Устройство для параллельной обработки трехмерных сцен

(51)5 6 06 Р 15/б НИ РЕТЕНИЯУ ЗО И СВИДЕТЕЛ ВТОРСК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(71) Ижевский механический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1456965, кл, 6 06 Г 15/62, 1986.. Авторское свидетельство СССРВ 1612307, кл. 6 06 Р 15/62, 1988,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙОБРАБОТКИ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН(57) Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для решени Изобретение относится к вычислительной технике и предназначенр для решения задач обработки изображений, задач размещения, распознавания образов, машинной графики,Цель изобретения - увеличение скорости выполнения геометрических преобразований переноса, поворота, сжатия над плоскими изображениями высокого разрешения и увеличение скорости ввода-вывода изображений.На фиг.1 и 2 изображена функциональная схема устройства; на фиг.3 и 4 - связи между блоком коммутации, памятью изображений и переноса плоских изображений; на фиг,6-9 - способы выполнения расшивки, поворотов, сжатий плоских изображений; на фиг,10 и 11 - вариант конструкции устройства ввода изображений; на фиг.12 - вариант конструкции устройства вывода изображений,Устройство состоит из матрицы 1 процессоров, блока 2 управления, узлов 3 пово.Ы 2, 181710 задач обработки изображений, задач размещения, распознавания образов, машинной графики. Целью изобретения является увеличение скорости выполнения геометрических преобразований переноса, поворота, сжатия над плоскими изображениями высокого разрешения и увеличение скорости ввода-вывода изображений. Для этого изобретение содержит матрицу процессоров, блок управления, матрицу узлов поворота, матрицу узлов сжатия, матрицу узлов памяти и блок коммутации. 12 ил. рота, узлов 4 сжатия, узлов 5 памяти, блока 6 коммутации, блока 7 сопряжения, Блок.2 включает в себя микропрограммный управляющий процессор 8 с регистром 9 микро- слова и программно-адресуемыми регистрами 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, память 19 программ и данных, контроллеры 20 внешних устройств 21, Связь между отдельными узлами блока 2 осуществляется посредством интерфейса 22. Кроме того в блок 2 входят: дешифратор 23, элементы 24 И,25 ИЛИ выбора узлов поворота, элементы 26 И, 27 ИЛИ выбора узлов сжатия, дешифратор 28 кода режима ввода-вывода, мультиплексор 29 адреса, элемент 30 ИЛИ, элементы 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 И, дешифратор 38 кода буфера, блок 39 элементов И, двухвходовые элементы 40, 41 ИЛИ, узел определения обьема-площади, состоящий из А -входовой схемы 42 ИЛИ, А -входового аналогового сумматора 43 и импульсного вольтметра 44, Матрица 1 посредством блока 7 связана с устройством ввода изображе1) команда СДХ а 1, а 2 - "бинарное изображение УА" Х /А, хранящееся в матрице 1 по адресу а 1, сдвинуть на шаг вдоль осиОпХл (фиг.5,а), сдвинутое изображение за 5 писать в матрицу 1 по адресу а 2".2) команда СДУ а 1, а 2 - "бинарное изображение /А Х УА, хранящееся в матрице 1 по адресу а 1, сдвинуть на шаг вдоль осиОпУп (фиг.5,а), сдвинутое изображение за 10 писать в матрицу 1 по адресу а 2",3) команда РСШ а 1, а 2 - "расшить иэображение 1/Аз Х 1/Аз, хранящееся в матрице 1 по адресу а 1 вдоль осей ОпХп и ОУп,расшитое изображение записать в матрицу15 1 по адресу а 2",4) команда ПВП а 1, а 2 - "повернуть соде жимое бинарного изображенияА Х /Аэ, предварительно расшитоговдоль осей ОпХ ОпУп и хранящегося в мат 20 рице 1 по адресу а 1, вокруг центра изображения на угол, номер значения которогохранится в регистре 12, повернутое изображение записать в матрицу 1 по адресу а 2",5) команда СЖУ а 1, а 2 - "бинарное изо 25 бражение ГАз Х 1/Аз, хранящееся в матрице 1 по адресу а 1, сжать к оси ОпУл накоэффициент, номер значения которого хранится в регистре 15, сжатое изображениезаписать в матрицу 1 по адресу а 2",30 6) команда СЖХ а 1, а 2 - "бинарное изображение чА Х ГАз, хранящееся в матрице 1 по адресу а 1, сжать к оси ОпХп накоэффициент, номер значения которого хранится в регистре 15, сжатое изображение 35 40 45 50 ний, состоящим из оптической системы 45, узла 46 фотодатчиков, распределительного узла 47, узла 48 аналогово-цифровых преобразователей, узла 49 управления, Выходы процессорной матрицы 1 соединены с устройством вывода изображений, включающим в себя узел 50 отображения, узел 51 памяти регенерации, узел 52 выборки пиксела, блок 53 формирования и управления, состоящий из узла 54 управления, памяти 55 цветов, цифроаналогового преобразователя 56. Узел 51 содержит в своем составе четыре буфера 57, состоящих иэ А элеменгтов 58 памяти каждый. Блок 6 состоит из узлов 59, 60 и 61. 