Устройство для сглаживания сигналов

 

Изобретение относится к вычислитель ной технике и автоматике, предназначено преимущественно для использования в устройствах обработки цифровой информации в цифровых измерительных приборах и дру гих устройствах для сглаживания двумер ных сигналов, например изображений в мультипликативных шумах Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет адсштивного сглаживания двумерного сигнала сложной формы в мультипликативном шуме Устройство содержит блок 1 памяти изображения, блок 2 формирования адресов, триггеры 3, 26 элементы И 4, 8 счетчики 5 16, 17, 18 19 накапчивающие сумматоры 6, 23, блоки 7 24 деления распределитель S импульсов, элемент ИЛИ 12, элементы 13, i4 задержки регистры 15, 27 29, 30, компаратор 28, сумматоры 20, 21 квадраторы 22, 25,31 выходной сумматор 43 вычитатели 33, 38, 39 делители 34 41 умножители 35 36, 37, 40 42 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s 6 06 F15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ i КНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4698586/24 (22) 31.05.89 (46) 15.06,91. Бюл. М 22 (72) С.В.Семенов и В.P.Àõìåòüÿíoâ (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йв 1410058, кл, G 06 F 15/36, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ

СИГНАЛ0В (57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, предназначено преимущественно для использования в устройствах обработки цифровой информации, в цифровых измерительных приборах и других устройствах для сглаживания двумерных сигналов, например изображений в. Ы 1656555 А1 мультипликативных шумах. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет адаптивного сглаживания двумерного сигнала сложной формы в мультипликативном шуме. Устройство содержит блок 1 памяти изображения, блок 2 формирования адресов, триггеры 3, 26, элементы И 4, 8, счетчики 5, 16, 17, 18, 19, накапливающие сумматоры 6, 23, блоки

7, 24 деления, распределитель 9 импульсов, элемент ИЛИ 12, элементы 13, 14 задержки,, регистры 15, 27, 29, 30, компаратор 28, сумматоры 20, 21, квадраторы 22, 25, 31,.выходной сумматор 43, вычитатели 33, 38, 39, делители 34, 41, умножители 35, 36, 37, 40, 42. 1 ил.

1656555

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, предназначено преимущественно для использования в устройствах обработки цифровой информации, в цифровых измерительных приборах и дру- 5 гих устройствах при сглаживании двумер- ных сигналов, например изображ и в мультипликативных шумах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет адап- 10 тивного сглаживания двумерного сигнала сложной формы в мультипликативном шуме.

Математическая модель устройства для, сглаживания сигналов описывается следую- 15 щими выражениями, Уравнение наблюдения

2 =- х ° ч, где z — входное двумерное воздействие; х — полезный двумерный сигнал слож- 20 ной формы;

v — мультипликативный шум с известными средними значениями 7ч и ч2 и дисперсией<4 =ч -ч.

Уравение адаптивной сглаженной оцен- 25 ки полезного двумерного сигнала получено в соответствии с методом наименьших квадратов:

n. z х= — + K(z — z), 30

К

v2 о2 — z2 с4

v (ч +О )О

-2 -2 -2 — 2

V Z Z V либо К— ч v z-z

35 где х — сглаженная оценка полезного двумерного сигнала для центрального элемента скользящего окна;

ХЛ вЂ” для каждого положения скользя- 40 щего окна локальные средние соответственно входного воздействия и его квадрата; а3, — локальная дисперсия входного воздействия для каждого положения скользя- 45 щего окна;

К вЂ” коэффициент усиления.

Последнее выражение для коэффициента усиления предпочтительнее, так как требует меньшего количества вычислений. 50

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 паунти изображения, блок 2 формирования адресов, триггер 3, элемент И 4, счетчик 5 (числа 55 суммирований), накапливающий сумматор

6, блок 7 деления, элемент И 8, распределитель.9 импульсов, вход запуска-10, тактовый вход 11, элемент ИЛИ 12, элементы задержки 13 и 14, регистр 15. счетчик 16 номера столбца окна, счетчик 17 номера строки окна, счетчик 18 номера базового столбца, счетчик 19 номера базовой строки, сумматор 20 номеров столбцов, сумматор 21 номеров строк, квадратора 22, накапливающий сумматор 23, блок 24 деления, квадратор 25, триггер 26, регистр 27 номера центрального элемента окна, компаратор

28, регистр 29 текущего центрального элемента окна, регистр 30, квадратор 31, блок

32 вычисления итоговой оценки скользящего среднегс, вычитатель 33, делитель 34, умножители 35-37, вычитатели 38, 39, умножитель 40, делитель 41, умножитель 42, выходной сумматор 43, выход 44 скользящего среднего, выход 45 окончания работы.

