信号处理装置及信号处理方法与流程
本发明涉及一种从检测对象信号被埋没在噪声中的输入信号中提取检测对象信号的信号处理装置及信号处理方法。
背景技术：
为了从被埋没在噪声中的输入信号提取检测对象信号，随机共振现象是有用的。随机共振现象是如下的现象，在该现象中，给埋没在噪声中的信号进一步添加噪声，并且随后使所得信号经受非线性处理由此加强检测对象信号。然而，在这样的随机共振现象中，作为示出检测结果的性能的评估值所使用的相关系数根据图1所示的添加噪声的强度而改变。在图1的情况下，在噪声强度为30处相关系数最大。特别地，由于存在用于实现最大检测精确度的最优噪声强度，所以可期望地调整噪声强度。
j.j.collins,carsonc.chowandthomast.imhoff,"stochasticresonancewithouttuning",nature,(uk),20july1995,vol.376,pp.236-238(在下文中称为非专利文献1)公开了如图2所示的构造，在该构造中，输入信号i(x)被分支为多支，并且将不同的噪声添加到各支且使噪声经受非线性处理以进一步将它们的输出进行合成，由此以稳定的精确度对检测对象信号进行检测。非专利文献1描述了，分支的增加能够使得相关系数稳定而与强度无关，这消除了如图1所示的峰值，因此导致消除了调整噪声强度的必要。
日本特开2012-175371号公报公开了一种如下的处理，将基于包括在接收信号系统列中的、期望的信号系统列和干扰信号系统列中的任何信号列所生成的多个合成的信号系统列，与该接收信号系统列合成，以使用随机共振现象来加强期望的信号系统列。
技术实现要素：
近些年，以此方式，如上所述的使用随机共振现象对检测对象信号的提取例如可以用于产品检查。例如，能够对制造的产品摄像并且给所得图像数据添加预定噪声以使该数据经受非线性处理，由此提取产品中存在的诸如缺陷等的特殊部分。那么，通过提供这样的提取步骤、所提取的特殊部分的弹出步骤以及使得检查者能够确认弹出的图像并最终确定的步骤，在与仅通过检查者的视觉检查来对产品进行确定的情况相比的情况下，能够显著减少检查时间并且能够提高检查的精确度。
此外，如上所述的特殊部分提取机制的应用不限于在生产现场的检查步骤也可以用于产品本身。具体示例包括如下的构造：在个人打印机中发生喷射故障的情况下，对由该个人打印机打印的图像进行摄像，并使所得图像数据经受随机共振处理，由此能够自动提取缺陷部分。不管是在从工厂装运时的产品检查还是产品运输之后的图像检测，在检测步骤中的特殊部分提取处理必须以高精确度和高速度利用相对简单的构造和简单的处理来实施。
然而，如果上述检查步骤为了充分提高其效果(即，对抗噪声强度的鲁棒性)而使用非专利文献1或日本特开2012-175371号公报，则需要很多合成电路或非线性电路，这会引起对复杂的处理、增加的处理时间或有更高价格的装置的顾虑。
为了解决上述缺点，做出了本发明。本发明的目的是提供能够在短时间段内、以稳定的可靠性、精确地从输入信号提取检测对象信号的信号处理装置及信号处理方法。
根据本发明的第一方面，提供一种信号处理装置，所述信号处理装置包括：获取单元，其被构造为获取输入数据；被构造为通过从输入数据的各个信号的值中减去预定噪声值来生成噪声削减数据的单元；随机共振处理单元，其被构造为使所述噪声削减数据经受预定随机共振处理由此生成随机共振数据；以及输出单元，其被构造为输出预定随机共振处理的结果，其中，所述预定随机共振处理是如下的处理：以对并行进行的将新噪声添加到噪声削减数据以使所得数据经受二值化处理的步骤的结果进行合成的方式，输出在并行数为等效于无穷大的情况下所获得的值。
根据本发明的第二方面，提供一种信号处理装置，所述信号处理装置包括：获取单元，其被构造为获取输入数据；被构造为通过从输入数据的各个信号的值中减去预定噪声值来生成噪声削减数据的单元；随机共振处理单元，其被构造为使所述输入数据经受预定随机共振处理以随后乘以噪声削减数据，由此生成随机共振数据；以及输出单元，其被构造为输出预定随机共振处理的结果，其中，所述预定随机共振处理是如下的处理：以对并行进行的将新噪声添加到输入数据以使所得数据经受二值化处理的步骤的结果进行合成的方式，输出在并行数为等效于无穷大的情况下所获得的值。
