專利名稱：用于確定信號變化的方法和包括設(shè)置為實(shí)施該方法的電路的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定一時(shí)段中的信號變化或過取樣信號的梯度的方法，以及一種包括用于確定過取樣信號的梯度或變化的電路的裝置。

背景技術(shù)：
常常希望能夠通過在時(shí)間上對例如電流等參數(shù)進(jìn)行積分來對其進(jìn)行估算。積分的斜率表示電流的平均值。然后，對平均值進(jìn)行數(shù)字化，例如，通過在第一時(shí)刻和第二時(shí)刻對其進(jìn)行取樣，并對兩個(gè)值進(jìn)行相減運(yùn)算以獲得差值，因此推導(dǎo)出取樣時(shí)段內(nèi)的梯度。依賴于一個(gè)或兩個(gè)這樣的樣本可使測量易于受到噪聲的影響。雖然對信號進(jìn)行過取樣可提供參數(shù)測量中的改善，但是過取樣可引起計(jì)算開銷。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種估算變量在測量窗口中的變化的方法，包括以下步驟 a)在測量窗口內(nèi)取得所述變量的多個(gè)樣本； b)定義與各個(gè)樣本相關(guān)的權(quán)重，所述權(quán)重作為所述樣本在測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而變化； c)在考慮所述樣本的權(quán)重的情況下對所述樣本進(jìn)行處理以形成對所述變量中的變化的估算。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于估算測量窗口內(nèi)的被測變量中的變化的裝置，包括以下步驟 a)在測量窗口內(nèi)取得被測變量的多個(gè)樣本，以及 b)根據(jù)與各個(gè)樣本相關(guān)的權(quán)重對所述樣本值進(jìn)行處理，所述權(quán)重作為所述樣本在測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而變化。
因此，可在使用能夠在專用硬件中實(shí)施的計(jì)算上簡單的技術(shù)的同時(shí)提高變量/被測變量的估算的信噪比。
其中，測量窗口的長度可隨時(shí)間變化，這或許是因?yàn)闇y量窗口表示來自計(jì)算機(jī)化斷層攝影掃描儀的“視圖”并且掃描頭易于受到速度變化的影響，則可能需要考慮各個(gè)樣本在時(shí)間上非均勻分隔開這一事實(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種選擇用于組合的樣本以形成對被測變量的估算的方法，所述樣本順序出現(xiàn)，其中第一參數(shù)定義計(jì)算窗口的長度，第二參數(shù)定義從所述計(jì)算窗口的相對端部選擇的測量值的數(shù)量，而第三參數(shù)定義從所述計(jì)算窗口的相對端部選擇的樣本之間的間隔。



下文將僅通過示例的方式來參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行深入的描述，在附圖中 圖1示意性地示出了取樣窗口W1內(nèi)的過取樣信號的多個(gè)樣本； 圖2a和2b分別示意性地示出了圖1的樣本中的樣本S1和S12之間以及S1和S8之間的梯度的計(jì)算，連同對梯度中的誤差計(jì)算的影響； 圖3示意性地示出了從樣本進(jìn)行子選擇以計(jì)算平均樣本值的效果； 圖4a再現(xiàn)了來自圖1的過取樣的圖示，而圖4b至4e示出了要被應(yīng)用于樣本窗口W內(nèi)的加權(quán)函數(shù)的示例； 圖5示意性地示出了包括適合于實(shí)施本發(fā)明的方法的處理器的裝置； 圖6a至6d示出了圖4b至4e中所示的加權(quán)函數(shù)的替代圖示； 圖7示出了樣本序列，其中對于各測量窗口內(nèi)的最后一個(gè)樣本而言發(fā)生了樣本間時(shí)段的延伸；以及 圖8a和8b說明了樣本序列的參數(shù)化方案。

具體實(shí)施例方式 假設(shè)我們具有被設(shè)置以規(guī)則的取樣速率進(jìn)行取樣的ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，使得我們獲得系列的測量值x1，y1)，(x2，y2)...(xn，yn)，且其中我們還假設(shè)y值中的每個(gè)具有測量誤差σi，但是為了簡單起見，我們假設(shè)可認(rèn)為各個(gè)x值是無誤差的。
