Устройство для логической обработки изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и .может быть использовано для логической обработки бинарных изображений. Целью изобретения является уменьшение аппаратных затрат и повышение быстродействия устройства. Устройство содержит группу из N М-разрядных регистров (Nх М - разряды обрабатываемого фрагмента изображения), N групп из М элементов И, группу из N элементов ИЛИ, две группы из N триггеров. Положительный эффект обусловлен использованием конвейерного алгоритма функционирования устройства. В устройстве возможны также адаптивная смена бинарных коэффициентов и модульная наращиваемость чиспа каналов. 2 ил.

„,Я0„„1654848

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТ1ИЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (S>)S G 06 К 9/00, 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCMOMY СБИДЕП.:ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4655724/24 (22) 27.02.89 (46) 07.06.91. Бюл. 9 21 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики и Новороссийское высшее инженерное морское училище (72) В.М.Денисов и Ю.Н.Матвеев (53) 681 .327, 12 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1515182, кл. G 06 К 9/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и .может быть использовано для логической обИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и.может быть использовано для логической обработки бинарных изображений, Целью изобретения является уменьшение аппаратных затрат и повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для логической обработки изображений; на фиг. 2 — пример сканирования изображения скользящим окном фильтрации по строкам.

Устройство для логической обработки изображений содержит (фиг. 1) группу из N М-разрядных регистров 1, N групп из М элементов И 2, группу из

N элементов ИЛИ 3, первую и вторую группы из N триггеров 4 и 5, а также второй информационный вход б устройства (вход загрузки коэффициентов), 2 работки бинарных изображений. Целью изобретения является уменьшение аппаратных затрат и повышение быстродействия устройства. Устройство содержит группу из N M-разрядных регистров (N х М вЂ” разряды обрабатываемого фрагмента изображения), N групп из М элементов И, группу из К элементов ИЛИ, две группы из N триггеров.

Положительный эффект обусловлен использованием конвейерного алгоритма функционирования устройства. В. устройстве возможны также -адаптивная смена бинарных коэффициентов и модульная наращиваемость числа каналов.

2 ил. первый информационный вход 7 устрой ства, вход 8 логического нуля, входы

9 и 10 синхронизации устройства, информационный выход 11 устройства.

Прямые выходы триггеров 4 первой группы соединены с информационными входами соответствующих триггеров 5 второй группы, синхронизирующие входы которых объединены и подключены к первому входу 10 синхронизации устройства, входы M-ðàçðÿäíûõ регистров группы 1 являются входами б загрузки коэффициентов, а выходы — подключены к первым входам элементов И соответствующей группы 2, вторые входы которых образуют первый информационный вход 7 устройства, выходы элементов И каждой группы 2 подключены к соответствующим Л входам соответствующего элемента ИЛИ 3 группы, выход которо1б 54848

ro соединен с информационным входом триггера 4 первой группы, а синхронизирующие входы триггеров 4 первой группы объединены и подключены к второму входу 9 синхронизации устройства. Прямой выход j-го (1=1, ° ...N-1) триггера 5 второй группы соединен с (М+1)-м входом (j+1)-го элемента ИЛИ, а прямой выход М-ro триггера 5 явля- 1О ется информационным выходом 11 устройства.

При реализации всех элементов

ИЛИ 3 группы в, виде (М+1)-входовых элементов ИЛИ, что является целесо" образным с точки зрения унификации элементов устройства и модульной наращиваемости, (М+1)-й вход первого элемента ИЛИ соединен с входом 8 логического узла. (2) где Z< k= -k, k-1 — частичные результаты вычислений;

7,, =Z — конечный результат вычи",-к К Г слений, Упрощение и повьппение быстродействия устройства становится возможным за счет непосредственного использования алгоритма (2), при котором движение коэффициентов Я,(заменяется на движение частичных результатов

Z . При этом используется конвейерный .режим вычислений, в котором происходит последовательное накопление результата вычислений при движении частичных результатов от первого до последнего канала устройства. С выхода последнего канала снимается

25 конечный результат. В каждом канале устройства величины

1 V (Х;»р n ggk). — ) к -р (3)

30 вычисляются параллельно.

Устройство для логической обработки иэображений работает следующим образом.

Предварительно с входов загрузки коэффициентов (втор or о инф ормационного входа 6) произвс)дится запись бвнарньвт козффицнентов ф(з) в регистры группы 1.

Логическая обработка бинарных изображений в соответствии с (2) выполняется посредством параллельного логического умножения с помощью

MX И элементов И групп 2 столбца из

))2).е) ЗЛЕИЕНтее ИЗОЗРаИЕННЯ (2,,2з) поступающего с информационного входа

7 параллельно на все N каналов устройства, на матрицу из М )(1ф бинарных козффиоиентов (р(1) < К z, хранящуюся в регистрах груйпы 1. Результаты логического умножения с выходов элементов И групп 2 параллельно поступают на соответствующие входы

N (М+1) -входовых элементов ИЛИ группы 3. На ()М+1)-е входы этих элементов

55 ИЛИ поступают результаты вычислений из предыдущих каналов устройства (для первого канала эта величина равна нулю).