62, 63, состоящих в свою очередь, из двухвходовых элементов 64, 65, бб, 67, 68 И соответственно. Узел 52 включает четыре мультиплексора 69, мультиплексор 70, счетчик 71,Устройство работает следующим образом, В памяти 19 хранятся программы обработки, Каждая команда программы перед ее выполнением извлекается из памяти 19 и разрешается в регистрах процессора 8, при этом адрес первого операнда размещается в регистре 10, адрес второго операнда - в регистре 11. Далее дешифрируется код операции извлеченной команды, после чего блоком микропрограммного управления процессора 8 вырабатываются сигналы микроопераций, необходимые для выполнения данной команды. Система команд заявленного устройства включает в себя арифметико-логические команды, команды условного и безусловного перехода, команды управления матрицей 1, Назначение и способ выполнения всех арифметико-логических команд, команд условного и безусловного перехода полностью определяются выбранной конструкцией процессора 8, памяти 19, интерфейса 22, которые выполняются по одной иэ известных схем (в частности, эа их основу могут быть взяты центральный процессор, оперативная память и интерфейс ЗВМ "Электроника/25" /. Содержимое одноразрядных слов, хранящихся по одному и тому же адресу в А узлах локальной3памяти процессоров матрицы 1, в зависимости от выполняемой команды интерпретируется устройством либо как чрезмерное бинарное изображение А х А х А, либо как двухмерное бинарное изображение формата чА Х ГАэ, На фиг.5 показан один из способов представления содержимого трех-. мерного бинарного изображения формата 5 16 х 16 х 16 (фиг,15,б) в виде двухмерного бинарного изображения 64 х 64 (фиг,5,а). По сравнению с прототипом в систему команд заявленного устройства дополнительно введены следующие команды: записать в матрицу 1 по адресу а 2",7) команда УУВВ - "установить устройство ввода изображений в начальное состояние",8) команда ВВИЗ - "ввести фрагмент изображения в матрицу 1 с устройства ввода",9) команда В Ы В И - "вывести изображение иэ матрицы 1 на устройство вывода".Поскольку в заявленном устройстве (в отличие от прототипа) выходы узла 5 соединены с входами матрицы 1 через блок 6 коммутации, чтение содержимого узла 5 осуществляется здесь иным, чем в прототипе, способом. В зависимости от устанавливаемого блоком 6 соответствия между выходами узла 5 и входами матрицы 1 команды чтения содержимого памяти 5 имеют следующие модификации;а) команда ЧПИ а 1, Ь 1 - "записать бинарное изображение формата А х А, хранящееся в.памяти 5 по адресу, х значение которого хранится в памяти 19 по адресу Ь 1, в первый (относительно ОХ) слой А х А х 1 трехмерного бинарного иэображения А х А) -.до п=1) СР-О Составитель Л,Логачедактор Г,Бельская Техред М.Моргентал орректор Л,Пилипенко ри ГКНТ ССС о-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина роизводс каз 1724 ВНИИПИ Госуд Тиражвенного коми113035, Моск Подписноеа по изобретениям и открытЖ, Раушская наб., 4/5 ип=ОИ СП:0000х А, расположенного е матрице 1 по адресуа 1, исходное содержимое этого изображения сдвинуть на шаг в направлении ОХ"(аналог команды ВВВ прототипа),б) команда ЧПХ а 1, Ь 1 - "записать бинарное изображение формата ЧАЗх 1, хранящееся в узле 5 по адресу, значениекоторого хранится в памяти 19 по адресу Ь 1,в первую(относительно Оп)(п) строку ЧА х 1двухмеоного бинарного изображения 10ЧА Х ЧА, расположенного в матрице 1 поадресу а 1, исходное содержимое этого иэображения сдвинуть на шаг в направленииОпХп,в) команда ЧПУ а 1. Ь 1 - "записать бинарное изображение формата ЧАзх 1, хранящееся в узле 5 по адресу, значениекоторого хранится в памяти 19 по адресу Ь 1,в первую (относительно Опти) строку ЧА" х1 двухмерного бинарного изображения 20ЧАз Х ЧА, расположенного в матрице 1 поадресу а 1, исходное содержимое этого изобоамения сдвинуть на шаг в направленииОпУп",Каждой команде соответствует своя 25микропрограмма - набор микрокоманд, последовательное выполнение которых приводит к выполнению операции, заданной вкоманде. После дешифрации кода операцииадрес начального микрослова команды записывается в регистр микроадреса процессора 8, По этому микроадресу из памятимикропрограмм процессора 8 извлекаетсяуправляющее микрослово и загружается врегистр 9, Это микрослово содержит управляющее поле, разряды которого используются для генерации сигналов требуемыхмикроопераций, а также поле следующегомикроадреса и поле кода микроветвления.