若希望將測量值擬合到下式所表示的直線 y＝a+bx 則可使用下列卡方函數(shù)(chi-squared function)，其中 在不存在測量誤差的情況下，由于可將對于參數(shù)a和b的導(dǎo)數(shù)最小化，因此可估算a和b的值。
然后，還已知(參見，例如，“Numerical recipes in Cthe art ofscientific computing”，第662頁，ISBN 0-521-43105-5)，可做出下列定義 然后，若假設(shè) Δ＝SSxx-(Sx)2 則得到 為了簡單起見，假設(shè)我們具有10個(gè)樣本，且假設(shè)σi為常數(shù)。
我們可見 -S的計(jì)算需要乘法、除法和10次加法或又一次的乘法。若可假設(shè)σ對于測量窗口均相同，則此值只需被計(jì)算一次； -若從S的先前計(jì)算中預(yù)先計(jì)算出

則可簡化Sx的計(jì)算。若是這種情況，則可簡化為10次乘法和10次加法； -Sy的計(jì)算可類似地簡化為10次乘法和10次加法； -Sxx的計(jì)算也可簡化為20次乘法和10次加法； -Sxy的計(jì)算也可簡化為20次乘法和10次加法。
A的計(jì)算為進(jìn)一步的2次乘法和1次減法。a和b的計(jì)算各為進(jìn)一步的2次乘法、1次減法和1次除法。
因此，為了從十個(gè)樣本估算a和b的值，需要50次加法、67次乘法、3次除法和3次減法。即使只需要梯度b，仍必須計(jì)算S、Sx、Sy、Sxx和Sxy，因此實(shí)際上并沒有節(jié)省處理能力。
此外，即使

被簡化為相等的單位，b的估算仍涉及50次加法和20次以上的乘法。這在計(jì)算上花費(fèi)很大并且還需要眾多的存儲器來保持中間值。這不適用于實(shí)時(shí)處理大量并行數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)。
在不存在噪聲的情況下，則實(shí)際上沒有測量誤差(除量化誤差以外)，就可允許僅選取兩個(gè)測量值并用一個(gè)測量值減去另一個(gè)測量值，因此潛在地避免上文所描述的最小平方法的開銷。
然而，在存在噪聲的情況下，這樣簡單處理的結(jié)果可導(dǎo)致誤差。
參考圖1。此處存在樣本窗口W1，其中選取多個(gè)樣本，本示例中為S1至S12。各個(gè)樣本具有誤差σ，使得存在各個(gè)樣本處于距其標(biāo)稱值±σ范圍內(nèi)(通常，95％的樣本滿足此條件)的統(tǒng)計(jì)概率。
發(fā)明人已注意到，其它因素將影響梯度計(jì)算中的誤差。若現(xiàn)在參考圖2a和2b，則可發(fā)現(xiàn)最終結(jié)果中的誤差，即，起始值和最終值之間的差值線的梯度的誤差，不僅取決于測量中的個(gè)體誤差，而且取決于測量點(diǎn)之間的距離。
圖2a對樣本S1和S12進(jìn)行了比較。這些樣本在x軸(其可表示時(shí)間或距離或旋轉(zhuǎn)的量)上間隔11個(gè)單位。
因此，如由鏈線20所表示的梯度為 然而，與測量值相關(guān)的誤差可意味著實(shí)際梯度b′可能或應(yīng)該由點(diǎn)線22表示 ∴梯度的差值或誤差可為 類似的考慮事項(xiàng)適用于圖2b 所以 因此，隨著測量值之間的“距離”減小，梯度的估算受到更多的由Δb表示的不確定性的影響。
然而，已知通過采用信號的多個(gè)樣本可減小噪聲的影響，這是因?yàn)樾盘柟β孰S著所采用的樣本的數(shù)量線性增大，而高斯噪聲的噪聲功率作為所采用的樣本的數(shù)量的平方根而增大。
由于采集約束條件(acquisition constraints)，可能不能在點(diǎn)S1和S12處取得多個(gè)樣本，但是可在測量窗口內(nèi)取得多個(gè)樣本。
然而，需要以計(jì)算上簡單的方式對所述樣本進(jìn)行處理。發(fā)明人已實(shí)現(xiàn)通過樣本值的純粹加法和減法來獲得對梯度的可接受的估算，其中所述樣本值依照通過加權(quán)函數(shù)進(jìn)行修正的樣本值而定。
如果參考圖3，已采用值S1、S2、S11和S12用于處理。
可計(jì)算S1和S2的平均值以給出新的樣本SA，其可被視為處于



即，