根据本发明的第三方面，提供一种信号处理方法，所述信号处理方法包括：获取步骤，其用于获取输入数据；生成噪声削减数据的步骤，其通过从输入数据的各个信号的值中减去预定噪声值来生成噪声削减数据；随机共振处理步骤，其用于使所述噪声削减数据经受预定随机共振处理由此生成随机共振数据；以及输出步骤，其用于输出预定随机共振处理的结果，其中，所述预定随机共振处理是如下的处理：以对并行进行的将新噪声添加到噪声削减数据以使所得数据经受二值化处理的步骤的结果进行合成的方式，输出在并行数为等效于无穷大的情况下所获得的值。
通过下面(参照附图)对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1例示了随机共振处理中噪声强度与相关系数之间的关系；
图2例示了非专利文献1中的随机共振处理；
图3a至图3d示出能够在本发明中使用的图像处理装置的示例性模式；
图4是说明第一实施例中的控制的构造的框图；
图5是例示喷墨打印装置的构造的示意图；
图6a和图6b例示了打印头的打印元件和打印头的读取元件的布置构造；
图7例示了打印在片材上的图像和检查图案的布局；
图8例示了读取传感器中的一个如何读取对象物体；
图9是说明特殊部分检测算法的基本步骤的流程图；
图10a和图10b例示了在生成随机数的情况下的柱状图；
图11a和图11b例示了由公式7和公式8示出的曲线图；
图12是例示在第一实施例中的特殊部分提取处理步骤的流程图；
图13a至图13f例示了检查信号s(x)和处理后的结果；
图14例示了不包括噪声的检测对象数据；
图15例示了通过使处理对象信号s(x)经受各种处理而获得的相关系数值；
图16a和图16b例示了噪声强度k与相关系数c之间的关系；
图17是例示第二实施例中的特殊部分提取处理的流程图；
图18a和18b例示了第二实施例的判断处理；
图19例示了通过使处理对象信号s(x)经受各种处理而获得的相关系数值；
图20例示了第二实施例中的噪声强度k与相关系数c之间的关系。
具体实施方式
图3a至图3d例示了能够用作本发明的信号处理装置的图像处理装置1的示例性模式。本发明的图像处理装置用于使图像数据经受弹出处理以使得用户能够更容易地识别例如在已打印图像中的白色条纹(条纹状不均匀)或者用于使图像数据经受通过装置本身的用于确定的处理。本发明的图像处理装置能够采用各种系统形式。
图3a例示了图像处理装置1包括读取单元2的实施例。例如，该模式对应于如下的情况：将由喷墨打印装置打印了预定图像的片材放置在图像处理装置1中的读取单元2的读取底板上，并且由例如光学传感器来摄像并且该图像数据由图像处理单元3处理。图像处理单元3包括cpu或提供具有比cpu的处理更快速度的处理的图像处理加速器，并且图像处理单元3控制由读取单元2的读取操作并使接收到的数据经受预定检查处理。
图3b例示了图像处理装置1外部地连接到包括读取单元2的读取装置2a的实施例。例如，这对应于将扫描器连接到例如pc的系统。可以使用诸如usb、gige、或cameralink等的通常的连接方法。由读取单元2读取的图像数据经由接口4提供给图像处理单元3。图像处理单元3使接收到的数据经受预定检查处理。在该实施例的情况下，图像处理装置1还可以外部地连接到包括打印单元5的打印装置5a。
图3c例示了图像处理装置1包括读取单元2和打印单元5的实施例。这对应于例如包括扫描功能、打印功能和图像处理功能的复合机。图像处理单元3控制诸如在打印单元5中的打印操作、在读取单元2中的读取操作以及对由读取单元2读取的图像进行的检查处理等的所有操作。
图3d例示了包括读取单元2和打印单元5的复合机6外部地连接到图像处理装置1的实施例。这对应于包括扫描功能和打印功能二者的复合机连接到例如pc的系统。本发明的图像处理装置1还可以采用图3a至图3d的实施例中任一个。然而，以下部分将通过使用图3d的实施例的图像检查装置的示例来描述本发明的实施例。
(第一实施例)
图4是用于说明图3d的实施例中的控制构造的框图。例如，图像处理装置1作为信号处理装置由主机pc构成。cpu301在使用ram302作为工作区域的同时根据在hdd303中保持的程序执行各种类型的处理。例如，cpu301基于经由键盘/鼠标i/f305从用户接收到的命令或由hdd303保持的程序来生成能够由复合机6打印的图像数据，并将该图像数据传输给复合机6。cpu301基于存储在hdd中的程序使经由数据传输i/f304从复合机6接收到的图像数据经受的预定处理，以经由显示i/f306在未示出的显示器上显示结果和各个信息。经由数据传输i/f304从复合机6接收到作为稍后描述的本实施例的随机共振处理的对象的图像数据i(x)。