После следующего микроадреса содержит 40базовый микроэдрес, который указывает наследующее микрослово при естественнойпоследовательности выборки микрослов.Этот базовый миМроадрес может быть модифицирован с целью микроветвления, поле 45кода микроветвления определяет, какиепризнаки необходимо проверить и использовать для модификации микроадреса.Часть управляющего поля микрослова образует поле управления матрицей 1, другая 50часть образует поле управления устройствами ввода-вывода. В поле управления матрицей 1 входят разряды кода РВВ, разрядСР 1, разряд СР 2, разряд ЗЛП, разряды кодаКМО, разряд ЗП, разряд ЧС. разряды кода 55РУАВ. В поле управления устройствами ввода-вывода входят разряд НУ, разряды кодаРЗБ,Выполнение каждой из перечисленныхкоманд проиллюстрируем на примере устройства, процессорная матрица 1 которого имеет Формат 16 х 16 х 16, узлы 61 и 63 содержат по 192 двухвходовых элемента И каждый, образующих вместе прямоугольную матрицу 16 х 12, узел 59 содержит 25 б (16 х 1 б) двухвходовых элементов 64 И, узлы, бО и 62 содержат по 64 (16 х 4) двухвходовых элемента И каждый, высокоскоростной ввод изображений осуществляется с устройства ввода фотоизображений, построенного на базе приборов с зарядовой связью (ПЭС), высокоскоростной вывод иэображений осуществляется на растровое электронно-лучевое устройство отображения.Команда СДХ а 1, а 2 используется для выполнения высокоскоростного переноса изображения ЧА Х ЧА на шаг в направлении Оп и или в направлении - ОпХп, Для выполнения переноса в направлении 0%п исходное бинарное изображение ЧАЗ Х ЧА (фиг,5,а) размещается в матрице 1 по адресу а 1 таким образом, чтобы отдельные его плоские фрагменты А х А располагались параллельно плоскости ЛОХ согласно фиг,5(б,г), При выполнении сдвига изображения УА Х ЧА перенос внутреннего создержимого его плоских фрагментов А х А производится аналогично тому, как выполняется команда СДВ в прототипе. Обмен информацией между Фрагментами А х А (фиг.5,г) осуществляется при помощи узла 61 (фиг,3). Начальное микрослово команды СДХ а 1, а 2 содержит: РУАВ = 00, СР 1 = 1. По синхросигналу С 1(фиг.2). вырабатываемому генератором синхроимпульсов процессора 8, код адреса а 1, снимаемый с выходов регистра 10, мультиплексором 29 подключается к входам АЛ П матрицы 1, С приходом синхроимпульса С 2 изображение ЧАз Х ЧА, снимаемое с выходов локальной памяти процессоров матрицы 1, записывается в регистры первого операнда матрицы 1, С приходом следующего синхроимпульса С 1 извлекается второе микрослово, содержащее: РУАВ = 01, СР 1 = О, КМО = =0011 - код микрооперации "Сдвиг на шаг по ОХ", РВВ = 0011 - код режима СДХ, ЗЛП = 1, Код а 2, снимаемый с выходов регистра 11, подключается к входам АЛП матрицы 1. На управляющие входы элементов 66 поступает разрешающий сигнал с выхода СДХ дешифратора 28, в результате чего информация со 192 выходов матрицы 1 проходит на соответствующие 192 входа матрицы 1 (фиг.3, 5-г), Импульс СЭ записывает сдвинутое изображение ЧАЗ Х ЧА- в матрицу.1 по адресу а 2. Яля выполнения переноса изображения ЧА" Х ЧАз на шаг в направлениибпп изображение чА х ъА (фиг.5,а,б)необходимо повернуть на 180 вокруг осиОХ (фиг.5,в) и на 180 вокруг оси ОУ(фиг.5,е", результирующее изображение записать в матрицу 1 по адресу а 1, после чеговыполнить команду СДХ а 1, а 2 вышеописанным способом,%Команда СДУ а 1, а 2, используется привыполнении высокоскоростного переносаизображения /Аз Х ЧА" нашаг в направлении Опт или в направлении-Оптп, я выполнения переноса в направлении и и исходноеиэображение 1/А Х 1/Ат(фиг,5,а,б) поворачивается на 90 вокруг оси ОУ (фиг.5,д) изаписывается по адресу а 1 в матрицу 1. Присдвиге обмен информацией между отдельными фрагментами А х А сдвигаемого изображения 1/А Х 1 ГА осуществляется припомощи узла 63 (фиг,4). В отличие от микропрограммы команды СДХ а 1, а 2 второемикрослово команды СДУ а 1, а 2 содержит 20код РБВ = 0101 - код режима СДУ, Длявыполнения переноса изображенияАЗ Х КА (фиг.5,а,б) на шаг в направлении-ОпУ исходное изображение А" Х /А необходимо повернуть на 180 вокруг оси ОХ 25(фиг,5 в) и на 90 вокруг оси ОУ (фиг.5 ж),после чего выполнйть команду СДУ а 1, а 2,Команда РСШ а 1, в 2 вместе с командойПВП а 1, а 2 служат для моделирования поворота изображения А Х 1 А" вокруг центра изображения на угол, номер значениякоторого находится в регистре 12, При этомкоманда РСш выполняет подготовительнуюоперацию - расшивку исходного изображения (его поворачиваемую часть) на отдельные фрагменты Ап х Ап по слоям А х А х 1матрицы 1. Выделим из квадрата А х А наибольший центральный квадрат Ап х Ап, вращение которого на любой произвольныйугол у вокруг центра квадрата А х А (фиг,бв) 40не приводит к выходу точек квадрата А, Х Аза пределы А х А. Очевидно, что Ап = А/2"а 0,7 А, Изображение ЧА Х /Аз состоит изА фрагментов А х А(на фиг,7 д эти фрагментыобозначены О, где,= (1, , 4), Поворачиваемый участок Е х Е изображенияЧАз х ЧА состоит из А фрагментов Ап х Ап(на фиг.9 е эти фрагменты обозначены Ол).Перед моделированием поворота поворачиваемое изображение /А-г х /А подвергается расшивке командой РСШ, в результатечего каждый фрагмент О участка Е х Еэтого изображения располагается в центреквадрата 0 и (фиг.бд), Расшивка начинаетсяс переноса исходного изображения1/Аз Х ГА (с помощью псевдокоманд СДХ,СДУ) сначала по направлению пХл(фиг,9 в),а затем по направлению -ОпУп (фиг,бб) дотех пор, пока центр 044 не совпадет с центром 044, Из полученного таким образом изображения Т (фиг,б) выделяется его крайняя правая полоса А х /Аз при помощи изображения-маски М 1 (фиг,бв); Р = Т П М 1, После этого изображения Т и М 1 сдвигаются на А шагов по направлению - ОпХп и вновь производится маскирование: Р = Р 0/Тг)М 1/, В результате трехкратного выполнения последней процедуры формируется изображение Р, показанное на фиг,6 г, Аналогичным образом осуществляется расшивка полученного иэображения Р вдоль оси ОпУп (фиг.бд), в этом случае вместо маски М 1 применяется изображение-маска М 2, представляющее собой изображение М 1 (фиг.бв), повернутое на 90 вокруг своего центра, Результат расшивки (фиг,бд) записывается в матрйцу 1 по адресу а 2,Команда ПВП а 1, а 2 использует расшитое командой РСШ изображение /Аз Х ГАз (фиг,бд) и хранящееся в матрице 1 по адресу а 1, в качестве своего исходного операнда. Выполнение команды начинается с поворота содержимого всех фрагментов Оц изображения (фиг.6 д) вокруг центров фрагментов Ол на угол у, номер значения которого расположен в регистре 12 (фиг.бе), Реализация этой процедуры аналогична реализации в прототипе поворота трехмерного бинарного изображения А х А х А вокруг оси ОХ на произвольный угол у . Так как уугол произвольный (из диапазона Оо у ( 360 О), а высокоскоростной поворот, осуществляемый в узлах 3, производится только на углы из диапазона 0а45 О, то поворот изображения А х А х А вокруг оси ОХ на угол у в общем случае включает два этапа;1) поворот изображения А х А х А на угол 0а45, 2) дополнительный поворот повернутого иэображения А х А х А на соответствующий угол кратный 90 О, Таким образом каждому номеру значения у, хранящемуй в регистре 12, дается в соответствии свой номер значения ау, Этот номер хранится в виде константы в памяти 19 по жестко фиксированному адресу, В процессе выполнения команды ПВП этот адрес восстанавливается по коду, хранящемуся в регистре 12, и содержимое этой ячейки записывается в регистр 15. После выполнения поворота иэображение (фиг.бе) сшивается в единый, повернутый на угол у квадрат Е х Е (фиг,7 е). Сшивание осуществляется в несколько этапов. На первом этапе производится сшивание А повернутых фрагментов Ап х Ап (фиг.6 е) в А/4 повернутых фрагмента 2 Ал х 2 Ал - фиг,7 в), на втором этапе производится сшивание А/4 повернутыхфрагментов 2 Ап х 2 Ал в А/16 повернутыхфрагмента 4 Ал х 4 Ап (фиг,7 е) и т.