KR100399737B1

KR100399737B1 - 신호 파형의 분할 및 분할된 구간의 특성화 방법

Info

Publication number: KR100399737B1
Application number: KR10-2001-0070371A
Authority: KR
Inventors: 김정국
Original assignee: 김정국
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: EP1339319A1; KR20030039441A; WO2003041574A1; EP1339319A4; CN1479587A; US20040102710A1

Abstract

본 발명은 신호 분할 및 분할된 구간을 특성화하는 방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 기울기 추적파를 이용하여 신호 파형의 기울기 반전점과 급격한 기울기 변환점을 결정하고, 결정된 기울기 반전점 및 변환점들 사이의 면적 적분을 수행함으로써 신호 파형을 신호 인식에 적합하도록 분할하는 기술에 관한 것이다.

본 발명은 아래쪽 기울기 추적파 또는 위쪽 기울기 추적파를 통해 신호 파형을 분할함으로써 효율적으로 신호 파형을 신호 인식에 적합하도록 분할할 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 발명에 따른 신호 분할 방법은 생체 신호를 측정하는 의료기기에 적용할 경우에 효율적으로 분할된 구간에 대한 신호 인식을 수행할 수 있게 된다.

Description

신호 파형의 분할 및 분할된 구간의 특성화 방법{METHOD OF WAVE FORM SEGMENTATION AND CHARACTERIZATION OF THE SEGMENTED INTERVAL THEREOF}

본 발명에 따른 신호 분할 및 특성화 방법은 다양한 종류의 파형에 효율적으로 사용될 수 있으며, 특히 ECG(Electrocardiography), EEG (Electroencephalography), EMG(Electromyography), 일렉트로그램 (ELECTROGRAM), 엔도카디오그램(ENDOCARDIOGRAM), 맥동파 등을 포함한 생체 신호 인식에 적용될 수 있다.

시간 축에 대하여 연속하게 변하는 신호 파형에 대하여 구간을 분할하는 방식으로서 다양한 방법이 적용될 수 있다. 그 한 방법으로서 신호 파형의 변곡점을 추출하여 변곡하는 두 점 사이를 하나의 구간으로 정의할 수 있다. 그러나, 전술한 종래 방법은 신호가 시간에 따라 매우 빨리 변하는 경우 구간 분할이 너무 촘촘하게 만들어지는 단점이 있을 수 있다.

더욱이, 생체 신호를 효율적으로 인식하기 위하여 생체 신호 파형을 구간 분할하고자 하는 경우, 종래 기술에 따른 구간 분할 방식을 적용하는 경우 두 개의 연속한 파형을 하나의 연속적 파형으로 간주하여 생체 신호 파형 분할을 효율적으로 수행하지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 신호 파형의 구간 분할을 효율적으로 수행하고, 분할된 구간을 특성화하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 신호 파형의 기울기 반전점과 급격한 기울기 변환점을 결정하여 신호 파형을 생체 신호 인식에 적합하도록 분할하는 방법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법을 적용한 아래쪽 기울기 추적파를 신호 파형과 함께 나타낸 도면.

도2는 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 아래쪽 기울기 추적파가 신호 파형이 낮은 진폭으로부터 증가해 가는 구간에서의 동작을 설명하는 도면.

도3은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 아래쪽 기울기 추적파가 기울기 반전점 이후 감소 구간에서의 동작을 설명하는 도면.

도4a 내지 도4c는 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따라 기울기 반전점 검출 후 아래쪽 기울기 추적파를 일정하게 유지하기 위한 샘플의 수를 변화한 경우 영향을 나타낸 도면.

도5는 본 발명에 따른 아래쪽 기울기 추적파를 이용하여 파형의 기울기가 변하는 점을 결정하고 파형의 구간을 분할한 실시예를 나타낸 도면.

도6은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법을 적용한 위쪽 기울기 추적파를 신호 파형과 함께 나타낸 도면.

도7은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 위쪽 기울기를 추적파가 신호 파형이 낮은 진폭으로부터 최대치까지 증가하는 구간에서의 동작을 설명하는 도면.

도8은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 위쪽 기울기 추적파가 기울기 반전점 이후 감소 구간에서의 동작을 설명하는 도면.

도9a 내지 도9c는 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따라 기울기 반전점 검출 후 위쪽 기울기 추적파를 일정하게 유지하기 위한 샘플 수를 변화한 경우 영향을 나타낸 도면.

도10은 본 발명에 따른 위쪽 기울기 추적파를 이용하여 파형의 기울기가 변하는 점을 결정하고 파형의 구간을 분할한 실시예를 나타낸 도면.

도11은 아래쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 분할된 파형을 나타낸 도면.

도12는 위쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 분할된 파형을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 3, 5 : 샘플이 발생한 후 갱신된 아래쪽 기울기 추적파의 위치

2, 4, 6, 8 : 샘플이 발생하기 이전의 아래쪽 기울기 추적파의 높이

13, 15, 17, 19 : 파형의 샘플치 또는 고려하는 순간의 진폭

12, 14, 16, 18, 20 : 아래쪽 기울기 추적파의 높이

9, 37 : 기울기 반전점

28 : 기울기 변환점

상기 목적을 달성하기 위하여, 선정된 간격으로 샘플 포인트마다 샘플링이 된 신호 파형에 대하여 각각의 구간마다 상기 샘플링이 된 샘플 포인트를 다수개 포함하도록 상기 신호 파형을 추적파를 통해 구간 분할하는 방법에 있어서, (a) 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭을 비교하여, 상기 추적파의 함수 값이 상기 신호 파형의 진폭보다 작은 경우, 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭으로 갱신하는 단계; (b) 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트 함수 값과 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭을 비교하여 상기 추적파의 함수 값이 상기 신호 파형의 샘플 포인트의 진폭보다 크거나 같은 경우, 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 추적파의 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 비교하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에 있어서, 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 서로 같은 경우 제(n-2) 번째 및 그 이전의 선행 샘플 포인트의 함수 값을 참조하여, 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값이 선행하는 제(n-1) 번째,제(n-2) 번째, …를 포함하여 몇 회 동안을 동일 함수 값으로 유지되고 있는지를 카운트하고 선정된 횟수(k)를 채우지 못한 경우는 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값으로 유지하고, 선정된 횟수를 충족한 경우에는 제(n-k) 번째 샘플 포인트를 기울기 반전점으로 간주하고 신호 파형의 제(n-k) 번째 샘플 포인트의 진폭과 신호 파형의 제n 번째 샘플 포인트의 진폭 사이의 평균 기울기로 감하여 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하는 단계; (d) 상기 단계 (b)에서 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 서로 다른 경우 제(n-2) 번째 및 그 이전의 선행 샘플 포인트의 함수 값을 참조하여, 제n 번째 샘플 포인트 함수 값이 선행하는 제(n-1) 번째, 제(n-2) 번째, …를 포함하여 몇 회 동안을 동일 기울기로 감소되고 있는지를 카운트하고 선정된 횟수(L)를 채우지 못한 경우에는 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 동일 기울기('제1 기울기'라 칭함)로 감하여 하고, 갱신 선정된 횟수를 충족한 경우에는 신호 파형의 제(n-L) 번째 샘플 포인트의 진폭과 신호 파형의 제n 번째 샘플 포인트 진폭 사이의 평균 기울기('제2 기울기'라 칭함)를 계산하여 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기의 선정된 비율(X %) 보다 가파른 경우에는 상기 제2 기울기로 감하여 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하고, 만일 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기의 선정된 비율(X %) 보다 완만한 경우에는 상기 제1 기울기에 선정된 비율(X %)을 곱한 새로운 기울기로써 감하여 상기 추적파의 제 (n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (d)에서 상기 추적파의제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭보다 작거나 같아져서 두 파형이 교차하는 경우, 상기 제(n+1) 번째 샘플 포인트를 기울기 변환점으로 간주하여 상기 정의된 기울기 반전점과 상기 기울기 변환점 사이의 구간을 하나의 구간으로 인식하는 단계를 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법을 제공한다.

이하에서는 첨부 도면 도1 내지 도12를 참조하여 본 발명에 따른 신호 파형 분할 방법의 양호한 실시예를 상세히 설명한다.

<용어 설명>

기울기 반전점 : 신호 파형의 기울기가 그 점 전후에서 양(+)에서 음(-)으로 또는 음(-)에서 양(+)으로 반전하는 점,

기울기 변환점 : 기울기가 급격히 변하는 점을 지칭하며, 기울기가 급격히 변한다는 의미는 신호 파형의 어느 한 점 전후의 기울기가 선정된 비율 X % 이상 변하는 경우를 의미하며, 선정된 비율 X %는 신호의 특성에 따라 다르게 정할 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예로, X %는 50 %로 설정할 수 있다.

기울기 추적파 : 신호 파형의 기울기 반전점과 변환점을 효율적으로 결정하는데 사용되는 파형으로서, 신호 파형의 아래쪽에서 파형을 추적하는 아래쪽 기울기 추적파와 신호 파형의 위쪽에서 신호 파형을 추적해 가는 위쪽 기울기 추적파가 있다.

일반적으로, 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파 두 개를 모두 동시에 신호 파형에 적용하지만 상황에 따라 하나의 기울기 추적파를 사용할 수도 있다.

<아래쪽 기울기 추적파에 의한 기울기 반전점과 기울기 변환점 결정>

도1은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법을 적용한 아래쪽 기울기 추적파를 신호 파형과 함께 나타낸 도면이다. 도1을 참조하면, 실선으로 나타낸 파형(100)은 분할하고자 하는 신호 파형을 나타내고, 점선으로 나타낸 파형(120)은 아래쪽 기울기 추적파의 동작을 나타내고 있다.

본 발명에 따른 아래쪽 기울기 추적파의 동작은 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파의 진폭보다 높은 경우와 낮은 경우로 구분될 수 있는데, 첨부 도면 도2는 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파의 진폭보다 높은 경우를 나타내며, 첨부 도면 도3은 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파의 진폭보다 낮은 경우를 나타내고 있다. 또한, 도1에 나타낸 ㆍ점(13, 15, 17, 19)은 파형의 샘플치 또는 고려하는 순간의 진폭을 나타낸다.

도2는 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 아래쪽 기울기 추적파가 신호 파형이 낮은 진폭으로부터 증가해 가는 구간에서의 동작을 설명하는 도면이다. 즉, 도2는 신호 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파보다 높은 경우를 설명한다. 도2를 참조하면, 실선(100)으로 표현한 파형은 구간 분할하고자 하는 파형을 나타내고 있으며, 샘플된 점 ㆍ은(13, 14, 15, 16)은 아래쪽 기울기 추적파가 적용되기 이전의 파형의 샘플치 또는 고려하는 순간의 진폭을 나타낸다.

또한, 도2에서 □로 표시된 점(1, 3, 5)은 샘플이 발생한 후 갱신된 아래쪽 기울기 추적파의 위치를 나타내며, 점선(2, 4, 6)은 각각의 샘플이 발생하기 이전의 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 나타낸다.

본 발명에 따른 파형 구간 분할 방법으로 분할하고자 하는 신호 파형(100)의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파보다 높은 경우, 아래쪽 기울기 추적파는 그 파형의 진폭으로 갱신된다. 도2에 도시된 일곱 번째 샘플(5)이 현재 발생한 샘플이라면 그 진폭을 현재의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(4)와 비교하여 샘플의 진폭(5)이 아래쪽 기울기 추적파의 높이(4)보다 크므로 아래쪽 기울기 추적파는 샘플의 진폭(5)으로 갱신되고 그 높이(6)는 다음 번 샘플(7)이 발생한 후 그 샘플의 진폭과 비교된다.

또한, 갱신되기 이전의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(4)는 여섯 번째 샘플(3)이 발생했을 때 샘플의 진폭(3)이 그 때의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(2)와 비교되어 샘플의 진폭이 높았으므로 아래쪽 기울기 추적파는 그 샘플의 높이(4)로 갱신된 것이다. 이 과정은 발생한 샘플의 진폭이 그 때의 아래쪽 기울기 추적파의 높이보다 높은 한, 마지막 샘플인 기울기 반전점(9)에 도달할 때까지 계속된다.

도3은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 아래쪽 기울기 추적파가 기울기 반전점 이후 감소 구간에서의 동작을 설명하는 도면이다. 도3을 참조하면, 신호 파형이 기울기 반전점(9)에 도달한 후, 그 점으로부터 감소하는 구간에서 아래쪽 기울기 추적파의 동작을 보인다. 신호 파형의 반전점(9)이 샘플되면 그때의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(8)와 비교되고, 샘플의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파보다 높으므로 샘플의 진폭(9)으로 아래쪽 기울기 추적파의 높이(10)를 갱신한다. 이어서, 그 다음에 발생한 샘플(11)은 갱신된 아래쪽 기울기 추적파의 높이(10)보다 낮아지고, 이 경우 아래쪽 기울기 추적파는 현재의 높이(10)를 다음에 발생하는 두 번째 샘플(13)까지 유지한다.

따라서, 파형의 반전점(9)으로부터 세 번째 샘플(13)까지 아래쪽 기울기 추적파의 높이(14)는 그 반전점의 진폭(10)으로 유지된다. 만약, 전술한 세 개의 샘플 중 어느 하나가 일정하게 유지되던 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 초과하면, 아래쪽 기울기 추적파의 동작은 도 2에 설명된 과정을 따르게 되며 발견된 기울기 반전점은 무시된다. 한편, 도3에 나타낸 바와 같이 신호 파형의 반전점(9) 이후 세 번째 샘플(13)까지 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파의 높이(12, 14)를 초과하지 못하면, 파형의 반전점(9)과 그 후 세 번째 샘플(13)간의 기울기 차이(또는 진폭 차이)를 구하고 이를 3으로 나누어 샘플당 평균 기울기를 구한다.

이와 같이 산출된 평균 기울기는 아래쪽 기울기 추적파의 진폭(14)으로부터 감해져 아래쪽 기울기 추적파를 새로운 높이(16)로 갱신한다. 즉, 감소하기 전의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(14)와 감소한 후의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(16) 사이의 기울기(또는 진폭)가 계산된 평균 기울기이다. 이제 신호 파형의 다음 번 샘플(15)이 발생하면 그 진폭은 갱신된 아래쪽 기울기 추적파의 높이(16)와 비교되고, 아래쪽 기울기 추적파의 높이(16)가 샘플의 진폭(15)보다 높으므로, 아래쪽 기울기 추적파는 평균 기울기를 감한 높이(18)로 다시 갱신된다.

또한, 다음 샘플(17)이 발생하면 아래쪽 기울기 추적파의 높이(18)가 샘플의 진폭(17)보다 높으므로 평균 기울기를 감한 높이(20)로 갱신된다. 이때에 갱신된아래쪽 기울기 추적파는 그 후 발생하는 샘플의 진폭(19)과 비교되고 샘플의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파보다 여전히 낮으므로 평균 기울기를 다시 감하여야 한다.

