Цифровой фильтр

ОБРЕТЕ Паленичка о ССС вычисли- тения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(57) Изобретение относитсятельной технике. Цель изоб Н 17/041 С 06 Р 15/35 2повьппение точности и быстродействия. Цифровой фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, блоки 2 и 7 постоянной памяти, регистры 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор 5, регистр 6 коэффициента, блок эл-тов И 8 и синхронизатор 9. Повышение точности коррекции двоичных изображений объектов достигается путем введения весового коэффициента центрального эл-та обрабатываемого локального фрагмента изображения размером 5 х 5, Повышение быстродействия обеспечивается за счет исключения из числа обрабатываемых элтов изображения, заведомо принадлежащих объекту или фону. 5 ил.Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано в.системах цифровой обработкиизображений и является усоверщенство 5ванием цифрового фильтра по авт,св,У 1297213.Цель изобретения - повьппение точности и быстродействия.На фиг. 1 приведена электрическаяструктурная схема цифрового фильтра;на фиг. 2 показаны в пределах окна(аппертуры) размером 5 х 5 три локальные области усреднения, общее числокоторых равно девяти, на фиг. 3 -локальные фрагменты иэображения. размерами Зх 3, при поступлении которых центРальному элементу без проведения вычислений по алгоритму фильтрации при, сваивается значение "О" или "1" соот.- 20ВетСтвенно на Фиг, 4 и 5 - электрические структурные схемы блока элементов И и синхронизатора.Цифровой фильтр содержит блок 1регистров сдвига, состоящий из 41+5двоичных разрядов, где 1 - длина стро-.ки изображения, и блоков 2 постояннойпамяти (ПЗУ) (и - порядок цифровогофильтра), и регистров 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор 5, регистр6 коэффициента, (и+1)-й блок 7 постоянной памяти (ПЗУ), блок 8 элементовИ и синхронизатор 9.Влок 8 элементов И содержит четыреэлемента И 10,Синхронизатор 9 содержит генератор1 1 тактовых импульсов (ГТИ), делитель12 частоты и коммутатор 13,1 ЦифРОВОЙ фильтр Осуществляет Оп 40 тимальную Фильтрацию двоичного иэображения с использованием модифицированного алгоритма локального усреднения по однбй из девяти возможных областей. И(В. = 1,9) в пределах окна И Размером 45 5 х 5. Первая из областей (фиг. 2 а) является симметричной и состоит из девяти точек. Остальные восемь попарно пересекающихся областей соответствуют восьми возможным направлениям и содержат по семь элементов калдая. На фиг.26 показана область второго направления, на фиг, 2 в - область пятого .направления. Эти восемь областей усреднения соответствуют восьми угловым фрагментам различных уравнений. Для каждой точки (х 1) входного изображе-. ния значение функции яркости а(,1) умножается на весовой коэффициент 0 Б,принимающий одно из четырех возможных значений, например 2, Перед началом работы устройства коэффициент 0 записывается в двухразрядный регистр 6. Вычисляется локальное среднее значение по точкам областей У(К = ,9)1 а И=ы +7:)Тф ") эЗКО (Б, ).)еУк гдеЯ- количество точек К-й области усреднения (Я,= 9), У, = 7 при тп = 2,9; а- среднее значение по областиМ.Затем вычисляются локальные дисперсии Й)А по этим девяти областям следующим образом: дз) = - -р-,ЕвРю)3(Мич- а(з.,1), (1 с = 1,9). Значение результата оптимальной фильтРации Е(2.,3) определяется выражением гдер = агяппи й, 1 4.1 сб 9, т.е. решение принимается по минимуму локальноп дисперсии.Цифровой фильтр работает. следующим образом.Элементы входного двоичного изоб ражения в процессе строчной развертки изображения последовательно поступают на вход блока 1 регистров сдвига, состоящего из 41+5 разрядов. Частота следования элементов изображения определяется частотой импульсов синхронизацйй на первом выходе синхронизатора 9, который является выходом коммутатора 13При поступлении тактового импульса с синхронизатора на тактовый вход блока 1 происходят сдвиг информации в нем на один разряд и запись очередного элемента входного иэображения в первый разряд регистрации. В каждом такте работы устройства в соответствующих 25 разрядах блока 1 сдвиговых регистров формируется окрестность текущего элемента иэображения (окно) размерами 5 к 5, Локальные средние значения Й и локальные дисперсии Й вычис5 155582 ляются таблично с помощью и ПЗУ 2Входы 1-го