Устройство для скользящей модификации гистограмм
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки цифровых сигналов, в том числе радиолокационных и видеосигналов. Цель изобретения - увеличение быстродействия. Устройство содержит информационный вход 1, блок 2 памяти, М резисторов 3 (М-количество столбцов обрабатываемого фрагмента), М блоков 4 сравнения, М счетчиков 5, М ключей 6, блок 7 нормирования, блок 8 преобразования закона распределения, блок 9 управления. Операция скользящей модификации гистограмм выполняется за один просмотр цифрового сигнала и не требует построения гистограмм фрагментов, что позволяет увеличить быстродействие устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1
ÄÄSUÄÄ 1608692 щ) G 06 F 15/36
ГОС ДА
ПО ЗО
ПРИ П4
TOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Н В
К) РСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ
БРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM
НТ СССР
98 549 / 24 — 24
6.10.88 .11.90. Бюл. № 43 енинградский институт точной ки и оптики .Н. Матвеев
81.3 (088.8) вторское свидетельство СССР
898, кл, С 06 F 15/36, 1984. е P.Ý., Гонсалес P.Ñ. Цифровые улучшения изображений в реальемени. ТИИЭР, 198 1, т. 69, № 5, рис. 6.
СТРОЙСТВО ДЛЯ СКОЛЬЗЯЩЕЙ НОЦИИ ГИСТОГРАММ зобретение относится к вычислий технике и может быть использо (21) 44 (22) 2 (46) 23 (71) Л меха и (72) И (53) 6 (56) А №116
Вд мето ы ном р с. 12 (54) У
ДИФИ (57) тель о
2 вано для обработки цифровых сигналов, в том числе радиолокационных и видео- сигналов. Цель изобретения — увеличение быстродействия. Устройство содержит информационный вход 1, блок 2 памяти, M регистров 3 (М вЂ” количество столбцов обрабатываемого фрагмента), М блоков 4 сравнения, М счетчиков 5, М ключей 6, блок 7 нормирования, блок
8 преобразования закона распределения, блок 9 управления. Операция скользяцей модификации гистограмм выполняется за один просмотр цифрового сигнала и не требует построения гистограмм фрагментов, что позволяет увеличить быстродействие устройства.
1 . з. и. ф-лы, 2 ил.
1608692
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо вано для обработки цифровых сигналов, г в том числе радиолокационных и видео- 5 сигналов.
Цель изобретения — увеличение быстродействияя.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства для скользящей моди- 10 фикации гистограмм; на фиг.2 — структурная схема блока управления.
Устройство для скользящей модификации гистограмм содержит информационный вход 1, блок 2 памяти, M регистров 3 (M — количество столбцов обрабатываемого фрагмента), М блоков
4 сравнения, М счетчиков 5,,M ключей
6, блок 7 нормирования, блок 8 преоб-; разования закона распределения, блок
9 -управления.
Блок управления (фиг.2) содержит первый 10 и второй 11 триггеры, третий 12, второй 13 и первый 14 элемен ! ты И, первый элемент ИЛИ 15, первый счетчик 16, четвертый элемент И 17, второй 18 и третий 19 счетчики, первый 20 и второй 21 дешифраторы, вто рой элемент ИЛИ 22.
Операция модификации гистограммы цифрового сигнала может выполнять-; ся следующим образом. Сначала выполняется операция скользящей эквализации (выравнивания) гистограммы, а
-затем по заранее вычисленной таблице производится преобразование цифрового сигнала с выровненной гистограммой к цифровому сигналу с заданной гистограммой.
Скользящая эквалИзация гистограм- 40 мы цифрового сигнала состоит в том, что каждое значение х цифрового сигнала преобразуется по гистограмме Н, построенной по некоторой его окрестности из L элементов:
Х у = —, н(к) (1) к=o где у — преобразованное значение циф50 р овог о сигнала (с выр овненн ой ги ст ог р аммой) .
При скользящем преобразовании каждая следующая окрестность сдвигается относительно предыдущей на один элемент, поэтому каждый элемент цифровога сигнала вносит вклад в гистограммы M (при Ь=ФМ) соседних окрестностей и про. цесс скользящей эквализации гистограмм распараллеливается на М независимых частей.
С целью ускорения вычислений выражение (1) переписывается в следующем виде:
1 k,ð = К . „Ч(хk- e-j-х,Е)
О, х,"у где с((х (у)
1, х -у
Такое представление позволяет параллельно вычислять М = 2т + 1 преобразованных значений без предварительного формирования гистограммы цифрового сигнала: и
z „= (p(x<, р х,,+„„), 1=- Tl и г-m+1 -m + ЕЮ(хk-,Å = " Е ))
lm -n (2)
h г, „= гп,, + > 41 (хg ° ах p „„), 1
1= — n а преобразование значения цифрового сигнала (с заданной гистограммой) получается следующим образом:
У„=Т(- z ), 1 (3) где Т - таблица преобразования.
