Генератор функций хаара

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистииескихРеспублик о 947847(61)Дополнительное к авт, свид-вур 783778 (22) Заявлено 23.05,80 (21) 2954337/18-24 с присоединением заявки М- (23) Приоритет -Опубликовано 300782, Бюллетень Мо 28 Дата опубликования описания 300782 151 М. Кп. С 06 Е 1/02 Государственный комитет С С С Р по делам изобретений и открытий(088.8) 54) ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИИ ХААР втоикеаппараередааб но выход бло пульсов ч ключены к разрядног рой допол ениегенерае в возно-плосИзобретение относится к матике и вычислительной тех и может быть использовано в туре сжатия информации при че данных, для анализа и об видеосигналов, для спектрал анализа случайных, полей и т Ло основному авт.св, 9 783778 известен генератор функций Хаара, содержащий сдвиговый .регистр номера функции, сдвиговые регистры первого и второго аргументов, первый и второй триггеры, двухразрядный сдвиговый регистр, первый и второй сумматоры по модулю два, блок формирования пачек импульсов, элемент НЕ, элемент ИЛИ и четыре элемента И, и предназначенный для генерирования кусочно-постоянных Функций Хаара от двух переменных 11 .Недостатком известного генератора является то, что он не может генерировать кусочно-плоскостные Функции Хаара. Цель изобретения - расшиФункциональных возможносттора функций Хаара, состоможности генерирования кукостных Функций. Поставленная цель достигается темчто генератор функций Хаара, содер-,жащий сдвиговые регистры первого ивторого аргументов, первый и второйтриггеры, двухразрядный сдвиговыйрегистр, первый и второй сумматоры помодулю два, блок Формирования пачекимпульсов,. элемент НЕ, элемент ИЛИ ичетыре элемента И, причем входы синхронизации регистра номера Функциииобоих регистров аргументов подключены к соответствующим выходам блокаФормирования пачек импульсов, управляющий вход которого подключен к вы ходу первого триггера, выход первогосумматора по модулю два подключен кустановочному входу второго триггеравыход которого является первым выходом генератора, выход регистра но мера Функции подключен к входу двухразрядного сдаигового регистра, кустановочному входу первого триггера и первому входу первого элементаИ, вход синхронизации регистра номе ра функции и первый дополнительныйка формирования пачек имерез второй элемент И подвходу синхронизации двухо сдвигового регистра, вто 30 нительный выход блока фор947847 Составитель В.БайковПапп Техред Э. Палий Корректор О.Билак илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 5652/72 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушка анализа, вход третьего элементаНЕ подключен к пятому входу блокаанализа, выходы первого элемента Ии первого элемента НЕ через пятыйэлемент И подключены к первому входупервого элемента ИЛИ, выход второго 60 65 мирования пачек импульсов черезэлемент НЕ подключен к второму входу первого элемента И, выход которого, а также выход элемента ИЛИ,подключены к входам первого сумматора по модулю два, выходы регистров первого и второго аргумента подключены к входам элемента ИЛИ и кпервым входам соответственно третьего и четвертогоэлементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго разрядов двухразрядного сдвигоного регистра, а выходы - к входамвторого сумматора по модулю два, выход которого является вторым выходом 15генератора функций Хаара, содержиткоммутатор, блок преобразования прямого кода в дополнительный, схемусравнения, блок анализа, два одноразрядных регистра и элемент И, причемпараллельные выходы регистра первогоаргумента и регистра второго аргумента подключены соответственно к первыми вторым информационным входам коммутатора и схемы сравнения, выходы коммутатора подключены к информационнымвходам блока преобразования прямогокода в дополнительный, выходы которого являются