Устройство для фильтрации изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных быстродействующих вычислительных систем распознавания зрительных образов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - расширение области применения за счет изменения параметров фильтрации: изменения размера окна фильтра и программирования его формы. Устройство содержит регистр управляющего слова, две группы элементов задержки, причем одна из групп состоит из элементов задержки с управляемой длительностью, две группы компараторов, инверторы, сумматоры, мультиплексор и генератор тактовых импульсов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С О6 К 9/ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4379766/24-24 (22) 18.02,88 (М) 30.03.90. Бюл. Г 12 (71) физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского научного центра AH СССР (72) В.А. Широков и Л. Г. Маркова (53) 681.327. 2(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

1." 1312565, кл. G Об F 7/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1305735, кл. С О6 K 9/ОО, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ИЗОБРАжЕИИИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных быстродействующих вычислительных систем распознавания зрительных образов в реальном масштабе времени

s условиях действия шумов.

Цель изобретенйФ " расширение области применения за счет изменения параметров Фильтрации: изменения раз" мера окна Фильтра и программирования его Формы.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит регистр 1 управляющего слова разрядностью и, где

„.BU 1553996 A 1

2 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных быстродействующих вычислительных систем распознавания зрительных образов в реальном масштабе воемени. Цель изобретения - расширение области применения за счет изменения параметров фильтрации: изменения размера окна фильтра и программирования его формы. Устройство содержит регистр управляющего слова, две- группы элементов задержки, причем одна из групп состоит из элементов задержки с управляемой длительностью, две группы компараторов, инверторы, сумматоры, 3 мультиплексор и генератор тактовых импульсов. 2 табл. 1 ил. п — размер окна фильтра, первую группу 2 элементов задержки,, содержащую и-1 последовательно соединенных элементов задержки с управляемой длительностью, первую группу 3 компараторов, количество компараторов в группе п-1, вторую группу 4 элементов задержки, содержащую (n- 1)х(n-2)/2 элементов задержки, осуществляющих задержку на один такт, пк(n-1)/2 инверторов 5, и сумматоров 6, вторую группу 7 компараторов, содержащую п компараторов, мультиплексор 8, генератор 9 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

1553996

Форма окна фильтра

Номер эле 25

Строка Стол- Крест Квадрат бец мента задержки

I 30

N-2

I

И-2 35

1

3

6

N

N-2

I

N-2

N

М

N

I

I

I

I

В соответствии с выбранной формой окна и в связи с тем что и-f. выходов

Ф

40 регистра 1 соединены с управляющими входами элементов задержки 2, которые соединены последовательно, на элементах задержки первой группы 2 за п-1 .

ТВКТоВ собирается исходный массиВ чи 45

I сел С,,...,С; „,, С выхода каждого элемента задержки сигналы подаются на вторые входы соответствующих компараторов первой, группы кОмпаратОрОВ 3, на перВые ВхО " 5О ды которых подаютСя-анализируемые сигналы, поступающие на вход устройства.

Компараторы 3 первой группы выполняют попарное сравнение текущего элемента отсчета С; с и-1 - предыдущими элементами, задержанными на элементах

55 задержки первой группы 2. Значение выходного сигнала каждого компаратора 3 определяется по формуле

Перед подачей информации на вход устройства необходимо задать режим работы устройства, а именно: форму окрестности и ранг выходного значе- 5 ния. Программирование режима работы произ водится путе м записи упра вляющего слова в регистр 1. Управляющее слово содержит и-1»лисел А ° (1=1,..., п-1), программирующих величину задержки в j-м элементе задержки 2, и числа В, задающего ранг выходного значения (В = R-1), где R - ранг выбираемого числа, Табл. 1 показывает зависимость 15 значений А от различных форм окна

Фильтра для n= 9 (N — число элемектов в строке изображения), Приведены примеры различных форм окна - строка

У столбец, крест, квадрат. Возможны дру,20 гие варианты Формы окна Фильтра.

Табли ца 1

О при С; С

1 при С» - С где j=i-1,...,i-n-1;, d" — значение выходного сигнала 1 компаратора;

С; - значение элемента массива, поданного на первый вход компаратора;

С - значение элемента массива, ) поданного на второй вход компаратора.

В свою очередь, на выходе каждого элемента задержки второй группы 4 элементов задержки в текущем такте работы устройства будут результаты попарного сравнения сигналов С;, и

С

»л » ° ° »С»» »-» i С» 2 и С» 3 ф ° ° ° ю

С A-» f С»-3 И C1 — + ° С» Yl С»-я-2 и С; я q, вычисленные в предыдущих тактах посредством компараторов 3.

Таким образом, в массиве исходных данных каждый элемент сравнивается со всеми предыдущими элементами, задержанными на элементах задержки первой группы 2. Далее, выходные сигналы компараторов первой группы 3 и выходные сигналы элементов задержки второй группы 4 поступают на входы инверторов 5.

Прямые и инверсные сигналы компа-, раторов первой группы 3 и элементов задержки второй группы 4 поступают на входы сумматоров следующим образом на входы сумматоров поступают результаты сравнения: сигналы С;, со всеми

С» »,. ° . Сf A » Ha Входы каждого пос ледующвго сумматора 6;„ поступают сигналы с выходов элементов задержки второй группы элементов задержки

С, ;(») - результаты сравнения С;„, со всеми предыдущими C,,,..., С; и инверсные результаты сравнения со всеми последующими С,,,...,С; „, сигналами.