類似地，可計(jì)算S11和S12的平均值以給出新的樣本SB，其可被視為x＝10.5，即， ∴梯度 梯度計(jì)算將與圖2a和2b所作計(jì)算的相同，且由實(shí)線30表示。
若現(xiàn)在考慮到誤差σ的影響已減小

但是合成樣本SA和SB之間的距離從圖2a情況下的11減小到10。
若現(xiàn)在包括S1、S2、S3和S10、S11、S12，則σ的值減少到

且有效距離減少到9個(gè)單位 若現(xiàn)在包括與S9、S10、S11、S12相對的S1、S2、S3和S4，則σ的值減少到

且有效距離減少到8，所以 若現(xiàn)在包括S1、S2、S3、S4、S5與S8、S9、S10、S11和S12，則σ的值減少

且有效距離減少到7，所以 可發(fā)現(xiàn)，盡管包括了更多的樣本，但是與各個(gè)樣本集中使用四個(gè)樣本的情況相比，梯度的誤差增大。
若將所有樣本組對成S1至S6和S7至S12，則對于各個(gè)合成樣本誤差將減小

且合成樣本之間的有效距離為6，所以 這比只使用S1、S2、S3與S10、S11和S12的情況更差。
這表明了令人吃驚的結(jié)果使用較多的樣本可使對梯度的估算惡化。
認(rèn)識到此之后，發(fā)明人提出應(yīng)對各種讀數(shù)的作用進(jìn)行加權(quán)，使得可忽略來自一些樣本的作用。
在X和Y兩個(gè)方向上進(jìn)行所述加權(quán)使得合成樣本點(diǎn)的位置反映樣本中的每個(gè)對它的相對作用。
在高吞吐量數(shù)字系統(tǒng)中，易于實(shí)施的加權(quán)函數(shù)是有益的。圖4b示出了一個(gè)尤其易于實(shí)施的加權(quán)函數(shù)，其中所述加權(quán)函數(shù)具有0或1的值。在圖4b所示的示例中，對于樣本S1、S2、S3與S10、S11和S12，加權(quán)函數(shù)的值為1。對于所有其它樣本，加權(quán)函數(shù)的值為0。加權(quán)函數(shù)以取樣窗口的中點(diǎn)為中心對稱?？稍谑褂眉臃ㄆ鱽肀３謽颖局档倪B續(xù)求和(runningtotal)的硬件中完全實(shí)施此函數(shù)。因此，對于單通道，可在窗口的開始對硬件加法器進(jìn)行初始化，然后可隨著窗口上時(shí)間的流逝對S1、S2以及S3進(jìn)行求和。硬件加法器然后忽略樣本S4至S9，接著設(shè)定為遞減模式，使得當(dāng)樣本S10到達(dá)時(shí)，將其從當(dāng)前保持的S1、S2以及S3的總和中減去。隨后當(dāng)樣本S11出現(xiàn)時(shí)，也將其從當(dāng)前的總和中減去，且最終當(dāng)樣本S12出現(xiàn)時(shí)，也將其減去。于是硬件加法器的輸出表示對梯度的成比例的估算。在本示例中，硬件加法器中的值將表示在S2和S11之間有效測量的梯度。因此，需要對輸出進(jìn)行比例調(diào)整，例如通過以常數(shù)進(jìn)行的數(shù)字乘法，以便將輸出比例調(diào)整為從S1減去S12時(shí)其應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的值。隨后，可將此值傳輸?shù)较掠翁幚黼娐罚鎏幚黼娐芬恢逼诖鴮?yīng)于僅從S1減去S12的單個(gè)值。因此獲得了信噪比性能的改善，同時(shí)保持與較舊的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的兼容性。
圖4b所示的加權(quán)函數(shù)特別易于實(shí)施，并且還適于通過表示0時(shí)段的長度(整體地或從窗口的中點(diǎn)起測量)的單個(gè)值進(jìn)行參數(shù)化。在一個(gè)對圖4b所示的函數(shù)進(jìn)行參數(shù)化的示例中，所述函數(shù)可表示為 Fni(A，B) 其中A表示在測量窗口內(nèi)取得的樣本的數(shù)量，而B表示在第一部分41(其還可被認(rèn)為是樣本集)中出現(xiàn)的樣本的數(shù)量，在所述第一部分41中使用非零的權(quán)重。根據(jù)此參數(shù)化，硬件或系統(tǒng)可推導(dǎo)出測量窗口內(nèi)的第二部分42的存在，在所述第二部分42中使用非零權(quán)重。如下文所示，可擴(kuò)展此參數(shù)化方案。