дополнительными выходамигенератора Функций Хаара, выходсдвигового регистра номера функций 30подключен к первому входу элемента Ии к входу первого одноразрядного регистра, дополнительный выход блокаФормирования пачек импульсов подключен к второму входу элемента И, выход которого подключен к входу второго одноразрядного регистра, выходы обоих одноразрядных регистров,выходы первого и второго разрядовдвухразрядного сдвигового регистраи выход схемы сравнения подключенысоответственно к первому, второму,третьему, четвертому и пятому входам блока анализа, первый выход которогоподключен к управляющему входу коммутатора, а второй выход - к управляющему входу блока преобразования прямого кода в дополнительный,Кроме того, блок анализа состоит из трех элементов НЕ, пяти элементов И, трех элементов ИЛИ, причем первые входы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам блока анализа, первые входы третьего и четвертого элементов И, а также вход первого элемента НЕ подключены к третьему входу блока анализа, второй вход первого элемента И и вход второго элементаНЕ подключены к четвертому входу блоэлемента НЕ подключен к второму входу третьего элемента И и первомувходу второго элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходу третьего элемента НЕ, а выход второгоэлемента ИЛИ к второму входу четвертого элемента И, выход третьего элемента И подключен к первому входутретьего элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к выходу первогоэлемента И, а выход к второму входувторого элемента И, выход которогоподключен к второму входу первогоэлемента ИЛИ, выход четвертого элемента И и выход первого элемента ИЛИявляются соответственно первым и вторым выходами блока анализа,На фиг.1 представлена Функциональная схема генератора функций Хаара;на фиг.2 - три вспомогательных функции Ц 1 (х,у), " = 1,2,3 и пространственная картина кусочно-плоскостнойинтерполяции непрерывной функцииЕ(х,у) на произвольном двоичном квадрате ЯР на фиг.3 - три функции предлагаемой системы для р = 2, 1 = О,1, у = 1,2,3; на фиг.4 - конструкция блока анализа,Генератор функции Хаара содержитсдвиговый регистр 1 номера функции,сдвиговые регистры 2 первого и 3 второго аргументов, двухраэрядный регистр 4 сдвига, триггеры 5 и 6, элементы И 7-10, элемент ИЛИ 11, элементНЕ 12, сумматоры 13 и 14 по модулюдва, блок 15 формирования пачек импульсов, коммутатор 16, блок 17 преобразования прямого кода в дополнительный, схему 18 сравнения, блок 19анализа, одноразрядные регистры 20 и21, элемент И 22. Позициями 23-28отмечены вход и выходы блока 15 формирования пачек импульсов. Блок анализа 19 имеет выходы 29 и 30, а генератор функций Хаара - выходы 31-33.Блок анализа содержит элементы НЕ34-36, элементы И 37-41, элементыИЛИ 42-44.Регистр 1 является сдвигаищим влево регистром на 2 п разрядов. Регистры 2 и 3 являются сдвигающими влеворегистрами на и разрядов. Регистр 4является сдвигающим влево регистромна 2 разряда. Регистры 20 и 21 являются одноразрядными регистрами сдвига. Блок 15 формирования пачек импульсов является местным устройством управления генератора и предназначен для Формирования пачек управляющих импульсов и сигналов на пяти выходах 24-28. По сравнению со схемой прототипа он имеет дополнительный выход 28, на котором формируется управляющий сигнал, длительность которого определяется 2 п - р + 1-ым импульсом, соответствующим разряду 1 ркода но947847 для управления коммутацией коммутатора (по выходу 29) и для управлениявыдачи кода в прямом и дополнительном коде (по выходу ЭО) блоком 17(О - прямой код, 1 - дополнительныйкод), Он функционирует в соответствии с табл. 1 и истинности на основелогических значений б, )Г, и Г - обоих разрядов кода модиФикации 1, 1 Р.и 1 . а б л и ц а 1 Т Значения выходов Значение разрядов а 1 Р Р-29ЭО О 1 О Беэразл.