Устроиство работает;.ледующим образом

В исходном состоянии в бло е 1 памяти записано изображение, в регистре 27 — код номера центрального элемента окна, в регистрах 15 и 30 хранятся коды значений оценок v и v, вычисленные заранее, а остальные счетчлки, регистры, сумматоры и блоки, содержащие запоминающие элементы, обнулены, По приходу управляющего импульса на вход 10 триггер 26 через элемент ИЛИ 12 устанавливается в "0" состояние, а триггер

3 в "1" состояние, открывая элемент И 4, через который в устройство начинают поступать тактовые импульсы (ТИ). По первому

ТИ в сумматорах 20 и 21 вычисляется нулевой код адреса элемента изображения в блоке 1 памяти, что соответствует адресации первого элемента окна, находящегося в начальный момент в левом верхнем углу изображения. Через время, определяемое элементом (линией). 13 задержки, этот же ТИ поступает на блок 1 как сигнал "Чтение" на счетные входы счетчиков 5 и 16, увеличивая их содержимое на "1". и на элемент задержки I4. Через время, определяемое элементом 14 задержки, этот же ТИ осуществляет прибавление содержимого выбранной ячейки памяти к содержимому сумматора 6 и через квадратор 22 квадрата содержимого этой же ячейки памяти — к содержимому сумматора 23, В то же время блок 28 сравнивает адрес выбранного элемента окна с адресом центрального злеменга окна и в случае их совпадения содержимое ячейки памяти по сигналу комг аратора переписывается в регистр 29. Обновление со„-;ержимого регистра 29 происходит в каждом цикле "просмотра" окна. Очередной ТИ, так же как и первый, синхронизлрует последовательно вычисление адреса очередного элемента окна в сумматорах 20 и 21, выдает команду "Чтение" в блок 1 памяти, увеличи1656555

6 вает на "1" содержимое счетчиков 5 и 16, а также управляет накоплением содержимого очередного элемента окна и его квадрата в сумматорах 6 и 23 соответственно. Каждый

1-й ТИ переполняет счетчик 16. Сигнал переполнения счетчика 16 увеличивает на "1" содержимое счетчика 17. осуществляя тем самы переход к следующей строке внутри окна размерностью К х1. К х 1-й ТИ переполняет содержимое счетчика 17, что соответствует окончанию просмотра текущего положения окна на иэображении. По этому сигналу синхронизируется вычисление оценок z и 2 в блоках 7 и 24 деления соответственно, в которых содержимое сумматоров 6 и 23 делится на содержимое счетчика.5. Затем этот.же сигнал сбрась,веет е "0" триггер

3, сумматоры 6 и 23. счетчик 5, устанавливает в "1" триггер 26, открывая элемент Ч 8 и поступает на вход распределителя 9 импульсов. Кроме того, сигнал переполнения счетчика 17 увеличивает на "1" содержимое счетчика 18, осуществляя сдвиг левого верхнего угла окна строки на один столбец.

Если при этом происходит переполнение счетчика 18, эта означает, что просмотр вдоль строки закончен и по сигналу переполнения, увеличивающего на "1" содержимое счетчика 19, осуществляется сдвиг окна на одну строку. В том случае, если происходит переполнение счетчика 19, зта означает, что пооизошлс завершение работы устройства — выдается сигнал па выходу 45.

Кроме этого, в каждом из циклов просмотра окна после выдачи Кх1-ro ТИ, установившего в "1" триггер 26, происходит вычисление оценки х в блоке 32, Формула изобретения

Устройство для сглаживания сигналов, содержащее блок памяти изображения, блок формирования адресов, первый триггер, первый и второй элементы И, счетчик, первый накапливающий сумматор, первый блок деления, распределитель импульсов, элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки и первый регистр, причем выход первого элемента И подключен к входу первого элемента задержки, выход счетчика подключен к входу делителя первого блока деления, выход первого накапливающего сумматора подключен к входу делимого первого блакаделения,отл ича ю щееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем адаптивного сглаживания двумерного сигнала сложной формы в мультипликативном шуме, в устройство введены первый, второй и третий квадраторы, второй накапливающий сумматор, второй блок деления, второй триггер, 25