另一方面，在复合机6中，cpu311基于由rom313中保持的程序，在使用ram312作为工作区域的同时执行各种类型的处理。复合机6包括：图像处理加速器309用于进行高速图像处理，扫描器控制器307用于控制读取单元2以及头控制器314用于控制打印单元5。
图像处理加速器309是能够以比cpu311更快的速度执行图像处理的硬件。图像处理加速器309通过使得cpu311能够将数据和图像处理所需的参数写入ram312的预定地址而启动。在读取上述的参数和数据之后，数据经受预定图像处理。然而，图像处理加速器309不是必不可少的元件。因此，类似的处理能够由cpu311执行。
头控制器314向配设在打印单元5中的打印头100提供打印数据，并且控制打印头100的打印操作。头控制器314通过使得cpu311能够将能够由打印头100打印的打印数据和控制参数写入ram312的预定地址而启动并且基于打印数据执行喷射操作。
扫描器控制器307在控制各个布置在读取单元2中的读取元件的同时将从读取元件获得的rgb亮度数据输出到cpu311。cpu311经由数据传输i/f310将所得rgb亮度数据传输给图像处理装置1。图像处理装置1的数据传输i/f304和复合机6的数据传输i/f310能够通过例如usb、ieee1394或lan连接。
图5是例示能够用作本实施例的复合机6的喷墨打印装置(在下文中也可被简称为“打印装置”)的构造的示意图。本实施例的打印装置是全行式打印装置，在该打印装置中，按y方向并行地布置具有与可以是打印介质或检查对象的片材p的宽度类似的宽度的打印头100和读取头107。打印头100包括四个打印元件列101至104，通过这四个打印元件列分别喷射黑色(k)、青色(c)、品红色(m)和黄色(y)的墨。这些打印元件列101至104并行地布置在片材p的输送方向(y方向)上。在打印元件列101至104的更下游配设读取头107。读取头107中包括按x方向布置的用于读取已打印图像的多个读取元件。
为了进行打印处理或读取处理，按图中的y方向根据输送辊105的旋转以预定速度输送片材p。在该输送期间，进行由打印头100进行的打印处理或进行由读取头107进行的读取处理。位于进行由打印头100进行的打印处理的位置处的、或进行由读取头107进行的读取处理的位置处的片材p，通过由平板构成的台板106从下侧支撑，由此维持平滑度或者距打印头100或读取头107的距离。
图6a或图6b例示了在打印头100中的打印元件的布置构造和读取头107中的读取元件的布置构造。在打印头100中，构造与各墨的颜色对应的打印元件列101至104，使得以固定间距布置有多个打印元件108的多个打印元件基板201，以在具有交叠区域d的同时在x方向上连续的方式按y方向交替布置。对于在y方向上以固定速度输送的片材p，墨通过各个打印元件108基于打印数据以固定频率被喷射，由此将具有与打印装置108的布置间距相对应的分辨率的图像打印在片材p上。另一方面，读取头107中包括以预定间距按x方向布置的多个读取传感器109。
图7例示了在片材p上打印的图像700和检查图案701至704的布局。检查图案701至704通过打印元件列101至104中的各个通过对应的墨被打印。如果打印元件列101至104中的任一个打印元件列包括不喷射打印元件，那么在对应图案的对应位置处出现在y方向上延伸的白色条纹。检查图案701至704以先于图像700被打印并被读取头107读取的方式被打印在针对各页的片材(即，针对各个片材)末端的边缘上。读取头107使用各个读取传感器109的读取元件以预定频率拍摄在y方向上以固定速度输送的检查图案701至704。
图8例示了读取传感器109中的一个如何读取对象物体。从未示出的光源发出的光被检查对象物体300的表面反射并被透镜602收集，并且随后被布置在读取传感器109中的多个各自的读取元件检测到。在本实施例中，各个读取单元被构造为包括三个读取元件，三个读取元件用于输出在用作读取像素的最小单位的区域中的、r(红色)、g(绿色)和b(蓝色)各自的亮度信号。由读取头107读取的图像数据是具有与读取元件布置的间距相对应的分辨率的rgb亮度数据并且被发送到cpu311。
