Устройство для экстремальной фильтрации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в специализированных вычислительных устройствах при обработке двумерных массивов данных. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет введения операции экстремальной фильтрации с ограничением уровня и обработки чисел в формате с фиксированной запятой. Устройство содержит элемент задержки 1, формирователь импульсов 2, счетчики 3 - 5, блоки памяти 6 и 7, регистр 8, генератор тактовых импульсов 9, триггер 10, элемент И 11, сумматоры 12 и 13, элементы ИЛИ 14 и 15, блок памяти 16, элемент И 17, формирователь импульсов 18, элемент ИЛИ 19, коммутатор 20, регистр 21, преобразователь кодов 22, сумматор 23, коммутатор 24 и имеет вход управления записью 25, информационный вход начальных уровней фильтраций 26, выход 27 окончания работы, вход 28 "Пуск", вход 29 начальной установки, выход 30 синхроимпульсов, информационный выход 31, вход 32 выбора режима. Устройство позволяет выполнять операции экстремальной фильтрации с ограничением уровня над двумерным массивом с помощью апертуры фильтра, причем для максимальных чисел устанавливается предел сверху, а для минимальных - снизу. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (si)s С 06 Р 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АSTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4324037/24-24 (22) 02. ) 1;87 (46) 23.08.90, Врщ, )). 3) (72) A.B. Василькевич и В.)). ) рищи— шин (53) 681 . 325. 6 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 771665, кл, С 06 F 7/04, 1978. Авторское свидетельство СССР

)1 )244659, кл. G 06 F 7/04, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРН")АЛЬ))ОЙ

ФИЛЬТРАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в специализирбванных вычислительных устройствах при обработке двумерных массивов данных, Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет введения операции экстремальной фильтрации с ограничением уровня и обработки чисел в формате с фиксированной запятой. Устройство содер„„SU„„1587491 А 1

2 жит элемент задержки.1, формирователь импульсов 2, счетчики 3-5, блоки памяти 6 и 7, регистр 8, генератор тактовых импульсов 9, триггер

10, элемент И )1, сумматоры 12 и 13, элементы ИЛИ )4 и )5, блок памяти

16, элемент .И 17, формирователь импульсов 18, элемент ИЛИ 19, коммутатор 20, регистр 21, преобразователь кодов 22, сумматор 23, коммутатор 24 и имеет вход управления записью 25, информационный вход начальных уровней фильтраций 26, выход 27 окончания работы, вход 28 "Пуск", вход 29 начальной установки, выход 30 синхроимпульсов, информационный выход 31, вход 32 выбора режима. Устройство позволяет выполнять операции экстремальной фильтрации с ограничением уровня над двумерным массивом с помощью апертуры фильтра, причем для максимальных чисел устанавливается предел сверху, а для минимальных— снизу. 1 ил., 1 табл.

1587491

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для использования в специализированиых вычислительных устройствах при обработке двумерных массивов данных, например при обработке изображений.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за 1ð счет введения операции экстремальной фильтрации с ограничением уровня и обработки чисел в формате с фиксированной запятой.

На чертеже представлена функцио-. нальная схема устройства.

Устройство содержит элемент 1 задержки, формирователь 2 импульсов, счетчики 3-5, блоки 6 и 7 памяти, регистр 8, генератор 9 тактовых импульсов, триггер 10, элемент И 11, сумматоры 12 и 13, элементы ИЛИ 14 и 15, блок 16 памяти, элемент И 17, формирователь 18 импульсов, элемент

ИЛИ 19,. коммутатор 20, регистр 21, 25 преобразователь 22 кодов, сумматор

23, коммутатор 24 режима, вход 25 управления записью, информационный вход 26 начальных уровней фильтраций, выход 27 окончания работы, вход "Пуск"30

28, вход 29 начальной установки, выход 30 синхроимпульсов, информационный выход 31, вход 32 выбора режима.

Устройство работает следующим образом. 35

Устройство предназначено для выполнения операции экстремальной фильтрации над двумерным массивом

N = Г. С., где à — число строк, С— число столбцов, причем Г = 2" С = 2, 40 — положительные целые числа. Апертура фильтра р Ч где р, Ч вЂ” нечетные. Число точек, входящих в апертуру, равно k = р q, Нумеруют их в произвольном порядке от 0 до k-1.

Операция экстремальной фильтрации заключается в последовательном сдвиге апертуры по всем элементам масси50 ва с заменой на каждом этапе центральной точки апертуры максимальным (минимальным)числом из числа точек, входящих в данный момент в апертуру, При операции экстремальной фильтра— ции с ограничением уровня для макси55 мальных чисел устанавливается опреденный предел сверху, а для минимальных снизу.

