输入信号的时间域特性的有限脉冲响应(FIR)的时间可变滤波器。然而，尽管存在噪声峰值(即具有擦失)是较优的，但在无峰值的情况下，此SAM平均滤波器的噪声抑制特性低于(例如)将汉明(Hamming)窗用作为脉冲响应的最先进技术滤波器或针对32个样本的窗长度使用最小平方法(如在图1b中展示)设计频率响应的滤波器。就滤波器的量值响应来说，相较于具有矩形脉冲响应的平均滤波器(点虚线曲线)，最小平方法滤波器的实曲线及汉明滤波器的虚线曲线展示改进的旁瓣减弱。
技术实现思路
需要处理遭受噪声的信号的改进的方法及系统。本申请案不受限于以上描述的传感器系统中的任何者而可应用于遭受噪声且需要评估的任何类型的信号。根据实施例，一种数字滤波器可包括：分配的滤波函数，其具有分配的滤波器系数；输入，其接收输入样本；另一输入，其接收置信度值；及输出，其中每一输入样本值与输入置信度值相关联且其中利用每一输入样本的相关联的置信度值加权每一输入样本，其中所述滤波器输出取决于所述输入样本及所述输入置信度值两者，且其中所述滤波器包括经配置以累加预定数目个置信度加权输入样本、所述相关联的置信度值、利用分配的滤波器系数加权的置信度值及进一步利用所述分配的滤波器系数加权的置信度加权输入样本的累加器。根据进一步实施例，所述滤波器可包括：第一分支，其具有接收利用来自系数集合的系数加权的输入置信度值且产生第一累加值的第一累加器；第二分支，其具有接收所述输入置信度值且产生第二累加值的第二累加器；第三分支，其具有接收利用来自所述系数集合的系数加权的输入样本值及所述输入置信度值且产生第三累加值的第三累加器；及第四分支，其具有接收所述置信度加权输入值且产生第四累加值的第四累加器。根据进一步实施例，从固定值减去所述第一累加值，其中所述减法的结果除以所述第二累加值且乘以所述第四累加值，且加到所述第三累加值，且其中随后清除所述第一累加值、所述第二累加值、所述第三累加值及所述第四累加值。根据另一实施例，一种数字滤波器可包括：分配的滤波函数，其具有第一滤波器系数集合及第二滤波器系数集合；输入，其接收输入样本；另一输入，其接收置信度值；及输出，其中每一输入样本值与输入置信度值相关联；所述滤波器输出取决于所述输入样本及所述输入置信度值两者，且其中所述数字滤波器包括：第一分支，其具有接收利用来自所述第一系数集合的系数加权的所述输入置信度值且产生第一累加值的第一累加器；第二分支，其具有接收利用来自所述第二系数集合的系数加权的所述输入置信度值且产生第二累加值的第二累加器；第三分支，其具有接收利用来自所述第一系数集合的系数加权的输入样本值及所述输入置信度值且产生第三累加值的第三累加器；及第四分支，其具有接收利用来自所述第二系数集合的系数加权的输入值及所述输入置信度值且产生第四累加值的第四累加器。根据以上数字滤波器的进一步实施例，从固定值减去所述第一累加值，其中所述减法的结果除以所述第二累加值且乘以所述第四累加值，且加到所述第三累加值，且其中随后清除所述第一累加值、所述第二累加值、所述第三累加值及所述第四累加值。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，平行操作滤波器的多个例子，每一例子涉及输入样本的子集及相关联的置信度值以及具有专属系数。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，由数字逻辑值表示置信度值。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，所述固定值是所有系数的总和。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，所述分配的滤波函数是低通滤波函数。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，已从将高通或带通转变为等效低通域中获得所述低通。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，所述分配的滤波函数仅具有正值系数或仅具有负值系数。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，所述分配的滤波函数具有拥有与另一非零系数不同的量值的至少一个非零值系数。根据以上数字滤波器中的任何者的进一步实施例，数字滤波器的DC增益是恒定或大致恒定的。根据另一实施例，一种滤波器系统可包括：第一数字滤波器及第二数字滤波器，其各自包括具有分配的滤波器系数的分配的滤波函数、接收输入样本的输入、接收置信度值的另一输入及输出，其中每一输入样本值与输入置信度值相关联且其中利用每一输入样本的相关联的置信度值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字滤波器，其包括：分配的滤波函数，其具有分配的滤波器系数；输入，其接收输入样本；另一输入，其接收置信度值；及输出，其中每一输入样本值与输入置信度值相关联，且其中利用每一输入样本的相关联的置信度值来加权每一输入样本；所述滤波器输出取决于所述输入样本及所述输入置信度值两者，且其中所述滤波器包括累加器，所述累加器经配置以累加预定数目个所述置信度加权输入样本、所述相关联的置信度值、利用分配的滤波器系数加权的所述置信度值，及进一步利用所述分配的滤波器系数来加权的所述置信度加权输入样本。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.21 US 15/215,9301.