Коррелятор

 

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в корреляционно-экстремальных системах наведения. Цель изобретения - повышение быстродействия. Коррелятор содержит сдвиговые регистры эталонного сигнала, сдвиговые регистры анализируемого сигнала, два масочных регистра, группу накапливающих сумматоров, генератор тактовых импульсов, элементы И-Не, коммутаторы и аналого-цифровые преобразователи. 4 ил.

Изобретение относится к оптической локации, в частности к аппаратурным средствам корреляционного анализа динамических изображений, и может быть использовано для применения при решении задачи определения координат малоинформативных динамических объектов в корреляционно-экстремальных системах наведения, а также для решения задачи определения взаимного соответствия двух изображений, например, устройствах распознавания образцов информационных каналов система наведения и слежения за малоинформативными ВКО. Целью изобретения является увеличение быстродействия коррелятора. Поставленная цель достигается тем, что в коррелятор, содержащий М сдвиговых регистров анализируемого изображения с N параллельными выходами, М в сдвиговых регистров эталонного изображения с N параллельными выходами, первый масочный регистр с N параллельными выходами, цифровой сумматор и блок формирования тактовых импульсов введены N×М групп по четыре четырехвходовых элементов "логическое И-НЕ", второй масочный регистр с М параллельными выходами, М коммутаторов, четыре группы по М токовых сумматоров на N входов каждый, четыре группы по М аналого-цифровых преобразователей, причем для каждой группы из четырех четырехвходовых элементов "логическое И-НЕ" G_jk (j=1-M, K=1,N) первые и вторые входы элементов "логическое И-НЕ" подключены к К-ому выходу j-х регистров эталонного и анализируемых изображений соответственно, третьи входы первого и второго элементов подключены к прямому j и (j-1)-ому выходу второго масочного регистра, соответственно третьи входы третьего и четвертого элементов подключены к инверсному (j-1) и j-ому выходу второго масочного регистра, четвертые входы первого и третьего элементов подключены к прямому, а четвертые входы второго и четвертого элементов - инверсному, К-ому выходу первого масочного регистра, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов подключены к j-м токовым сумматорам первой, второй, третьей и четвертой группы соответственно, выходы токовых сумматоров соединены с входами соответствующих аналого-цифровых преобразователей, выходы которых являются входами цифрового сумматора, N-ый выход j-го сдвигового регистра анализируемого изображения (j-1, M-1) соединены с первым входом j+1-ого коммутатора, выход которого соединен с входом j+1-го регистра анализируемого изображения выход М-го регистра анализируемого изображения через первый вход М-го, коммутатора соединен с входом первого сдвигового регистра анализируемого изображения, вторые входы коммутаторов соединены с источником анализируемого изображения, входы сдвиговых регистров эталонного изображения соединены с источником эталонного изображения , первый и второй масочные регистры имеют как прямые, так и инверсные выходы, а на третьи входы второго и третьего элементов групп элементов Gjk подают уровень логической "1" и логического "0" соответственно. Такие отличительные признаки предполагаемого изобретения как введение связей между N-ыми выходами j-го регистра анализируемого изображения с первыми входами j+1-ого регистра анализируемого изображения через соответствующие коммутаторы и введении связи между N-м выходом М-го регистра анализируемого изображения и первым входом первого регистра анализируемого изображения через первый коммутатор являются новыми по отношению к прототипу и известны из других решений. Введение этих связей, в совокупности с введением М групп по четыре четырехвходовых элемента "логическое И-НЕ", М групп по четыре токовых сумматоров и т.д. позволяют существенно повысить быстродействие коррелятора по сравнению с прототипом. На фиг. 1 представлена схема предложенного коррелятора; на фиг. 2 показана группа 4-х входовых элементов И-НЕ; на фиг. 3 представлена временная диаграмма работы блока формирования тактовых импульсов; на фиг. 4 показаны одновременно формируемые отсчеты ВКФ. В качестве примера на фиг. 1 рассмотрена схема предложенного коррелятора для М=4 и М=3. Коррелятор содержит: 1 - сдвиговые регистры эталонного сигнала, сдвиговые регистры анализируемого сигнала 2, матрицу элементов И-НЕ 3, группу коммутаторов 4, масочные регистры 5, 6, группу накапливающих сумматоров 7, группу аналого-цифровых преобразователей 8, сумматоры 9, образующие выходной сумматор 10 и генератор импульсов 11. Эталонное изображение Г построчно записывают в сдвиговые регистры эталонного изображения одновременно анализируемое изображение F_Апострочно записывают в сдвиговые регистры анализируемого изображения через вторые входы соответствующих коммутаторов. Для записи эталонного и анализируемого изображений необходимо N тактовых, занимающих время τ_зап τ_зап = , где f_т - тактовая частота генератора тактовых импульсов. По окончании N-го тактового импульса в регистрах эталонного и анализируемого изображений имеют записанные отсчеты соответствующих изображений. Используя матричную форму записи изображений, имеем F_Э ≡ F = F_A ≡ F = где первый индекс обозначает номер сдвигового регистра соответствующего изображения, а второй индекс - номер выхода регистра. Вследствие того, что изображение F_A и F_Э бинарные, отсчеты этих изображений f_Aij и f_Эij могут принимать только два значения "1" или "0", что позволяет использовать для вычисления взаимно корреляционной функции элементы И-НЕ с открытым коллекторным выходом, нагруженные на токовые сумматоры. При этом на соответствующем входе токового сумматора 7 появляется ток лишь в том случае, когда на все входы соответствующего элемента И-НЕ подаются потенциалы, соответствующие уровню логической "1". По окончании записи изображений F_A и F_Э, содержимое масочных регистров 5, 6 обнуляются по импульсу сброса (фиг. 3) из генератора тактовых импульсов, а на инверсных выходах первого и второго масочных регистров формируют сигналы логической "1". При этом на выходе четвертых элементов И-НЕ с открытым коллекторным выходом (см. фиг. 2) тех групп элементов, для которых выполняется условие f_AjK=f_ЭjK=1 (3) появляется сигнал логического "0", что приводит к появлению соответствующего входного сигнала в j-ом токовом сумматоре 4. В j-ом токовом сумматоре 4 происходит суммирование выходных сигналов, для которых выполняется условие (3). Полученный результат суммирования может быть записан R_j= f_AjK f_ЭjK и после аналого-цифрового преобразователя 8 преобразуется в соответствующий код. Коды от всех АЦП четвертой группы 8 суммируют в сумматоре 9, формируя код нулевого отсчета взаимно корреляционной функции (ВКФ). R_oo = f_AjKf_ЭjK При поступлении первого тактового импульса ТИ ₁ на первый масочный регистр и одновременном поступлении первого тактового импульса ТИ ₃ на сдвиговые регистры анализируемого изображения 2 через соответствующие коммутаторы 4 перезаписывают в регистры соответственно (см. фиг. 1). Так как тактовые импульсы ТИ₁, ТИ₂ и ТИ₃ синхронизированы, то для любого момента времени анализируемое изображение может быть записано в виде F_A(f) = F_AIK = = = = при этом каждому из блоков F_A1-F_A4 будет соответствовать определенная комбинация выходов первого и второго масочного регистров. Если, например, в момент времени на вход первого масочного регистра подали 1(N-1)+K тактовых импульсов ТИ₁ (соответственно на вход второго масочного регистра подали 1 тактовых импульсов ТИ₂), то при выполнении условия f_ЭjK= f_AjK= 1(j=1,...,M, K=1...N) для каждого из блоков F_A1...F_A4 построчное суммирование выходных сигналов групп элементов И-НЕ будут проводить в токовых сумматорах первой-четвертой групп соответственно, а на выходах сумматоров 9, 10 будут формировать значения соответствующих отсчетов ВКФ параллельно. На фиг. 4 показана совокупность четырех отсчетов ВКФ, вычисленных за один такт работы коррелятора. Цифры в скобках указывают на номер сумматора 9, на выходе которого формируют соответствующий отсчет. При этом R(1)=R_{1+1-M, K-N} R(2)=R_1-M,K
R(3)=R_1+1,K-N
R(4)=R_1,K
Таким образом после NM шагов может быть получена вся совокупность от отсчетов ВКФ анализируемого (F_A) и эталонного (F_Э) изображений R_jK=F_Э˙F_A. Повышение быстродействия предложенного коррелятора по сравнению с прототипом обеспечивается одновременным вычислением четырех отсчетов ВКФ на всех (кроме первого) тактах работы коррелятора.