通过如上所述的构造，在基于由读取头107进行的对检查图案701至704的读取结果，确定存在喷射故障的情况下，打印头100能够先于通过打印头100的图像打印的执行而经受恢复处理。然而，本发明不限于该实施例。可以不针对一页而是针对预定页数来打印检查图案701至704，或者还可以以各个预定时间打印检查图案701至704或者还可以基于用户命令适当地打印检查图案701至704。不需要在实际图像的同一页上打印检查图案。因此，可以在一页上只打印检查图案。此外，在排出打印有检查图案的片材之后，将该片材再次给送以进行读取处理。
以下部分将具体描述本实施例中的特殊部分检测算法。本实施例的特殊部分检测算法是如下的算法：由读取头107拍摄图7所示的检查图案701至704以使用随机共振处理来精确地检测所得图像数据中的由打印头100的喷射故障引起的特殊部分。本实施例不限于作为复合机6的喷墨打印机。以下部分将示例性的假设如下的情况：由复合机6的打印头100打印的图像被同一复合机的读取头107读取，并且所得图像数据由连接到复合机6的图像处理装置1进行图像处理由此检测特殊部分。
图9是例示由本实施例的图像处理装置1执行的特殊部分检测算法的基本步骤的流程图。当该处理开始时，在步骤s1中，图像处理装置1使得打印单元5能够打印检查图案701至704。具体地，图像处理装置1访问复合机6的cpu311以将片材p供给到装置中。然后图像处理装置1经由头控制器314使得打印头100能够将如参照图7描述的检查图案701至704打印在片材p的末端上。
接下来，在步骤s2中，图像处理装置1使读取单元2读取在步骤s1中打印的检查图案701至704。具体地，图像处理装置1驱动扫描器控制器307来从读取传感器109中布置的多个读取元件获得输出信号并将这些信号存储在ram312中作为多值rgb数据。
在步骤s3中，图像处理装置1执行特殊部分提取处理并且例如在s4中将针对特殊部分的结果信息存储在ram312中。稍后将详细描述在步骤s3中执行的特殊部分提取处理。然后，该处理完成。在提取了与喷射故障相对应的特殊部分的情况下，图像处理装置1能够以多种方式使用该信息。例如，可以在该处理之后立即实施用于修复喷射故障的维修处理，或者可以对接下来输入的图像数据实施图像处理以使由喷射故障引起的白色条纹不再显眼。
在描述步骤s3的特殊部分提取处理的具体步骤之前，以下部分将首先描述本实施例中使用的随机共振处理。
再次参照图2，图2例示了使用也在非专利文献1中公开的随机共振现象的处理的概念。输入信号i(x)示出与读取传感器109读取的各个像素相对应的信号值。x示出像素位置。将输入信号i(x)分支成m个并且以以下方式并行地进行。输入信号i(x)是被添加有不同噪声n(x,m)×k的各个信号。这里m是示出m个分支路径中的一个的参数并且是从1至m范围内的整数。n(x,m)示出与像素位置x的分支路径m相对应的随机数并且具有从0至1范围内的值。通过将随机数n(x,m)乘以噪声强度k而获得的n(x,m)×k作为整数被添加到输入信号i(x)。即，当假设添加噪声之后的信号值为i(x,m)时，可以获得下列公式。
i(x,m)＝i(x)+n(x,m)×k(式1)
通过将添加噪声后的信号值i(x,m)与预定阈值t比较来进行非线性处理(二值化处理)由此获得二值化信号j(x,m)。具体地，以下成立。
i(x,m)≥t→j(x,m)＝1
i(x,m)＜t→j(x,m)＝0(式2)
之后，m个二值化信号j(x,m)被合成并经受平均处理。在随机共振之后，所得值被设置为信号值j。即，以下成立。
根据非专利文献1，描述了m值的增加使对抗噪声强度k的鲁棒性增加。m值的增加使得信号值j(x)能够更接近示出在非线性处理中各个像素的输入信号值i(x)超过二值化阈值t的概率的值。换言之，推导用于计算输入信号值i(x)超过二值化阈值t的概率的公式，使得能够在不需要许多如图2所示的噪声添加处理操作或非线性处理操作的情况下，进行与其等效的检测处理。因此，以下部分将描述输入信号值i(x)超过二值化阈值t的概率。
图10a和图10b例示了在生成无穷多个随机数n的情况下收敛的柱状图。横轴示出在从0至1范围内的随机数n。纵轴示出由各个值n生成的概率f(n)。图10a示出使用平均值为0.5并且基于3σ＝1的正态分布的情况。图10b例示了以相同的频率(所谓的白噪声)生成在从0至1范围内的随机数n的情况。将基于随机数n是基于这样的分布生成的假设来做出以下描述。
根据式1和式2，各个像素二值化后的结果为j(x,m)＝1的概率等于下式成立的概率：
i(x)+n(x,m)×k≥t
