Устройство обработки изображений

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может применяться в системах обработки изображений. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства при сохранении точности обработки и без усложнения устройства. Устройство содержит блок 1 взвешенного суммирования, блок 2 формирования задержанных отсчетов и К вычислительных узлов 3, каждый из которых состоит из арифметического блока 4, блока 5 задержки, арифметического блока 6 и элемента 7 задержки. Принцип работы устройства основан на замене прямого вычисления двумерной цифровой свертки суммой вида Y(N<SB POS="POST">1</SB>, N<SB POS="POST">2</SB>) = Σ A<SB POS="POST">K</SB> Σ Σ X(N<SB POS="POST">1</SB>-M<SB POS="POST">1</SB>, N<SB POS="POST">2</SB>-M<SB POS="POST">2</SB>), где A<SB POS="POST">K</SB> - постоянные коэффициенты, а суммы по переменным для областей D прямоугольной формы вычисляются рекурсивно. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„161745P

А1 (51 ) 5 G 06 F 15/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМ ИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4622565/24 (22) 20.12.88 (46) 30.12.90. Бюл. Р 48 (71) Куйбьппевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева (72) К.В.Овчинпиков и B.Â.Ñeðãååâ (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1262527, кл., G 06 I 15/66, 1986.

Заявка ЕР У 0189943, кл. С 06 F 15/68, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Иэобретение относится к вычислительной технике и может применяться в системах обработки иэображений.

Целью изобретения является повьппение быстродействия устройства при сохранении точности обработки и беэ

2 усложения устройства ° Устройство содержит блок 1 взвешенного суммирования, блок 2 формирования задержанных отсчетов и К вычислительных уэлов 3, каждый иэ которых состоит из арифметического блока 4, блока 5 задержки, арифметического блока 6 и элемента 7 задержки. Принцип работы устройства основан на замене прямого вычисления двумерной цифровой свертt ки суммой вида

k -!

Y(n,,ï ) =,О. а„ i,К. х(п, — m

K= О (ю„Рд еП

П 2 m2).э где а — постоянные коэффициенты, а суммы по переменным для областей D прямоугольной формы вычисляются рекурсивно ° 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1617450

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки иэображений.

Цель изобретения - повьппение быстродействия устройства.

Принцип раб ".ы устройства основан на выполнении над изображением, представленным прямоугольной матрицей отсчетов x(n l, n<) операции двумерной цифрой свертки согласно формуле:

h(m l mg) — aKhz(mÄ m<)

k=0 где Кчисло параллельных ветвей устройства (звеньев ЛПП-системы), 40 — импульсные характеристики звеньев, постоянные коэффициенты. подстановки (2) и (1) полу45

h„(m„mg

0 к

После чают

Y(n п ) (3) к -(к к(п кеО

Ук (и<, па) = Khê(ml m )x(nl m, n2 m 2 (K"ñÐl2) е> (4),/

В предлагаемом устройстве каждое из параллельных звеньев осуществляет суммирование входных отсчетов в пряY(nl,п„),, h(mt,mu)x(n (— m l 15 (" Р2) Е

n„mt) ъ, (1) где h(m,, in) -импульсная характеристика эквивалентной линейной двумерной систе-1 20 мы с постоянными параметрами (ЛПП-системы), D — конечная область ненулевых значений импульсной характеристики, 25

Y(bi h ) — элемент прямоугольной матрицы, отсчетов выходного изображения. с

Устройство, в отличие от известных, реализует ЛПП-систему с импульснои

30 характеристикой в виде суммы моугольном окне. В этом случае импульсная характеристика может быть представлена в виде:

< (1) (i) при к сю,с к (0 при m,ñj ш . (i) . (1 к (\ и к (1) целочисленные константы удовлетворяющие условию:

Й (i)

3 ° к

1 где (3 „

С учетом (4) — (6) выражение (3) приобретает окончательную форму:

7(п,, n )

lil (2)

K-% < к-< Р к- ак,, х(п, — тп„пг — шс)

K=o m;- y K т2= у(2 (7)

Из формулы (7) видно, что каждый отсчет выходного сигнала вычисляется как взвешенная сумма результатов суммирования входных отсчетов по прямоугольным областям, расположенным в окрестности рассматриваемой точки. Весовые коэффициенты в (7), положение и размеры областей суммирования рассчитываются исходя иэ эффективности решения той или иной задачи обработки иэображения.