Счетчик 3 представляет собой счетчик с пересчетом k и служит для перебора всех k точек апертуры. Счетчик

4 указывает номер строки текущей центральной точки, а счетчик 5 — номер столбца. Таким образом, счетчики 4 и 5 однозначно указывают адрес текущей центральной точки в блоке 16 памяти. В блоке 6 памяти по i-му адресу (i = О,k-1) записано смещение

i é точки апертуры относительно центральной точки по строкам. В блоке 7 памяти по i-му адресу (i = О,k-1) записано смещение -й точки апертуры относительно центральной точки по столбцам, Числа, записанные в блоках 6 и 7 памяти, представляют со бой числа со знаком в дополнительном коде с представлением знака двумя разрядами, Суммируя значения текущего адреса центральной точки (содержание счетчиков 4 и 5) со смещениями, хранящимися в блоках 6 и 7 памяти при помощи сумматоров 12 и

13, получают абсолютные адреса точек, входящих в апертуру, для каждой конкретной центральной точки. Выходы сумматоров 12 и 13 .образуют адрес обрабатываемого элемента исходного массива, который хранится в блоке 16 памяти. Отрицательный результат илй переполнение в сумматорах. 12 и 13 показывает, что некоторые точки апертуры выходят за пределы массива и поэтому не должны рассматриваться.

Эта ситуация вызывает наличие хотя. бы одного значения логической "1" в знаковых разрядах сумматоров 1 2 и 13, При этом управляющий сигнал с выхода элемента ИЛИ 15 переключает выходы коммутатора 20 на вторые входы и соответственно на выход регистра 8.

В последнем хранится уровень ограничения фильтра и поэтому несуществующие точки апертуры заменяются уровнем ограничения. !

Перед началом работы по переднему фронту импульса на входе 25 управления записью с информационного входа начальных уровней фильтраций уровень ограничения заносится в ре— гистр 8. На входе 32 выбора режима устанавливается сигнал "0" при поиске максимума ("1" при поиске минимума). При поиске максимума в регистре 8 находится нижний уровень ограничения, а при поиске минимума

5 15 верхний уровень ограничения, Пусть по входу 32 выбора режима установлен поиск минимума. Далее на вход 29 начальной установки проходит импульс

I начальной установки, сбрасываищий счетчики 3-5. Импульс начальной установки через элементы ИЛИ 14 и 15 при помощи коммутатора 20 подключает входы регистра 21 к выходам регистра

8. Формирователь 18 импульсов из импульса начальной установки формирует короткий импульс, передним фрон— том которого верхний уровень ограничения записывается в регистр 21. По сигналу Пуск по переднему фронту тактового импульса устанавливается триггер 10 и тактовые импульсы с выхода генератора 9 тактовых импульсов поступают на выход элемента И Il и на счетный вход счетчика 3. Последний отсчитывает К импульсов, после чего сбрасывается в нуль. Это за время с выхода коммутатора 20 на вход преобразователя 22 кодов поступают

К чисел, при этом все числа, выходящие за пределы массива и все числа больше уровня ограничения (при поиске максимума — меньше уровня ограни.чения) заменяются уровнем ограничения. Числа, хранящиеся в блоке 16 памяти и регистре 8, представляют собой числа со знаком в дополнительном коде с представлением знака двумя разрядами. Преобразователь 22 кодов инвертирует код числа, а сум. матор 23 суммирует его с содержанием регистра 21. Учитывая, что на входе переноса сумматора 23 присутст11 tt вует 1, то, очевидно, что происходит вычитание числа на выходе коммутатора 20 из числа, хранящегося в регистре 21, т.е. осуществляется сравнение чисел методом вычитания, Если обозначить число в регистре 21 через А, а на выходе коммутатора

20-В, то в знаковых разрядах сумматора 23 возможны следующие значения (см.таблицу).

Видно, что ситуация А В определяется логическим "0" в старшем знаковом разряде сумматора 23, а А В логической "1". Так как на входе 32 выбора режима присутствует сигнал логической "I", т.е. поиск минимума, то коммутатор 24 режима пропускает на выход инверсное значение старшего знакового разряда сумматора 23.