그러나, 지난번 계산된 평균 기울기가 최근에 발생한 세 개의 샘플동안 사용되었기 때문에 그 네 개의 샘플 동안의 최대치로부터 최소치를 감한 후 3으로 나누어 평균 기울기를 다시 계산하여 다음에 발생하는 세 개의 샘플과 비교할 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 결정하는데 사용한다. 즉, 파형의 반전점 이후 세 번째 샘플(13)과 여섯 번째 샘플(19)의 진폭 차가 3으로 나뉘어져 새로운 평균 기울기가 되고, 그 평균 기울기가 그 다음 세 번째 샘플(23)까지 아래쪽 기울기 추적파를 계산하는데 사용된다. 이 과정은 샘플의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 초과하기까지 계속된다.

이상에서는 새로운 평균 기울기 계산을 위하여 샘플의 개수를 세 개로 정하고 있으나, 반드시 세 개로 한정할 필요는 없으며 계산 속도를 고려하여 그룹핑하는 샘플의 개수를 변화시킬 수 있다. 한편, 본 발명의 양호한 실시예로서 매 세 개의 샘플마다 구한 새로운 평균 기울기가 바로 이전의 평균 기울기의 X %보다 낮으면 평균 기울기는 이전 평균 기울기의 X %로 결정할 수 있다. 도3에 X를 50으로 정한 경우가 일 실시예로서 나타나 있다.

도3에 보인 신호 파형 후미의 아래쪽 기울기 추적파의 높이(26)는 이전에 발생한 네 개 샘플의 최대치(19)와 최소치(23)의 차이를 3으로 나눈 평균 기울기를 그 최소치(23)에 대응하는 아래쪽 기울기 추적파의 높이(24)로부터 세 번 감한 것이다. 이때 평균 기울기가 세 번의 샘플동안 적용되었기 때문에 그 동안 샘플의최대치(23)와 최소치(25)의 차이를 계산하고 3으로 나누어 평균 기울기를 갱신한다.

한편, 갱신된 평균 기울기는 계산에 사용한 샘플의 최대치(23)와 최소치(25)간의 차이가 크지 않아서 작은 값을 가지게 된다. 다음에 발생하는 샘플(27)과 비교하기 위해 아래쪽 기울기 추적파의 높이는 현재의 높이(26)에서 새로 계산한 낮은 값의 평균 기울기를 감한 높이(30)로 갱신되어야 하지만, 계산된 평균 기울기가 이전에 사용된 평균 기울기의 50 %보다 작아서 무시되고, 새로운 평균 기울기는 이전 평균 기울기의 50 %로 갱신되어 아래쪽 기울기 추적파의 진폭을 더 낮은 높이(28)로 갱신한다.

이 때에, 신호 파형의 샘플이 아래쪽 기울기 추적파와 교차하면 특별한 의미를 가진다. 도3에 나타난 신호 파형의 최종단으로부터 네 번째 샘플(27)은 이 경우를 보이고 있으며, 파형의 샘플보다 높던 아래쪽 기울기 추적파가 그 샘플(27)에서 샘플의 진폭보다 낮아지며 교차한다. 이 신호 파형과 아래쪽 기울기 추적파를 교차시킨 점이 바로 기울기 변환점으로 정의되며 기울기의 변화가 고려할 만큼 큰 점을 의미한다. 이어서, 신호 파형과 아래쪽 기울기 추적파가 교차한 후 신호 파형의 진폭(27)이 아래쪽 기울기 추적파의 높이(28)보다 높으므로 도2에 설명한 과정을 따르게 된다. 즉, 이후 발생하는 파형의 샘플(33)이 이전에 결정된 아래쪽 기울기 추적파의 진폭(28)보다 크므로 아래쪽 기울기 추적파는 샘플의 진폭(34)으로 갱신된다.

한편, 도3에서는 신호 파형의 기울기 반전점(9)을 검출한 후 세 개의 샘플동안 반전점의 진폭(9)으로 아래쪽 기울기 추적파의 높이(14)를 유지했는데, 만약 아래쪽 기울기 추적파를 유지하는 동안 발생한 신호 파형의 샘플이 아래쪽 기울기 추적파를 초과하였다면 그 반전점은 무시되고 신호 파형이 계속 증가하고 있는 것으로 고려하여 도2에 설명한 과정을 따르게 된다. 그러나, 만약 아래쪽 기울기 추적파가 세 개의 샘플동안 반전점의 진폭으로 유지된 후 매 샘플마다 평균 기울기를 감한 만큼 감소하다가 신호 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 초과하면 그 샘플 점을 기울기 변환점으로 결정함은 위에서 설명하였다.

도3에서는 기울기 반전점 검출 후 세 개의 샘플동안 아래쪽 기울기 추적파를 일정하게 유지했는데, 본 발명의 양호한 실시예로서 세 개가 아닌 적정한 다른 샘플 수로 선택할 수 있으며 그 효과는 다르게 나타나게 된다. 즉, 선택한 샘플의 수에 따라 두 개의 인접 파형을 하나의 파형으로 고려하거나 두 개의 파형으로 나누어서 고려할 수 있도록 하며 마치 저역 필터를 사용한 것과 같은 효과도 발휘할 수 있게 한다.

도4a 내지 도4c는 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따라 기울기 반전점 검출 후 아래쪽 기울기 추적파를 일정하게 유지하기 위한 샘플의 수를 변화한 경우 영향을 나타낸 도면이다. 도4a를 참조하면, 진폭이 증가하다가 기울기 반전점(37)에 도달한 후 감소하고, 두 번째 기울기 반전점(39)에서 기울기가 다시 양(+)으로 바뀌어 증가하고 있는 신호 파형을 보인다.

한편, 도4b는 첫 번째 기울기 반전점(37) 검출 후 세 개의 샘플동안 아래쪽 기울기 추적파의 높이(42)를 유지하는 경우를 보인다. 이 경우 아래쪽 기울기 추적파의 높이(42)를 세 번째 샘플(41)까지 유지하고, 그 후 평균 기울기로 감하여 아래쪽 기울기 추적파의 새로운 높이(44)로 갱신한다. 이 경우 신호 파형과 아래쪽 기울기 추적파가 서로 교차했으므로 기울기 변환점이 결정되고 첫 번째 반전점 (37)부터 기울기 변환점(43)까지는 하나의 파형 구간으로 분할된다.

도4c는 파형의 최고치(37) 검출 후 네 개(또는 그 이상의) 샘플동안 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 유지하는 경우를 보인다. 첫 번째 기울기 반전점(37)을 발견한 후 네 개의 샘플 동안에 아래쪽 기울기 추적파의 높이(46)를 초과하는 신호 샘플(45)이 발생하여 평균 기울기로 감해지기 전에 아래쪽 기울기 추적파가 높은 진폭의 신호 파형 샘플을 추적하는 도 2의 과정을 따른다. 이 경우 발견된 기울기 반전점(37)은 무시되고 계속 증가 중인 파형으로 고려한다.

이와 같이, 기울기 반전점 검출 후 아래쪽 기울기 추적파의 높이를 일정하게 유지하는 시간(샘플의 수)을 조정함에 의해 두 개의 연속한 파형을 두 개로 분리하거나 또는 하나의 연속적인 파형으로 간주할 수 있다.

본 발명이 개시하는 아래쪽 기울기 추적파를 이용한 신호 파형 분할 방법은 도2와 도3 및 도4에서 설명한 동작을 수행하며 신호 파형이 기울기 반전점에 도달한 때와 신호 파형이 아래쪽 기울기 추적파와 교차하는 기울기 변환점에 도달한 때를 이용하여 신호 파형을 구간 분할한다.

도3의 기울기 반전점(9)은 아래쪽 기울기 추적파가 샘플의 진폭보다 낮다가 샘플의 진폭보다 높아지고, 또한 그 다음 세 번 또는 K 번의 샘플동안 신호 파형이 반전점보다 낮은 조건을 만족하는 점으로 어느 구간내의 신호 파형의 최고치를 결정하는데 사용될 수 있다. 도3에 도시된 신호 파형 후미의 신호 파형 샘플(27)은 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파보다 낮다가 다시 커지는 점으로 신호 파형의 감소가 끝나는 점으로 간주하여 기울기 변환점으로 결정하여 파형의 구간 분할에 사용한다.

