Оптическое устройство для вычисления корреляционной функции

 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для корреляционной обработки сигналов в измерительных системах. Цель изобретения - повышение точности вычисления корреляционной функции при обработке сигнала изображения. Видеопроцессор содержит преобразователь 1 оптического информационного сигнала в электрический, синхрогенератор 2 импульсов, формирователь 3 строба, блок 4 формирования адресов, блок 5 управления, аналого-цифровой преобразователь 6, регистры 7-9, 11, сумматор 10, блок 12 памяти, делитель 13 на постоянное число и умножитель 14, позволяет для сигнала изображения, ограниченного областью строба, в течение одного кадра телевизионного изображения вычислять с требуемой разрядностью взаимную корреляционную функцию сигнала и эталона и осуществлять вывод цифровых значений элементов корреляционной функции. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<д> 1 Г 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4437764/24-24 (22) 08.04.88 (46) 07. 11.89. Бюл. - 41 (71) Опытно-конструкторское бюро специальных радиотехнических систем

Новгородского политехнического института (72) В.П.Орловский, В.А.Маларев, О.О.Попов, В.А.Филиппов и Н.В.Савич (53) 681.3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1336031, кл. G 06 F 15/336, 1986. (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ,(57) Изобретение относится к телеви.зионной технике и может быть использовано для корреляционной обработки сигналов в измерительных системах.

„„SU„„1520541 А 1

Цель из обре т ения — повышение точности вычисления корреляционной функции при обработке сигнала изображения.

Видеопроцессор содержит преобразователь 1 оптического информационного сигнала в электрический, синхрогенератор 2 импульсов, формирователь 3строба, блок 4 формирования адресов, блок 5 управления, аналого-цифровой преобразователь 6. регистры 7-11, сумматор 10, блок .12 памяти, делитель

13 на постоянное число и умножитель

14, позволяет для сигнала изображения, ограниченного областью строба,в течение одного кадра телевизионного изображения вычислять с требуемой разрядностью взаимную корреляционную функцию сигнала и эталона и осуществлять вывод цифровых значений элементов корреляционной функции. 3 ил.

1520541

1О

3 -Ч.),,, e ц (i,j), Н (1,3) - дискретные двумерные сигнальные массивы текуще.

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в измерительных системах, основанных на корреляционном приеме сигналов.

Целью изобретения является повышение точности вычисления корреляционной функции при обработке сигнала изобретения.

На фиг. 1 изображена структурная схема видеопроцессора, на фиг. 2 структурная схема блока адресации, на фиг. 3 — структурная схема блока управления. 15

Устройство содержит преобразователь 1 оптического информационного сигнала в электрический, синхрогенератор 2 импульсов, формирователь 3 строба, блок 4 формирования адресов, 20 блок 5 управления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) б, регистры

7-9, сумматор 10, регистр 11, блок

12 памяти, делитель 13 на постоянное число, умножитель 14, информационный 25 выход 15, выход 16 останова. Блок 4 адресов содержит счетчики 17-20, дешифраторы 21 и 22 и регистры 23-26 °

Блок 5 управления содержит формирователь 27 и 28 импульсов, дели ели

29 и 30 частоты, элемент И 31, счетчик 32, триггеры 33-35, элементы

И 36 и 37.

Синхрогенератор 2 является типовым узлом телевизионной системы, обеспечивающим выдачу синхросигналов принятого телевизионного стандарта.

Формирователь 3 строба выполнен по типовой схеме генератора сигнала

"Окошко". 40

Умножитель 14 выполнен на основе программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ).

Устройство работает следующим образом. 45

Наиболее растространенным методом вычисления корреляционной функции на практике при обработке сигнала изображения в телевизионных системах является прямой множительный метод.

Корреляционная функция при этом вы" числяется по формуле

М М

R(y,q) =,С Е U,(i,j)U,(i -, ro и эталонного изображений размером

М х M элементов. На практике размер эталона зачастую можно ограничить меньшим числом К элементов (К M) — номер элементов массивов иэображений по горизонтали и вертикали. При сквозной нумерации можно использовать одну переменную — параметры смещений эталона относительно изображения по горизонтали и вертикали.

Как видно из формулы, для вычисления корреляционной функции необходимо пронумеровать элементы сигнала, иметь мгновенные значения сигнала и эталона U,(i) и V (i), осуществить перемножение величин U1(i) и U (i) и накопление сумм по всему массиву иэображений.