若控制器確定需要不同的加權(quán)/結(jié)果組合函數(shù)，則參數(shù)化允許對加權(quán)函數(shù)進(jìn)行快速修改。使用計(jì)數(shù)器在樣本出現(xiàn)時(shí)對其進(jìn)行計(jì)數(shù)并且為計(jì)算梯度而基于控制參數(shù)來決定是否將樣本乘1或放棄，可很容易地再生所述加權(quán)信號。
還可使用更復(fù)雜的梯度，圖4c所示表示階式函數(shù)，其中函數(shù)的中心部分再次為0值，但是朝向函數(shù)端部的樣本具有不同的權(quán)重。圖4c所示的函數(shù)對樣本S1和S12的權(quán)重是對樣本S2和S11的權(quán)重的兩倍。所有其它樣本S3至S10為0加權(quán)。可見合成樣本的有效X位置將出現(xiàn)在S1和S2之間距離的1/3處以及S12和S11之間距離的1/3處，即，在此所示實(shí)例中X值分別為1/3和10.67。
圖4d示出了又一變化，其中可由階梯復(fù)制到數(shù)字域的線性函數(shù)從窗口的中點(diǎn)向兩個(gè)方向延伸。最后，圖4e示出了以窗口中點(diǎn)為中心的平滑變化的函數(shù)。在數(shù)字域內(nèi)易于實(shí)施一般拋物線函數(shù)，這是因?yàn)閮H通過使來自模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)位字向最低有效位移動1、2、3等位即可完成÷2、÷4、÷8等比例調(diào)整。
圖5示意性地示出了包括適于實(shí)施本發(fā)明的處理器的測量電路。例如，該測量電路可為X射線計(jì)算機(jī)化斷層攝影(CT)掃描儀中的通道。通常，CT掃描儀具有與光電二極管陣列相關(guān)聯(lián)的閃爍晶體(未圖示)。光電二極管陣列通常包含大量的、例如64或128個(gè)光電二極管。圖5示意性地示出了一個(gè)這樣的光電二極管50。在使用中，通過積分器52對來自光電二極管50的電流進(jìn)行積分，使得可獲得在測量窗口中流經(jīng)二極管的電流的估算。在現(xiàn)有技術(shù)的CT掃描儀中，復(fù)位電路與積分器52相關(guān)聯(lián)并且在各個(gè)測量窗口開始時(shí)運(yùn)行，使得在各個(gè)測量窗口結(jié)束時(shí)只需取得對應(yīng)于圖1的樣本S12的一個(gè)樣本并且S12的值與通過光電二極管50的電流直接相關(guān)。然而，影響復(fù)位電壓和樣本S12的單一測量值的噪聲造成使用測量窗口誤算梯度的電壓的可能性。
在本發(fā)明中，通過多路復(fù)用器56向模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器54提供積分器52的輸出。該復(fù)用器允許來自多個(gè)、例如64或128個(gè)光電二極管的信號以時(shí)分多路復(fù)用的方式發(fā)送到單個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。為了簡單起見，只需考慮通道的單獨(dú)一個(gè)中所發(fā)生的情況。
如參照圖1和4可見，對來自積分器52的輸出進(jìn)行過取樣，使得在單個(gè)測量窗口W內(nèi)得到多個(gè)樣本。盡管圖1示出得到了12個(gè)這樣的樣本，但是這僅是示例性數(shù)字且樣本的數(shù)量通?？山橛?和20之間。將來自模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出提供給處理器60。通常，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器大約每300到350納秒可提供一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果。處理器60需要實(shí)時(shí)工作以處理來自各個(gè)通道的樣本，使得在每個(gè)取樣窗口(在100至300微秒范圍內(nèi))結(jié)束時(shí)可獲得來自陣列內(nèi)的每個(gè)通道的通道輸出。為了以具有時(shí)間效率的方式實(shí)現(xiàn)此處理，處理器在硬件中對各個(gè)通道累計(jì)連續(xù)求和并將其存儲在通道存儲器中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，與其它部件相比，存儲器占據(jù)了硅片上的相對較大的體積，因此使所需存儲器的量保持為最小值是有利的。