Безразл. О 1 , 1 То же То же О Безраэл. О О . То же 1О 40 Н 1 )Н,О,пРи(х,чйорВведем в рассмотрение систему кусочно-плоскостных функций Ф(ху) Рпостроенную по аналогии с системой Хаара. Понятие кусочно-плоскостная 65 функция означает, что на кажлом учасТогда мера функции ь (см. структуру номера функции о ). Схема 18 сравнения кодов обеспечивает выработку логического Значения 8 по (7), определяя, какой из двоичных и-разрядных кодов -2 (х-х) или 2 (у-у) больше.Блок 19 анализа предназначен для выработки двух управляющих сигналов: Система Функций Хаара двух переменныхН (ху) , генерируемых в предлагаемом устройстве, определяется, как и в прототипе, следующим образом,Рассмотрим единичный квадрат Ох(1 О в у с 1 который является областью определения генерируемых устройством базисных функций двух переменных.Квадрат Яр,получаемый делением единичного квадрата на 4 часР- тей, где р = 1,2п называем двоичным квадратом. Точка (ху) принадлежит двоичному квадрату Яр если ее координаты лежат на соответствующих отрезках хе 1 Р;и уа 1 Р Р где,3+ г 1 гРщ )ЧЮ) 2 -1р.12п,Р Р гг г)2+ ,при хЯЯР,- , ) РПРИ Х Сер ц ЕЕ ИгИ ХЕЯ цЕ ПР" "ЕЕЦ 6 Е илико.Г Рр РР 127, Окончание действия сигнала навыходе 24 соответствует четному(Е) номеру импульса в. последовательности,формируемой на выходе 25. В результате в регистре 4 оказывается кодмодификации.5В дальнейшем элемент И 7 оказывается закрытым, а элемент И 8 открывается сигналом с выхода элементаНЕ 12.На выходе. 26 блока 15 появляется 10пачка из римпульса. При появлении последнего р-го импульса меняется на нулевое состояние по выходу 28 блока 15, элемент И 22 вдальнейшем оказывается запертым, и 5на одноразрядном регистре 20 фиксируется р-ый разряд кода 1-1 Р, Затемпачка из римпульсов появляется навыходе 27. Эти пачки импульсов, поступая на синхронизирующие входы регистров 2 и 3 вызывают сперва сдвигсодержимого регистра 2, а затем содержимого регистра 3, Предполагается,что единичный сигнал на выходе регистра 2 или 3 может появиться только в момент действия соответствующего синхронизирующего импульса.Элементы И 8, ИЛИ 11 и сумматор13 по модулю два реализуют функцию(6), значение которой фиксируетсятриггером б,30По прохождении последнего 2 п-гоимпульса на выходе 25 (или, что тоже самое, последнего р-го импульса на выходе 27) на одноразрядномрегистре 21 фиксируется значение 35р-го разряда кода 1-р-Схема 18 сравнения кодов после2 п тактов работы устройства осуществляет сравнение содержимых сдвинутыхна рразрядов влево регистров 2 и 403 и вырабатывает значение логическойпеременной о в соответствии с (7).Блок 19 анализа в соответствии стабл.1 вырабатывает два управляющихсигнала 29 и 30. В зависимости от 45значения сигнала с выхода 29 коммутатор 16 подключает к входу блока 17либо регистр 2, либо регистр 3. Содержимое выбранного регистра в зависимости от значения управляющего 50сигнала 30 снимается с выходов 33блока 17 прямого преобразования кода в дополнительный либо в прямом,либо в обратном коде в соответствиис рассмотренным выше алгоритмом генерации кусочно-плоскостной функцииФ (х,у).Соответствующая синхронизацйя работы блоков 16-19 может бытьобеспечена блоком 15.Для определения значения функцииХаара анализируются р-ые разрядыпервого и второго аргументов, длячего на синхронизирующие входы регистров 2 и 3 подается еще один2 п+1-ый импульс. Значение функции Хаара в соответствии с табл.2 реализу ется элементами И 9 и 10, сумматором 14 по модулю два и снимается свыхода 32,Вычисление значения функцииН(х,у) иЖ (х,у) считываются с выходов генератора в следующем порядке, На 2 п такте работы устройстваопрашивается выход 31 триггера 6.Если сигнал на этом выходе имеется,то значения обеих функций НиРоравны О. Если сигнал на выходе 31отсутствует, то на 2 п+1-ом тактеспрашиваются выход 32 сумматора 14(сигнал "О" кодирует значение +1функции Хаара, а сигнал "1" кодирует значение -1 Функции Хаара) атакже параллельные выходы 33 блока17, откуда снимается значение кусочно-плоскостной функцииФ,(х,у).