도5는 본 발명에 따른 아래쪽 기울기 추적파를 이용하여 파형의 기울기가 변하는 점을 결정하고 파형의 구간을 분할한 실시예를 나타낸 도면이다. 도5를 참조하면, 하단 첫 번째 막대(49)는 신호 파형의 기울기 반전점(9)을 의미하며, 두 번째 막대(50)는 기울기 변환점을 의미하며 그 두 막대의 사이가 하나의 구간으로 구분된 구간임을 의미한다. 그 두 막대의 진폭을 틀리게 나타냈는데, 이는 큰 진폭의 첫 번째 막대(49)는 기울기 반전점을, 낮은 진폭의 두 번째 막대(50)는 기울기 변환점을 의미하는 것으로 사용될 수 있다.

<위쪽 기울기 추적파에 의한 기울기 반전점과 기울기 변환점의 결정>

이하에서는 본 발명에 따른 또 다른 기울기 추적파인 위쪽 기울기 추적파에 대해서 첨부 도면 도6 내지 도10을 참조하여 상술한다. 본 발명에 따른 위쪽 기울기 추적파는 전술한 아래쪽 기울기 추적파의 동작과 거의 유사하며, 그 차이점은 위쪽 기울기 추적파가 파형의 위쪽에서 파형으로 접근해 간다는 것이다.

도6은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법을 적용한 위쪽 기울기 추적파를 신호 파형과 함께 나타낸 도면이다. 도6을 참조하면, 위쪽 기울기 추적파 (140)를 신호 파형(100)에 적용한 경우를 설명하고 있다. 도6에서 실선(100)은 분할하고자 하는 파형을 나타내고, 점ㆍ(52, 53, 59)은 파형의 샘플치(또는 고려하는순간의 진폭)를 나타내며, 점선(140)은 위쪽 기울기 추적파의 동작을 나타낸다.

비록 도6에 점선으로 나타난 위쪽 기울기 추적파(140)가 파형의 전반부에서는 신호 파형의 아래쪽에서 신호 파형으로 접근해가고 있지만 위쪽 기울기 추적파라 부르기로 한다.

본 발명에 따른 위쪽 기울기 추적파의 동작은 신호 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 높은 경우와 낮은 경우로 구분되는데, 도7은 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 높은 경우의 위쪽 기울기 추적파의 동작 방법을 나타내고, 도8은 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 낮은 경우의 위쪽 기울기 추적파의 동작 방법을 설명하고 있다.

도7은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 위쪽 기울기 추적파의 신호 파형이 낮은 진폭으로부터 최대치까지 증가하는 구간에서의 동작을 설명하는 도면이다. 즉, 도7은 위쪽 기울기 추적파의 동작으로 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파의 진폭보다 높은 경우를 나타낸다. 도7에서 실선(100)은 분할하고자 하는 파형을 나타내고, 점ㆍ(52, 53, 59)은 신호 파형의 샘플치(또는 고려하는 순간의 진폭)를 나타내며, 또한 점선(140)은 신호 파형을 추적한 위쪽 기울기 추적파를 나타내며, □(54, 56, 60)은 발생한 샘플에 대한 위쪽 기울기 추적파의 위치를 나타낸다.

본 발명에 따른 위쪽 기울기 추적파의 설명은 도7에 보인 바와 같이 파형의 기울기가 음(-)에서 양(+)으로 변하는 파형의 기울기 반전점(51)에서 시작한다. 파형의 반전 샘플(51)로 갱신된 위쪽 기울기 추적파(140)는 세 번째 샘플(53)까지그 높이(54)를 유지한다. 만약 신호 파형이 세 번째 샘플(53)에 도달하기 전에 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 낮아지면 위쪽 기울기 추적파는 세 개의 샘플을 기다리지 않고 낮아진 파형의 진폭으로 위쪽 기울기 추적파를 갱신하며 발견된 기울기 반전점(51)은 무시된다.

그러나, 도7에 나타난 바와 같이 신호 파형의 진폭이 세 번째 샘플(53)까지 그 때의 위쪽 기울기 추적파의 진폭(54)보다 낮아지지 못하면 그 반전점(51)을 기울기 반전점으로 확인한다. 그리고, 그 기울기 반전점(51)과 세 번째 샘플치(53)간의 기울기 차이(또는 진폭차이)를 구하고 이를 3으로 나누어 평균 기울기를 구한다. 이와 같이 하여 구해진 평균 기울기는 위쪽 기울기 추적파에 더해져서 위쪽 기울기 추적파를 새로운 높이(56)로 갱신한다. 이같이 위쪽 기울기 추적파에 평균 기울기를 더하는 과정은 평균 기울기를 구한 후 발생하는 세 개의 샘플에 적용된다.

한편, 세 개의 샘플동안 신호 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 낮아지지 못하면, 평균 기울기는 세 개의 샘플이 발생한 동안의 진폭 변화로부터 다시 갱신되고, 새로운 평균 기울기를 다음에 발생하는 세 개의 샘플동안 더하며 위쪽 기울기 추적파를 갱신한다. 이 과정은 신호 파형의 진폭이 갱신된 위쪽 기울기 추적파의 진폭보다 낮아질 때까지 계속된다. 도7에서 기울기 반전점 (51)을 발견한 후 세 번째 샘플(53)까지 위쪽 기울기 추적파의 진폭(54)은 유지되었고 그 동안의 진폭의 차이로부터 평균 기울기를 구하여 그 다음 세 번째 샘플 (59)까지 위쪽 기울기 추적파에 평균 기울기를 더하여 위쪽 기울기 추적파의 높이(60)를 갱신하였다.

이때에 평균 기울기는 다시 갱신되고 다시 그 다음 세 번째 샘플(61)까지 위쪽 기울기 추적파에 더해진다. 그러다가 파형의 진폭(65)이 위쪽 기울기 추적파의 높이(66)보다 낮아지면 파형의 기울기 변환점이 결정되고 그 신호 파형의 진폭으로 위쪽 기울기 추적파를 갱신한다. 본 발명에 따른 양호한 실시예로서, 매 세 번째 샘플 후 구해진 평균 기울기는 그 다음 샘플에 적용되기 전에 이전에 사용된 평균 기울기의 50 %와 비교될 수 있다. 만약 새로운 평균 기울기가 바로 이전의 평균 기울기의 50 %보다 낮으면 평균 기울기는 도3에서 설명한 아래쪽 기울기 추적파의 경우와 마찬가지로 이전 평균 기울기의 50 %로 결정되고 그 값이 위쪽 기울기 추적파에 더해지게 된다.

도8은 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따른 위쪽 기울기 추적파가 기울기 반전점 이후 감소하는 구간에서의 동작을 설명하는 도면이다. 도8을 참조하면, 신호 파형의 후반부는 파형이 높은 진폭으로부터 감소하는 구간에서의 위쪽 기울기 추적파의 동작으로 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파의 진폭보다 낮은 경우를 설명한다. 도8에 나타난 파형의 전반부는 앞서 도7에서 설명한 위쪽 기울기 추적파의 동작을 나타내고 후반부는 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 낮아지는 경우를 설명한다.

도8에서 실선(100)은 분할하고자 하는 파형을 나타내고, 점ㆍ(53, 59)은 신호 파형의 샘플치(또는 고려하는 순간의 진폭)를 나타내며, 또한 점선(140)은 위쪽 기울기 추적파를 나타내고, □(56, 60)은 위쪽 기울기 추적파의 각 샘플에 대응하는 높이를 나타낸다.