В устройстве суммирующие ЛППсистемы реализованы рекурсивно и действуют согласно соотношению: (i)

Z к — Ек(п,-1, n<)+x(n —, п ) — х(п(-P„, п ) ° (2) 2 к = Y< (n l, и -1)+Z„(n l, и - „) (,> (9)

ZK(nl э п,-tlK) э где ЕК(п.(, n<) — промежуточный сигнал, получаемый суммированием по одной к ml 2)

И (2)-= "к (m ) h„(mq) (ч)

rPe h K (ш, ), i = 1,2 — импульсные характеристики двух последовательно соединенных звеньев ЛПП-системы, каждое из которых суммирует группы подряд расположенных отсчетон двумерного сигнала каждая по своей координате:

5 16 из координат в звене с номером k.

Так как на вход устройства поступает последовательность отстветов входного иэображения, полученная их лексикографическим упорядочением (построчной разверткой с длиной строки Ь), и для одновременного получения отсчетов с разными координатами используется задержка входных отсчетов на соответствующее число так тов, формулы (8) и (9) можно переписать в виде:

К„(0) - К„(Ь) + x(()(L — „1.)— (0 . !<) где ZK(0), YK (О) — текущие значения сигналов Z „и У„в k-рекурсивном звене, Z„(4), х®), та() — соответстненно вадернанные значения сигналов (Н, и, P — соответственно величина задержки в тактах).

Для сигналов х и Z< введена некоторая общая задержка()(,, равная соответственно маKñèìàëüному значению переменных („, 1- = О, k = 1 с целью обеспечить совпадение по величине задержки сигналов, относящихся к одному выходному отсчету по (3).

Соотношения (10 (11) означают, что вычисление суммы в рямоугольном окне происходит поэтапно, по следующему алгоритму: вычисление сумм между строками, выполняемое рекурсивно; вычисление сумм внутри строки, выполняемое также рекурсивно. Данный алгоритм позволяет уменьшить число сложений при вычислении суммы по прямоугольной области и позволяет применить блок формирования задержанных отсчетов, формирующий задержки на число тактов, кратное длине строки.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 — структурная схема реализации блока задержки.

Устройство содержит блок 1 взвешенного суммирования, блок 2 формирования задержанных отсчетов, k вычисYK(0) = YK(L) + ZK(P(- „ )— ((.) () ((("" I к ) 17450 6 лительных узлов 3, содержащих арифметический блок 4, блок 5 задержки, = арифметический блок 6 Л элемент 7

5 задержки, вход 8 данных устройства, тактовый вход 9 устройства и вход 10 начальной установки устройства.

Вычислительный узел (фиг.2) образуют три регистра 11, три блока 12 оперативной памяти, три сумматора 13 и три счетчика 14.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы сигналом, подаваемым на вход 10 начальной установки устройства, очищается блок 2 формирования задержанных отсчетов, блоки 5 и элементы 7 задержки. Затем на вход 8 устройства подаются отсче20 ты входного изображения, записываемые в блок 2 формирования задержанных отсчетов по переднему фронту тактового импульса, подаваемого на тактовый вход 9. По заднему фронту такто25 вого импульсов происходит выдача задержанных сигналов из блока 2 форт мирования задержанных отсчетов на вход суммирования и вход вычитания арифметических блоков 4 узлов 3. В каждом

3р узле 3 на вход суммирования арифметического блока 4 поступает сигнал с выхода блока 5, т.е. задержанный на строку выходной сигнал арифметического блока 4, данные с выхода арифметического блока 4 поступает на вход

35 блока 5 и заносится в него по переднему фронту следующего тактового импульса.