Если номер а, Функции равен О, тов течение сдвига содержимого регистра 1 единица в коде номера функциине обнаружена. В этом случае послеокончания сдвига регистра 1 все элементы схемы генератора сохранят своиисходные состояния. На выходе 31триггера 6 и на выходе 32 сумматора14 сигналы отсутствуют, что соответствует значению функции Хаара +1. Выходы 33 в этом случае опрашивают,так как значение Ф (х,у) = Но(х,у)1 снимается с выхода 32.В общем случае предлагаемое устройство может оперировать с кодамиаргументов произвольной длины щп.Таким образом, предлагаемое устройство имеет более широкие функциональные возможности по сравнению спрототипом, так как оно позволяетвычислять наряду со значениями кусочно-постоянных функций Хаара отдвух переменных и значения кусочноплоскостных функций Ф (х,у). Система введенных кусочно-плоскостныхфункций от двух переменных имеетзначительно лучшие аппроксимационные свойства, чем система ФункцийХаара.Формула изобретения1. Генератор функций Каара по авт.св. Р 783778, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, состоящего в воэможности генерирования кусочно-плоскостных Функций от двух переменных, он содержит коммутатор, блок преобразования прямого кода в дополнительный, схему сравнения, блок анализа, два одноразрядных регистра и элемент И, причем параллельные выходы регистра первого аргумента и регистра второго аргумента подключены соответственно к первым и вторым информационным входам коммутатора и схемы сравнения, 947847 16выходы коммутатора подключены к инФормационным входам блока преобра-зования прямого кода в дополнитель-, ный, выходы, которого являются дополнительными выходами генератора Функции Хаара, выход сдвигового регистра номера Функции подключен к первому входу элемента И и к входу первого однбразрядного регистра, дополнительный выход блока Формирования пачек импульсов подключен к второму входу элемента И, выход которого подключен к выходу второго одноразрядного регистра, выходы обоих одноразрядных регистров, выходы первого и второго разрядов двухразрядного сдвигового регистра и выход .схемы сравнения подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому входам блока анализа, первый выход которого подключен м управляющему входу коммутатора а второй выход - к управляющему. входу блока преобразования прямого кода в дополнительный.2. Генератор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок анализа состоит из трех элементов НЕ, пяти элементов И, трех элементов ИЛИ, причем первые входы первого и второго элементов И подключены соот- ветственно к первому и второму входам блока анализа, первые входы тре 1 ьего и четвертого элементов И, атакже вход первого элемента НЕ подключены к третьему входу блока анализа, второй вход первого элементаИ и вход второго элемента НЕ подклю 5 чены к четвертому входу блока анализа, вход третьего элемента НЕ подключен к пятому входу блока анализа,выходы первого элемента И и первогоэлемента НЕ через пятый элемент И10 подключены к первому входу первогоэлемента ИЛИ, выход второго элементаНЕ подключен к второму входу третьего элемента И и первому входу второго элементаИЛИ, второй вход которого подключен15 к выходу третьего элемента НЕ, авыход второго элемента ИЛИ к второму входу четвертого элемента И,выход третьего элемента И подключен к первому входу третьего эле 20 мента ИЛИ, второй вход которогоподкЛючен к выходу первого элемента И, а выход к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к второму входу первого эле 25 мента ИЛИ, выход четвертого элемента И и выход первого элемента ИЛИявляются соответственно первым ивторым выходами блока анализа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 783778, кл.б Об Р 102, 1979