즉, 본 발명에 따른 위쪽 기울기 추적파는 바로 전에 발생한 샘플의 진폭으로, 현재 발생한 샘플의 진폭과 비교하여 샘플의 진폭이 낮으면 그 진폭으로 갱신된다. 도8의 기울기 변환점(65)은 그때의 위쪽 기울기 추적파의 높이(66)보다 낮기 때문에 위쪽 기울기 추적파는 샘플된 파형의 진폭(68)으로 갱신되고 그 높이(70)는 그 다음 샘플의 진폭(71)과 비교된다.

이 경우 위쪽 기울기 추적파의 높이(70)가 샘플된 파형의 진폭(71)보다 높으므로 위쪽 기울기 추적파는 그 신호 샘플의 진폭(71)으로 갱신되어 그 다음 발생할 샘플(73)과 비교하기 위해 그 높이(72)를 유지한다. 이 과정은 샘플의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 높은 샘플이 발생할 때까지 계속되며 그때의 동작은 도7에 설명하였다.

한편, 도7에서는 본 발명에 따른 구간 분할 방법에 따라 파형의 기울기 반전점(51)이 검출된 후 세 개의 샘플동안 위쪽 기울기 추적파의 높이(54)를 유지했는데, 만약 위쪽 기울기 추적파의 높이를 유지하는 세 개의 샘플동안 발생하는 신호 파형의 샘플치가 위쪽 기울기 추적파보다 낮아지게 된다면 그 기울기 반전점은 무시되고 신호 파형이 계속 감소하는 것으로 생각하고 도8에 설명한 과정을 따르게 된다. 그러나, 만약 위쪽 기울기 추적파가 세 개의 샘플동안 그 높이를 유지한 후 평균 기울기를 더한 만큼 증가하다가 신호 파형의 진폭이 위쪽 기울기 추적파보다 낮아지면 발견된 기울기 반전점은 확인된다.

한편, 도7에서는 최저치 검출 후 바람직한 실시예로서 세 개의 샘플동안 위쪽 기울기 추적파의 진폭을 유지했는데, 또 다른 양호한 실시예로서 샘플의 수를달리 선택할 수 있으며 그 효과는 다르게 된다. 선택하는 샘플의 수에 따라 두 개의 인접한 파형을 하나의 파형으로 고려하거나 두 개의 파형으로 나누어서 고려할 수 있도록 하며 마치 저역 필터를 사용한 것과 같은 효과도 발휘할 수 있게 할 수 있다.

도9a 내지 도9c는 본 발명에 따른 신호 파형 구간 분할 방법에 따라 기울기 반전점 검출 후 위쪽 기울기 추적파를 일정하게 유지하기 위한 샘플 수를 변화한 경우 영향을 나타낸 도면이다. 도9a를 참조하면, 파형이 감소하다가 첫 번째 기울기 반전점(87)에 도달한 후 증가하다가 두 번째 기울기 반전점(89)에서 반전되어 감소하는 신호 파형을 보이고 있다.

도9b를 참조하면, 도9a에 도시한 파형이 첫 번째 기울기 반전점(87)에 도달한 후 위쪽 기울기 추적파를 세 번째 샘플까지 반전점의 진폭(92)으로 유지한 경우를 보인다. 이 경우, 세 개 샘플 동안의 진폭차이로 부터 평균치를 구한 후 위쪽 기울기 추적파에 더하여 위쪽 기울기 추적파의 높이(94)를 갱신하고 다음 샘플을 기다린다. 다음 샘플(93)이 발생하면 그 진폭(93)을 그때의 위쪽 기울기 추적파의 높이(94)와 비교한다. 이때 신호 파형과 위쪽 기울기 추적파가 교차하며 신호 파형의 진폭(93)이 위쪽 기울기 추적파의 높이(94) 보다 낮아졌으므로 그때 신호 파형의 샘플점(93)이 기울기 변환점으로 선택되어 그 이후의 파형과 분리된다.

도9c를 참조하면, 파형이 첫 번째 기울기 반전점(87)에 도달한 후 위쪽 기울기 추적파를 네 번째 샘플(95)까지 또는 그 이상 유지한 경우를 보인다. 이 경우 위쪽 기울기 추적파의 진폭이 일정하게 유지되는 동안 신호 파형의 진폭(95)이 위쪽 기울기 추적파의 진폭(96)보다 낮아졌으므로 발견된 반전점(87)은 무시되고 파형이 계속 감소하는 경우로 간주한다.

따라서, 기울기 반전점을 발견한 후 그 반전점의 진폭으로 위쪽 기울기 추적파를 몇 개의 샘플 동안 유지하느냐에 따라 파형의 작은 요철이 따로 구분되거나 하나로 합해질 수 있으며 그 샘플의 개수 N은 파형의 특성 및 잡음의 특성에 따라 달리 결정될 수 있고 여러 가지 조건을 설정함에 의해 자동적으로 결정될 수 있다.

도10은 본 발명에 따른 위쪽 기울기 추적파를 이용하여 파형의 기울기가 변하는 점을 결정하고 파형의 구간을 분할한 실시예를 나타낸 도면이다. 도10의 하단 첫 번째 막대(99)는 신호 파형의 첫 번째 기울기 반전점(51)을 의미하며, 낮은 진폭의 두 번째 막대(102)는 기울기 변환점(65)을 의미하며, 그 두 막대의 사이가 하나의 구간으로 구분된 구간임을 의미한다. 또한 세 번째 막대(101)는 신호 파형의 두 번째 기울기 반전점을 의미한다.

본 발명이 개시하는 위쪽 기울기 추적파를 이용한 신호 파형 분할 방법은 도7, 도8 및 도9에서 설명한 동작을 수행하며 신호 파형이 기울기 반전점에 도달한 때와 신호 파형이 위쪽 기울기 추적파와 교차하는 기울기 변환점에 도달한 때를 이용한다. 도7의 기울기 반전점(51)은 위쪽 기울기 추적파가 샘플의 진폭보다 높다가 샘플의 진폭보다 낮아지고 또한 그 다음 세 번 또는 K 번의 샘플동안 신호 파형이 반전점보다 높은 조건을 만족하는 점으로 어느 구간내의 신호 파형의 최저치를 결정하는데 사용될 수 있다.

도8에 나타난 신호 파형 후미의 신호 파형 샘플(65)은 파형의 진폭이 위쪽기울기 추적파보다 높다가 다시 낮아지는 점으로 신호 파형의 증가가 끝나는 점으로 간주하여 기울기 변환점으로 결정하여 파형의 구간 분할에 사용한다.

<파형의 구간 분할 방법>

본 발명이 개시하는 제안하는 파형 분할 방법은 아래쪽 기울기 추적파의 동작을 수행하며 신호 파형의 기울기가 양(+)에서 음(-)으로 변하고 이후 발생하는 세 개 또는 N 개 신호 샘플의 진폭이 기울기가 음에서 양으로 변한 점보다 낮은 기울기 반전점과, 또한 아래쪽 기울기 추적파가 평균 기울기로 감소하다가 다시 샘플의 진폭보다 작아 지는 때를 기울기 변환점으로 결정하여 그 점들을 파형의 분할 점으로 사용하는 것이다.

도3의 최대 샘플치(9)는 아래쪽 기울기 추적파가 샘플의 진폭보다 작다가 샘플의 진폭보다 커지는 점으로 신호 파형의 기울기가 양(+)에서 음(-)으로 변하는 기울기 반전점을 결정하여 그 다음의 신호 파형과 구분하고, 파형 후미의 샘플(27)은 신호 파형의 진폭이 아래쪽 기울기 추적파보다 낮게 분포하다가 다시 커지는 점으로 파형의 감소가 끝나는 점으로 간주하여 기울기가 변환점으로 결정하여 그 다음의 파형과 구분한다.

