Устройство для сглаживания сигналов

 

- СО)ОЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛЙК

Ai (19) (Ш (5)) 4 G 06 F 15/36, В© л4 1:) ц (ГОСУЦАРСТБЕИИЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО,ПЕЛАМ МЗОБРЕТЕИЙЙ И ОТКРЫТИЙ (2!.) 4242001/?4-24 (22) 1? .05 .87 (46) 15.11.88. Гвл. )! 42 (72) В.Р,Ахметт.янов (53) 681,3(088.8) (56) Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений/Под,ред, Т.С.Хуанга. И;: Рацио и связь, 1984.

Авторское свидетельство СССР

h" 10!2272., кл, G 06 Г 15/36, !981„ (5 4,. УСТРО СТВО ДЛЯ СГЛАЗ(ИВАН ИЯ СИ ГНАЛОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, предназначено преимушественно для использования в устройствах обработки цифровой информации, в цифровых кзмерительных приборах и других устройствах при сглаживании сигналов в шумах и импульсных по мехах „Цель иэ об ретенияповышение точности сглаживания сигналов в скользяшем режиме обработки эа счет одновременного подавления импульсных помех и шума. Пля этого в устройство сглаживания сигналов, содержашее генератор импульсов 1, триггер 2, коммутатор 3. первый сумматор.4, первый 5 и второй 6 регистры, введены элемент HF, 7, первый и второй элементы И 8, 9, генератор 10 случайных чисел, блок 11 определения порядковой статистики. второй сумматор 12, группа 13 коммутаторов из N коммутаторов (!1 — объем выборки), группа 14 регистров из N регистров и элемент ИЛИ

15. 1 ил.

1437877

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, предназначено преимущественно для исполь зования в устройствах обработки циф-.

I ровой информации в цифровых измерительных приборах и других устройствах при сглаяявании сигналов в шумах и импульсных помехах.

Цель изобретения — повышение точности сглаживания сигналов в скользящем режиме обра"îòêè за счет одновременного подавления импульсных помех и шума.

На чертеже представлена структурная схема устройства для сглаживания си гнало в .

Устройство содержит генератор 1 импульсов, триггер 2, коммутатор 3, первый сумматор 4, первый 5 и второй

6 регистры, элемент НЕ 7„ первый 8 и второй 9 элементы И, генератор !О случайных чисел, блок 11 определения порядковой статистики, второй сумматор 12„ группу 13 коммутаторов из И коммутаторов, группу 14 регистров из

N регистров, элемент ИЛИ 15, вход 16 задания разрядности устройства, Коммутаторы группы !3 коммутаторов !, пропускают на первые выходы без изме- ЗО нения m старших разрядов и с обнулекием n-m младших разрядов информационного кода с их входов, причем п есть разрядность элементов анализируемой выборки, à m определяется ин35 формацией с и-разрядного входа 16 устройства. При этом на выход первого коммутатора группы 13 поступают m старших разрядов входного кода с обнулением и n-m младших разрядов вход- 40 ного кода без изменения, а на второй выход последнего коммутатора группы

13 поступает код, полученный путем инвертирования кода, состоящего из m старших нулевых разрядов входного кода и n-m младших разрядов входного кода, Вход 16 устройства предназначен для выбора соотношения между количеством m старших разрядов, элементов выборки. используемых для подавления импульсных помех, и количеством n-m младших разрядов, используемых для подавления шума. Второй 6 регистр, регистры группы 14 регистров, коммутаторы группы 13 коммутаторов, блок 11 определения порядковой статистики и элемент 15 ИЛИ являются п-разрядными, коммутатор 3 и второй сумматор 12 являются n+1 разрядными (К вЂ” определяется из соотношения И=2 ), а первый

5 регистр и первый сумматор 4 являются и+К-разрядньп1и.

В устройстве операция деления на к число N=2 реализуется эа счет отбрасывания К младших разрядов кода делимого.

Устройство работает следующим образом.

