Цифровой фильтр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК19) (11) ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ РСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССР У 1059585, кл. С 06 К 9/00, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1170463, кл. С 06 Р 15/332, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой об(5 р 4 Н 03 Н 17/06, С 06 Р 15/353 работки изображений на этапе предварительной обработки данных двоичныхизображений. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цельдостигается за счет того, что цифровой фильтр включает в себя блок 1регистров сдвига, и (и - порядокфильтра) блоков 3 постоянной памяти,селектор 4 минимума, коммутатор 5,синхронизатор 6, состоящий из генератора 7 тактовых импульсов и делителя 8 частоты, причем селектор минимума содержит и элементов ИЛИ, элемент И, и элементов ИСКЛЮЧАН)1)1 ЕЕ ИЛИ,и триггеров и дешифраторов, 1 зф-лы, 3 ил.129721Изобретение относится к вычислительной технике и технической кибернетике и может быть использовано в системах цифровой обработки на этапе предварительной обработки данных дво. ичных изображений.Цель изобретения - повышение точности коррекции двоичных изображений путем обеспечения оптимальной двухмерной фильтрации изображений, 1 О искаженных импульсным шумомНа фиг. показана структурная схема предлагаемого цифрового фильтра; на фиг.2 - в пределах окна (апертуры) размерами 5 х 5 три локальные области усреднения, общее число которых равно девяти, на фиг.3 - структурная схема селектора минимума.Оптимальный фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, состоящий из 20 4 1+5 двоичных разрядов, где 1 - количество элементов отсчетов) изображения в одной строке, т.е. длина строки изображения, и блоков 2 постоянной памяти (ПЗУ) (и - порядок фильт 25 ра), и регистров 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор (мультиплексор) 5, синхронизатор б, состоящий из генератора 7 тактовых импульсов и делителя 8 частоты.Селектор минимума (фиг,3) содержит и элементов ИЛИ 9, и-входовой элемент И О, и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, и триггеров 12, дешифратор 13,Данное устройство осуществляет 35 оптимальную фильтрацию двоичного изображения с использованием алгоритма локального усреднения по одной из девяти возможных областей в п 1 еделах окна размерами 5 х 5, Первая 4 О из областей, которая иллюстрируется на фиг.2 а, является симметричной и состоит из девяти точек. Остальные восемь попарно пересекающихся областей соответствуют восьми возмож 45 ным направлениям и содержат по семь элементов каждая. На фиг.26 показана область второго направления, а на фиг.2 в - область пятого направления, Эти восемь областей усреднения соот ветствуют восьми угловым фрагментам различных уравнений, Для каждой точки входного двоичного изображения 19;(1,З) вычисляются локальные средние значения по точкам этих областей: 55-- ; а(,1) = 0,5 кЮф), аО, в противном случае. где 1 с = 1,9;ь - Е-я область усреднения;И - количество точек 1-й областиусре,цнения (Ы,=9,И,=7 приш=2,9);а - среднее значение по Е-й обкласти,Затем вычисляются локальные диспер. сии с по этим девяти областям слеДующим образом: 1 2У 9 С),-а 1, )с = ),9,4 к(1)1 у" кЗнач ени я результата оптимальной филь т -рации Г (, 1 ) определяются выражениемй(19 З) = С р 9где р=:агр пни1 сс 9,т.е. решение принимается по минимуму локальной, дисперсии,Цифровой фильтр работает следующимобразом.Элементы входного двоичного изображения в процессе строчной развертки изображения последовательно поступают на вход блока 1 регистра сдвига, состоящего из (4 1 + 5) разрядов.Частота следования элементов изображения определяется частотой импульсов синхронизации на первом выходесинхронизатора 6, который являетсявыходом делителя 8 частоты. Частотаимпульсов на выходе делителя частоты в четыре раза меньше частоты ГТИ7. При поступлении тактового импульса с синхронизатора на тактовый вход1сдвигом блока. 1 проходит сдвиг внем информации на один разряд и запись очередного элемента входногоиэображения в первый разряд регистрации. В каждом такте работы устройства в 25 разрядах блока 1 сдвиговых регистров, которые показанына фиг,1 формируется окрестность текущего элемента иэображения (окно)размерами 5 х 5. Локальные средниезначения и и локальные дисперсиидк, где 1 = 1,и вычисляются таблично с помощью и ПЗУ 2. Входы Е-гоПЗУ 2 соединены с выходами тех разрядов блока 1 регистра сдвига в которых хранятся элементы изображения 1-й локальной области, Например,и разрядов адресного входа первогоПЗУ 2 соединены с выходами центральных разрядов блока 1 регистра сдви) аиэ окна размерами 5 х 5, Содержимое3 129721 ячеек памяти ПЗУ 2 программируется таким образом, что в первый разряд одного слова Е-го ПЗУ 2 записываетсязначение локального среднего а , а в остальные четыре разряда слова записывается двоичный код локальнойдисперсии Й. Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходах всех ПЗУ 2 формируются двоичные коды локальных средних значений 10 и дисперсий двоичного изображения для девяти заданных областей. Код 1-й локальной дисперсии подается на параллельный вход 1-го регистра 3 сдвига и при поступлении тактового 5 импульса с первого выхода синхронизатора 6 происходит его запись в этот регистр 3 сдвига. С последовательного выхода всех регистров 3 сдвига сигналы, соответствующие пер вым (старшим) разрядам локальных дисперсий, параллельно поступают на входы селектора 4 минимума. Селектор 4 минимума предназначен для определения двоичного кода номера той локальной области изображения, для которой в заданном такте работы устройства локальная дисперсия минимальна.Перед началом определения минимума входной последовательности п чисел, 3 О все п триггеров 12 устанавливаются в состояние пОн путем синхрониэирующего импульса от синхронизатора6. В каждом такте работы селектора минимума, который задается ГТИ 7, в синхронизаторе 6 определяется 1-й разряд минимума чисел (на выходе элемента И 10) путем анализа с помощью и элементов ИЛИ 9, и-входового элемента И 1 О и и элементов ИСКЛЮЧАЮ 40 ЩЕЕ ИЛИ 1 -х разрядов всех п чисел. При этом в нулевом состоянии остаются только триггеры 12, соответствующими числами, которые являются кандидатами на минимум после анали 45 за 1-го разряда все чисел. После тактов работы селектора минимума, где ш - количество разрядов входных чисел (в данном случае в=4) с помощью дешифратора 13 выполняется преобразование входного и-разрядного кода номера минимального числа в позиционный двоичный код, состоящий из 1 ор Бразрядов (где- знак, обо 55 значающий округление до ближайшего целого числа, не меньшего данного). Триггер 12 (или триггеры, если имеет. ся несколько одинаковых минимальных 3 4чисел), который соответствует минимуму остается в состоянии п 0, а остальные триггеры 12 будут в состоянии "1". Такой преобразователь кода может быть реализован в виде ПЗУ, на и-разрядный адресный вход которого подается код выходных значений п триггеров 12, Код номера минимального значения дисперсии по и локальным областям, состоящий из четырех разрядов, поступает на управляющий вход мультиплексора 5. В результате этого, на выходе мультиплексора 5 по - является локальное среднее значение по той же области, для которой дисперсия минимальна, и это значение является очередным элементом выходного изображения устройства.Формула изобретения1. Цифровой фильтр, содержащий блок регистров сдвига, и (и - порядок фильтра) блоков постоянной памяти и коммутатор, причем д-й (1=1,п) выход блока регистров сдвига подключен к входам -го разряда адреса всех блоков постоянной памяти, входы считывания которых объединены с тактовым входом блока сдвиговых регистров и подключены к первому выходу синхронизатора, а информационный вход блока регистров сдвига является информационным входом фильтра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены и регистров сдвига и селектор минимума, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, выход которого является информационным выходом фильтра, -й информационный вход коммутатора подключен к выходу первого разряда 1-го блока постоянной памяти, выходы разрядов кроме первого 1-го блока постоянной памяти подключены к входам соответствующих разрядов д-го сдвигового регистра, выход которого подключен к -му информационному входу селектора минимума, тактовый вход которого объединен с тактовым входом 1-го регистра сдвига и подкпючен к первому выходу синхронизатора, второй выход которого подключен к входу управления сдвигом 1-го регистра сдвига.2. Цифровой фильтр по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что селектор минимума содержит п элементов1297213 Ю 1 И, элемент И, п элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, и триггеров и дешифратор,выход которого является выходом се-лектора, выход -го элемента ИЛИподключен к -му входу элемента И ипервому входу х-го элемента ИСКЛЮ-ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключенк установочному входу -го триггера, выход которого подключен к входу 1-го разряда дешифратора и первому входу -го элемента ИЛИ, второйвход которого является д-м информационным входом селектора, выходэлемента И подключен к второму входу1-го элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, тактовые входы триггеров и тактовыйвход дешифратора объединены и являются тактовым входом селектора. Составитель А,БаранТехред И,Ходанич Редактор Ю,Сере:Заказ 794/60ВНИИПИ Тираж 902 Посударственного комитета СССРлам изобретений и открытийМосква, 3-35, Раушская наб д одписное