도5는 전술한 아래쪽 기울기 추적파를 이용하여 신호 파형의 기울기가 변하는 점을 결정한 예를 보인다. 도5의 아래의 첫 번째 막대(49)는 파형의 최대치(9)를 아래쪽 기울기 추적파가 최대치를 세 번의 샘플동안 유지한 조건으로 검출된 기울기 반전점을 의미하며 그 점의 전후를 분할하는 점이고, 두 번째 막대(50)는 평균 기울기로 하강하던 아래쪽 기울기 추적파의 진폭(28)이 다시 샘플치(27)보다 낮아지는 때를 나타내며 기울기가 급격히 변하는 점으로 그 점의 전후를 분할한다.

이어서, 도6, 도7 및 도8에서 설명한 위쪽 기울기 추적파의 동작을 수행하며 파형의 기울기가 음(-)에서 양(+)으로 변하고 그 다음에 발생하는 세 개 또는 N 개 신호 샘플의 진폭이 기울기가 음에서 양으로 변한 점보다 높은 기울기 반전점과 위쪽 기울기 추적파가 평균 기울기로 증가하다가 다시 신호 파형의 진폭보다 높아지는 때를 기울기 변환점을 결정하여 그 점들을 파형의 분할 점으로 사용한 도7의 기울기 반전점(51)은 위쪽 기울기 추적파가 신호 샘플의 진폭보다 높다가 샘플의 진폭보다 낮아지는 점으로 그 후의 세 개의 샘플동안 위쪽 기울기 추적파의 진폭이 유지되었으므로 파형의 기울기 반전점으로 결정되었고, 위쪽 기울기 추적파가 평균 기울기로 증가하다가 파형의 샘플보다 높아지는 점(65)을 기울기 변환점으로 결정하여 그 다음의 신호 파형과 구분된다.

도10은 전술한 위쪽 기울기 추적파를 이용하여 신호 파형의 기울기가 변하는 점을 결정한 실시예를 보인다. 도10의 아래 그림의 첫 번째 막대(99)는 파형의 기울기 반전점(51)으로 위쪽 기울기 추적파가 그 진폭을 세 번의 샘플동안 유지한 조건으로 검출된 기울기 반전점(51)을 의미하며 파형을 그 점의 전후로 분할하는 점이 되고, 두 번째 막대(100)는 평균 기울기를 더하여 상승하던 위쪽 기울기 추적파의 진폭(66)이 다시 샘플치(65)보다 낮아지는 때를 나타내는 기울기 변환점을 의미하며 파형을 그 점의 전후로 분할하는 점이다. 또한, 세 번째 막대(101)는 그 후에 발견된 기울기 반전점을 의미하며 역시 파형을 분할한다.

도5와 도10에 기울기 반전점과 기울기 변환점을 이용하여 결정한 신호 파형의 분할 점을 보였다. 각 도 아래쪽의 막대들은 파형의 분할 점을 의미하며 도5에 보인 위쪽 방향으로의 막대들(49, 50)은 아래쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 파형의 분할 점을 나타내고, 도10에 보인 아래쪽 방향으로의 막대들(99, 100, 101)은 위쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 파형의 분할 점을 나타낸다.

또한, 도5의 높은 막대(49)는 아래쪽 기울기 추적파에 의해 발견된 기울기가 양(+)에서 음(-)으로 변하는 기울기 반전점을 의미하며, 낮은 막대(50)는 아래쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 기울기 변환점이다. 도10의 긴 막대들(99, 101)은 위쪽 기울기 추적파에 의해 발견된 기울기가 음(-)에서 양(+)으로 변하는 기울기 반전점을 의미하며, 낮은 막대(100)는 위쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 기울기 변환점이다.

전술한 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파에 의해 신호 파형을 분할한 방법은 각각의 기울기 추적파를 시간이 증가하는 방향으로 적용하였다. 이것은 신호 파형의 실시간 인식 또는 저장된 신호 파형의 인식에 모두 사용될 수 있다. 저장된 신호 파형으로부터 특정 파형을 인식하는 경우 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 시간의 역 방향으로도 적용할 수 있다. 즉, 저장된 신호 파형 데이터의 마지막으로부터 처음 데이터를 향하여 위에서 설명한 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 적용하여 파형을 분할할 수 도 있다. 정확한 신호 파형 분할을 위해서는 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 시간이 증가하는 방향이나 역 방향으로 모두 적용할 수도 있다. 먼저 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 시간이 증가하는 방향으로 적용한 후 시간이 감소하는 역 방향으로 다시 적용하는 것이다.

또한, 필요에 따라 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파의 적용 방향을 신호 파형의 어느 위치에서든지 바꿀 수도 있다. 즉 시간이 증가하는 방향으로 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 적용하다가 임의의 기울기 반전점 또는 기울기 변환점에 도달하면 그 점에서 시간이 감소하는 방향으로 다음 기울기 반전점 또는 기울기 변환점이 발견될 때까지 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 적용할 수 있다. 이 경우 샘플링 시간보다 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 어느 구간 동안 반대 방향으로 적용하는데 걸리는 시간이 짧다면 실시간으로도 적용될 수 있다.

위에서 설명한 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 이용한 기울기 분할 방법은 인접한 기울기 반전점과 기울기 변환점 사이를 하나의 구간으로 정의하였다. 그러나 필요에 따라 발견된 기울기 반전점을 중심으로 그 좌우의 기울기 변환점 사이를 한 구간으로 정의할 수도 있다. 이것은 아래쪽 기울기 추적파에 의해 구해진 기울기 반전점들과 기울기 변환점들, 또한 위쪽 기울기 추적파에 의해 구해진 기울기 반전점들과 기울기 변환점들에 각각 따로 적용될 수 있으나, 두 개의 추적파에 의해 구해진 섞여진 반전점들과 기울기 변환점들에도 적용할 수 있다.

앞서 도5와 도10에 보인 아래쪽 기울기 추적파의 위쪽 기울기 추적파에 의해 분할된 구간은 필요에 따라 다음과 같이 보정될 수 있다.

도11은 아래쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 분할된 파형을 나타낸 도면이다. 도11의 하단 첫 번째 막대(171)와 마지막 막대(173)는 아래쪽 기울기 추적파가 결정한 기울기 변환점이고, 세 번째 막대(172)는 아래쪽 기울기 추적파가 결정한 기울기 반전점이다. 아래쪽 기울기 추적파가 결정한 기울기 반전점(172)의 좌측의 기울기 변환점(171)에서의 신호 파형의 진폭(177)과 우측의 기울기 변환점(173)에서의 신호 파형의 진폭(178)이 서로 많이 차이가 난다. 이 경우, 기울기 반전점(172)에서의 신호 파형의 진폭(170)으로부터 좌우 기울기 변환점(171, 173)에서의 신호 파형의 진폭(177, 178)을 각각 감하여 서로 비교하여 만약 큰 진폭에 대한 작은 진폭의 비율이 Y % 보다 크면 아래쪽 기울기 추적파가 발견한 기울기 변환점(171, 173)을 그대로 사용한다.

그러나, 만약 Y % 보다 작으면 도11에 보인 바와 같이 기울기 변환점의 위치를 조정하여 분할된 구간을 보정한다. 그 방법은 기울기 반전점(172)에서의 신호 파형의 진폭(170)에 가까운 진폭(178)을 갖는 기울기 변환점(173)을 선택하고 반대쪽 신호 파형의 진폭이 선택된 기울기 반전점(173)에서의 진폭(178)과 가장 가까운 진폭(179)을 발견하여 그 샘플링 순간을 조정된 기울기 변환점(180)으로 결정하여 아래쪽 기울기 추적파에 의해 분할된 구간을 보정한다.