На входе 16 устройства выставляется и-разрядный код, при этом m старших разрядов имеют "!" уровень„ а и-m младших разрядов — "О" уровень. В результате в соответствии с управляющим кодом на входе 16 устройства коммутаторы группы 13 коммутаторов пропускают на первые выходы беэ изменения

m старших разрядов и с обнулением и-m младших разрядов информационного кода с их входов. При этом на вьгход старпгих разрядов первого коммутатора группы 13 поступают m старггих разрядов входного кода с обнулением и n-m младших разрядов входного кода без изменения. а на выход гладших разрядов последнего коммутатора группы 13 поступает код, полученный путем инвертирования кода, состоящего иэ m старших разрядов входного кода с обпулением и n-m младших разрядов входного кода беэ изменения. По "!" уровню сигнала с прямого выхода триггера 2 в блоке 11 происходит упорядочивание элементов анализируемой выборки, поступающих на ее входы с соответствующих выходов группы 13 коммутаторов, в порядке их возрастания. Так как

И-четное число, то для формирования псевдомедианы с первого и второго выходов блока 11 снимаются N/2-й и 1!/2+! элемен-.ы упорядоченной выборки, которые суммируются в n+1раэрядном втором сумматоре 12, За счет отбрасывания одного младшего разряда кода на выходе сумматора 12 осуществляется деление полученной суммы на два. По заднему фронту импульса с прямого выхода триггера 2 происходит запись сформированного на выходе сумматора 12 кода псевдомедианы во второй регистр 6. Скользящее среднее выборки формируется при сдвиге окна усреднения на один элемент путем вычитания из кода скользящей суммы на предыдущем шаге кода выбывшего элемента выборки и сложения полученной разности с кодом поступившего элемента. Инвертированный и-разрядный код

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для сглаживания сигналов, содержащее генератор импульсов, 143787, выбывшего элемента снимается с выхода последнего коммутатора группы 13 коммутаторов, а с выхода первого коммутатора группы 13 коммутаторов снимается

5 и-разрядныи код поступившего элемента, По сигналу с инверсного выхода триггера 2 на выход и+1-разрядного коммутатора 3 поступает либо инвертированный п-разрядный код выбывшего элемента, либо и-разрядный код поступившего элемента. При этом и+1-й разряд коммутатора 3 соединен однопроводной связью с К старшими разрядами второго информационного входа n+K-разрядного перво-15 го сумматора 4 и с него снимается сигнал логической "1" для кода выбывшего элемента и сигнал логического 0" для кода поступившего элемента, Вычитание кода выбывшего элемента из кода сколь-20 зящей суммы осуществляется путем формирования дополнительного кода на основе сформированного инверсного кода выбывшего элемента и посредством подачи на вход переноса сумматора 4 25 сигнала логической "1" с инверсного выхода триггера 6. При этом на первый информационный вход и+К-разрядного сумматора 4 с выхода n+K-разрядного первого регистра 5 поступает n+K-раз- з0 рядный код скользящей суммы, По заднему фронту тактового импульса с выхода генератора 1 сформированный на выходе сумматора 4 код разности записывается в регистр 5. После того как на выходе сумматора 4 сформирован код суммы кода полученной разности и кода поступившего элемента, по заднему фронту следующего тактового импульса с выхода генератора 1 в ре- 4р гистр 5 запишется код скользящей суммы при новом положении скользящего окна. Скользящее среднее на выходе

n+К-разрядного первого регистра 5 формируется путем отбрасывания К 45 младших разрядов. При этом и старших разрядов поступают вместе с празрядами кода на выходе и-разрядного второго регистра 6 на соответствующие входы элемента 15 ИЛИ. Операция ИЛИ в элементе 15 осуществляется над входными кодами поразрядно, В результате на выходе элемента 15 ИЛИ формируется код сглаженного полезного сигнала. 55

Устройство работает также по тактам, состоящим из полутактов, определяемых импульсами,нечетным и чет( ным). Предположж, что устройство находится по окончании очередного такта в следующем состоянии. В регистрах группы 14 регистров записаны коды элементов анализируемой выборки„а с выхода элемента 15 ИЛИ снимается параллельно код сглаженного сигнала °