本發(fā)明對各個(gè)通道保持連續(xù)求和，因此每個(gè)通道只需要一個(gè)存儲器，在連續(xù)求和時(shí)，存儲器通常具有與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器54加上可能的幾個(gè)其它位相同的位數(shù)以避免存儲器溢出。因此，對于各個(gè)通道，處理器取得存儲在該通道的存儲器中的結(jié)果并恰當(dāng)?shù)丶由匣驈钠渲袦p去當(dāng)前樣本值。因此，各個(gè)通道只需要單個(gè)存儲器與其相關(guān)聯(lián)。對于具有例如16位輸出的轉(zhuǎn)換器，各個(gè)通道存儲器只需最大18位寬。當(dāng)通過圖4b所示的函數(shù)來實(shí)施時(shí)，本發(fā)明對于每個(gè)通道而言只需要執(zhí)行三次加法、三次減法以及可選的用于比例調(diào)整目的的一次乘法以可獲得與現(xiàn)有技術(shù)相比具有改善的抗噪聲干擾的梯度估算。
同樣，可以參數(shù)化形式對其它函數(shù)進(jìn)行描述，或者可將其它函數(shù)存儲在查找表中以供處理器60使用。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，只有當(dāng)積分器接近運(yùn)行極限時(shí)才對其進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位可能發(fā)生在測量窗口期間，因此，若復(fù)位發(fā)生在樣本6和樣本7之間，則樣本7至12將以復(fù)位的尺寸從樣本6發(fā)生偏移。可通過在復(fù)位后立即存儲表示積分器輸出值的值接著將表示上一個(gè)樣本值與復(fù)位值之間的差值的又一偏移量加到樣本窗口的剩余部分中的各個(gè)隨后取樣的值，從而對此進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在圖4b至4e中，這些圖表示加權(quán)系數(shù)的量值，但是其符號是由測量窗口內(nèi)的樣本的位置加以暗示。如圖6a至6d所示，相同加權(quán)函數(shù)可被表示得使權(quán)重的符號(加或減)變得明確?？梢姍?quán)重在窗口內(nèi)單調(diào)變化。
因此，可提供一種計(jì)算上快速且易于在硬件中實(shí)現(xiàn)的計(jì)算過取樣信號的梯度的方法。
至此，我們已假設(shè)樣本在測量窗口內(nèi)是以相等的時(shí)間間隔出現(xiàn)。然而，在計(jì)算機(jī)化斷層攝影掃描儀的情況下，掃描頭很重并且是機(jī)械傳動的。因此，掃描頭的旋轉(zhuǎn)速度可能會發(fā)生變化。因而，希望根據(jù)當(dāng)掃描頭到達(dá)預(yù)定位置時(shí)出現(xiàn)的同步化脈沖來觸發(fā)過取樣。各個(gè)同步化脈沖標(biāo)記一個(gè)測量窗口的結(jié)束和下一個(gè)測量窗口的開始。假定掃描頭的旋轉(zhuǎn)速度是公知的，可設(shè)定過取樣的速率以確保所有的樣本是在測量窗口內(nèi)取得。然而，可觀察到，最后過取樣的樣本與和同步化脈沖相符的下一個(gè)樣本之間的時(shí)段可能、且實(shí)際上幾乎一定，大于測量窗口內(nèi)任何其它樣本的樣本間時(shí)段。此時(shí)段的長度為樣本間時(shí)段和延伸時(shí)間的總和。
這在圖7可更清楚的看出，其中示出了三個(gè)同步化脈沖P1、P2和P3，這些同步化脈沖限定了它們之間的測量窗口W2和W3。為了簡單起見，我們應(yīng)該假設(shè)在各個(gè)測量窗口中只使用八個(gè)樣本，所述樣本在圖7中被指定為S7-0至S7-14。S7-0與第一觸發(fā)脈沖P1相符，從此以后每ts秒出現(xiàn)樣本，直到在同步化脈沖P2之前出現(xiàn)的最后一個(gè)樣本S7-6。因此，若將P1視為定義時(shí)間t＝0，則S7-1出現(xiàn)在t＝ts處、S7-2出現(xiàn)在t＝2ts處以及S7-6出現(xiàn)在t＝6ts處?？梢钥闯鰳颖維7-7與樣本S7-6之間的間隔大于正常的取樣時(shí)段ts。樣本S7-7出現(xiàn)在t＝7ts+舊延伸(stretch old)處，其中“舊延伸”表示S7-6和S7-7之間的取樣時(shí)段被延伸的額外時(shí)間。樣本S7-7可被視為表示測量窗口W2結(jié)束時(shí)的樣本，也可被視為起動測量窗口W3的開始。在樣本S7-7出現(xiàn)之后，再次以通過ts間隔的規(guī)則的時(shí)段取得樣本直到樣本S7-13出現(xiàn)，其為同步化脈沖P3之前的最后一個(gè)取樣實(shí)例。樣本S7-13與樣本S7-14之間的間隔再次大于測量窗口W3內(nèi)所出現(xiàn)的任何其它樣本之間的間距。可認(rèn)為所述取樣時(shí)段被延伸，并且對于任何給定的測量窗口、尤其是窗口W3，我們可定義兩個(gè)延伸時(shí)段定義在同步化脈沖P2之前的時(shí)段為“舊延伸(stretch old)”，而在窗口W3之內(nèi)且在同步化脈沖P3正前部的時(shí)段為“新延伸(stretch new)”。