д. Процеду- служат для точной установки перемещаера сшивания заключается в переносе сши- мых фрагментов на плоскости ХОУп, уставаемых фрагментов в плоскости ХОУ и новка осуществляется при помощи выполнения над сдвинутыми фрагментами микроподпрограмм аналогичных микро- теоретико-множественной операции "объе программкомандСДХиСДУ(иначепсевдодинение", Каждый этап сшивания состоит команд СДХ и СДУ), Параметры, Х, Уу из 4-х подэтапов, Каждый подэтап включает хранятся в памяти 19 в виде констант по в себя выделение из иэображения жестко фиксированным адресам. ИзвлечеЧАг Х /АЗ, полученного на предыдущем ние параметров 1 у, Х, У в процессе выполэтапе сшивания, группы фрагментов А х А, 10 нения команды ПБП производится по коду, перенос которых в плоскости ХпОпУп может хранящемуся в регистре 12,быть осуществлен одновременно, и парал- Команда СЖУ э 1, а 2 предназначена для лельный перенос содержимого этих фраг- высокоскоростногосжатия(растяжения) соментов. Этап заканчивается объединением держимого изображения /А Х /А" (от) сдвинутого содержимого всех 4-х групп 15 прямой проходящей через центр этого изофрагментов А х А в одно общее иэображе- бражения и параллельной оси ОУ, Микроние ЧАз ХГАз. На фиг.76 показан резуль- программная реализация этой команды тат одновременного переноса 4-х зависит от значения коэффициента К сжафрагментов А х А изображения (фиг.бе), вы- тия, номер которого хранится в регистре 15. деленных маской МЗ (фиг,7 а). На фиг.7(д) 20 При К 1(собственно сжатие) исходноеизопоказан результат переноса 4-х фрагментов бражение /Аз Х ГА, хранящееся в матри- А х А, выделенных маской М 4 (фиг.7 г) из це 1 поадресуа 1,переписывается поадресу изображения (фиг.7 в) полученного в резуль- а 2 с поворотом на 90 вокруг оси 02(фиг.8 а), тате выполнения первого этапа сшивания, Затем производится последовательное сжа- С целью повышения скорости переноса 25 тие полученного изображения А х А х А (адсшйваемых фрагментов на каждом 1-м этапе рес а 2) к плоскости УОХ (при помощи сшивания используются 3 параметра пере- псевдокоманд СЖ - микроподпрограмм, носа: 1)- число одношаговых сдвигов аналогичных микропрограмме команды СЖ1вдоль оси ОХ, 2) Х , - .число одношаговых а 1 прототипа), Двухмерная интерпретация сдвигов вдоль оси О,Хл, 3) У, - число 30 результатасжатия изображения(фиг.ба) поодношаговыхсдвиговвдольосиОУл. Пере- казана на фиг.9 а, Далее осуществляется носом изображения А х А х А на Ешагов сшивание отдельных полос /А/К/ х ЧА по направлению ОХ моделируется перенос изображения фиг.9 а) в единое сжатое изоизображения ЧАз Х ЧА на й шагов (где И бражение(ЧЙ /К) х ЧАз (фиг,96). Сшивание кратно А) в плоскости ХОУ вдоль осей 35 заключается в последовательном выделеОХ и ОУ. Поясним это на следующем нии из изображения (фиг.9 а) содержимого примере, Пусть необходимо одновременно каждой отдельной полосы А х (при помощи перенести 4 фрагмента А х А, выделенных масок вида М 1), переносе содержимого кэжмаской АЗ (фиг,7 а) из изображения дой -й выделенной полосы А х ЧАз к пря(фиг.5 а,б), на" А = 1 б шагов в направлении 40 мой Руйу на Х шагов вдоль оси ОХп. По Опии наА=1 б шагов в направлении-Опал, окончании переноса над сдвинутым содер- В заявленном устройстве данная процедура жимым полос выполняется теоретико-мноосуществляется путем последовательного жественная операция "объединение". выполнения одного поворота на 90 вокруг Константы сшивания (Х) хранятся в памяти ОУ., пяти сдвигов по направлению 03, одно 19 по жестко фиксированным адресам, изго поворота на 270 вокруг 07. Результат влечение их производится по коду, храня- поворота изображения (фиг.5 а.б) на 90 вок- щемуся в регистре 15. При К1(растяжение) руг ОЕ показан на фиг.8(а), На фиг,8(б,в,г,д,е) исходное изображение ЧА Х ЧАз, храня- показана двухмерная интердэетация пере- щееся по а 1, переписывается по адресу а 2 и носа изображения чАз х чА", выделенно подвергается расшивке вдоль оси Опхп го маской МЗ из изображения (фиг,5 а)на 1, (фиг.9 в,г), для чего по содержимому регист, 3, 4, 5 шагов по направлению вектора 0%,ра 15 иэ памяти 19 извлекаются константы Фиг.8(б)соответствуетрезультатупеоеноса сшивания, Затем расшитое изображение выделенного изображения /Аз Х ЧА на А растягивается от плоскости ЕОХ (при помо- шагов по направлению