Устройство для формирования оценки локального среднего значения

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения оценки локального среднего значения структурных сигналов. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит узды 1.1-1.2N+1 формирования взвешенного значения отсчета, группу 2 регистров , каждый узел 1 - регистры 3, 4, вычитатель 7, блок 8 формирования весовых коэффициентов, сумматоры 5, 6 и блок 9 умножения, а устройство дополнительно содержит блок 10 деления. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы

С: 4 00 (лЭ.0

1 ! а (21) 4703946/24 (22) 12.06.89 (46) 07,02.92. Бюл, ¹ 5 (71) Научно-исследовательский институт телевизионной техники "Электрон" (72) С.А.Елманов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1159033, кл. G 06 F 15/36, 1983, Авторское свидетельство СССР

N 1434424, кл. G 06 F 7/02, 1987.

„„Ж„„1711183A1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ОЦЕНКИ ЛОКАЛЬНОГО СРЕДНЕГО 3НАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения оценки локального среднего значения структурных сигналов. Цель изобретения — повышение точности, Устройство содержит узлы 1,1-1.2N+1 формирования взвешенного значения отсчета, группу 2 регистров, каждый узел 1 — регистры 3, 4, вычитатель 7, блок 8 формирования весовых коэффициентов, сумматоры 5, 6 и блок 9 умножения, а устройство дополнительно содержит блок 10 деления. 2 ил, 1711183

55

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения оценки локального среднего значения структурных сигналов в устройствах обработки цифровой информации, Устройство реализует рекурсивное вычисление значения локального среднего по одномерной скользящей апертуре, т.е, рекурсивное вычисление среднего арифметического значения последних отсчетов сигнала, Использование среднего арифметического последних отсчетов сигнала в качестве оценки его локального среднего значения приводит к сглаживанию скачкообразных изменений (перепадов) локального среднего значения сигнала, Устранить этот недостаток возможно путем суммирования взвешенных значений отсчетов текущей апертуры, Идея состоит в специальном выборе адаптирующих весовых коэффициентов.

4ем больше абсолютное значение разности значений данного и центрального отсчетов текущей апертуры, тем меньший вес придается соответствующему отсчету при усреднении.

Подобный подход позволяет значительно повысить точность определения значений оценок локального среднего значения для структурных сигналов, Цель изобретения — повышение точности определения значений оценок локального среднего значения для структурных сигналов.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — взаимное расположение отсчета аХ и отсчетов

Х> текущей апертуры (j = i, i-2 ), а также отклонение отсчетов Х; текущей апертуры от значения центрального отсчета XI-N текущей апертуры.

Устройство содержит 2N+1 узлов формирования взвешенного значения отсчетов

1.1, 1.2,...,1.2N+1, группу регистров 2, каждый из узлов 1 содержит регистры 3 и 4, сумматоры 5 и 6, вычитатель 7, блок 8 формирования весовых коэффициентов и блок

9 умножения, блок 10 деления, информационный вход 11 устройства, тактовый вход 12 устройства, выход 13 устройства.

Первый вход узла 1.j (j = 1, 2N+1) соединен с вторым входом вычитателя 7 и входом регистра 2, Выход регистра 2 соединен с первым выходом узла 1,j. Второй вход узла

1,j соединен с первыми входами блока 9 и вычитателя 7. Выход вычитателя 7 соединен с входом блока 8, выход которого соединен с первым входом сумматора 6 и вторым входом блока 9, Выход блока 9 соединен с пер5

40 вым входом сумматора 5, Третий вход узла

1,) соединен с вторым входом сумматора 5.

Выход сумматора 5 соединен с входом регистра 3. Выход регистра 3 соединен с вторым выходом узла 1.j, четвертый вход которого соединен с вторым входом сумматора 6. Выход сумматора 6 соединен с входом регистра 4, выход которого соединен с третьим выходом узла 1.j, Тактовые входы регистров

2, 3 и 4, блока 9 объединены и соединены с тактовым входом узла 1.j.

Первый, второй и третий выходы узла 1л (i = 1,2N) соединены соответственно с первым, третьим и четвертым входами узла

1.i+1. Первый вход узла 1.1 соединен с информационным входом 11 устройства, Третий и четвертый входы узла 1.1 объединены и соединены с входом нулевого кода устройства. Вторые входы узлов 1.1, 1.2,...,1.2N+1 объединены и соединены с первым выходом узла 1.N. Второй и третий выходы узла

1.2N+1 соединены с соответствующими входами блока 10 деления. Выход блока 10 деления является выходом 13 устройства.