隨后，可對梯度的計(jì)算進(jìn)行修改以考慮所述延伸時(shí)段。
可對此計(jì)算本身進(jìn)行參數(shù)化。
可使用第一、第二以及第三參數(shù)來描述計(jì)算梯度的過程。這些參數(shù)具有標(biāo)記O、P以及Q。
O表示樣本窗口內(nèi)的樣本數(shù)量，或定義了連續(xù)的計(jì)算窗口中的類似點(diǎn)之間的距離的重復(fù)長度。
P表示從樣本窗口的開始處和結(jié)束處將被選擇的樣本的數(shù)量，以及 Q表示被組對的樣本之間的“距離”，其中組對是梯度計(jì)算過程的一部分。
這在圖8中更容易看出，其中在被定義為同步化脈沖P1與同步化脈沖P2之間的時(shí)段的各個(gè)測量窗口內(nèi)，獲得樣本S0至S15。為了簡單起見，在本示例中，將與各個(gè)同步化脈沖同步出現(xiàn)的脈沖標(biāo)記為S0。因此，每個(gè)樣本窗口中具有十六個(gè)樣本，因此O＝16。我們使用前三個(gè)樣本和最后三個(gè)樣本，因此P＝3。我們有效地形成三個(gè)樣本對，每個(gè)樣本對間隔十四個(gè)樣本，因此Q＝14。因此，樣本對S0和S14、S1和S15、S2和S0(來自下一個(gè)窗口)。從而構(gòu)成 (S0-S14)+(S1-S15)+(S2-S0＊) 其中＂＊＂表示S0來自下一個(gè)樣本窗口，即，其跟隨圖8中的S15。
隨后，對此計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比例調(diào)整或標(biāo)準(zhǔn)化處理以便得出梯度。應(yīng)該注意，可擴(kuò)展此參數(shù)化方案，如圖8b所示，其示出了用于參數(shù)化O、P、Q＝16、3、16的樣本對?？梢钥闯觯瑯颖颈３忠詼y量窗口的中點(diǎn)為中心對稱分布。在這種情況下，將O看作限定了連續(xù)的計(jì)算窗口中的類似點(diǎn)之間的長度是有效的。
其中，當(dāng)具有當(dāng)前視圖的第一個(gè)同步化脈沖之前的延伸，我們使用了來自前一個(gè)視圖的樣本，因而所述算法需要適應(yīng)“舊延伸”。若如前述計(jì)算梯度，即，僅通過形成連續(xù)求和，則需要修改標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)以將在一些樣本點(diǎn)之間出現(xiàn)的延伸考慮在內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)F可被定義為
其中，“sub”表示與“舊延伸”和“新延伸”的值相同單位的數(shù)據(jù)樣本之間的時(shí)間間隔。在樣本被選擇為以窗口中點(diǎn)為中心對稱排列時(shí)，上述公式有效。
此標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)適用于下列情況應(yīng)用于數(shù)據(jù)樣本的加權(quán)系數(shù)只具有值1或0；以及所述系數(shù)對于常數(shù)斜率(零階曲率修正)而言是正確的。
考慮兩個(gè)示例來說明標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)如何變化是有效的。假設(shè)每300nS取樣一次，轉(zhuǎn)換窗口具有16個(gè)樣本，在每個(gè)范圍的開始和結(jié)束所使用的樣本的數(shù)量為3，并且組對的樣本之間的距離為14。
因此O.sub＝300nS O＝16 P＝3 Q＝14 若完全沒有出現(xiàn)延伸，則得到 (Q+P-O)/2＝1/2 因此 其在直觀上是正確的，這是因?yàn)槭褂昧巳齻€(gè)樣本對來取代一個(gè)樣本對且沒有出現(xiàn)延伸。