ОлХл, фиг.8(д) соот щи псевдокоманд СЖ). Двухмерная интерпветствует результату переноса выделенного ретация результата растяжения показана на изоб ажения на А шагов по направлению фиг.9 д),- л, фиг,8(е) - результату переноса на А Команда СЖХ а 1, а 2 предназначена для шагов по направлению -0% и на А шагов высокоскоростного сжатия (растяжения) сопо направлению -бп. Параметры Х , У10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ГВВИ осуществляется сдвиг на шаг содержимого всех 256 регистров сдвига 8-ми ПЗС- приборов, после чего начинается цикл ввода следующей 256-пиксельной горизонтальной строки. держимого изображения УА Х УА к (от)3прямой Рхйх, проходящей через центр этого изображения и параллельной оси ОпХп, Команда СЖХ выполняется аналогично команде СЖУ, однако расшивка (при К1) и 5 сшивание (при К .1) исходного изображения ГАз Х /А здесь осуществляется вдоль осиа У.Команда ЧПИ а 1, Ь 1 введена в систему команд устройства вместо команды ВВВ а 1 прототипа, Выполнение команды ЧПИ а 1, Ь 1 начинается с записи содержимого ячейки Ь 1 памяти 19 в регистр 13. Далее выполняется микрокоманда, микрослово которой содержит: РУАВ = 00, КМО = 0011, СР+ = 1, ЗЛП = 1, РВВ = 0110 - код режима ЧП, По импульсу С 1 на адресных входах АЛП матрицы 1 установится код а 1, сигнал с выхода ЧП дешифратора 28 установит на входах матрицы 1 информацию, извлеченную из памяти 5 по адресу, хранящемуся в регистре 13. С приходом С 2 производится запись информации с выходов узлов локальной памяти матрицы 1 в регистры первого операнда матрицы 1, В момент прихода СЗ содержимое регистров первого операнда матрицы 1 со сдвигом на шаг записывается в узлы локальной памяти матрицы 1 по адресу а 1, а в первый (по ОХ) слой А х А х 1 изображения А х А х А с адресом а 1 записывается информация, извлеченная из памяти 5.Команды ЧПХ а 1, Ь 1 и ЧПУ а 1, а 2 предназначены для выполнения высокоскоростного переноса плоских иэображений све хвысокого разрешения Г х Р (где ГА ) на шаг в плоскости изображения, При выполнении этих команд производится обмен информацией между соседними фрагментами 1/Аз Х УА, образующими изображение Р х Г. Выполнение команды ЧПХ а 1, Ь 1 начинается с записи содержимого ячейки Ь 1 памяти 19 в регистр 13. Далее выполняется микрокоманда, микрослово которой содержит: РУАВ = 00, КМО = 0011, РВВ = 0111 - код режима ЧПХ, СР 1 = 1, ЗЛП = 1, По импульсу С 1 сигнал с выхода ЧПХ дешифратора 28 открывает элементы И узлов 60, 61 и информация с соответствующих выходов матрицы 1 и памяти 5 поступает на входы матрицы 1, В момент прихода С 2 содержимое локальной памяти с адресом а 1 переписывается в регистры первого операнда матрицы 1. С приходом СЗ это содержимое со сдвигом на шаг записывается в локальную память матрицы 1. по адресу а 1.Микропрограмма команды ЧПУ а 1, Ь 1 отличается от микропрограммы. команды ЧПХ а 1, Ь 1 только тем, что в последнем микрослове этой команды РВВ = 1000 (код режима ЧПУ). поэтому с приходом импульса С 1 сигнал с выхода ЧПУ дешифратора 28 открывает элементы И узлов 62, 63.Команды УУВВ и ВВИЗ управляют работой устройства ввода изображений, Суть его работы состоит в преобразовании светового потока, модулированного по освещенности и поступающего в устройство ввода через оптическую систему 45, сначала в электрические аналоговые сигналы при помощи фотодатчиков 46, а затем в двоичный цифровой код при помощи аналого-цифровых преобразователей 48, Вариант устройства ввода, показанный на фиг.10, 11 служит для высокоскоростного ввода 256 - уровневых фотоизображений формата 256 х 256, содержит в качестве своей оптической сис- темы 45 два объектива и два полупрозрачных зеркала, функцию фотодатчиков 46 выполняют в нем 8 ПЗС-приборов, На каждый ПЗС-прибор системой 45 фокусируется свой участок 32 х 256 вводимого изображения. Объединение 8-ми таких участков образует полное изображение 256 х 256. Каждый ПЗС-прибор содержит 32 линейки фоточувствительных элементов по 256 фоточувстви-. тельных элементов каждый 1 линейка соответствует вертикальной строке изображения 256 х 256). Каждая из линеек имеет собственный регистр сдвига, поэтому с одного ПЗС-прибора одновременно снимается 32 аналоговых сигнала, соответствующих 32 пикселеам вводимого иэображения 256 х 256. С 8-ми