Тактовые входы узлов 1.1, 1.2,...,1.2N+1 обьединены и соединены с тактовым входом 12 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Устройство реализует формирование оценки локального среднего значения путем вычисления взвешенной суммы значений отсчетов соответствующей апертуры, Идея состоит в специальном выборе адаптирующихся весовых коэффициентов. Значения весовых коэффициентов обратно пропорционально различию между значениями соответствующих отсчетов апертуры и ее центрального отсчета, причем значения весовых коэффициентов выбираются так, чтобы их сумма была равна единице. Подобное адаптивное формирование значений соответствующих весовых коэффициентов позволяет сохранить скачкообразные изменения (перепады) локального среднего значения сигнала.

Устройство реализует вычисления функции

i+N — — Х "("-Y) Ь.I )

»(X — Х ) к= — N где Х> — значение i-го отсчета сигнала;

Y; — значение на выходе устройства (! > N).

»(X - X„) — весовая функция вида

Ix; - х„.) — — - 1 — -т (2)

В начальный момент времени регистры

2 и 3 и 4 узла 1.1, 1,2„„,1.2N+1 обнулены.

1711183

Рассмотрим работу узла 1,m (1< m<

<2N+1). Пусть в i-м такте работы на его первом — четвертрм входах формируются коды

1 1 величин 81, 82 аз,а4 .Значение 81 с первого входа узла 1.m поступает на вход регистра 2, на выходе которого формируется значение а1 записанное в него в предшеi-1 ствующем такте. Значение а1 с выхода ре -1 гистра 2 поступает на первый выход узла

1.m, т,е. b1 = a1 (где Ь1 — значение на первом выходе узла 1,m в i-м такте). Параллельно значение а1 поступает на второй вход вычитателя 7. Значение a2 с второго входа узла 1 поступает нэ первый вход вычитателя 7 и первый вход блока 9. Код величины 811 — 82 с выхода вычитателя 7 поступает на вход блока 8, в ячейках которого реализовано табличное вычисление

1 функции v(T ) = . Код величины (2)+

V(a1 — Я6) . С выхада блска 8

1 (а1 — аЯ+ 1 поступает на второй вход блока 9 и первый вход сумматора 6. На выходе блока 9 формируется код величины v (a1 — а2). а2 кото1 рый поступает на первый вход сумматора 5, на второй вход которого поступает код величины аз с третьего входа узла 1.m. Код величины 83 + v (81 — а2) а2 с выхода сумматора 5 поступает на вход регистра 3, на выходе которого сформировано значение аз + V (а1 " - 82 ) а2 ", записанное в него в предшествующем такте. Таким образом, в i-м такте работы на втором выходе узла 1,m формируется код величины

Ь2 = 83 + V (81 — 83 ) 82

Значение а4 с четвертого входа узла 1. m поступает на второй вход сумматора 6, на выходе которого формируется значение а4

+ 1 (81 — 82 кОтОрОЕ ЗатЕм пОСтупаЕт на вход регистра 4. Значение 84 + V (81 -82 ) с выхода регистра 4 поступает на третий выход узла 1.m, т.е. Ьз = a4 + v(a1 - a2 ).

В следующем (i+1)-м такте работы в регистры 2, 3 и 4 с приходом очередного тактового импульса записываются значения, сформировавшиеся ранее на их входах и начинается следующий такт работы.

Таким образом, работу узла 1.m можно описать выражениями

Ь2 = v(a1 - аг ) аг + аз: (4)

Ьз = v(a1 — а2 )+ 84, (5) с учетом начальных условий

Cl а а а . а а а а1 =аг =аз =а4 =b1 =Ьг =Ьз =О, при а < 0. (6) Пусть в текущем i-м такте работы на информационный вход 11 устройства поступает код текущего i-го отсчета Х, который затем поступает на первый вход узла 1.1. Из

5 (3) следует, что на первом выходе узла 1.N сформируется код отсчета Х-N, который поступает на вторые входы узлов 1,1, 1.2,...,1.2N+1. На третий и четвертый входы узла 1.1 поступают нулевые значения со вхо10 да нулевого кода устройства, Таким образом, в i-м такте работы на входах узла 1.1 формируются значения а11= Xj, а2 = Х;-N, a3=

= О, а4 = О. Согласно (3), (4) и (5) на соответствующих выходах узла 1.1 сформируются

15 значения

Ь1 =Х;-1;

b2 = v(Xi-1 - Xi-N-1) Xi-N-1+ О;

Ь3 - v(XI-1- Х -ы) + О, Значения с первого, второго и третьего

20 выходов узла 1.1 поступают на первый, третий и четвертый входы узла 1.2, на выходах которого в i-м такте работы соответственно формируются коды величин

b1=X

25 Ь2= V(Х -2- Х-N-1) Х-N-1+ V (Х-2 — Х-N-2)

Xi-N-2;

ЬЗ = v(Xi-2 - Xi-N-1) + (Xi-2 Xi-N-2) согласно (3), (4) и (5).