Процессор обеспечивает выполнение всех этих операций по обработке сигнала изображения объекта за один кадр телевизионной развертки. В промежутке между активными областями телевизионной развертки (время осуществления КСИ) регистр 11 обнулен по выходу. Одновременно счетчик 17 открыт для счета тактовых импульсов (ТИ), а выход регистра 23 подключен к адресному выходу блока 4 адресации (выходы регистров 24-26 и третьем состоянии). В. каждом периоде ТИ формирователи 27 и 28 вырабатывают сигналы соответственно записи информации в регистр t 1 и сигнал записи считывания для блока 12. Поскольку вход обнуления регистра t1 является приоритетным по сравнению с входом синхронизации, во время существования КСИ; управление по входу синхронизации отсутствует. Сигналом "Запись/считывание" в каждую из i-ячеек блока 12 {по каждому из адресов) будет записано число ."0". К началу активной части телевизионной развертки БП оказывается обнуленным.

Во время активной области телевизионной развертки преобразователь 1 преобразует оптический сигнал на своем входе в электрический. Синхронизация работы преобразователя осуществляется синхрогенератором 2. Ви деосигнал с выхода телевизионного датчика преобразуется АЦП 6 в цифровой код, поступающий на информационный вход регистра 7.

Строб, вырабатываемый формирователем 3 строба, открывает регистр 7

15 для прохождения инд>орма!(и!1 на вход сумматора 1О. Одновременно строб разрешает счет тактовых импульсов счетчику 18 и подключает к адресному выходу блока 4 выход регистра 24. Все элементы разложения в границах строба нумеруются. Так же как и во время

КСИ, в каждом из периодов следования тактовых импульсов существуют сигналы синхронизации регистра 11 и записи/ считывания блока 12. Двоичный код с выхода АЦП 6 (который также работает синхронно с частотой следования элементов разложения) проходит через регистр 7, сумматор 10 (стробом включен в режим U< Бв х т.е. А+О), записывается в регистр 11 сигналом с выхода формирователя 27 и в ячейку блока 12 с адресом, сформированным блоком 4 по сигналу с формирователя

28.

К окончании строба размером М x M элементов разложения в ячейках памяти с номерами от i = 0 до i = --M x M будет записан двоичный код, соответствующий распределению размаха видеосигналов внутри строба.

Сигнал окончания кадровой составляющей строба выхода формирователя 3 строба устанавливает в единичное состояние триггер 33, обнуленный в начале кадра кадровым синхроимпульсом.

Этот единичный сигнал открывает для

1счета счетчик 19 и подключает к выходной шине блока 4 регистр 25. Вы.числение корреляционной функции сигнала, находящегося внутри строба, происходит следующим образом. Последовательность тактовых импульсов преобразуется делителем 29 частоты в последовательность с периодом С Т „.

Коэффициент С выбирается таким обраС и

"-oM, чтобы во время — Т „ уложилось К периодов тактовой частоты, где К— размер (в элементах разложения) эталонного сигнала. Эталонный сигнал, распределение которого задается saранее, исходя из априорных характеристик исследуемого объекта, записывается в ячейки умножителя 14. Адрес для обращения в ячейкам ППЗУ вырабатывает счетчик 32 через подсчет в

С каждом полупериоде вЂ, - Т „. Адрес для обращения к ячейкам блока 12 (количество равно числу элементов разложения строба И х М) изменяется по сигналам с выхода делителя 29 часто2054 J 6 ты. Двоичный код каждого из М х И элементов, хранящийся в б.локе 12, считывается, делится двоичным делителем 13 (включенным с целью устранения флуктуационных ошибок и выбора разрядности сомножителя умножителя

14) и умножается последовательно на все элемеHTbI эталона. Результат умножения через регистр 9 (подключенный в режиме вычисления корреляционной функции) транслируется на первый вход сумматора 10, работающего в режиме сложения, и складывается с содержимым регистра 11 ° После умножения на все элементы эталона и. суммирования в i-ячейках блока 12 оказывает5

Формула изобретения

Оптическое устройство для вычисления корреляционной функции, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, сумматор, блок памяти, умножитель, причем выход ана55 ся записанным распределение корреляционной функции сигнала изображения,- находящегося внутри строба и сигнала эталона, хранящегося в ППЗУ