ПЗУ 2 соединены с выходами тех разрядов блока 1 регистров сдвига в которых хранят 95 ся элементы изображения К-й локальной области, а также с выходом регистра коэффициента, который определяет значение весового коэффициента Ы . Например, и разрядов адресного входа первого ПЗУ 2 соединены с выходами и центральных разрядов блока 1 регистров сдвига иэ окна размерами 5 х 5,а (а+1)-й и (и+2)-й разряды адресного входа подключены к выходам регистра б коэффициента, Содержимое ячеек памяти ПЗУ 2 программируется таким образом, что в первый разряд одного слова 1-го ПЗУ 2 записывается значение локального среднего а, а в остальные четыре 20 разряда слова записывается двоичный код локальной дисперсии Й, Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходах всех ПЗУ 2 формируются двоичные коды локальных средних значе ний и дисперсий двоичного изображения для девяти заданных областей. Код г.-й локальной дисперсии подается на параллельный вход 1-го регистра 3 сдвига и при поступлении тактового им пульса с первого выхода синхронизатора 9 происходит его запись в этот регистр 3 сдвига.Входы ПЗУ 7 соединены с выходами девяти центральных разрядов блока регистров сдвига из окна размерами 5 х 5. В ПЗУ 7 производится сравнение центрального Фрагмента размером ЗхЗ рассматриваемого в данном такте окна размером 5 х 5 с Фрагментами, изобра- женными на Фиг, 3 а,б,в,г, В случае, если происходит совпадение с одним из фрагментов, изображенных на фиг. 3, на выходе ПЗУ 7 появляется сигнал "О", а в случае несовпадения - сигнал .1 . 45Эти сигналы поступают на входы синхронизатора 9 и блока 8. В случае поступления сигнала "О" на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает импульс делителя 12 частоты на первый управляющий выход синхронизатора 9, вследствие чего в блок 1 регистров сдвига вводится новый элемент изображения, а из ПЗУ 2 по первым разрядам выходов значения локальных сред них по каждой области попадают в коммутатор 5. При поступлении сигнала "О" иэ ПЗУ 7 в блок 8 на четырех разрядах выхода последнего появляется 46сигнал "О", который поступает в:коммутатор 5, В результате на выходе последнего появляется среднее значе- ние по центральной локальной области размером ЗхЗ. В случае поступления сигнала "1" на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает на первый управляющий выход синхронизатора 9импульс ГТИ 11, Такой же импульс появляется и на втором выходе синхронизатора 9, В результате в ПЗУ 2 вычисляются локальные средние значения и дисперсии, первые поступают на и-разрядный вход коммутатора 5, а последние - на буферные регистры 3 сдвига и дальше на селектор 4 минимума. Из селектора 4 минимума код минимального значения дисперсии по и локальным областям, состоящий из четырех разрядов поступает на блок 8 и, поскольку на11 1 другом входе последнего сигнал 1 проходит дальше в коммутатор 5. В итоге на выходе коммутатора 5 появляется локальное среднее значение по той же области, код которой поступил на другой вход коммутатора 5 из селектора 4 минимума, т.е. области, дпя которой дисперсия минимальна. Это значение является очередным элементомвыходного изображения устройства.За счет введения новых блоков и новых связей предлагаемый фильтр позволяет повысить точность коррекции двоичных изображений объектов путем введения весового коэффициента центрального элемента обрабатываемого локального Фрагмента изображения размером 5 х 5. За счет исключения из числа обрабатываемых элементов изображения, заведомо принадлежащих объекту или Фону, фильтр обладает повышенным быстродействием. Формула изобретения Цифровой фильтр по авт. св, У 1297213, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, введены блок элементов И, регистр коэффициента и (и+1)-й блок постоянной памяти, причем выход селектора минимума подключен через блок элементов И к управляющему входу коммутатора, второй вход блока элементов И и вход синхронизатора соединены с выходом (и+1)-го блока постоянной памяти, г.-й адресаказ 561 ПодписноеНИИПИ Государственного зобретениям и открытия 113035, , Раушска наб., д. 4/5 КНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 ный вход которого соединен с ь-м выходом блока регистров сдвига, а выходы первого и второго разрядов регистТираж 659комитента по и Москва, Жра коэффициента подключены к входам