假设k(强度)具有正值，则上式可以被表达为：
n(x,m)≥{t-i(x)}/k(式4)
假设右侧为a，则下式能够成立。
n(x,m)≥a(式5)
各个像素二值化之后的结果j(x,m)为j(x,m)＝1(即，随机共振处理之后的信号值j(x))的概率是满足式5的概率。在图10a和图10b的各个图中，阴影区域的面积对应于该概率并且能够由下式表示。
在针对随机数n的生成的柱状图具有如图10a所示的正态分布的情况下，式6被表示为如下所示。
在针对噪声n的柱状图具有±3σ＝1的正态分布的情况下，则系数α约为α＝10.8。在常数a被返回到原始公式{t-i(x,m)}/k的情况下，则式7被表示为如下所示。
另一方面，在针对随机数n的生成的柱状图如图10b所示的情况下，式6能够如下所示地表示。
当常数a被返回到原始公式{t-i(x)}/k时，则式8如下所示地表示。
图11a和图11b用曲线图例示了式7和式8。通过在适当的噪声强度k和适当的阈值t下使用式7和式8，能够以与使用非专利文献1的方法来将对输入信号值i(x)的分支数m设置为无穷大的精确度相同的精确度提取特殊部分。即，能够获得与进行等效于无穷大的并行处理的情况相对应的结果。
另一方面，由于不需要如非专利文献1中一样准备许多电路，所以能够实施相对简单的和高速的处理。如上所述，描述了本实施例中使用的随机共振处理。
图12是用于说明由本实施例的图像处理装置1在步骤s3中的特殊部分提取处理中实施的具体步骤的流程图。当开始该处理时，图像处理装置1首先在步骤s21中基于在图9的步骤s2中存储在ram312中的多值rgb数据生成检查数据s(x)。
例如，为了针对喷射青色墨的打印元件列102进行喷射故障检测，读取与青色互补的r(红色)数据，并且r信号值被布置为对应于在x方向上布置的多个打印元件。然后，在y方向上进行添加处理，并将结果存储为s(x)。变量x示出在x方向上布置打印元件的位置，并且在本实施例中可以具有从1至128范围内的值。在品红色墨和黄色墨的情况下，可以使用分别与品红色和黄色互补的g(绿色)信号值和b(蓝色)信号值并且使它们经受与上述相同的处理。在黑色墨的情况下，可以使用r、g和b信号值中的任意信号值或者可以使用通过使它们经受以预定比例的加权平均处理而获得的值。
图13a至13f例示了在步骤s21中生成的检查数据s(x)和使该检查数据经受各种处理的结果。图13a例示了在步骤s21中生成的检查数据s(x)，其中，横轴示出打印元件的布置位置x。图13a作为示例示出了在128个打印元件当中的、与x＝9，31，46，96相对应的四个打印元件对应于喷射故障的情况下使用打印头来打印检查图案的结果，以此由读取头107读取该结果。当在步骤s21中生成检查数据时，由于实施在y方向上的添加处理，所以在y方向上延伸的白色条纹的位置具有比其他位置重点强调的检查数据s(x)。如图13a所示，可以看出与不喷射打印元件相对应的位置x＝9，31，46，96，虽然包括一定量的噪声，但是示出了其中生成亮度值峰值。本实施例的特殊部分提取处理具有以精确和高速的方式提取这样的峰值作为特定信号的目的。
返回到图12，步骤s22使在步骤s21中生成的检查数据s(x)经受噪声削减处理。具体地，从检查数据s(x)不均匀地减去预定噪声值z以获得噪声削减数据i(x)＝s(x)-z。噪声值z示出由读取头107读取的信号值中包括的近似噪声强度并且噪声值z是依据例如打印装置、墨的类型或者片材类型而预先设置为适当值的固定值。例如，能够由读取头107读取由不存在喷射故障的打印头100打印的图像。然后，可以基于所得图像数据的噪声振幅设置噪声值z。在图13a中，用虚线将噪声值z＝14与检查信号s(x)一起示出。在图13b中，示出在步骤s22中获得的噪声削减数据i(x)。噪声削减数据i(x)是本实施例中的随机共振处理的输入信号i(x)。
返回图12，步骤s23使在步骤s22中获得的噪声削减数据i(x)经受上述的随机共振处理。具体地，使用式7和式8来获得随机共振数据j(x)。图13c示出在步骤s23中获得的随机共振数据j(x)。这里，示出用于随机共振处理的噪声强度为k＝120并且阈值为t＝140的情况。