30 сумматора номеров столбцов подклачень к

55

45 регистр номера центрального элемента окна, компаратор, регистр текущего центрального элемента окна. второй регистр. блок вычисления итоговой оценки скользящего среднего, состоящий из первого, второго и третьго еычитателей, пяти умножителей, первого и второго делителей и выходного сумматора, а блок формирования адресов содержит счетчик номера столбца окна, счетчик номера строки окна, счетчик номера базового столбца, счетчик номера базовой строки, сумматор номеров столбцов и сумматор номеров строк, причем первый вход первого элемента И соединен с первым входам второго элемента И и тактовыми входами сумматора номеров столбцов. сумматора номеров страх блока формирования адресов и является тактовым входом устроиства, еь.ходы сумматоров номеров столбцов и номеров строк блока формирования адресов подключены соответственна к младшим и старшим разрядам адресного входа блока памяти изображения, первые разрядные информационные входы сумматора номеров столбцов подключены к разрядным информационным выходам счетчика номера столбца окна и к младшим разрядам перваго информационного входа компаратара, вторые разрядные информационные входы разрядным информационным выходам счетчика номера базового столбца, первые разрядные информационные входы сумматора номеров строк подключены к разрядным информационным выходам счетчика номера строки окна и к старшим разрядам первагс инфармацианнога входа компаратора, вторые разрядные информационные входы сумматора номеров строк подключены к разрядным информационным выходам счетчика номера базовой строки, выход переполнения которого подключен к выходу окончания работы устройства, счетный ехсд счетчика номера базовой строки подключен к выходу переполнения счетчика номера 5азоваго столбца, счетный вход которого подключен к входу установки в "0" первого триггера, к входу установки в "1" второго триггера, к информационному входу распределителя импульсов, к тактовым входам первого и второго блоков деления, к входам установки в "0" счетчика, первсго и второго накапливающих сумматоров и к выходу переполнения счетчика номера строки окна, счетный вход которого подключен к выходу переполнения счетчика номера столбца оКна. счетный вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, к входу разрешения считывания блока памяти изображения, к счетному входу счетчика и к

1656555

Составитель В. Орлов

Техред M.Mîðãåíòàë

Редактор А. Долинич

Корректор Л. Бескид

Заказ 2054 Тираж 415 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 „входу второго элемента задержки, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго накапливающих сумматоров, второй вход первого элемента И подключен к прямому выходу первого триггера, вход установки в "1" которого подключен к входу установки s "0" второго триггера и к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого является входом запуска устройства, первый вы, ход распределителя импульсов подключен к таковым входам первого и второго вычитателей, первого, второго и третьего умножителей и первого делителя, второй выход распределителя импульсов подключен к k таковым входам третьего вычитателя и четверТдго умножителя, третий выход pacnpei делителя импульсов подключен к тактовому, входу второго делителя, четвертый выход ра йределителя импульсов подключен к тактовому входу пятого умножителя, пятый выход распределителя импульсов подключен к тактовому входу выходного сумматора, шестой выход распределителя . импульсов подключен к второму входу элемента ИЛИ и является выходом окончания цикла вычислений устройства, выход выход, ного сумматора является выходом скользящего среднего устройства, первый вход выходного сумматора подключен к выходу первого делителя, а второй вход — подключен. к выходу пятого умножителя, первый вход которого подключен.к выходу первого вычитателя, а второй вход — к выходу второго делителя, вход делимого которого подключен к выходу третьего вычитателя, а вход делителя подключен к выходу четвертого умножителя, первый вход которого подключен к выходу второго вычитателя, а второй вход — к выходу третьего умножителя, вход уменьшаемого третьего вычитателя подключен к выходу первого умножителя, вход вычитаемого третьего вычитателя подключен к выходу второго умножителя, первый вход

5 которого подключен к входу вычитаемого второго вычитателя и к выходу первого квадратора, вход которого подключен к выходу первого блока деления. к входу вычитаемого первого вычитателя и к входу делимого пер10 вого делителя, вход делителя которого подключен к первому входу третьего умножителя, к выходу первого регистра и. к входу второго квадратора, выход которого подключен к первому входу первого умно15 жителя, второй вход которого подключен к входу уменьшаемога второго вычитателя и к выходу второго блока деления, вход делителя которого подключен к выходу счетчика, вход делимого второго блока деления под20 ключен к выходу второго накапливающего сумматора, информационный вход которого подключен к выходу третьего квадратора, вход которого подключен к входу регистра текущего центрального элемента, к входу

25 первого накапливающего сумматора и к выходу блока памяти изображения, выход регистра номера центрального элемента подключен к второму входу компаратора, выход "Равно".которого подключен к входу

30 разрешения записи регистра текущего центрального элемента, выход которого подключен к входу уменьшаемого первого вычитателя, выход второго регистра подключен к вторым входам второго и третьего

35 умножителей, прямой выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к тактовому входу распределителя импульсов.