ПЗС-приборов одновременно снимается 256 сигналов, соответствующих горизонтальной строке вводимого иэображения. Узел 48 содержит 32 аналого-цифровых преобразователя, каждый из которых формирует на выходе параллельный восьмиразрядный код, В каждый момент времени распределительный узел 47 подключает к входам узла 48 только 32 аналоговых сигнала из 256 сигналов, снимаемых с 8 ПЗС- приборов,. В результате их аналого-цифрового преобразования на выходах узла 48 формируется 256-разрядный двоичный код, и узел 46 устанавливает признак ГВВИ = 1. После приема указанного кода в матрицу 1 признак ГВВИ сбрасывается, к входам узла 48 подключаются следующие 32 сигналы считываемой 256-пиксельной строки, возобновляется процесс аналого-цифрового преобразования и т.д, Если строка введена в матрицу полностью,. вместе с сбросом признака5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Команда УУВ В служит для установки устройства ввода в исходное состояние. Микрослово команды содержит НУ = 1, С приходом С 1 обнуляется регистр 14, узел 46 последовательно выполняет следующие операции: 1) информация из накопительных линеек передается в регистры сдвигов ПЗС- приборов, 2) на входах узла 48 устанавливаются первые 32 сигнала первой горизонтальной строки сформированного иэображения 256 х 256, 3) выполняется цикл аналого-цифрового преобразования, 4) устанавливается признак ГВВИ = 1,Команда ВВИЗ служит для ввода в матрицу 1 256-разрядного кода, сформированного на выходах узла 48. Команда начинается с анализа признака ГВВИ. Если ГВВИ = О, анализ повторяется, Если ГВВИ = 1, выполняется микрокоманда, микрослово которой содержит: РУАВ = 10, РВВ = 1001 - код режима ФИ, КМО = 0011, СР 1 = 1, ЗЛП = 1. По импульсу С 1 выходы разрядов Яь - Яп регистра 14 мультиплексором 29 подключаются к входам АЛП матрицы 1, сигнал с выхода ФИ разрешает прохождение сигналов с выходов узла 48 на входы матрицы 1, С приходом С 2 содержимое локальной памяти матрицы 1 по адресу, хранящемуся в разрядах Яь - Яп, записывается в регистры первого операнда матрицы 1, По переднему фронту импульса СЗ информация с выходов узла 48 записывается в первый (относительно ОХ слой А х А х 1 матрицы 1, а информация, хранящаяся в регистрах первого операнда, снова со сдвигом на шаг переписывается в локальную память матрицы 1. По заднему фронту импульса ВО содержимое регистра 14 увеличивается на 1, на входах узла 48 устанавливаются следующие 32 сигнала с ПЗС-приборов, выполняется цикл аналого-цифрового преобразования, устанавливается признак ГВВИ = 1 (был сброшен по переднему фронту импульса ВО), После заполнения всех 16 слоев 16 х 16 х 1 заполняемого текущего изображения 16 х 16 х 16 счетчик ССД регистра 14 обнуляется, а содержимое счетчика СПМ увеличивается на 1 (смена адреса заполняемого изображения).Команда ВЫВИ служит для передачи информации иэ матрицы 1 в устройство вывода изображений, функциональная схема которого показана на фиг.1, 12, Суть его работы заключается в сканировании содержимого памяти 5,1 и отображении полученного растрового изображения на экране электронно-лучевой трубки 50, В рассматриваемом варианте устройства память 51 служит для хранения 16-уровневого иэображения 256 х 256 и состоит из 4-х буферов 57 с общей системой адресации, Каждый буфер 57 включает в себя А (256) запоминающих элементов 58 емкостью 256 бит каждый, А входов буфера 57 непосредственно соединены с А выходами матрицы 1, обмен информацией между матрицей 1 и буферами 57 осуществляется бинарными изображениями А х А. При регенерации изображения с каждого из 4-х буферов 57 одновременно считывается 1 бит информации, Этот считанный 4-разрядный код является индексом уровня яркости (цвета) одного пиксела отображаемого изображения А х А (фиг.12,а). Код индекса поступает в таблицу 55 цветов, из которой по данному индексу извлекаетсяс3 кода, соответствующие уровням интенсивности красного, синего и зеленого цветов и относящиеся к данному пикселу. Извлеченные 3 кода поступают далее в узел 56 цифро-аналогового преобразования, где по ним формируются сигналы управления красным, синим и зеленым электронными прожекторами трубки 50. При А = 16 отображаемое изображение 256 х 256 состоит из 256 фрагментов 16 х 16. Информация о каждом фрагменте 16 х 16 