若在各個(gè)樣本窗口的結(jié)束部分始終出現(xiàn)150nS(即，半個(gè)取樣時(shí)段)的延伸，則在本示例中，我們可發(fā)現(xiàn)樣本S2至S0＊過長。
F＝0.428 比例調(diào)整系數(shù)的值增大，這是因?yàn)榕c最后的樣本對(包括延伸時(shí)間的樣本對)相比，兩個(gè)樣本對實(shí)際上權(quán)重較小，因此較長的加權(quán)系數(shù)較為適合。
所述公式也適用于圖8b所示的情況，其中樣本來自相鄰的測量窗口，并且在這些情況下，必須考慮＂舊延伸＂和＂新延伸＂可具有不同值的事實(shí)。
隨后，將通道存儲器中的值乘以系數(shù)F以對結(jié)果進(jìn)行比例調(diào)整。
在加權(quán)系數(shù)不同或曲率為非零的情況下，可使用其它標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種估算變量在測量窗口中的變化的方法，包括以下步驟
a)在所述測量窗口中取得所述變量的多個(gè)樣本；
b)定義與各個(gè)樣本相關(guān)的權(quán)重，所述權(quán)重作為所述樣本在所述測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而變化；
c)在考慮所述樣本的權(quán)重的情況下對所述樣本進(jìn)行處理以形成對所述變量中的變化的估算。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述測量窗口被細(xì)分為第一部分和第二部分，并且其中在所述第一部分中的至少一個(gè)測量值與所述第二部分中的至少一個(gè)測量值之間形成差值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中通過權(quán)重值對各個(gè)測量值進(jìn)行修改。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將測量值組對以形成對變量中的變化的估算，并且計(jì)算多個(gè)估算的平均值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)所述測量值各自的權(quán)重對所述測量值進(jìn)行加權(quán)，并且對加權(quán)后測量值進(jìn)行組合以形成平均測量值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中對第一組多個(gè)加權(quán)后測量值進(jìn)行組合以形成第一平均測量值，對第二組多個(gè)加權(quán)后測量值進(jìn)行組合以形成第二平均測量值，并且使用所述第一和第二平均測量值來估算所述變量中的變化。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中根據(jù)所述第一和第二平均測量值之間的差值來估算所述變量中的變化。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中對所述變量的變化率的估算還考慮了所述平均測量值之間的空間或時(shí)間的間隔。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述權(quán)重的量值為1或0。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中權(quán)重作為所述測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而單調(diào)變化。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在測量窗口內(nèi)形成通過所述樣本各自的權(quán)重進(jìn)行修改的樣本的連續(xù)求和。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將樣本組對，并且所述處理考慮了所述對或各對中的樣本之間的間隔。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)多個(gè)參數(shù)選擇所述測量窗口內(nèi)的樣本，其中第一參數(shù)表示測量窗口內(nèi)的樣本的數(shù)量，第二參數(shù)表示從所述測量窗口的各個(gè)端部選擇的樣本的數(shù)量，以及第三參數(shù)表示組對的樣本之間的間隔。