Устройство для ранговой фильтрации структурных сигналов

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к специализированным устройствам для обработки массивов информации в реальном масштабе времени, и может быть использовано в автоматизированных системах обработки изображений. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет формирования оценок значений результатов операции ранговой фильтрации. Для достижения поставленной цели введены дополнительно преобразователи кодов, группа из (к-з) элементов задержки, группа бинарных ранговых фильтров и новые связи между известными и новыми блоками. 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в специализированных вычислительных устройствах при обработке массивов данных в реальном масштабе времени, например для обработки двумерных структурных сигналов, в частности в автоматизированных системах обработки изображений.

Известно устройство для сравнения чисел, содержащее четыре счетчика, блок памяти, два регистра, схему сравнения, генератор тактовых импульсов, RS-триггер, D-триггер, пять элементов И, три элемента ИЛИ, два инвертора, элемент задержки и одновибратор [1] Устройство позволяет реализовать вычисление результатов операции экстремальной фильтрации массива из N элементов за Nn тактов, где n - длина фильтрующей апертуры.

Недостатком устройства являются низкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для экстремальной фильтрации, содержащее элемент сравнения, сумматор, три регистра, три элемента задержки, элемент ИЛИ, вычислитель и умножитель [2] Устройство реализует метод вычисления оценок результата операции экстремальной фильтрации путем аппроксимации результатов операции определения экстремальных значений по совокупности непересекающихся интервалов выборки сигнала.

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, т.к. устройство не позволяет формировать оценки результатов операции ранговой фильтрации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет формирования оценок значений результатов операции ранговой фильтрации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ранговой фильтрации структурных сигналов, содержащее три элемента задержки, введены первый и второй преобразователи кодов, группа элементов задержки, причем все элементы задержки объединены в К блоков элементов задержки, К бинарных ранговых фильтров, где К количество опорных признаков, причем информационный вход устройства соединен с входом первого преобразователя кодов, соответствующие выходы которого соединены с входами соответствующих блоков элементов задержки, выходы i-го блока элементов задержки соединены с соответствующими входами i-го бинарного рангового фильтра, выход которого соединен с входом второго преобразователя кодов, выход которого является выходом устройства, тактовые входы блоков элементов задержки объединены и соединены с тактовым входом устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: двух преобразователей кодов, k блоков элементов задержки и k бинарных ранговых фильтров, а также их связями между собой.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию ''Новизна''.

Блок элементов задержки может быть реализован как последовательное соединение соответствующего количества элементов задержки на один такт работы либо как сдвиговый регистр соответствующей длины.

В качестве элементов задержки на один такт работы могут быть использованы параллельные регистры или сдвиговые регистры на MS-триггерах, которые широко известны. Бинарный ранговый фильтр может быть реализован как блок постоянной памяти, в ячейках которого реализуется таблично вычисление результатов функции сложения и затем сравнения полученного результата с порогом. Бинарный ранговый фильтр может быть реализован как блок постоянной памяти, в ячейках которого реализуется таблично вычисление результатов функции сложения и затем сравнения полученного результата с порогом. Бинарный ранговый фильтр можно также реализовать как последовательное соединение блока постоянной памяти, в ячейках которого реализуется табличное вычисление результатов функции сложения значений на его входах, и компаратора, реализующего операцию сравнения.

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства; на фиг. 2 схема блока элементов задержки для окрестности, где элемент задержки на один такт работы устройства, размерами 3х3 элемента; на фиг.3 пример возможной реализации бинарного рангового фильтра при помощи многовходового сумматора (реализованного как блок ПЗУ) и компаратора.

Устройство содержит преобразователь 1 кодов, блоки 2.1, 2.2, 2.K элементов задержки, бинарные ранговые фильтры 3.1, 3.2. 3.K, второй преобразователь 4 кодов, информационный вход 5 устройства, тактовый вход 6 устройства, выход 7 устройства.

Информационный вход 5 устройства соединен с входом преобразователя 1 кодов, i-й выход преобразователя 1 кодов соединен с входом блока 2.i элементов задержки. Выходы блока 2.i элементов задержки соединены с входами бинарного рангового фильтра 3.i. Выход бинарного рангового фильтра 3.i соединен с i-ым входом преобразователя 4 кодов. Выход преобразователя 4 кодов является выходом 7 устройства. Тактовые входы блоков 2.1, 2.2,2.k элементов задержки объединены и соединены с тактовым входом в устройства.