Формула изобретения

КОРРЕЛЯТОР, содержащий группу сдвиговых регистров эталонного сигнала, группу сдвиговых регистров анализируемого сигнала, первый масочный регистр, сумматор и генератор тактовых импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с тактовыми входами сдвиговых регистров групп эталонного и анализируемого сигналов соответственно, третий выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу первого масочного регистра, выход сумматора является выходом коррелятора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены группа коммутаторов, матрица элементов Н - НЕ, группы накапливающих сумматоров, группы аналого-цифровых преобразователей и второй масочный регистр, тактовый вход которого соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, j-ный разрядный выход i-го сдвигового регистра эталонного сигнала группы соединен с первым входом i, j-го элемента И - НЕ матрицы (где M - число сдвиговых регистров анализируемого изображения, N - число разрядов сдвиговых регистров), информационными входами коррелятора являются информационные входы коммутаторов, управляющие входы которых соединены с N-ми разрядными выходами одноименных сдвиговых регистров анализируемого изображения, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих коммутаторов, j-й разрядный выход i - го сдвигового регистра анализируемого изображения соединен с вторым входом i, j - го элемента И - НЕ матрицы, i-й прямой разрядный выход первого масочного регистра подключен к третьему входу элемента И - НЕ i - й строки матрицы и к четвертому входу элемента И - НЕ (i + 1)-й строки матрицы, четвертые входы элементов И -НЕ первой строки матрицы соединены с шиной единичного потенциала, i-й инверсный разрядный выход первого масочного регистра подключен к пятому входу элементов И - НЕ i-й строки матрицы и к шестому входу элемента И - НЕ (i + 1)-й строки матрицы, шестые входы элементов И - НЕ первой строки матрицы соединены с шиной нулевого потенциала, прямые и инверсные выходы j-го разряда второго масочного регистра подключены к седьмому и восьмому входам элементов И - НЕ j-го столбца матрицы, выходы элементов И -НЕ i-й строки матрицы через цепочки из последовательно соединенных накапливающих сумматоров i - й группы и аналого-цифровых преобразователей i - й группы соединены с входами сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---