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣本中的一些由外部事件觸發(fā)產(chǎn)生，使得樣本出現(xiàn)在與前一個(gè)樣本的間隔不同于預(yù)期的間隔處，并且其中所述方法考慮了間隔中的變化。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算了比例調(diào)整系數(shù)，所述比例調(diào)整系數(shù)是所使用的樣本對的數(shù)量和樣本對之間的間隔的函數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中響應(yīng)于在不同于預(yù)期樣本間隔的時(shí)刻出現(xiàn)的樣本來對所述比例調(diào)整系數(shù)進(jìn)行修改。
17.一種用于估算測量窗口內(nèi)的被測變量中的變化的裝置，包括以下步驟
a)在所述測量窗口中取得所述被測變量的多個(gè)樣本；
b)根據(jù)與各個(gè)樣本相關(guān)的權(quán)重對所述樣本值進(jìn)行處理，所述權(quán)重作為所述樣本在測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而變化。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述測量窗口被細(xì)分為第一部分和第二部分，在測量窗口中保持通過樣本值的權(quán)重進(jìn)行修改的樣本值的連續(xù)求和，并且其中將所述第一測量窗口內(nèi)的樣本加到所述連續(xù)求和上，而從所述連續(xù)求和中減去所述第二測量窗口內(nèi)的樣本，或與之相反。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述權(quán)重作為所述測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而單調(diào)變化。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中以參數(shù)化形式描述了所述權(quán)重變化的方式。
21.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述被測變量為積分器的輸出。
22.如權(quán)利要求17所述的裝置，與計(jì)算機(jī)化斷層攝影掃描儀相結(jié)合，其中所述裝置被設(shè)置為對檢測器內(nèi)的電流的積分測量值進(jìn)行取樣并提供表示當(dāng)前各個(gè)測量窗口的輸出。
23.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述裝置被設(shè)置為基于第一參數(shù)、第二參數(shù)以及第三參數(shù)來選擇用于組合的樣本，所述第一參數(shù)描述了出現(xiàn)在各個(gè)測量窗口內(nèi)的樣本的數(shù)量，所述第二參數(shù)描述了要被包括在第一樣本集中的樣本的數(shù)量和要被包括在第二樣本集中的樣本的數(shù)量，所述第三參數(shù)描述了所述樣本集之間的間隔。
24.如權(quán)利要求17所述的裝置，還被設(shè)置為補(bǔ)償對所述樣本的不規(guī)則取樣。
25.一種選擇用于組合的樣本以形成對被測變量的估算的方法，所述樣本順序出現(xiàn)，其中第一參數(shù)定義計(jì)算窗口的長度，第二參數(shù)定義從所述計(jì)算窗口的相對端部選擇的測量值的數(shù)量，而第三參數(shù)定義從所述計(jì)算窗口的相對端部選擇的樣本之間的間隔。
全文摘要
一種估算變量在測量窗口中的變化的方法，包括以下步驟在測量窗口中取得變量的多個(gè)樣本；定義與各個(gè)樣本相關(guān)的權(quán)重，所述權(quán)重作為所述樣本在測量窗口內(nèi)的位置的函數(shù)而變化；在考慮所述樣本的權(quán)重的情況下對所述樣本進(jìn)行處理以形成對所述變量中的變化的估算。
文檔編號H03M1/08GK101536316SQ200780030893
公開日2009年9月16日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者阿蘭·V·蓋里, 羅伯特·約翰·布雷韋爾, 邁克爾·C·W·科爾恩, 科林·格拉爾德·萊登 申請人:模擬裝置公司