한편, Y는 발견하려는 파형 특성에 따라 30에서 90 % 사이에서 선택될 수 있으며, 생체 신호의 경우 바람직하게는 70%가 이용될 수 있다. 본 절에 설명한 보정 방법은 필요에 따라 적용되거나 적용되지 않을 수 있다.

도12는 위쪽 기울기 추적파에 의해 결정된 분할된 파형을 나타낸 도면이다. 도12의 하단 첫 번째 막대(181)와 마지막 막대(183)는 위쪽 기울기 추적파가 결정한 기울기 변환점이고, 두 번째 막대(182)는 위쪽 기울기 추적파가 결정한 기울기반전점이다. 위쪽 기울기 추적파가 결정한 기울기 반전점(182)의 좌측의 기울기 변환점(181)에서의 신호 파형의 진폭(187)과 우측의 기울기 변환점(183)에서의 신호 파형의 진폭(189)이 서로 많이 차이가 난다. 이 경우 기울기 반전점(182)에서의 신호 파형의 진폭(180)으로부터 좌우 기울기 변환점(181, 183)에서의 신호 파형의 진폭(187, 189)을 각각 감하고 서로 비교하여 만약 큰 진폭에 대한 작은 진폭의 비율이 Y % 보다 크면 위쪽 기울기 추적파가 발견한 기울기 변환점(181, 183)을 그대로 사용한다.

그러나, 만약 Y % 보다 작으면 도12에 보인 바와 같이 기울기 변환점의 위치를 조정하여 분할된 구간을 보정한다. 그 방법은 기울기 반전점(182)에서의 신호 파형의 진폭(180)에 가까운 진폭(187)을 갖는 기울기 변환점(181)을 선택하고, 반대쪽 신호 파형의 진폭이 선택된 기울기 변환점(181)에서의 진폭(187)과 가장 가까운 진폭(188)을 발견하여 그 샘플링 순간을 조정된 기울기 변환점(185)으로 결정하여 아래쪽 기울기 추적파에 의해 분할된 구간을 보정한다. 한편 Y는 발견하려는 파형 특성에 따라 30에서 90 % 사이에서 선택될 수 있으며, 생체 신호의 경우 바람직하게는 70%가 이용될 수 있다. 본 절에 설명한 보정 방법은 필요에 따라 적용되거나 적용되지 않을 수 있다.

<분할된 파형의 특성화>

이하에서는, 아래쪽 기울기 추적파와 위쪽 기울기 추적파를 적용하여 기울기 반전점과 기울기 변환점으로 얻어진 신호 파형의 분할 점들을 더욱 특성화하는 방법들을 설명한다.

본 발명의 양호한 제1 실시예로서, 기울기 분할 점들 사이의 신호 파형의 면적을 구하여 그 면적을 구간의 끝에 나타내어 그 구간을 특성화하는 것이다. 각 구간의 신호 파형의 면적은 기울기 변환점에 해당하는 신호 파형의 진폭을 그 구간의 신호 샘플 치들로 부터 각각 감하여 그 값들을 더한 것으로 그 구간을 특성화한다. 또한, 신호 파형의 구간을 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 한 개의 구간으로 정의하는 경우, 파형 전반부의 면적과 후반부의 면적을 위에 설명한 방법으로 계산하여 합해진 값으로 그 구간의 면적 특성을 결정하거나, 전반부의 면적과 후반부의 면적을 한 개의 쌍으로 하여 그 구간을 특성화할 수 있다.

본 발명에 따른 제2 실시예로서, 기울기 분할 점들로 분할된 구간내의 진폭을 계산하여 그 구간을 특성화할 수 있다. 진폭은 신호 파형의 기울기 반전점의 진폭으로부터 기울기 변환점의 진폭을 감한 것으로 정의한다. 또한, 신호 파형의 구간을 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 한 개의 구간으로 정의하는 경우, 파형 전반부의 진폭과 후반부의 진폭을 위에 설명한 방법으로 계산하여 합해진 값으로 그 구간의 진폭 특성을 결정하거나, 전반부의 진폭과 후반부의 진폭을 한 개의 쌍으로 하여 그 구간을 특성화할 수 있다.

본 발명에 따른 제3 실시예로서, 기울기 분할 점들로 분할된 구간의 시간 간격을 계산하여 그 구간을 특성화하는 것이다. 시간 간격은 구간의 처음에서 마지막까지의 시간 차이로 정의한다. 또한, 신호 파형의 구간을 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 한 개의 구간으로 정의하는 경우, 파형 전반부의 시간 간격과 후반부의 시간 간격을 위에 설명한 방법으로 계산하여 합해진 값으로 그 구간의 시간 간격 특성을 결정하거나, 전반부의 시간 간격과 후반부의 시간 간격을 한 개의 쌍으로 하여 그 구간을 특성화할 수 있다. 전술한 신호 파형의 특성화를 위한 세 가지 실시예는 각각 따로 적용되거나 함께 파형을 특성화하는데 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 계산된 구간의 면적 또는 진폭을 시간 간격으로 나누거나 곱하여 파형의 특성을 더욱 감소할 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 아래쪽 기울기 추적파 또는 위쪽 기울기 추적파를통해 신호 파형을 분할함으로써 효율적으로 신호 파형을 신호 인식에 적합하도록 분할할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 신호 분할 방법은 생체 신호를 측정하는 의료기기에 적용할 경우에 효율적으로 분할된 구간에 대한 신호 인식을 수행할 수 있게 된다.

Claims

선정된 간격으로 샘플 포인트마다 샘플링이 된 신호 파형에 대하여 각각의 구간마다 상기 샘플링이 된 샘플 포인트를 다수개 포함하도록 상기 신호 파형을 추적파를 통해 구간 분할하는 방법에 있어서,

(a) 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭을 비교하여, 상기 추적파의 함수 값이 상기 신호 파형의 진폭보다 작은 경우, 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭으로 갱신하는 단계;

(b) 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트 함수 값과 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭을 비교하여 상기 추적파의 함수 값이 상기 신호 파형의 샘플 포인트의 진폭보다 크거나 같은 경우, 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 추적파 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 비교하는 단계;

(c) 상기 단계 (b)에 있어서, 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 서로 같은 경우 제(n-2) 번째 및 그 이전의 선행 샘플 포인트의 함수 값을 참조하여, 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값이 선행하는 제(n-1) 번째, 제(n-2) 번째, …를 포함하여 몇 회 동안을 동일 함수 값으로 유지되고 있는지를 카운트하고 선정된 횟수(k)를 채우지 못한 경우는 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값으로 유지하고, 선정된 횟수를 충족한 경우에는 제(n-k) 번째 샘플 포인트를 기울기 반전점으로 간주하고 신호 파형의 제(n-k) 번째 샘플 포인트의 진폭과 신호 파형의 제n 번째 샘플 포인트의 진폭 사이의 평균 기울기로 감하여 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하는 단계;

(d) 상기 단계 (b)에서 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 서로 다른 경우 제(n-2) 번째 및 그 이전의 선행 샘플 포인트의 함수 값을 참조하여, 제n 번째 샘플 포인트 함수 값이 선행하는 제(n-1) 번째, 제(n-2) 번째, …를 포함하여 몇 회 동안을 동일 기울기로 감소되고 있는지를 카운트하고 선정된 횟수(L)를 채우지 못한 경우에는 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 동일 기울기('제1 기울기'라 칭함)로 감하여 하고, 갱신 선정된 횟수를 충족한 경우에는 신호 파형의 제(n-L) 번째 샘플 포인트의 진폭과 신호 파형의 제n 번째 샘플 포인트 진폭 사이의 평균 기울기('제2 기울기'라 칭함)를 계산하여 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기의 선정된 비율(X %) 보다 가파른 경우에는 상기 제2 기울기로 감하여 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하고, 만일 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기의 선정된 비율(X %) 보다 완만한 경우에는 상기 제1 기울기에 선정된 비율(X %)을 곱한 새로운 기울기로써 감하여 상기 추적파의 제 (n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하는 단계; 및