然后，在步骤s24中，使用在步骤s23中获得的随机共振数据j(x)以执行判断处理。具体地，在从0至1的范围内将随机共振数据j(x)归一化以将结果设置为j'(x)。之后，将归一化数据j'(x)与预先准备的判断阈值d进行比较以提取超过判断阈值d的j'(x)。在图13d中，判断阈值d被设置为d＝0.3并且以与j'(x)相同的曲线示出。作为如上所述的判断的结果，如由图13d的圆圈所示的，判断出j'(9)、j'(32)、j'(46)和j'(96)超过判断阈值d，并且提取x＝9，32，46，96作为特殊部分。在此期间，经由显示i/f306连接的显示装置可以显示具有等于或高于判断阈值d的值的像素使得能够由检查者观察该值，或者也可以直接显示j'(x)。然后，该处理完成。之后，在图9的步骤s4中，例如以与打印元件列相对应的方式，将x＝9，32，46，96存储在ram302(312)中。
以下部分将描述本实施例的特殊部分提取处理的效果。图14示出了示出在根本不包括噪声的情况下打印元件x＝9，32，46，96对应于喷射故障的数据。这在下文中将被称为检测对象数据t(x)。在本发明中，特殊部分提取处理具有如下目的，基于检查数据s(x)推导出与该检测对象数据t(x)最大相似的结果。
这里，相关系数c被定义为示出与检测对象数据t(x)的相关性(相似度)。相关系数c是示出图14所示的检测对象数据t(x)与图13d所示的随机共振处理之后的归一化数据j'(x)之间的相关水平的检测性能估计值。相关系数c能够由下式9表示。
在该式中，l表示像素数并且在该示例中l＝128成立。t(x)示出图14所示的检测对象信号并且j'(x)示出通过进行上述的随机共振处理和归一化处理而获得的信号。附图标记
另一方面，图13e例示了通过将图13a所示的检查数据s(x)直接归一化所获得的结果s'(x)。能够看出，存在除了x＝9，32，46，96以外的超过判断阈值d的位置。即，如果使通过直接将检查数据s(x)归一化所获得的结果s'(x)经受判断处理，则将没有发生喷射故障的位置不期望地提取为喷射故障的情况的可能性较高。能够通过用s'(x)交换式9中的j'(x)来计算如上所述的s'(x)与检测对象信号t(x)的相关系数c。在上面的情况下，c＝0.6756成立。即，通过使检查数据s(x)经受本实施例的特殊部分提取处理能够使相关系数c比在检查数据s(x)不经受本实施例的特殊部分提取处理的情况下更接近于1。
接下来，以下部分将描述作为本发明的特性的、在步骤s22中进行的噪声削减处理的效果。基于用于进行特殊部分提取处理的噪声强度k为k＝120的假设做出上述描述。然而，如上所述，相关系数c也根据噪声强度k而改变。
图13f示出通过使图13a所示的检查数据s(x)经受利用被设置为k＝160的噪声强度的特殊部分提取处理而获得的结果。如在图13d所示的噪声强度为k＝120的情况，j'(x)在j'(9)、j'(32)、j'(46)和j'(96)位置处出现峰值。然而，由整个噪声的影响使得即使除上述区域以外的区域也具有一些超过判断阈值d＝0.3的部分。在图中，这样的位置由虚线用圆圈示出。因此，在图12的步骤s24中，将除了实际白色条纹的位置以外的位置提取为特殊部分。在图9的步骤s4中，例如，打印元件的这样的位置(x)也被存储在ram302(312)中。基于式9计算与图13f所示的归一化数据j'(x)的检测对象数据t(x)相对的相关系数c，所得值为c＝0.7375。即，当检查数据s(x)如图13a所示时，噪声强度k＝120比k＝160更优选。
图15例示了在针对处理对象信号s(x)不进行本实施例的特殊部分提取处理的情况下、在噪声强度k＝120的条件下进行特殊部分提取处理的情况下以及在噪声强度k＝160的条件下进行特殊部分提取处理的情况下的相关系数c。在处理对象信号s(x)如图13a所示的情况下，使处理对象信号s(x)在噪声强度k＝120的条件下经受特殊部分提取处理的这样的构造被认为是最优的，因为该构造使得相关系数c最大程度地接近于1。
根据要被提取的检测信号的假设强度(即，在读取传感器读取与喷射故障部分相对应的白色条纹的情况下所获得的假设强度)适当地设置如上所述的噪声强度是理想的。然而，如在本实施例中使用的喷墨打印机的情况下，如果对打印头100施加用于喷射的恒定信号，则来自各个打印元件的喷射量根据例如环境温度、环境湿度或者打印头的使用条件而改变。因此，在片材p上形成的白色条纹的尺寸、读取结果或者在噪声中被埋没的状态根据环境或使用条件而改变。即，最优的噪声强度k根据使用环境或状况而改变。换言之，不论预先准备何种噪声强度k，噪声强度不总是具有根据环境或状况的最优值。