Перед началом изложения принципов работы устройства целесообразно учесть следующее.

Устройство предназначено для формирования оценок значения локальных порядковых статистик для структурных сигналов. Структурный сигнал представляет собой совокупность протяженных участков, характеризующихся примерно одинаковым значением сигнала, на границах участков осуществляется резкое скачкообразное изменение значения сигнала. Примером двумерного структурного сигнала является изображение, в частности телевизионное изображение.

Устройство реализует вычисление оценок значений результатов операции ранговой фильтрации: в каждом такте работы формируется оценка k значения Rk k-й порядковой статистики для текущей локальной окрестности Q.

Устройство реализует вычисление функции вида k = 1ak + 2bk (1) где k оценка значения k-ой порядковой статистики для текущей локальной окрестности (множества); ak оценка максимального возможного значения k-й локальной порядковой статистики для текущей локальной окрестности Q; bk оценка минимального возможного значения k-й локальной порядковой статистики для текущей локальной окрестности Q; 1 и 2 весовые коэффициенты.

1 и 2 задаются следующим образом: Значения ak и bk определяются следующим образом:

где j значение j-го разряда оценки ak;
j {0, 1};
j значение j-го разряда оценки bk;
j {0, 1};
P разность оценок ak и bk.

Значения j и j j-х разрядов чисел (оценок) ak и bk определяются из выражений

где -количество чисел Xi в множестве Q, для которых выполняется условие: в j старших разрядов числа xi есть хотя бы одна единица;
sj количество чисел Xi в множестве Q, значение j-го разряда у которых равно единице (не равно нулю);
N количество чисел в множестве Q;
k номер искомой порядковой статистики.


где h1(xi;j) признак наличия в j-ом разряде числа xi единицы;
h2(xi;j) признак наличия в j-старших разрядах числа xi хотя бы одной единицы.


где ji/ содержимое j-го разряда числа xi
.

Пример. Пусть текущая локальная окрестность Q содержит 5 (N=5) четырехразрядных числа (P=4):
Q14, 13, 14,3,2}
На основе процедуры, описанной (1) (10) имеем значения оценок для соответствующих порядковых статистик:

Устройство работает следующим образом.

В текущем i-ом такте работы P-разрядный параллельный код текущего отсчета xi сигнала с информационного входа 5 устройства поступает на вход первого преобразователя 1 кодов. В преобразователе 1 кодов осуществляется табличное формирование соответствующих значений h1(xi;j) и h2(xi;j) признаков наличия единиц в соответствующих разрядах числа xi, которые затем поступают на соответствующие выходы преобразователя 1 кодов. Значения признаков h1(xi;j) и h2(xi;j) с соответствующих выходов преобразователя 1 кодов поступают на входы блоков 2.1, 2.2, 2.К элементов задержки (К=2р). Блок 2. m элементов задержки представляет собой последовательное соединение элементов задержки на один такт работы. В блоке 2.m элементов задержки осуществляется задержка на заданное количество тактов работы значений, поступивших ранее в предшествующих тактах работы на вход блока 2.m.

Выходы блока 2.m элементов задержки соединены с выходами соответствующих элементов задержки на один такт. В каждом такте работы на соответствующих выходах блока 2.m формируются задержанные на соответствующее количество тактов работы значения соответствующего признака для всех отсчетов, принадлежащих текущей локальной окрестности. В текущем такте работы на соответствующих выходах блока 2.m сформируются значения соответствующего признака для всех отсчетов xj, попадающих в текущую локальную окрестность Q с центральным отсчетом xi, и затем поступают на соответствующие входы бинарного рангового фильтра 3. m. В бинарном ранговом фильтре 3.m, на входы которого поступают значения соответствующих признаков, реализуется табличное вычисление значения соответствующего разряда одной из оценок (ak и bk) согласно выражениям (5) (8). Говоря иначе, в бинарном ранговом фильтре 3.m значения, поступившие на его входы, суммируются и сравниваются с заданным пороговым значением и признак результата сравнения поступает на выход фильтра 3.m.