Выполнение операции скользящей модификации гистограмм (СМГ) по формулам (2) и (3) не требует построения гистограммы фрагментов, что позволяет распараллелить процесс вычислений и тем самым увеличить быстродействие устройства.
Устройство работает следующим образом.
При подаче сигнала на установоч-. ный вход устройство переводится в начальное состояние. При этом производится обнуление содержимого счетчиков
16, 18 и 19. Первый триггер 10 устанавливается в состояние "О" и тем самым блокирует блок 8 преобразования и запрещает прохождение сигналов с тактовых входов устройства соответственно через третий 12 и четвертый
17 элементы И. Через первый элемент
ИЛИ 15 второй триггер 11 устанавливается в состояние "1" и тем самым разрешает прохождение тактовых сигналов соответственно через второй 13 и первый 14 эл ементы И на входы р а зр ешения дешифраторов 20 и 21.
5 160869 2
Цикл работы устройства состоит из рового сигнала ч тырех тактов, последовательно выпол.и емых по сигналам с тактовых входов ся одно значен
L-1 устройства. В течение первых — — цик2 л в осуществляется загрузка в блок 2 ти половины первого фрагмента ци рового сигнала: по сигналам на перво тактовом входе устройства проиэится запись в блок памяти очередо значения цифрового сигнала, посившего на информационный вход 1 ройства, а по сигналам на втором товом входе устройства производитинкрементирование содержимого перо счетчика 16, задающего адрес бло2 памяти. Кроме того, в течение
L-1 вых — — циклов работы устройства
1I II налом О с выхода первого триг г е1 О блокируется работа блока 8 пр еа з ования закона распределения, пому остальные операции, выполняемые сигналам с тактовых входов, н е вл яют на результаты вычислений .
В (Ь + 1 ) / 2-м цикле работы устройа завершается загрузка в блок 2 овины первого фрагмента цифрового нала . При этом первый счетчик . 1 6, щест вляющий цикл счета д о (Ь+ 1 ) / 2 сигналу с второго тактового вх оустройства вырабатывает сигнал п еолнения, который переводит первый гер 10 в состояние "1". С этого ента разрешается выборка из блопреобразования и прохождение алов с четвертого тактового вхоерез элемент И 17 на счетный второго счетчика 18. Одновременэтим разрешается прохождение ала с третьего тактового входа ойства через элемент И 12 на установки в "0" второго триг11. С (L+1)/2-го цикла начинавыполнение операции скользящей фикации гистorpамм
m rl
Е = Т(Ь- с (хk g õyg) р
1= - !!! = -и
Г па во но т ус та ся во ка пе си ра об эт по ст по си ос
1 у „= т(- у„)по да ре тр
В каждом цикле работы устройства
35 по первому такту осуществляется запись значения цифрового сигнала с информационного входа 1 устройства в блок 2 по адресу, задаваемому первым счетчиком 16, а по второму такту осу»
40 ществляется инкрементирование содержимого этого счетчика. В третьем и четмо ка сиг да вхо но сиг вертом тактах через второй элемент
ИЛИ 22 разрешается чтение на входы . схем 4 сравнения значения цифрового
45 сигнала из блока 2 памяти по адресу, задаваемому первым счетчиком 16.
Инкрементирование счетчиков 5 осу- ществляется по результатам сравне» ния. Считывание промежуточного ре50 зультата СМГ из счетчиков 5 через соответствующие ключи 6 выполняется одновременно с загрузкой нового значения центрального элемента в соответствующий регистр 3 и осуществля55 ется в первом такте с помощью управляющего сигнала, поступающего на входы управления ключей 6 и входы записи регистров 3 с соответствующих выходов второго дешифратора 21 в первом уст хо гер гс мод
О, х>у, ((х6 у)
1, х у, где при ск
= N дом обр сканировании цифрового сигнала ьзящим окном размерности L =
М = (2n + 1)х(2ш + 1). стройство СМГ работает с перио- . из N циклов,в течение которых батывается очередной столбец циф6 (х „; Д и формирует=-л ие результата Период работы устроиства задает второй счет5 чик 18 блока 9 управления, осуществляющий цикл счета до N = 2п + 1 ° Операция CMI выполняется посредством сравнения значения цифрового сигнала х,, задержанного в блоке 2 на полt0 фрагмента (т, е. на (I. + 1) /2 отсчетов), параллельно на М блоках 4 сравнения с M центральными элементами соседних фрагментов, хранящимися в регистрах 3: (g(xk ес х е, ), g (х ; е(15 гх- ), +т!! х g Е,,),..., (p (x) с х e) !