Таким образом, на выходе арифмети4 ческого блока 4 узла с номером 1с формируется сигнал Z(согласно с формулой (10)

Задержанные сигналы Z K снимаются с выходов блока 5 в каждом узле 3 и

45 поступают соответственно на вход суммирования и вход вычитания арифметического блока 6. На другой вход суммирования арифметического блока 6 поступает сигнал с выхода элемента 7 задержки, т.е. задержанный на один такт выходной сигнал арифметического блока 6. Данные с выхода арифметического блока 6 заносятся в элемент 7 задержки по переднему фронту следую55 щего тактового импульса. Таким образом на выходе арифметического блока 6к узла формируется сигнал Ук согласно(11).

Сигналы с выходов элементов 8 задержки ) узлов 3, представляющие со1617450 бой задержанные на один такт сигналы

У,,подаются на соответствующие входы блока 1, который осуществляет их взвешенное суммирование согласно (3) и подает результат нл выход устройства, 5

Блок 5 работает следующим Образом.

Входные данные подаются на вход

1ервого блока 1? QII рлтнш:сй памяти.

При подаче импу .".ы нл тлк:г.-,вый вход

Прон ло)

В этом случле из блока 12 оперативной памяти извлекается число, хранив— шеес» в нем по адресу m, т.е. зллисанное на и тактов раньше. Выходные дан- 3р иые блока 12 поступают .а отвод и на вход следующего блока 12 оперативной памяти, который вместе со счетчиком

14, сумматором 13 и регистром 11 образуют вторую схему задержки, которая работает аналогично.

Ф о р м улы и з о б р е т е н и я

1. Устройство обработки изображе- 4О ний, содержаггее блок формирования задержанных отс етов и блок взвешенного суммирования, выход ко горого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устрой тва, оно содержит 1с вычислительных узлов, каждый из которых содержит первый и второй арифметические блоки, элемент задержки и блОк зл PpiKKH первый, 5б второй и третий вьподы которого сое-, динены соответственно г пс,.вым и вторым входами первого лрифметическо : блока, с первым входом второго арифметического блока, выход которого ..оединен с информационным входом бло- ка задержки, выход первого арифметического блока соединен с информационным входом элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого арифметического блока, входы начальной установки и тактовые входы блокл задержки и элемента задpрж;,н каждого вычислительного узла соепинены соответственно с первым и вторым входами блока формирования задержанных отсчетов и являются входом начальной установки и тактовым входом устройства соответственно, вход дан" пых устройства соединен с третьим входом блока формирования задержанных отсчетов, (2 1-1)-й и 2i-й выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами второго арифметического блока i-го вычислительного узла (i = 1, k — число вычислительных узлов), выходы элементов задержки всех вычислительных узлов соединены соответственно с входами блока взвешенного суммирования.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а l. щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, блок задержки содержит -.ðè последовательно соединенных блока оперативной памяти, три сумматора, I ðè счетчика и три регистра, выходы первого, второго и третьегс. блоков оперативной памяти являют-я соответственно первым, вторым н трет..им выходами блока задержки, информационный вход первого блока оперативной памяти соединен с информлцион|ым входом блока задержки, входы разрешения записи блоков оперативной памяти, входы выборки регистров и счетныс входы счетчиков соединены и подключены к тактовому входу блока задержки, выходы 1-I î счетчика и 1. го регистра соединены с первым и вторым входами i-го сумматора, выход которого соединен с адресным входом 1-го блока Оперативной памяти (i = Г, 5), вход очистки которого соединен с входом начальной установки блока задержки.

1617450

Составитель Л. Логачева .

Техр ед Л. Олий нык Корректор Л.Пилипенко

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 4119 Тираж 567 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