Значения с первого, второго и третьего

30 выходов узла 1,2 поступают на первый, третий и четвертый входы узла 1,3, на выходах которого формируются коды соответствующих величин согласно (3), (4), (5)

b1 = Х з;

35 Ь 2 = 1(Х.-3 - Xi-N-1) Xi-N-1+ V (Xi-3 - Х -N-2)" Xj-N-2 + V(Xi-3 - Xi-N-3) Xi-N-З;

Ьз= 1.(Х-3 Xj-N-1)+V (Х;-3 Х-N-2)+ "(Xi-3

- Х -N-3) ит,д, 40 Таким образом, в -м такте работы на соответствующих выходах узла 1.2N+1 сформируются коды величин

b1 = Xi-2N-1;

2И +1

45 Ь2 =, . 1 (Х вЂ” 2м — 1 — Xj — N — П) х а — 1х Х вЂ” N — а);

2N +1

Ь) = 1 (Х вЂ” 2N — 1 — Х; — Q — Cl)

50 а — 1

Коды величин

2N +1

v(Xi — 2N — q — XI — g — а) а=1

2N +1

55 и g v(Х вЂ” 2;q — ) — Xi — и — а) а —.1 с второго и третьего выходов узла 1.2К+1 поступают на соответствующие входы блока

1711183

N — а) 40

10 деления, на выходе которого формируется код величины

2N " 2N+

7 1 (Х - г ь -1 Х(2=1

2N +1 х g y (Xi - 2N-1- Х вЂ” N — а) Х вЂ” N — а); а — 1 (согласно (1)), Устройство работает в конвейерном режиме и через 2N+1 тактов работы, в (i+2N+1)-м такте работы на выходе 13 устройства сформируется код величины Уь

Величина У принимается за оценку локального среднего значения в 1-й точке.

Устройство работает в конвейерном режиме и в каждом такте работы на его выходе формируется результат операции (1) для соответствующей апертуры, Однородные процессорные элементы 1.1,1,2,...,1,2N+1 образуют полусистолическую структуру, Формула изобретения

Устройство для формирования оценки локального среднего значения, содержащее группу регистров и (2N+1) узлов формирования взвешенного значения отсчета (где N— количество значений отсчетов в апертуре), каждый из которых содержит два сумматора и два регистра, выход каждого регистра группы, кроме последнего, соединен с входом последующего регистра группы, тактовые входы всех регистров группы подключены к тактовому входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения значений оценок локального среднего, в устройство введен блок деления, а в каждый узел формирования взвешенного значения отсчета введены вычитатель, блок формирования весовых коэффициентов и блок умножения, причем информационный вход первого регистра группы регистров является инфор5 мационным входом устройства, а в каждом узле выход вычитателя подключен к входу блока формирования весовых коэффициентов, выход которого соединен с первыми входами блока умножения и первого сумма10 тора, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход блока умножения соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к информационному входу вто15 рого регистра, выходы первого и второго регистров каждого узла, кроме последнего, подключены соответственно к вторым входам первого и второго сумматоров последующего узла, вход вычитаемого Bû÷èòàòåëÿ и

20 второй вход блока умножения подключены к выходу N-го регистра группы, вход уменьшаемого вычитателя i-го узла (где i = 2—

2N+1) подключен к выходу (i-1)-го регистра группы, в первом узле вход уменьшаемого

25 вычитателя соединен с информационным входом устройства, в первом узле формирования взвешенного значения отсчета, вторые входы первого и второго сумматоров соединены с входом задания нулевого кода

30 устройства, выходы первого и второго регистров последнего узла формирования взвешенного значения отсчета соединены соответственно с входами делителя и делимого блока деления, выход которого являет35 ся выходом устройства, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами регистров и блоков умножения узлов формирования взвешенного значения отсчета, 1711183

X(6)

Xi 2

° ° °

Ф ° 4

4U

Составитель С.Ионкин

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 341 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101