再次参照图15，即使使用噪声强度k＝160，相关系数c＝0.7375也高于在进行特殊部分提取处理的情况下获得的相关系数c＝0.6765，因此示出由特殊部分提取处理的执行产生的影响。在步骤s22中进行的噪声削减处理作为本发明的特性有助于这种效果。即，如在步骤s22中的噪声削减处理使得，即使在预先设置的噪声强度k稍微偏离当时根据环境或状况改变的最优噪声强度时，相关系数c也能够被维持在某些高值。对此将详细描述。
图16a和图16b例示了在将随机共振阈值固定为t＝140的同时噪声强度k在从0至600的范围内改变的情况下所获得的相关系数c(k)。横轴示出噪声强度k并且纵轴示出相关系数c。分别地，图16a示出进行了步骤s22的噪声削减处理的情况并且图16b示出省略步骤s22的噪声削减处理的情况。在图16a和图16b中，虚线示出了在不进行特殊部分提取处理的情况下的相关系数c＝0.6756。
在图中的任一个中，在噪声强度k从0逐渐地增加的情况下，相关系数c快速地增加，并且达到极大值然后以固定值c0收敛。在图16b中，在不进行特殊部分提取处理的情况下如上所述的固定值c0等于相关系数c＝0.6756(c0＝0.6756)。即，在不进行噪声削减处理并且噪声强度k极度高的情况下，这样仅仅引起与当不进行特殊部分提取处理所获得的结果类似的结果。
另一方面，图16a的固定值c0是高于在进行特殊部分提取处理的情况下的相关系数c的值(c0＞0.6756)。即，即使噪声强度高于适当的值，噪声削减处理的执行也提供了特殊部分提取处理的效果。在图中，在相关系数c满足c＞0.6756的范围内的噪声强度k具有最大值a和最小值b。在这种情况下，从a至b的区域用作提供特殊部分提取处理的效果的区域。在省略噪声削减处理的情况下的区域的大小d为d＝b-a＝84。另一方面，在进行噪声削减处理的情况下的区域的大小d为d＝b-a＝530。具体而言，噪声削减处理的执行能够扩展能够获得特殊部分提取处理的效果的大小d的范围，因此增加了对抗噪声强度k的波动的鲁棒性。
如上所述，本实施例能够在不需要如日本特开2012-175371号公报的公开1和非专利文献1中的许多非线性电路的情况下，使用相对简单的处理以精确、高速和可靠的方式从输入信号中提取检测对象信号。
(第二实施例)
本实施例还使用图4至图6b所示的复合机来基于图9所示的流程图提取在图7所示的检查图案701至794中生成的白色条纹。然而在本实施例中，将通过进行噪声削减处理所获得的结果，乘以通过进行随机共振处理而不进行噪声削减处理所获得的结果，来计算进行判断处理所依据的其乘积。
图17是用于说明由本实施例的图像处理装置1在步骤s3的特殊部分提取处理中进行的具体步骤的流程图。当该处理开始时，图像处理装置1在步骤s31中首先基于在图9的步骤s2中存储在ram312中的多值rgb数据来生成检查数据s(x)。该步骤类似于图12的步骤s21。
步骤s32使在步骤s31中生成的检查数据s(x)经受随机共振处理。即，用在步骤s2中生成的检查数据s(x)代替式7或式8中的i(x)由此获得随机共振数据j(x)。
步骤s33使在步骤s31中生成的检查数据s(x)经受噪声削减处理由此获得噪声削减数据i(x)＝s(x)-z。
步骤s34使在步骤s32中获得的随机共振数据j(x)乘以在步骤s33中获得的噪声削减数据i(x)，由此获得判断对象数据h(x)(h(x)＝j(x)×i(x))。
然后，步骤s35使用在步骤s34中获得的判断对象数据h(x)来执行判断处理。具体地，将判断对象数据h(x)在从0至1的范围内进行归一化以获得结果h'(x)。之后，将h'(x)与预先准备的判断阈值d进行比较来提取超过判断阈值d的h'(x)。
图18a和图18b例示了对判断对象数据h(x)进行的判断处理。分别地，图18a例示了将噪声强度k设置为k＝120的情况，同时图18b例示了将噪声强度k设置为k＝160的情况。图18a和图18b对应于在第一实施例中描述的图13d和13f。图18a和图18b中的任何一个与第一实施例的相似之处在于，在h'(9)、h'(32)、h'(46)和h'(96)的位置处具有峰值并且白色条纹的位置被有效地提取。
图19示出在关于处理对象信号s(x)不进行特殊部分提取处理的情况下、在噪声强度k＝120的条件下进行本实施例的特殊部分提取处理的情况下以及在噪声强度k＝160的条件下进行特殊部分提取处理的情况下的相关系数c。如同参照图15描述的第一实施例，与任意噪声强度k相对应的相关系数c高于在不进行特殊部分提取处理的情况下所获得的相关系数c，因此提供了通过进行本实施例的特殊部分提取处理所获得的效果。然而在本实施例的情况下，噪声强度k＝120的情况与噪声强度k＝160的情况之间的相关系数c的差异小于第一实施例中的差异。