1 (х, Еа х ) параллельного формирования частичных сумм в M счетчиках 5, По окончании очередного периода из
N циклов, т.е. после обработки оче) Yl редного столбца х ; II I, в одном i=-и из счетчиков 5 сформируется промежуточный результат!! !! у,е =. > У(",",е- =,е) °
=- Г!! — д который после нормировки в блоке 7 нормирования подается на вход блока
8, с выхода которого снимается результат СМГ
160869 2 цикле каждого периода работы устройства.
В этом же цикле выполняется обнуление содержимого счечтика 5, сформировавшего промежуточный результат, путем подачи во втором такте управляющего сигнала на вход начальной установки с соответствующего выхода первого дешифратора 20. В третьем такте первого цикла очередного периода работы устройства второй триггер 11 устанавливается в состояние
"0" и в течение последующих N-1 циклов блокирует работу дешифраторов
20 и 21. В N-м цикле периода по четвертому такту второй счетчик 18 выдает сигнал переполнения, который через элемент ИЛИ 15 устанавливает второй триггер 11 в состояние "1", а также инкрементирует содержимое третьего счетчика 19 ° Последний осуществляет цикл счета до M что позволяет циклически просматривать все ка нал ы ус тр ой с т ва СМГ.
15
25
Формула изобретения
1. УстРойство pJIH скользящей моди фикации гистограмм, содержащее три регистра, счетчик, блок памяти, блок преобразования закона распределения и блок управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены М-3 регистров (М вЂ” количество столбцов обрабатываемого фрагмента), M блоков сравнения, М-1 счетчиков, M ключей и блок нормирования, причем информационный вход блока памяти и информационные входы регистров объединены и яв- 0
40 ляются информационным входом устройства, выход блока памяти подключен к первым информационным входам блоков сравнения, выход i-ro регистра (i
1М) соединен с вторым информационным входом i-го блока сравнения, выход "Равно" которого подключен к счетному входу i-го счетчика, разрядный выход которого соединен с ин50 формационным входом i-гр ключа, выхо" ды ключей через схему МОНТАЖНОГО ИЛИ подключены к входу блока нормирования, выход которого соединен с информационным входом блока преобразования закона распределения, выход
55 которого является выходом устройства, первый, второй, третий и четвертый тактовьк:. входы блока управления являются соответственно первым, вто рым, третьим и четвертым тактовыми входами устройства, причем первый тактовый вход устройства соединен с тактовым входом блока памяти, четвертый тактовый вход устройства подключен к тактовым входам блоков сравнения, установочный вход блока управления является установочным входом устройства, адресный выход и выход
"Запись-считывание" блока управления подключены соответственно к адресному входу и входу "Запись-считывание" блока памяти, выходы первой группы блока управления подключены к входам сброса счетчиков, выходы второй группы блока управления соединены соответственно с управляющими входами ключей и с тактовыми входами регистров, выход разрешения считывания блока управления соединен с входом разрешения считывания блока преобразования закона распределения.
2. Устройство по п.i, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит три счетчика, два триггера, четыре элемента И, два дешифратора и два элемента ИЛИ, причем установочный вход блока соединен с входами сброса счетчиков, первого триггера и первым входом первого элемента
ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу второго триггера, выход которого соединен с первыми входами п ер в ог о и вт ор or о эл ем ент ов
И, второй тактовый вход блока подключен к второму входу первого элемента И и к счетному входу первого счетчика, разрядный выход которого является адресным выходом блока, а выход переполнения соединен с установочным входом первого триггера, выход которого является выходом разрешения считывания блока и подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, третий тактовый вход блока подключен к второму входу третьI его элемента И и к первому входу вто" рого элемента ИЛИ, выход которого является выходом "Запись-считывание" блока, четвертый тактовый вход блока соединен с вторыми входами второго элемента ИЛИ и четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и со счетным входом третьего счетчи160369 2
10 ка, р сиф иво рых я вто о так о
Фцг.2
Составитель Е. Хурджин
Н. Тупица Техред А.Кравчук Корр ектор Э. Лончакова
P едакт
3 19 Тираж 566 Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ
ВНИИПИ
Произв о ственно-издательский комбинат. "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, f 01 азрядный выход которого соединен
I ормационными входами первого рого дешифраторов, выходы котовляются соответственно первой и и группами выходов блока, первый вый вход блока соединен с вторым входом второго.элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам разрешения соответствен5
»о пер вог о и втор or о дешифратор ов, выход третьего элемента И соединен с входом сброса второго триггера,