Устройство для цифровой двумерной свертки

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ДВУМЕРНОЙ СВЕРТКИ, содержащее блок памяти весовых коэффициентов, мультиплексор , блок синхронизации, группы накапливающих сумматоров и группу блоков умножения, причем выходы накапливающих сумматоров группы объединены и являются выходом результата устройства, выходы первых сомножителей блоков умножения группы объединены и подключены к информационному входу устройства, от л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, блок памяти весовых коэффициентов содержит группу узлов памяти, входы вторых сомН (эжителей блоков умножения группы соединены с выходами соответствующих узлов памяти группы, выход каждого узла памяти группы, кроме последнего, соединен с информационным входом последующего узла памяти группы, выход последнего узла памяти группы соединен с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход которого является входом загрузки весовых коэффициентов устройства, информационный вход первого узла памяти группы соединен с выходом мультиплексора, управляющий вход которого является входом задания режима работы устройства , выход результата каждого .блока умножения группы соединен с информационным входом соответствующего накапливающего сумматора группы, входы начальной установки накапливающих сумматоров группы соединены с соответствующими выходами первЬй группы выходов блока синхронизации входы считывания накапливающих сумматоров группы соединены с соответствующими выходами второй группы : ВЫХОДОВ блока синхронизации, такто (Л вые входы узлов памяти группы и входы записи накапливающих сумматоров групцы объединены и подключены к первому выходу блока синхронизации , тактовые -входы блока умножения группы объединены и подключены к второму выходу блока синхронизации со первый и второй входы, блока синхроСГ ) низации являются первым и вторым вхо00 дами синхронизации.устройства соот ветственно.. 2. Устройство по п.1, о тличаю щ е е с я тем, чтр блок синхронизации содержит два счетчика, три дешифратора и два элемента И, причем первый вход первого элемента , И является первым входом блока син . хронизации, первый вход второго элемента И объединен со счетным входом первого счетчика и является вторым входом блока синхронизации, информационный выход первого счетчика соединен с входом первого дешифратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„BU„„1196871 511 4 G 06 F 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3718061/24-24 (22) 29.03. 84 (46) 07.1.2.85, Бюл. Ф 45 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) К.И.Кучеренко, Ю.Н.Матвеев и Е.Ф.Очин (53) 681. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 928359, кл. G 06 F 11/00, 1980.

Патент Японии 56-35219, кл. G 06 F 15/20, 1981. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ

ДВУМЕРНОЙ СВЕРТКИ, содержащее блок памяти весовых коэффициентов, мультиплексор, блок синхронизации, группы накапливающих сумматоров и группу блоков умножения, причем выходы накапливающих сумматоров группы объединены и являются выходом результата устройства, выходы первых сомножителей блоков умножения группы объединены и.подключены к информационному входу устройства, о т л H ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, блок памяти весовых коэффициентов содержит группу узлов памяти, входы вторых сомножителей блоков умножения группы соединены с выходами соответствующих узлов памяти группы, выход каждого узла памяти группы, кроме последнего, соединен с информационным входом последующего узла памяти группы, выход последнего узла памяти группы соединен с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход которого является входом загрузки весовых коэффициентов устройства, информационный вход. первого узла памяти группы соединен с выходом мультиплек- сора, управляющий вход которого являет ся входом задания режима работы устройства, выход результата каждого .блока умножения группы соединен с информационным входом соответствующего накапливающего сумматора группы, входы начальной установки накапливающих сумматоров группы соединены с соответствующими выходами первЬй группы выходов блока синхронизации

4 входы считывания накапливающих сумматоров группы соединены с соответС2 ствующими выходами второй группы ф выходов блока синхронизации, тактовые входы узлов памяти группы и входы записи накапливающих сумматоров группы объединены и подключены к первому выходу блока синхронизации, тактовые входы блока умножения группы объединены и подключены к второму выходу блока синхронизации

/ первый и второй входы, блока синхронизации являются первым и вторым входами синхронизации устройства соответственно. 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит два счетчика, три дешифратора и два элемента И, причем первый вход первого элемента, И является первым входом блока синхронизации, первый вход второго элемента И объединен со счетным входом первого счетчика и является вторым входом блока синхронизации, информационный выход первого счетчика соединен с входом первого дешифратора, 1196871

Di-к i-e ке

30 к=-к

e=-с первый выход которого соединен со стробирующнм входом второго дешиф- ратора, группа выходов которого является первой группой выходов блока синхронизации, последний выход первого дешифратора соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и стробирующим входом третьего дешифратора, группа выходов которого является второй группой

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке двумерных массивов данных большой размерности, например для обработки изображений.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства °

Устройство для цифровой двумерной свертки (ЦЦС) содержит мультиплексор 1, блок 2 памяти весовых коэффициентов, группу 3 узлов памяти, группу 4 блоков умножения, блок 5 синхронизации, счетчики 6 и 7, дешифраторы

8-10,. элементы И 11 и 12, информаци онный вход 1 3 устройства,вход 1 4 з аг. рузки весовых коэффициентов устройства, вход 15 задания режима работы устройства, входы 16 и 17 синхронизации устройства, выход 18 устройства, группу 19 накапливающих сумматоров. Узел памяти группы 3 представляет собой группу регистров, причем выход каждого предыдущего регистра, кроме последнего, соединен с инфор.мационным входом последующего регистра. При подаче импульса на тактовый вход узла памяти происходит .сдвиг информации в группе регистров.