Дешифратор 21 контролирует появление числа i на выходе счетчика

19, т.е. момент окончания вычисления корреляционной функции. При срабаты- вании дешифратора 21 элемент И 36 формирует сигнал сброса триггера 33 (окончание. вычисления корреляционной функции) и установки в единичное состояние в режиме вывода корреляци. онной функции. Счетчик 20 открывается для счета импульсов с выхода делителя 30 частоты (коэффициент деления D может быть задан из практических соотношений, например, чтобы успеть вывести весь массив К(<>1) до окончания активной области телевизионного растра), а к адресному выходу блока 4 подключается регистр

26. На выходе триггера 8 присутствует единичный сйгнал. С периодом

:Т „ /D на этот выход поступает инфор-, :мация, срабатывает. дешифратор 22 и управляющий сигнал через элемент

И 37 устанавливает в нулевое состоя45 ние триггер 34 (заканчивается режим вывода корреляционной функции R(g,y), а также в единичное состояние триггер 35. На его выходе (выход !6 устройства) появляется сигнал "Останов".

Цикл работы видеопроцессора в данном кадре заканчивается.

1520541 лого-цифрового преобразователя соединен с. информационным входом первого регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повышения точности .9 Э

5 в него введены преобразователь оптического информационного сигнала в электрический, формирователь строба, синхрогенератор импульсов, блок формирования адресов, блок управления, делитель на постоянное число, три регистра, причем блок формирования адресов содержит четыре счетчика, четыре регистра, два дешифратора,. блок управления содержит два формирователя импульсов, два делителя частоты, три элемента. И, три триггера, счетчик, в блоке формирования адресов счетный вход первого счетчика соединен с счетным входом второго счетчика и с первым выходом синхрогенератора импульсов, вход разрешения работы первого счетчика соединен с входом разрешения считывания первого регистра и с вторым выходом синх- 25 рогенератора импульсов, выход первого счетчика соединен с информационным входом первого регистра, вход разрешения работы второго счетчика

;соединен с входом разрешения считывания второго регистра и с выходом строба формирователя строба, выход второго счетчика соединен с информационным входом второго регистра, вход разрешения работы третьего счетчика соединен с входом разрешения считывания третьего регистра и с прямым выходом первого триггера блока управления, счетный вход третьего счетчика соединен с выходом первого дели40 теля блока управления, вход разрешения работы четвертого счетчика соединен с входом разрешения записи четвертого регистра и с прямым выходом второго триггера блока управления, 45 счетный вход четвертого триггера соединен с выходом второго делителя блока управления, выход третьего

I счетчика соединен с информационным входом третьего регистра и через первый дешифратор с первым входом перво50

ro элемента И блока управления, выход четвертого счетчика соединен с информационным входом четвертого регистра и через второй дешифратор с первым входом второго элемента И бло-55 ка управления, выходы первого, второго, третьего и четвертого регистров через монтажное ИЛИ соединены с адресным входом блока памяти, в блоке управления вход первого формирователя импульсов, входы первого и второго делителей частоты н первый вход третьего элемента И соединены с вторым выходом синхрогенератора импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с входом разрешения записи-считывания первого регистра и через второй формирователь им пульсов с входом разрешения записи1 считывания блока памяти, выход первого делителя частоты соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом умножителя, входы установки в "О" первого, второго и третьего триггеров соединены с вторым выходом синхрогенератора импульсов„ информационные входы первого и второго триггеров соединены с шиной нулевого потенциала, вход установки в

"1" первого триггера соединен с вторым выходом синхрогенератора импульсов, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом первого триггера и с входом установки в "1" второго триггера„ прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом второго триггера и с входом установки в " 1" третьего триггера, прямой выход которого является выходом признака окончания работы устройства, синхронизирующий вход и выход преобразователя оптического сигнала в электрический соединены соответственно с третьим выходом синхрогенератора импульсов и информационным входом аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого соединен с первым выходом синхрогенератора импульсов., второй выход которого соединен с входом обнуления первого регистра, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход которого сое-. динен с информационным входом блока памяти и выходом первого регистра, выход блока памяти соединен с информационным входом второго регистра и через делитель на постоянное число с вторым входом умножителя, выход которого соединен с информационным входом третьего регистра, входы разрешения

)52054(io считывания второго и третьего регистров соединены с прямыми выходами соответственно второго и первого триггеров блока управления, вьгходы первого, второго и третьего регистров соединены череэ монтажное ИЛИ с вторым входом сумматора и являются информационным выходом устройства, первый, второй, и третий входы формирователя строба соединены соответст5 венно с первым, вторым и четвертым выходами синхрогенераторов HMllvJIhcoR

1520541

Составитель В.Орлов

Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Редактор В, Бугренкова

Заказ 6760/51 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101