Каждый сумматор считывает количество единиц, поданных на его входы.

При заданном законе функционирования компараторов первой группы 3 значение выходного сигнала сумматора показывает, сколько элементов в массиве меньше элемента С,, i= О,...,n-1. Следовательно, значение выходного сигнала сумматора, равное кулю, свидетельствует о том, что элемент массива, соответствующий этому сумматору, минимальный в данной выборке, а значение, 1553996

Исходный массив

9 7

6 7 8

1 О О

1 О, О

1 О 1

0 О О

О 1

О О

1 1

1 О

О О О

4 7 3 8

2 3 4 5

1 0 1 О

0 1 О

1 1 0

О 0 0

1 1 1

0 0 1 0

1 1 1 1

1 0 1 О

О 0 0 0

9

1

1

1

Число

В

3

6 1

2

5

2

4

6

8

Каждая строка табл. 2 содержит результаты попарного сравнения d " од1) ного из элементов упорядоченного,массива с номеров i со всеми остальными элементами с номерами j (i, =1...,,п), причем результаты сравнения этого элемента с предыдущими элементами массива взяты с инверсией. При пост- . рочном суммировании полученных значений d получается число В для

1J и этого элемента, т.е. В, = . Й;

) % причем i/j, т. е. сами с собой элемен" ты не сравниваются.

Устройство выполнено для п=9 и ВО байтной разрядности отсчетов. Элементы задержки первой группы 2 выполнены на микросхемах К 537РУ2 и программируемых счетчиках К 561 И Е15, Применение данных микросхем позволяет ме-. нять задержку на один элемент от 1 до

4096 тактов. Все компараторы выполнены на микросхемах К 561ИП2, сумматоры - на микросхемах К 155ИМ2 по дреI воляет увеличить класс задач; решаемых с помощью фильтра. Например, из.менение формы окна со строки на столбец позволяет решать задачи фильтрации пачек шумовых выбросов, включая выпадение отдель ных телевизионных строк, а квадратная форма окна более предпочтительна для задач фильтрации случайного шума и в тех случаях, когда анизотропия фильтра нарушает структуру изображения, либо неизвестна ориентация объектов, подлежащих распознаванию. Задача амплитудного детективыходного сигнала сумматора, равное п-1, соответствует максимальному элементу в данной выборке.

Таким образом, на выходе каждого сумматора образуется число, равное

R-1, что соответствует рангу элемента C„ в упорядоченном массиве. Затем каждый выходной сигнал сумматора сравнивается на компараторах второй груп- 10 пы компараторов 7 с наперед заданным кодом ранга В, поступающим с и-го выхода регистра 1 управляющего слова. При совпадении кодов на выходе соответствующего компаратора появляется

"1", разрешающая прохождение соответствующего значения входного сигнала на выход мультиплексора 8, являющийся выходом устройства. С этой целью мультиплексор 8 выполнен в виде ключей, на информационные входы которых пода ны си г налы С,,..., С; д. 1 . с выходов элементов задержки первой группы 2, на управляющие входы поданы выходные сигналы компараторов 7 соответственно, а все выходы ключей объединены и являются выходом устройства.

Таким образом, на выходе устройства присутствует значение сигнала из входной выборки с заданным рангом.

-Пример. Пусть и = 9 и на входы компараторов поступил массив чисел 547384972. Тогда работу устройства ранговой фильтрации можно проиллюстрировать с помощью табл. 2.

Таблица 2 вовидной структуре, каждый сумматор включает 5 корпусов, элементы задержки второй группы 4 выполнены на микросхемах К 555ИР16 (используется синхронная запись по D-входам), в качестве инверторов использованы микросхемы

К 555ЛН1, а мультиплексор выполнен на микросхемах К 561ЛН1, объединенных по выходу.

Расширение области применения поз"

1553996 рования решается путем определения экстремального значения с привлечением информации о значениях других ранГов, Программирование ранга фильтра

5 позволяет реализовать любые процедуры ранговой фильтрации, линейной и неЛинейной, за несколько "проходов" изображений .

tO

Формула изобретения

Устройство для фильтрации изображений, содержащее генератор тактовых импульсов, первую группу последовательно соединенных элементов задержки, вторую группу элементов задержки, первую группу компараторов, мультиплексор, вход первого элемента задержки гВрвой группы является входом уст- щ ойства и соединен с первыми входами ервой группы компараторов и одним из нформационных входов мультиплексора, ыходы элементов задержки первой групr(pi соединены с вторыми входами первой группы компараторов и другими информационными входами мультиплексора, первые входы элементов задержки второй группы соединeíû с выходами первой гРуппы компараторов, выход мультиплексора является выходом устройства, вторые входы элементов задержки первой и второй группы соединены с выходом генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет изменения параметров фильтрации, в него введены инверторы,: óììàторы, вторая группа компараторов и регистр управлякщего слова, входы инверторов соединены с выходами компараторов первой группы и элементов задержки второй группы, входы сумматоров соединены с выходами компараторов первой группы, инверторов и элементов задержки второй руппы, первые входы компараторов второй группы соединены с выходами сумматоров, вторые входы компараторов второй группы соединены с первым выходом регистра управляющего слова, а первые входы элементов задержки второй группы соединены с выходами компараторов первой группы, выходы компараторов второй группы соединены с второй группой информационных входов мультиплексора.

1553996

Bound

Составитель И. Голенищев

Техред А. Кравчук . Корректор H. Ревская

Редактор К. Крупкина ее ю ю «е» «юю

Заказ 458 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,10!