一种数字滤波器，其包括：分配的滤波函数，其具有分配的滤波器系数；输入，其接收输入样本；另一输入，其接收置信度值；及输出，其中每一输入样本值与输入置信度值相关联，且其中利用每一输入样本的相关联的置信度值来加权每一输入样本；所述滤波器输出取决于所述输入样本及所述输入置信度值两者，且其中所述滤波器包括累加器，所述累加器经配置以累加预定数目个所述置信度加权输入样本、所述相关联的置信度值、利用分配的滤波器系数加权的所述置信度值，及进一步利用所述分配的滤波器系数来加权的所述置信度加权输入样本。2.根据权利要求1所述的滤波器，其包括：第一分支，其具有第一累加器，所述第一累加器接收利用来自系数集合的系数加权的所述输入置信度值，且产生第一累加值；第二分支，其具有第二累加器，所述第二累加器接收所述输入置信度值，且产生第二累加值；第三分支，其具有第三累加器，所述第三累加器接收利用来自所述系数集合的系数加权的输入样本值及所述输入置信度值，且产生第三累加值；第四分支，其具有第四累加器，所述第四累加器接收所述置信度加权输入值，且产生第四累加值。3.根据权利要求2所述的滤波器，其中从固定值减去所述第一累加值，其中所述减法的结果被除以所述第二累加值且乘以所述第四累加值，且加到所述第三累加值，且其中随后清除所述第一累加值、所述第二累加值、所述第三累加值，及所述第四累加值。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中并行操作所述滤波器的多个例子，每一例子是关于输入样本的子集及相关联的置信度值，且具有专属系数。5.根据权利要求4所述的滤波器，其中将输入样本交替分配到所述滤波器的两个例子中的一者。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中由数字逻辑值来表示置信度值。7.根据权利要求3到6中任一权利要求所述的滤波器，其中所述固定值是所有系数的总和。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中所述分配的滤波函数是低通滤波函数。9.根据权利要求8所述的滤波器，其中已从将高通或带通转变为等效低通域中获得所述低通。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中所述分配的滤波函数仅具有正值系数，或仅具有负值系数。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中所述分配的滤波函数具有拥有与另一非零系数不同的量值的至少一个非零值系数。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中数字滤波器的DC增益是恒定或大致恒定的。13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的滤波器，其中由软件形成所述滤波器。14.一种数字滤波器，其包括：分配的滤波函数，其具有第一滤波器系数集合及第二滤波器系数集合；输入，其接收输入样本；另一输入，其接收置信度值；及输出，其中每一输入样本值与输入置信度值相关联；所述滤波器输出取决于所述输入样本及所述输入置信度值两者，且其中所述数字滤波器包括：第一分支，其具有第一累加器，所述第一累加器接收利用来自所述第一系数集合的系数加权的所述输入置信度值，且产生第一累加值；第二分支，其具有第二累加器，所述第二累加器接收利用来自所述第二系数集合的系数加权的所述输入置信度值，且产生第二累加值；第三分支，其具有第三累加器，所述第三累加器接收利用来自所述第一系数集合的系数加权的输入样本值及所述输入置信度值，且产生第三累加值；第四分支，其具有第四累加器，所述第四累加器接收利用来自所述第二系数集合的系数加权的所述输入值及所述输入置信度值，且产生第四累加值。15.根据权利要求14所述的滤波器，其中从固定值减去所述第一累加值，其中所述减法的结果被除以所述第二累加值且乘以所述第四累加值，且加到所述第三累加值，且其中随后清除所述第一累加值、所述第二累加值、所述第三累加值及所述第四累加值。16.根据权利要求15所述的滤波器，其中并行操作所述滤波器的多个例子，每一例子是关于输入样本的子集及相关联的置信度值，且具有专属系数。17.根据权利要求14到16中任一权利要求所述的滤波器，其中由数字逻辑值表示置信度值。18.根据权利要求15到17中任一权利要求所述的滤波器，其中所述固定值是所有系数的总和。19.根据权利要求14到18中任一权利要求所述的滤波器，其中所述分配的滤波函数是低通滤波函数。20.根据权利要求19所述的滤波器，其中已从将高通或带通转变为等效低通域中获得所述低通。21.根据权利要求14到20中任一权利要求所述的滤波器，其中所述分配的滤波函数仅具有正值系数，或仅具有负值系数。22.根据权利要求14到21中任一权利要求所述的滤波器，其中所述分配的滤波函数具有拥有与另一非零系数不同的量值的至少一个非零值系数。23.根据权利要求14到21中任一权利要求所述的滤波器，其中数字滤波器的DC增益是恒定或大致恒定的。24.一种滤波器系统，其包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·海姆，M·霍赫，
申请(专利权)人：微晶片科技德国公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE