Устройство для сжатия информации

 

/.

4 Г, р Ь>,";.:, A y ;Ф ° 1 тйМн,,унив те (72) Авторы изобретения

О.А. Башкиров

Научно †исследовательск институт прикладной и кибернетики при Горьковском государственном им. Н. И. Лобачевского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к обработке и передаче информации и может быть использовано в различных отраслях техники, где требуется сокращение избыточности данных.

Известно устройство для сокращения избы5 точности телеметрической информации, содержащее датчики, коммутатор, аналого — цифровой преобразователь, блок синхронизации и управления, компаратор, справочный запоминающий блок, буферный запоминающий блок, регистр, i p счетчики сумматор, блок умножения f1j.

Работа устройства основана на реализап и критерия выбора существенных значений в соответствии с выражением

15 (i- "0) - " "о)!";где у. — величина амплитуды измеряемого про1 цесса в текущий момент времени; уо — величина амплитуды последней сущес- 20 твенной выборки; — текущее число опросов, отчисляемое от момента времени выбора последней существенной выборки; у. — значение амплитуды измеряемого про1-1 цесса в момент времени, предшеству-. ющий текущему;

d" — допустимая ошибка аппроксимации.

При выполнении условия (т) существенная выборка вводится в буферный запоминающий блок, который используется для временного запоминания существенных выборок, поступающих с непостоянной скоростью от источников информации, и преобразования их в поток данных с постоянной частотой следования.

Известно также устройство для сокращения избыточности информации, содержащее регистр текущей выборки информации, регистр памяти выборок информации, блок вычитания, дешифратор, первый арифметический блок, второй арифметический блок, выходной арифметический блок, электронный ключ и счетчик (2).

Устройство реализует критерий выбора существенных значений в соответствйи с выражением

970421

3 где ai — приращение процесса на i-ном такте;

У вЂ” текущая ордината процесса;

У; „— предыдущая ордината процесса; — текущее число шагов квантования в выборке (или порядковый номер ординаты в текущей выборке);

У вЂ” допустимое значение точности линейной аппроксимации;

Л вЂ” коэффициент, зависящий от точности аппроксимации, о

При выполнении условия (2) предыдущая ордината процесса считается существенной и ее значение выводится для запоминания на регистрирующий блок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и конструктивному выполнению является устройство для сжатия информации, которое содержит блок оперативной памяти, первая группа (информационных) входов которого соединена с входами устройства, блок 20 буферной памяти, группа выходов которого соединена с выходами устройства, первый коммутатор, информационные входы которого соединены с первой группой выходов блбка оперативной памяти, а выходы — с информаци- 25 онными входами блока буферной памяти, второй, коммутатор, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами второго коммутатора, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого ком- з0 мутатора, блок дешифрации, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первая группа входов блока сравнения соединена с первой группой выходов блока оперативной памяти, а выход (блока сравнения) З с управляющим входом второго коммутатора, выход блока синхронизации соединен с управляющими входами блока оперативной памяти, буферной памяти и сравнения, вторая группа входов которого соединена с входами устройства, первая группа входов сумматора соединена с входами устройства, вторая группа входов сумматора соединена с информационными входами первого коммутатора и с первой группой входов блока сравнения, выходы второго коммутатора соединены с второй группой входов блока оперативной памяти, вторая группа выходов которого соединена с информационными входами блока дешифрации, выходы которого соединены с третьей группой блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом второго коммутатора (3l

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно может быть использовано для сжатия информации (в том числе и 5 о плоских кривых), поступающей с постоянным и равномерным шагом кодирования (когда

i = 2, 3, 4, 5, и т. д., т. е. ЬХ=1), и то, что

4 оно нг может быть использовано для сжатия информации о плоских кривых произвольного вида (например, окружностей), имеющих вертикальные участки, на которых hX=O (при

Ь У = О).

Кроме того, известное устройство имеет низкую достоверность результатов при наличии шума (источником шума, в. частности может быть шум квантования). Низкая достоверность результатов обуславливается тем, что, согласно выражению (2), площадь, ограничиваемая зчпроксимируемой кривой и осью ОХ и име0 ющая выражение " вычисляется путем

2 линейной экстраполяции по разности первои пары ординат на аппроксимируемом отрезке.

При этом ошибка аппроксимации, вызванная шумом, возрастает пропорционально i, что и приводит к получению недостоверных результатов.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей и повышение достоверности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сжатия информации, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом дешифратора, блок оперативной памяти, информационные входы которого подключены к входам устройства, первые выходы — к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока буферной памяти, выходы которого соединены с выходами устройства, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, первый сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, введены формирователь кодов. приращений координат, счетчики приращений, третий и четвертый коммутаторы, второй и третий сумматоры, первые и вторые входы формирователя кодов приращений соединены соответственно с входами устройства и вторыми выходами блока оперативной памяти, первый выход формирователя кодов приращений соединен с информационным входом первого счетчика приращений координат, и первым информационным входом дешифратора, второй выход — с информационным входом второго счетчика приращений координат и вторым информационным входом дешифратора, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, выход первого счетчика приращений координат соединен с первыми информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, вторые информационные входы которых соединены с выходом второго счетчика приращений коор970421 6 динат, выходы третьего коммутатора соединейы через третий сумматор с первым входом блока сравнения, первый и второй выходы четвертого коммутатора соединены с информационными входами соответственно первого и второ- 5 го сумматоров, выход второго сумматора соеди. нен с вторым информационным входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, выход второго коммутатора соединен с вторым 16 входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами счетчиков приращений координат, первого и второго сумматоров и. блока оперативной памяти.

Введение новых блоков и новых связей позволяет реализовать в предлагаемом устройстве критерий выбора существенных значений (сжатня) в соответствии с выражением

>зХ .й >

5 >d (3)

2 )С1

ЬХ ° 4У. ч»>

1 где hX„ Х -Х; ) приращение абсциссы и орЬУ1 = Уо — У; динаты íà i-м такте;

Хо, Уо — начальные величины абсциссы и ординаты;

Х„, У; — величины абсциссы и ординаты в текущий момент времени;

1 — текущее число шагов квантования в выборке, отсчитываемое от момента времени выбора последней существен35 ной точки;

Ä BX, BX,.Ä)P,.-V,.„)

5х.=Е- 2

1 (»У. +» > ДЧ,. — К< Ä) где Л Х; „, У; „— пРиРащениЯ абсциссы и ординаты на предыдущем (i — 1)-м такте; .

Х. У ., — величины абсциссы и ордина -1 1- 1 ты в предшествующий момент времени;

Д вЂ” допустимое значение точности линейной аппроксимации.

Согласно выражению (3) предлагаемое устройство для сжатия информации производит вычисление площади, ограниченной аппроксимируемой кривой и осями координат путем линейной интерполяции между начальной и конечной точкой аппроксимнруемого отрезка, благодаря

55 чему не происходит возрастания ошибки аппроксимации из — за шума.

Кроме того, согласно выражению (3) устройство вычисляет два значения площади, ограниченной аппроксимируемой кривой и осями ОХ и

ОУ. Это позволяет обеспечить независимость точности от угла наклона кривой, Отсутствие возрастания ошибки аппроксимации из — за шума и независимость точности от угла наклона кривой в конечном итоге приводят к повышению достоверности информации, получаемой после сжатия, Реализация в предлагаемом устройстве критерия выбора существенных значений по выражению (3) позволяет расширить функциональI ные возможности, т. е. использовать устройство для сжатия, информации о кривых произвольного вида.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для сжатия информации, Устройство содержит блок 1 оперативной памяти, первый коммутатор 2, блок 3 буферной памяти, формирователь 4 кодов приращений, дешифратор 5, первый и второй счетчики 6 и

7 приращений координат, второй коммутатор

8, первый, второй и третий сумматоры 9 — 11, третий и четвертый коммутаторы 12 и 13, блок 14 сравнения, блок 15 синхронизации.

Устройство работает по так1ам, соответствующим моментам поступления цифровых данных на его вход.

Координаты Х;, У;, очередной точки контура (кривой) одновременно поступают на входы блока 1 оперативной памяти н первую группу входов формирователя 4 кодов приращений координат. Предполагается, что изменение координат Х У на входе устройства происходит > только на величину 0 1 1. Этому условию удовлетворяют, например, координаты контура бинарного изображения. На вторую группу входов формирователя 4 кодов приращений координат поступают хранящиеся в блоке 1 оперативной памяти координаты предыдущей точки контура Х; „„У; „. Формирователь.4 кодов приращений координат осуществляет формирование кодов приращений координат

0 õ„Х; — Х; „= 0 + 1 и о з = У У1-1 — 0>+1>

1 которые поступают на входы дешнфратора 5 и, одновременно, d", поступает на вход первого счетчика 6 приращений координат, а d >1 — на вход второго счетчика 7 приращений координат, Счетчики 6 н 7 приращений координат осуществляют формирование величин ЬХ;, ЬУ;, а блок дешифратора 5 расшифровывает комбинации с ., с . и в зависимости от их вида управ> > ляет третьим 12 и четвертым 13 коммутаторами. Величины ЬХ н ЬУ; с выходов счетчиков

6 и 7 приращений координат через третий коммутатор 12 поступают на вход третьего сумматора 11 который формирует произведения

BX. >5 Y . Одновременно величины Ь Х, 1

ЬУ с выходов счетчиков 6 и 7 приращений

7 97042 координат через четвертый коммутатор 13 поступают на вход сумматора 9 и второго сумматора 10. Сумматор 9 суммирует величины 1У; с хранящимися в нем значениями ЬУ; и формиру я,. ч,, вт ве мчину » к . Второй аучма1с ч 2 тор 10 суммирует величины Ь X. 1 с храняшимися в нем значениями Ь Х и формирует

10 (ах,. +ДХ11) величинУ S1(= ., Затем выj 1 2 ходы сумматора 9 и второго сумматора 10 поочередно по сигналам блока 15 синхронизации через второй коммутатор 8 подключаются к одному входу блока 14 сравнения, на второй

I вход которого поступает величина бХ ° д (° и с выхода третьего сумматора 11. В блоке 14 сравнения осуществляется операция вычитания сигналов, поступивших на два его выхода, т.е. формируются величины

Sx; ьХ- ь ; и 1 °, которые сравниваются

2 1 с допустимым значением точности линейной аппроксимации с . г

Если на выходе блока 14 сравнения появляется сигнал (одно из неравенств (3), выполнено), то по этому сигналу. кооплинаты предыдущей точки контура Х; 1, У;»,, хранящиеся: у в блоке оперативной памяти 1, через первый коммутатор 2 поступают в блок 3 буферной памяти и запоминаются там в качестве координат существенной точки контура Хо, Уо. По этому же сигналу в первом и втором счетчи- 4п ках 6 и 7 приращений координат устанавливается код О, а значения величин Х;, У; и

ЬХ1, Ь У .запоминаются в блоке 1 оперативной памяти, а последние Ь Х„, Ь Уо в сумматоре 9 и втором сумматоре 10. При следующем4 такте работы эти значения используются в качестве значений Х1 1, у„„; ЬХ1 1

Ьу,, при этом Х», У;»„: используются в качестве начальной точки Xq, Уо .

SO

Если неравенства (3) не выполняются, то сигнал на выходе блока 14 сравнения не появ. ляется. При этом для подготовки следующего такта работы значения величин Х;, У„и

ЛХ;, У; запоминаются соответственно в блоке 1 оперативной памяти, сумматоре 9 и вто53 ром сумматоре 10 и при следующем такте работы нснольэуютея в качестве Х; 1, У;

dX; „.hY; „

1 8

Затем такт работы повторяется со следующими текущими значениями Х, У; очередной точки контура.

Предлагаемое изобретение позволяет осу- . ществлять сжатие графической информации любого вида, поступающей с неравномерным шагом кодирования.

Для этого на вход устройства необходимо подключить преобразователь информации формы, имеющей свойства контура бинарного изображе,. ния, который работает: по известным аглоритмам.

Расширение функциональных возможностей устройства и получение при этом достоверных результатов позволяет сократить номенклатуру и количество эксплуатируемых устройств для сжатия информации, что и составляет технико— экономическую эффективность изобретения.

Формула изобретения

Устройство для сжатия информации, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом дешифратора, блок оперативной памяти, информационные входы которого подключены к входам устройства, первые выходы — к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока буферной памяти, выходы которого соединены с выходами устройства, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, первый сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения достоверности, в него введены формирователь кодов приращений координат, счетчики приращений координат, третий и четвертый коммутаторы, второй и третий сумматоры, первые и вторые входы формирователя кодов приращений соединены соответственно с входами устройства и вторыми выходами блока оперативной памяти, первый выход формирователя кода приращений соединен с информационным входом первого счетчика приращений координат и первым информационным входом дешифратора, второй выход — с информационным входом второго счетчика приращений координат и вторым информационным входом дешифратора, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, выход первого счетчика приращений координат соединен с первыми информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, вторые информационные входы которых соединены с выходом второго счетчика приращений координат, выходы третьего коммутатора соединены

Составитель Н. Бочарова

Техред И.Гайду

Корректор В. Бутяга. ч

Редактор E. Папп

Тираж 642

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 8393/62

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 970421 10 через третий сумматор с первым входом блока нат, первого и второго сумматоров и блока опе сравнения, первый и второй выходы четвертого ративной памяти. коммутатора соединены с информационными входами соответственно первого и второго сум- Источники информации, маторов, выход второго сумматора соединен с в принятые во внимание при экспетизе вторым информационным входом второго ком- 1. Авторское свидетельство СССР N" 525148, мутатора, управляющий вход которого. соединен кл. G 08 С 19/28, 1976. с выходом блока синхронизации, выход второго 2. Авторское свидетельство СССР N 523438 коммутатора соединен с вторым входом блока кл. G 08 С 19/28, 1976. сравнения, выход которого соединен с управля- 10 3. Авторское свидетельство СССР Р 526937, ющими входами счетчиков приращении коорди; кл. 6 08 С 15/06, 1974.