(e) 상기 단계 (d)에서 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭보다 작거나 같아져서 두 파형이 교차하는 경우, 상기 제(n+1) 번째 샘플 포인트를 기울기 변환점으로 간주하여 상기 정의된 기울기 반전점과 상기 기울기 변환점 사이의 구간을 하나의 구간으로 인식하는 단계

를 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
선정된 간격으로 샘플 포인트마다 샘플링이 된 신호 파형에 대하여 각각의 구간마다 상기 샘플링이 된 샘플 포인트를 다수개 포함하도록 상기 신호 파형을 추적파를 통해 구간 분할하는 방법에 있어서,

(a) 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭을 비교하여, 상기 추적파의 함수 값이 상기 신호 파형의 진폭보다 큰 경우, 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭으로 갱신하는 단계;

(b) 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트 함수 값과 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭을 비교하여 상기 추적파의 함수 값이 상기 신호 파형의 샘플 포인트의 진폭보다 작거나 같은 경우, 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 추적파 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 비교하는 단계;

(c) 상기 단계 (b)에 있어서, 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 서로 같은 경우 제(n-2) 번째 및 그 이전의 선행 샘플 포인트의 함수 값을 참조하여, 제n 번째 샘플 포인트의 함수값이 선행하는 제(n-1) 번째, 제(n-2) 번째, …를 포함하여 몇 회 동안을 동일 함수 값으로 유지되고 있는지를 카운트하고 선정된 횟수(k)를 채우지 못한 경우는 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값으로 유지하고, 선정된 횟수를 충족한 경우에는 제(n-k) 번째 샘플 포인트를 기울기 반전점으로 간주하고 신호 파형의 제(n-k) 번째 샘플 포인트의 진폭과 신호 파형의 제n 번째 샘플 포인트의 진폭 사이의 평균 기울기로 증가시켜 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하는 단계;

(d) 상기 단계 (b)에서 상기 추적파의 제n 번째 샘플 포인트의 함수 값과 상기 제(n-1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 서로 다른 경우 제(n-2) 번째 및 그 이전의 선행 샘플 포인트의 함수 값을 참조하여, 제n 번째 샘플 포인트 함수 값이 선행하는 제(n-1) 번째, 제(n-2) 번째, …를 포함하여 몇 회 동안을 동일 기울기로 증가되고 있는지를 카운트하고 선정된 횟수(L)를 채우지 못한 경우에는 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 동일 기울기('제1 기울기'라 칭함)로 증가시켜야 하고, 갱신 선정된 횟수를 충족한 경우에는 신호 파형의 제(n-L) 번째 샘플 포인트의 진폭과 신호 파형의 제n 번째 샘플 포인트 진폭 사이의 평균 기울기('제2 기울기'라 칭함)를 계산하여 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기의 선정된 비율(X %) 보다 가파른 경우에는 상기 제2 기울기로 증가시켜 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하고, 만일 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기의 선정된 비율(X %) 보다 완만한 경우에는 상기 제1 기울기에 선정된 비율(X %)을 곱한 새로운 기울기로써 증가시켜 상기 추적파의 제 (n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값을 갱신하는 단계; 및

(e) 상기 단계 (d)에서 상기 추적파의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 함수 값이 상기 신호 파형의 제(n+1) 번째 샘플 포인트의 진폭보다 크거나 같아져서 두 파형이 교차하는 경우, 상기 제(n+1) 번째 샘플 포인트를 기울기 변환점으로 간주하여 상기 정의된 기울기 반전점과 상기 기울기 변환점 사이의 구간을 하나의 구간으로 인식하는 단계

를 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분할된 구간에 대하여 상기 기울기 변환점에 해당하는 신호 파형의 진폭을 상기 분할된 구간의 샘플 포인트들의 진폭들로부터 각각 감하고 그 값들을 더하여 상기 분할 구간의 면적을 산출하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 반전점을 중심으로 좌우에 정의된 기울기 변환점 사이를 하나의 구간으로 정의하고, 신호 파형의 전반부 면적과 후반부 면적을 각각 산출하여 그 값들을 합한 값으로 상기 구간의 면적 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 하나의 구간으로 정의하고, 신호 파형의 전반부 면적과 후반부 면적을 각각 산출하여, 산출된 전반부 면적과 후반부 면적을 한 개의 쌍으로 하여 구간의 면적 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분할된 구간 내의 각각의 샘플 포인트에서의 신호 파형의 진폭 차이를 계산하여 당해 구간의 진폭 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분할 구간 내의 진폭 차이를 신호 파형의 기울기 반전점의 진폭으로부터 기울기 변환점의 진폭을 감한 것으로 계산하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 한 개의 구간으로 하는 경우, 파형 전반부의 진폭과 후반부의 진폭을 각각 기울기 반전점의 진폭으로부터 기울기 변환점의 진폭을 감한 것으로 계산하여 서로 합한 값으로 당해 구간의 진폭 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 한 개의 구간으로 하는 경우, 파형 전반부의 진폭과 후반부의 진폭을 각각 기울기 반전점의 진폭으로부터 기울기 변환점의 진폭을 감한 것으로 계산하여 계산된 전반부의 진폭과 후반부의 진폭을 하나의 쌍으로 하여 당해 구간의 진폭 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 변환점과 상기 기울기 반전점으로 분할된 분할 구간의 시간 간격을 상기 분할 구간의 시작점에서 최종점까지의 시간차를 산출하여 당해 구간의 시간 간격을 산출하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 반전점을 중심으로 좌우의 기울기 변환점 사이를 하나의 구간으로 정의하는 경우, 상기 기울기 분할 점들 사이로 분할된 구간의 시간 간격을 구간의 시작점에서 최종점까지의 시간 차이로 계산하여 양쪽의 값을 서로 합하여 얻은 값으로 당해 구간의 시간 간격 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 반전점을 중심으로 좌우 기울기 변환점 사이를 하나의 구간으로 정의하는 경우, 상기 기울기 분할 점들 사이로 분할된 구간의 시간 간격을 구간 시작점에서 최종점까지의 시간 차이로 계산하여, 양쪽의 값을 한 개의 쌍으로 하여 당해 구간의 시간 간격 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (c) 및 상기 단계 (e)에서 결정된 기울기 반전점과 기울기 변환점에 대하여 상기 기울기 반전점의 좌우측 기울기 변환점에서의 신호 파형의 진폭과 상기 기울기 반전점에서의 신호 파형의 진폭 사이의 차이를 각각 산출하여, 좌측 기울기 변환점 및 우측 기울기 변환점에서 각각 산출된 진폭 차이가 서로 선정된 비율(Y %) 보다 작은 경우, 상기 한 쌍의 좌우 기울기 변환점 가운데서 상기 기울기 반전점에서의 신호 파형 진폭에 가까운 크기의 진폭을 갖는 기울기 변환점을 선택하고 상기 기울기 반전점을 기준으로 하여 상기 기울기 변환점의 대칭된 위치에 근접하고, 상기 선택된 기울기 변환점의 진폭과 그 크기가 가장 비슷한 신호 파형의 샘플 포인트를 반대 방향 신호 파형의 대칭된 또 다른 기울기 변환점으로 선택함으로써 분할된 구간을 보정하는 단계를 더 포함하는 샘플화된 신호 파형의 구간 분할 방법.