Триггер 2 находится в состоянии

Ю1

0 . В соответствии с сигналом логической "1" на инверсном выходе три";— гера 2 на выходе сумматора 4 сформирован код разности кода скользящей суммы элементов окна на завершившемся такте работы устройства и кода элемента окна, выбывающего на следующем такте работы устройства. По переднему фронту нечетного импульса следующего такта генерируется на выходе генератора 10 случайных чисел новое число, обусловленное сдвигом скользящего окна на один элемент.

По заднему фронту нечетного импульса происходит запись кода разности с выхода сумматора 4 в регистр 5, а так" же запись нового числа с выхода гене" ратора 10в первый регистр группы 14 регистров со сдвигом содержимого всех регистров. Число, записанное в последнем регистре группы 14, теряется. В регистрах группы 14 регистров запоминаются коды элементов анализируемой выборки при новом положении скользящего окна. По заднему фронту нечетного импульса происходит также смена состоянии триггера 2 из "0" в "1" ° В результате на выходе сумматора 4 формируется код скользящей суммы, в блоке 11 в соответствии с управляющим сигналом с прямого выхода триггера 2 происходит упорядочивание элементов выборки, а на выходе сумматора 12 формируется код псевдомедианы для заданного положения скользящего окна. По заднему фронту четного импульса происходит сброс триггера 2 в состояние "0" и запись кода скользящей суммы и кода скользящей псевдомедианы для заданного положения окна соответственно в первый

5 и второй 6 регистры, С выхода элемента ИЛИ !5 снимается код сглаженного сигнала. Такт работы устройства закончен, В следующем такте работа устройства повторяется.

У 1437877 6 выход которого подключен к счетному мента И соединен с тактовыми входавходу триггера и к входу приема ко- мн регистров группы, информационные да первого регистра, информационный выходы i-го регистра подключены к вход которого соединен с выходом пер информационным входам (х+1)-го ре5 ного сумчатора. вход первого слагае- гистра (i=-1,N) и соответственно к мого которого подключен к выходу пер- янформационным входам 1-го коммута:ного регистра, вхоц второго слагаемо- тора группы, управляющие входы котого первого сумматора соединен с вы- рых объединены и являются управляюхоцом коммутатора, второй регистр, 1о щим входом устройства, первый и втоо т л и ч а ю щ е е с я тем, что„ с .,рой информационные входы коммутатора целью повышения точности, за счет од соединены с выходами младших разрядов новременного подавления импульсных первого и N-ro коммутаторов группы, помех и шума, устройство содержит выходы старших разрядов коммутаторов элемент НЕ, два элемента И, генератор 15 группы соединены соответственно с случайных чисел, блок определения информационными входами блока опредепорядковой статистики, второй сумма- ления порядковой статистики, выходы тор группу из N коммутаторов (N N/2 и N/2+1 порядковой статистики кообъем выборки, четное число), группу торого подключены соответственно к из N регистров и элемент ИЛИ,при 2II входам первого и второго слагаемых .этом выход .генератора импульсов под- второго сумматора, выход которого ключен непосредственно и через зле соединен с информационным входом втомент НЕ к первым входам первого и рого регистра, выход которого подвторого элементов И, вторые входы ко- ключен к первому входу элемента ИЛИ, -,îðûõ объединены с тактовым входом 25 выход первого регистра соединен с первого сумматора, с управляющим вхо- вторым входом элемента HJIH, выход кодом коммутатора и соединены с инвер- торого является выходом устройства, сным выходом триггера, прямой выход выход второго элемента И подключен к которого подключен к входу синхро- входу генератора случайных чисел, низации блока определения поряцковой 30 выход которого соединен с информастатистики и к входу приема числа ционным входом первого регистра групвторого регистра, выход первого эле- пы регистров.

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Редактор М,Недолуженко Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5896/50 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Реушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4