图20例示了本实施例中的关于噪声强度k的相关系数c。本实施例与第一实施例的相似之处在于，在噪声强度k从0逐渐地增加的情况下，相关系数c快速地增加，并且达到极大值然后以固定值收敛。然而在本实施例的情况下，极大值以比图16a所示的第一实施例的情况更慢的方式出现(或者微分值变化)。极大值处的相关系数c低于第一实施例但是收敛的固定值c0大于第一实施例的收敛的固定值。即，在使用本实施例的情况下，能够比在第一实施例的情况抑制噪声强度k的波动的影响的分散。
(其他实施例)
如上所述，描述了由喷射故障引起的白色条纹作为示例。然而，本发明还能够提取例如由缺陷喷射引起的黑色条纹的异常点或者例如浓度不均的其他特征。在这种情况下，可以反复地执行步骤s2的特殊部分提取处理步骤，以检测具有例如白色条纹或黑色条纹的不同特征的特殊部分同时交换各种参数。例如，在黑色条纹的情况下，将亮度低于周围部分的亮度的部分提取为特殊部分。在这种情况下，可以将噪声强度k设置为负值并且提取不超过判断阈值d的部分(x)作为异常点。
打印装置的构造不限于如图5所示的全行式打印装置。因此，可以使用串行式打印装置以通过如下方式来打印图像：交替反复地进行打印扫描，以在使由按y方向布置的多个打印元件组成的打印头在x方向上移动的同时进行打印操作，并且进行按与打印扫描交叉的y方向输送片材p的输送操作。在串行式打印装置的情况下，打印头的喷射故障显现为在与打印扫描的方向(x方向)相同的方向上延伸的白色条纹。因此，在这种情况下，可以对通过在x方向上的添加处理获得的检查数据s(x)实施图9和图12中描述的一系列处理。在串行式打印装置的情况下，也能够提取由喷射故障引起的白色条纹以及在打印扫描与打印扫描之间生成的接缝线作为特殊部分。
在上面的实施例中，关于图像处理装置描述了针对对由读取头107读取的各个像素的rgb数据进行随机共振处理的示例。然而本发明的信号提取处理装置不限于这样的实施例。例如，即使在例如物体振动或声音改变等的、当前值根据时间改变的输入信号中，要被提取的检测对象信号也被埋没在噪声中。即使是在这种情况下，也能够将检测对象信号从输入数据i(x)精确且有效地提取到时间轴x。
此外，尽管经由通过将复合机6连接到图4所示的图像处理装置而获得的系统的示例做出了以上描述，但是本发明不限于这样的实施例。
还可以通过读出并执行记录在存储介质(也可更完整地称为“非暂时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或更多个程序)以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者包括用于执行上述实施例中的一个或更多个的功能的一个或更多个电路(例如，专用集成电路(asic))的系统或装置的计算机，来实现本发明的实施例，并且，可以利用通过由系统或装置的计算机例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者控制一个或更多个电路以执行上述实施例中的一个或更多个的功能的方法，来实现本发明的实施例。计算机可以包括一个或更多个处理器(例如，中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu))，并且可以包括分开的计算机或分开的处理器的网络，以读出并执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如压缩光盘(cd)、数字通用光盘(dvd)或蓝光光盘(bd)tm)、闪存装置以及存储卡等中的一个或更多个。
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu)读出并执行程序的方法。
虽然已经参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。应当对权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。
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