Таким образом, на выходах бинарных ранговых фильтров 3.1, 3.2, 3.K формируются, согласно (5) и (6) значения для заданной порядковой статистики. Значения j и j с выходов бинарных ранговых фильтров 3.1, 3.2,3.К поступают на соответствующие входы преобразователя 4 кодов. В преобразователе 4 кодов реализуется табличное формирование согласно (1), (3), (4) на основе полученных значений j и j значения k заданной k-й локальной порядковой статистики. Значение k с выхода преобразователя 4 кодов поступает на выход 7 устройства. С приходом очередного тактового импульса в блоках 2.1, 2.2,2.К элементов задержки осуществляется прием информации (по переднему фронту тактового импульса) и ее сдвиг (по заднему фронту тактового импульса), на информационном входе 5 устройства формируется параллельный код следующего отсчета xi+1 сигнала и начинается следующий такт работы устройства.

Устройство работает в параллельном режиме (вычисление в боках 2.1,2.К, 3.1,3К осуществляется параллельно) и в каждом такте работы на выходе 7 устройства будет формироваться значение k заданной k-й локальной порядковой статистики для текущей скользящей окрестности.

Предлагаемое устройство позволяет формировать оценки значений заданных локальных порядковых статистик для одномерных и двумерных структурных сигналов. Это позволяет расширить функциональные возможности устройства и расширить область его применения.

Устройство работает в параллельном режиме и обладает высоким быстродействием. Это позволяет использовать его в специализированных системах обработки структурных сигналов в реальном масштабе времени, например, в автоматизированных системах обработки изображений.

Предлагаемый экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей устройства и области его применения, а также в экономии машинного времени.


Формула изобретения

Устройство для ранговой фильтрации структурных сигналов, содержащее три элемента задержки, тактовые входы которых соединены с тактовым входом устройства, отличающееся тем, что в него введены первый и второй преобразователи кодов, группы из К З элементов задержки, причем все элементы задержки объединены в блок, состоящий из К элементов задержки, К бинарных ранговых фильтров (где К количество спорных признаков), причем информационный вход устройства соединен с входом первого преобразователя кодов, i-й выход которого соединен с входом соответствующего элемента задержки блока, выходы i-го (i 1, К) элемента задержки блока соединены с входами i-го бинарного рангового фильтра, выход которого соединен с i-м входом второго преобразователя кодов, выход которого является выходом устройства, тактовые входы элементов с четвертого по К-й задержки блока объединены и соединены с тактовым входом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области связи и может быть использовано в приемных устройствах для обнаружения комбинации двоичных сигналов известного вида при неизвестном моменте ее прихода в потоке двоичных сигналов, сопровождаемых тактовыми импульсами

Изобретение относится к устройствам для обработки данных с воздействием на содержание обрабатываемых данных и может быть использовано в системах передачи и обработки дискретной информации, использующей дублирование

Изобретение относится к устройствам ВТ, а точнее к устройствам сортировки данных

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, например в системах, осуществляющих контроль радиационной обстановки окружающей среды

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах приема дискретной информации

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для сортировки чисел путем сравнения с нечетким числом

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для сравнения трех двоичных чисел с выбором максимального, минимального или среднего из них

Изобретение относится к электронной системе блокировки для контроля доступа к множеству ячеек

Изобретение относится к вычислительной технике и радиолокации и может быть использовано в многопозиционных угломерных системах

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выполнения операции сравнения двух чисел, представленных в системе остаточных классов. Техническим результатом является повышение быстродействия и обеспечение контроля корректности результата операции сравнения. Представленные положения обеспечиваются за счет использования новой интервально-позиционной характеристики модулярной арифметики, которая аппроксимирует с двух сторон относительную величину числа в модулярном представлении. Устройство содержит группы входных регистров для хранения сравниваемых модулярных чисел, блоки вычисления интервально-позиционной характеристики, блок поразрядного сравнения модулярных чисел, блоки проверки правильности интервально-позиционных характеристик, блок сравнения интервально-позиционных характеристик, двухвходовой двоичный дешифратор. 4 ил.

Изобретение относится к области защищенного обмена информацией в исполняющей системе. Техническим результатом является повышение защиты обмена информацией. Реализуемый на компьютере способ обеспечения защищенного обмена информацией содержит, под управлением одной или более компьютерных систем, сконфигурированных при помощи исполняемых инструкций, прием при помощи гипервизора хост-системы запроса на защищенное соединение посредством вычислительного устройства с гостевой операционной системой на хост-системе, причем хост-система сконфигурирована для размещения по меньшей мере одной гостевой операционной системы; прием при помощи гипервизора набора криптографических мандатов, которые ассоциируются с гостевой операционной системой, из хранилища сертификатов; использование гипервизором набора криптографических мандатов от имени гостевой операционной системы для установки защищенного соединения с устройством, используя протокол безопасности, в ответ на запрос на защищенное соединение посредством вычислительного устройства, причем запрос направляется гостевой операционной системе из набора гостевых операционных систем, поддерживаемых гипервизором, при этом гипервизор действует как конечная точка защищенного соединения, использующая набор криптографических мандатов; и отправку гипервизором по защищенному соединению одного или более сообщений обмена информацией между гостевой операционной системой и устройством, при этом гипервизор обрабатывает одно или более сообщений обмена информацией для обеспечения защищенного соединения. 5 н. и 30 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в блоках ассоциативных селекторов запоминающих устройств. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости логического элемента при воздействии одиночных ядерных частиц. Устройство содержит два инвертора с третьим состоянием, порт записи данных, триггер, состоящий из двух групп транзисторов, каждая из которых включает две пары РМОП и NMOП транзисторов. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл.

Изобретение относится к генераторам случайных чисел (ГСЧ) и может быть использовано для генерации случайных цифровых последовательностей в различной радиоизмерительной аппаратуре и системах тестирования каналов обмена информацией, датчиков случайных чисел, средств криптографической защиты информации. Техническим результатом является упрощение процесса подготовки ГСЧ к последующей работе. Способ содержит этапы, на которых устанавливают перечень статистических характеристик числовой последовательности, включающий, по крайней мере, математическое ожидание и дисперсию частоты появления логической единицы в битовой числовой последовательности; для каждого диода из набора однотипных диодов: отмечают диод из набора однотипных диодов; устанавливают диод в генератор аналогового шума измерительного устройства; получают статистические характеристики числовой последовательности, относящиеся к отмеченному диоду, на выходе измерительного устройства; сохраняют данные о статистических характеристиках отмеченного диода; выбирают пару диодов из набора, осуществляя следующие действия: отмечают пары диодов, имеющих максимальную разницу математического ожидания с идеальным значением и минимальную разницу значений математического ожидания в паре; выбирают из совокупности пар диодов с минимальной разницей значений математического ожидания пару диодов, имеющих минимальную разницу значений дисперсии, определяют положение диодов выбранной пары в генераторах аналогового шума генератора случайных чисел, осуществляя следующие действия: устанавливают на основе случайного выбора диоды из выбранной пары в генераторы аналогового шума, отмечают сведения об установленных диодах для каждого генератора аналогового шума (положение 1), получают математическое ожидание числовой последовательности на выходе генератора случайных чисел, сохраняют его значение, меняют местами диоды в генераторах аналогового шума, отмечают сведения об установленных диодах для каждого генератора аналогового шума (положение 2), получают математическое ожидание числовой последовательности на выходе генератора случайных чисел, сравнивают значения математического ожидания числовой последовательности на выходе генератора случайных чисел для положения 1 и положения 2, выбирают положение диодов с наименьшим отклонением от заданного значения математического ожидания и с наименьшим отклонением от заданного значения дисперсии числовой последовательности на выходе генератора случайных чисел, устанавливают диоды в выбранное положение в генераторы аналогового шума для последующего использования в генераторе случайных чисел. 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области технологий дистанционного обучения, а именно к средствам контроля дистанционного проверочного испытания. Техническим результатом является автоматизирование процесса дистанционного надзора за дистанционным проверочным испытанием при помощи динамической идентификации личности испытуемого. Система динамической идентификации личности испытуемого включает модуль идентификации личности испытуемого, модуль обработки биометрической информации, модуль скоринга действий пользователя, модуль принятия решения, модуль инициации реакции, все вместе согласующиеся с конфигурационными параметрами системы. 2 ил.
Наверх