Уменьшение затрат оборудования становится возможным благодаря использованию алгоритма вычислений, ЦЦС, основанного на параллельном умножении входной точки изображения на 2К + 1 соответствующих весовых . коэффициентов, параллельном вычислении частных сумм в группе из, 2К + 1 блоков умножения с накоплением сдвиге весовых коэффициентов

t выходов блока синхронизации, выход первого элемента И является первым выходом блока синхронизации, выход второго элемента И является вторым выходом блока синхронизации, выход переполнения первого счетчика соединен со счетным входом второго . счетчика, инфомационный выход которого соединен с адресными входами второго и третьего дешифраторов.

/ в узлах памяти группы 3 на один элемент при каждом поступлении новой точки изображения D. „ j-g .и формировании результата ЦЦС в одном из накапливающих сумматором группы

19 после обработки каждой строки изображения (с помощью соответствующего блока умножения группы 4).

Устройство для ЦЦС работает следующим образом.

Предварительно при соответствующем сигнале на вход 15 задания режима работы устройства через мультиплексор 1 по входу 14 загрузки ве15 совых коэффициентов устройства происходит": запись весовых коэффициентов в узлы памяти группы 3 (тактовые цепи, обеспечивающие запись информации не показаны) °

20 После загрузки весовых коэффициентов изменяется сигнал на входе

15 задания режима работы устройства, при этом к информационному входу первого узла, памяти группы 3 через

25 мультиплексор 1 подключается выход последнего узла памяти группы 3.

ЦЦС изображения с ядром (2К+1) (2 1 + 1)

К выполняется посредством параллельного умножения входной точки изоб35 ражения Di„>- на. 2К+1 соответ(К 1 ствующих весовых коэффициента ,0;.„.t Ы,с ) ° ° j Diк,)е гкс j

О. «к; с Mz„.,e,формирования частичных сумм ЦЦС в 2К+1 накапливающих сумматорах группы 19, сдвига весовыхкоээфициентов М„ в уз1196871 лах памяти группы 3 на один элемент при каждом поступлении новой точки изображения, формирования результата ЦДС в одном из накапливающих сумматоров группы 19 после обработки каждой строки изображения.

Считывание результата ЦДС из накап- ливающих сумматоров группы 19 осуществляется с помощью управляющего сигнала, поступающего на входы считывания с соответствующего выходадешифратора 10. Обнуление содержимого накапливающего сумматора груп- пы 19, сформировавшего результат

ЦЦС, осуществляется путем подачи нулевого управляющего сигнала на вход нулевых установок с соответствующего выхода дешифратора 9. Счетчик 6 осуществляет цикл счета до

2 L + 2, последний такт служит для считывания результата ЦЦС из накапливающего сумматора группы 19, сфор.мировавшего выходное значение ЦДС.

Дешифратор 8 на основе деформации сигналов состояния счетчика 6 формирует сигналы, соответствующие первому и 2 +2 состояниям счетчика б.С помощью сигналов, поступающих по"первому входу 16 синхронизации устройства, осуществляется синхронизация сдвигов в узлах памяти груп-. пы 3 и запись произведений в накапливающие сумматоры группы 19. С помощью сигналовюпоступающих по второму входу 17 синхронизации устройства,осуществляется синхронизация работы блоков умножения группы 4. Первый и второй элементы И

11 и 12 осуществляют запрет поступления синхронизирующих сигналов на узлы памяти группы 3, блоки умножения группы и сумматоры группы

19 при 2 L + 2 состоянии счетчика 6.

После обработки, каждой строки изображения, т.е. поступления 2 + 2 синхронизирующих сигналов, счетчик

6 вырабатывает на выходе завершения цикла сигнал синхронизации счетчика 7. Сигналы состояния счетчика 7 дешифрируются дешифраторами 9 и 10, которые на первом такте осуществляют обнуление предыдущего результата в " сумматоре группы 19, а на 2 L + 2; такте — считывание ре зультата ЦДС из сумматора группы 19, сформировавшего результат ЦДС. Цикл счетчика 7 равен 2К+1.

1196871

Составитель В.Гречнев

Редактор А.Шишкина Техред ЖЛастелевич Корректор С Шекмар

Заказ 7565/48 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4