Операция логической обработки бинарных изображений, реализуемая устройством, заключается в вычислении следующей логической функции:

V (Х;Е „ РЮ ).

Ч 8=-4 1 k (1) (i,j) я Х xj, где Вр — бинарные коэффициенты;

4 . Х вЂ” исходное бинарное изображение;

Y — преобразованное бинарное изображение

I x 3 - размеры бинарных изображений °

Преобразование (1), часто называемое "логическим фильтром", заключается в последовательном вычислениидля каждого фрагмента изображения размером M Х N (M=2L+1, М=2К+1) с центром в точке (i j) значения Y .При этом сканирование изображения скользящим окном фильтрации обычно производится либо по строкам, либо по столбцам. На фиг. 2 приведен пример сканирования изображения скользящим окном фильтрации по строкам:. сначала окно сдвигается вдоль первой строки, затем вдоль второй строки и так далее, пока не будет просмотрено все изображение.

Предлагаемый алгоритм вычисления (1) основан на следующем. Распараллеливают процесс вычисления значений

Y следующим образом: (е

z „ -о V()) (х; 2, A 2т «)) о - -Ф. 4 - „= -кч t V (2i-е,j Ðå,ê. )Д

„е=-i

2„-2к,Ч ()) (х - li р2 2 )) -ь

654848

В результате на выходах элементов ИЛИ группы 3 формируются И=2К+1 значений частичных результатов которые с появлением сигнала а входе 9 синхронизации, записываются в триггеры первой группы 4.

При появлении сигнала на входе 10 синхронизации устройства информация из триггеров первой группы 4 переписывается в триггеры второй группы 5.

После этого результат вычислений с выхода последнего триггера группы 5 передается ва внешнее устройство. Так как устройство работает в конвейерном режиме, то первый результат получается на выходе устройства после ввода первых N=2K+1 столбцов изображения (происходит загрузка конвейера).

Далее на выходе результат появляется в каждом такте работы устройства.

Таким образом, эффективность предлагаемого устройства состоит в существенном повышении его быстродействия при снижении аппаратных затрат.

Кроме того, в предлагаемом устройстве возможна адаптивная смена бинарных коэффициентов. Структура предлагаемого устройства не накладывает ограничений на величину N т.е. размер. окна фильтрации может легко варьироваться путем наращивания числа каналов устройства-. Указанные преимущества значительно увеличивают ,области возможного использования устройства, как в качестве самостоятельного устройства, так и для работы в составе информационно-вычислительных комплексов.

:Формула изобретения

Устройство для логической обра.ботки изображений, содержащее N элементов И (Я вЂ” горизонтальный размер обрабатываемого фрагмента изображения), первые входы которых подключены к первому информационному входу устройства, N регистров, входы которых подключены к второму информационному входу устройства, а их выходы подключены соответственно к вторым входам соответствующих элементов

И, N элементов ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов И, первую и вторую группы из И триггеров, причем синхронизирующие входы триггеров второй группы подключены к первому синхронизирующему входу устройства, а их информационные входы — к прямым выходам соответствующих триггеров первой группы, о т л и ч а ю щ е е с я тем и что, с целью уменьшения аппаратных затрат и повышения быстродействия

20 устройства, в него введены И групп по M-1 элементов И и N групп по М-1 регистров, где M — вертикальный размер обрабатываемого фрагмента изображения, первые входы элементов И

25 всех групп и входы регистров, íсех групп подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства, вторые входы элементов

И каждой группы соединены с выходами

3(} соответствующих регистров соответствующей группы, i-й вход (i=2,...,М) каждого элемента ИЛИ соединен с выходом соответствующего элемента И соответствукицей группы, выходы элементов ИПИ соединены с информационными входами соответствующих триггеров первой группы, соответствующие входы которых подключены к второму синхронизирующему входу устройства, прямой

4р выход j-го (j=1,...,N-1) триггера второй группы соединен с (М+1)-м входом (j+1)-ro элемента ИЛИ, а прямой выход N-го триггера второй группы является информационным выходом уст45 ройства.

1654848

Яопрюбленив сЭВюва

Фраенвнв Ррпвнвнт йб /г,2)

Щ)асиент Фрааиен гг) I ãã) гга Р сейие еддиса

Сйг.2

Составитель С.Бабкин

Редактор И.Дербак Техред Л.Сердюкова .. Корректор С.Шекмар

Заказ 1953 Тираж 400 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