хранится в 256 х 4 элементах 58 по одному и тому же адресу, Выборка бита из элемента 58 производится с помощью кора адреса, состоящего из 4-разрядного поля СФ и 4-раэрядного поля НФ. Выборка элемента 58 из буфера 57 производится с помощью кода, состоящего из 4-разрядного поля СП - 4-разрядного поля НП. Поле СФ хранит номер текущей строки фрагментов 16 х 16 (фиг,12,а) в изображении 256 х 256, поле НФ хранит номер текущего фрагмента 16 х 16 в текущей строке фрагментов, поле СП хранит номер текущей строки пикселов в текущем фрагменте 16 х 16, поле НП хранит номер текущего пиксела в текущей строке пикселов (фиг.126), Для А = 16 счетчик 71 (фиг,12 г) состоит из 4-х 4-разрядных частей НП, НФ, СП, СФ, При регенерации изображения узел 54 вырабатывает синхроимпульсы ИР, которые поступают на счетный вход младшего разряда части НП счетчика 71, Сразу же после окончания периода регенерации узел 54 вырабатывает импульс УМ длительностью То и импульс признака ГВЫВ = 1 длительностьюТг = То - Тл (фиг.12 в), где То - время обратного хода луча (1,3 мсек, Тл - время, необходимое для передачи нового 16-уровневогоизображения 256 х 256 иэ матрицы 1 в память 51. Адресные входы элементов 58 взависимости от значения уровня УМ соединены либо с выходами 31-Яп регистра 14 (УМ = 1), либо с выходами разрядов частей СФ и НФ счетчика 71 (УМ с= О), 1817109 16Выполнение команды ВЫВИ начинается с анализа признака ГВЫВ. Если ГВЫВ "О, анализ повторяется. Если ГВВИ = 1, выполняется микрокоманда, микрослово которой содержит; РУАВ = 10, КМО = 0011, СР 1=1, ЗЛП =1, РЗБ =001-код записи в первый буфер 57, По импульсу С 1 выходы разрядов Зь-Яп регистра 14 мультиплексором 29 подключаются к входам АЛП матрицы 1, С приходом С 2 содержимое локальной памяти матрицы 1 с адресом, хранящимся в разрядах Зь - Зп, записывается в регистры первого операнда матрицы 1. По переднему фронту импульса СЗ сигнал с выхода Б 1 дешифратора 38 записывает информацию с . выходов матрицы 1 в первый буфер 57 по адресу, хранящемуся в регистре 14. По заднему фронту импульса СЗ сигнал с выхода элемента 30 увеличивает содержимое регистра-счетчика 14 на 1. Описанная микрокоманда выполняется 256 раз до полного заполнения первого буфера 57, после чего изменяется содержимое старших разрядов поля СПМ регистра 14. Аналогичным образом заполняются второй (РЗБ = 010), третий (РЗБ = 011) и четвертый (РЗБ = 100) буферы 57,Таким образом, скорость выполнения геометрических преобразований переноса, поворота, сжатия над плоскими иэображениями высокого разрешения в заявленном устройстве выше скорости выполнения данных преобразований в прототипе. Скорость ввода изображений в заявленное устройство и скорость вывода изображений иэ него выше скорости выполнения операций ввода-вывода изображений в прототипе. Укаэанный положительный эффект достигнут беэ снижения скорости обработки трехмерных изображений по сравнению с прототипом,Формула изобретения5 Устройство для параллельной обработки трехмерных сцен, содержащее матрицупроцессоров, блок управления, матрицу узлов поворота, матрицу узлов сжатия, матрицу узлов памяти, причем информационные10 выходы матрицы процессоров соединены синформационными входами матриц узловповорота, узлов сжатия, узлов памяти, блокауправления и являются информационнымивыходами устройства, информационные15 входы которого подключены к информаци-,онным входам матрицы процессоров и информационным выходам матриц узловповорота, узлов сжатия и блока управления,группы управляющих выходов которого со 20 единены с соответствующими управляющими входами матриц процессоров, узловповорота, узлов сжатия, узлов памяти, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения скорости выполнения геометрических25 преобразований переноса, поворота, сжатия над плоскими изображениями высокогоразрешения и увеличения скорости вводавывода изображений, в устройство введенблок коммутации, выходы которого подклю 30 чены к информационным входам матрицыпроцессоров, информационные выходы которой соединены с первой группой информационных входов блока коммутации,вторая группа информационных входов и35 управляющие, входы которого соединенысоответственно с выходами матрицы узловпамяти и соответствующей группой управляющих выходов блока управления,