87491 6

Таким образом при появлении на выходе коммутатора 20 числа меньшего, чем число в регистре 21, на выходе коммутатора режима 24 появляется сигнал логической !, разрешающий при помощи элемента И 17 запись передним фронтом тактового импульса меньшего числа в регистр 21. По переднему фронI0 ту К вЂ  тактового импульса завершается просмотр апертуры для нулевой центральной точки, а в регистре 21 оказывается наименьшее из чисел, входящих в апертуру, но не больше уровня ограничения, Тот же К-й тактовый импульс вызывает сброс счетчика 3 и появление íà его выходе сигнала переноса. Одновибратор формирует из продолжительного сигнала переноса

20 импульс, разрешающий пользователю снять с выхода регистра 21 первый результат. Задержанный сигнал с выхода элемента I через элемент ИЛИ 14, формирователь 18 импульсов и элемент

25 ИЛИ 19 производит запись в регистр

21 значения уровня ограничения. Тот же сигнал с выхода элемента задержки

l прибавляет +! к содержимому счетчика 5. Обработка следующей централь30 ной точки массива происходит анало гично.

После обработки всех элементов массива сигнал переноса с выхода счетчика 4 сбрасывает триггер 10 и

З5 запрещает выдачу тактовых импульсов с выхода схемы И 11.

Предлагаемое устройство может выполнять операции экстремальной

40 фильтрации без ограничения уровня.

Для этого при поиске максимума в регистр 8 заносится наименьшее отрицательное число в дополнительном коде (1! 00 ... 0-1), а при поиске минимума — наибольшее положительное число (00 11...11), Формула изобретения

Устройство для экстремальной фильтрации, содержащее три счетчика, три блока памяти, два сумматора, два элемента ИЛИ, два элемента И, коммутатор, первый регистр, триггер, генератор тактовых импульсов, блок сравнения, элемент задержки, первый формирователь импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходом триггера и первым

1587ч91 входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, информационный вход котоРОГО СОЕДИНЕН С ВХОДОМ "Hyc п УСтРОй5 ства, вход сброса триггера соединен с выходом переноса первого счетчика и с выходом окончания работы уст— ройства, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И и со счетным входом второго счетчика, выход переноса которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с ВыхОДОм cHHxPQHMII@jJIbcoB УстРОйст 15 ва и с входом элемента задержки, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом начальной р0 установки устройства, информационные выходы второго счетчика соединены с адресными входами первого и второго блоков памяти, выходы первого блока памяти соединены с входами первой группы первого сумматора, входы второй группы которого соединены с выходами разрядов первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом переноса третьего счетчика, вы- 30 ходы разрядов которого соединены с входами первой группы второго суммато1 ра, входы второй группы которого соединены с выходами второго блока памяти, информационные выходы первого сумматора. соединены с первой группой ,ф1

- входов адреса третьего блока памяти„ вторая группа входов адреса которого соединена с информационными выходами второго сумматора, выходы знаковых 40 разрядов которого соединены с первым и вторым входами второго элемента

ИЛИ, третий и четвертый входы которого соединены с выходами знаковых разрядов первого сумматора, выходы 45 третьего блока памяти соединены с первой с информационными входами первой группы коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы коммутатора соединены с информационными входами первого регистра и с первой группой информационных входов блока сравнения, втоРая гРУппа информационных входов которого соединена с выходами первого регистра и информационными выходами устройства, вход выбора режима которого соединен с управляющим входом блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет введения операции экстремальной фильтрации с ограничением уровня и обработки чисел в формате с фиксированной запятой, в него введены третий элемент ИЛИ, второй регистр и второй формирователь импульсов, а блок сравнения включает преобразователь KolJа, сумматор и коммутатор режима, первый и второй входы которого соединены с прямым и инверсным выходами старшего знакового разряда сумматора, первая группа входов которого соединена с выходами преобразователя кода, входы которого являются первой группой информационных входов блока сравнения, второй группой информационных входов которого является вторая группа входов сумматора, вход переноса младшего разряда которого соединен с входом логической единицы устройства, выходом блока сравнения. является выход коммутатора, управляющий вход которого является управляющим входом блока управления, и вход управления записью устройства соединен с входом синхронизации второго регистра, информационные входы которого являются информационными входами начальных уровней фильтраций, выходы второго регистра соединены с второй группой входов коммутатора, входы установки в "0"1 первого, второго и третьего счетчиков соединены с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с пятым входом второго элемента ИЛИ и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации первого регистра.

1587491

Знаковый разряд

Значения для знаковых разрядов старший мл адший

g)0 А В, А О, В О; А>В, О О

О

1

О

Составитель А, Александров

Редактор Н. Бобкова Техред M.Äèäûê Корректор М. Максимишинец

Заказ 2420 Тираж 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303ý, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

АЗВ, А О, А(0, В (0

А>В, А )О, А<В, A(0, Ас В, А(0, А(В, А )О, В(О, В )О, В (О

В >О переполнение и ереполнение

А<В, Aа О В 0, переполнения нет