Устройство для вычисления двумерной свертки

(51)5 С 06 Р 1)/347 Яцимирский ика изобмации726,ЕНИЯ пВУр. - 1; 3).вейерномбыстро- а к вычис" ыть ис пециали- истем режиме о действие ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЦТИЯМ,ПРИ ГННТ СССР(56) Зарубежная радиоэлект1987,7, с,86, рис.1.Воробейчик Е.А.Фильтрациражений при вводе видеоинАв ЭВМ.-М.: ВИНИТИ, 1984,с.3-5, рис.1, 2.(54) УСТРОЙСТВО 71 ЛЯ ВИЧИСЛМЕРНОЙ СВЕРТКИ(57) Изобретение относитсялительной технике и можетпользовано при построениизировгнных вычислительных функционирующих в реальном масштабе времени. Пель изобретениясокращение аппаратурных затрат.устройство содержит сдвиговые регистры 1 и 2, сумматоры 3-8, умнажители 9-11, буферные регистры 12-17,вход 18 тактовых импульсов, инфор -мационный вход 19 устройства, группувходов 20-22 задания коэффициентов ядра свертки, информационный выход 23устройства. Устройство гозволяет вычислять двумерную свертку исходногомассива о с симметричным относительно центра ядром а(1,1619303 а а а,Краевые эффекты в предлагаемом устройстве на учитываются.Устройство работает следующим образом.Отсчеты двумерного массива поступают на информационный вход 19 уст ройства по строкам и заполняют регистры 1 и 2 сдвига, длина каждого из которых составляет М (М - количество элементов в строке). Начиная с.такта 2 М+1, когда в регистре 1 сдвига 45 записаны отсчеты первой строки, а в регистре 2 сдвига отсчеты второй строки, устройство вычисляет точный результат свертки согласно выражению (1) о50Рассмотрим работу устройства в произвольный момент. времени, когда в регистр 1 записаны отсчеты (3.-1)-,й строки, в регистр 2 - отсчеты 1-й строки, а на информационный вход 19 устройства поступают отсчеты (+1)-й строки.В этом случае в устройстве обраба-, тываются отсчеты трех смежных строк Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных систем, функционирующих в реальном масштабе времени,Бель изобретения - сокращение аппаратурных затрат.На фиг. 1 изображена схема устройства на фиг. 2 - временная диаграмма функционирования устройства,Устройство содержит сдвиговые регистры 1 и 2, сумматоры 3-8, умножители 9-11, буферные регистры 12-17, 15вход 18 тактовых импульсов, информационный вход 19 устройства, группувходов 20-22 задания-коэффициентовядра свертки, информационный выход23 устройства. 20Устройство позволяет вычислятьдвумерную свертку Ъисходного массива Ь с коэффициентами ядра сверткиасогла"но выражению25Ь. =,"Ь; . а, (1)р-1 Р Р-1,; 1= Г,причем коэффициенты ядра свертки обладают симметрией относительно центраокна видаа а аа, аа двумерного массива, которые поступаютв следующей последовательности:(3.+1)-я строка: , Ь,.,Ь+Ь .,Ь Ьн, ,Ра ф +,1+3 фТаким образом, в такте (Мд + 1-1) на первый вход сумматора 3 с выхода регистра 1 сдвига поступает отсчет Ь,, а на второй вход сумматора(3 через информационный вход 19 устройства поступает отсчет Ь, наН 1-1 ф вход регистра 14 с выхода регистра 2 сдвига поступает. отсчет Ь;1(фиг.2).1 ормирование результата свертки Ьвыделено на временной диаграм 11ме утолщенными линиями.В такте (М+ ) с выхода регистра 1 сдвига поступает отсчет Ъ,с выхода регистра 2 сдвига - отсчет Ь, , по информационному входу 19 поступает отсчет Ь;, , на выходе сумматора 3 появляется сумма с= Ь + + Ь а на выходе регистра 14 - задержанный на такт отсчет Ь;,В такте (М 1 + 1+1) с выхода рептупае ч Ь ф выхода регистра 2 - отсчет Ь,по информационному. входу 19 поступает отсчет Ъ. р, на выходе сумма-. тора 3 появляется сумма с = Ъ ,++ Ь на выходе регистра 12 - задержанная на такт сумма с, на вы- .ходе регистра 14 - задержанный натакт отсчет Ь ,, на выходе регистра 15 - задержанный на два такта от.счет Ь;1-1В такте (И 12) на выходе сумматора 3 появляется сумма с 1+ =Ь 1+1 + Ь, . на выходе реитра 12 " за держанная на такт сумма с , на выходе регистра 13 - задержанная на два такта сумма с, на выходе регистра 15 - задержанный на два такта отсчет Ь; , а на выходе сумматора 15.появ 1,1ляется сумма й.; = Ь:,+ Ь,+, .В .такте (М+ +3) на выходе сумматора 4 формируется сумма с 1 +с 1 И - Ь,1-+ ЬН 4,-1 Ь 1-11 Ь 1+1,)М на выходе сумматора 6 формируется сумма с + Й 1 = Ъ + Ь .+ + Ь,1+ Ь 1+ на выходе регистра5 1616 появляется задержанный на три такта отсчет Ь,1В такте (М+ +4) на выходе умножителя 9 формируется произведениеа (с 1 1+ с+ ), на выходе умножителя 10 - произведение а (с 1 + й 1 ),на выходе регистра 17 появляется задержанный на четыре такта отсчет Ь;,1 ФВ такте (Мфд+ +5) на выходе сумматора 7 Аормируется сумма - е, =а(с + с 1 1)+а(с 1,+ с 1), а навыходе умножителя 11 Аормируется произведение аО Ь 11В такте 01 е 1 + 1+6) на выходесумматора,Я формируется результатсвертки для отсчета ( .1) Ь ,1+ Ь;, 1+; + Ь,-1, + Ь,41 1 ),Одновременно с Аормированием результата,свертки Ь;происходит Аормирование промежуточйых результатовдля вычисления последующих результатов свертки Ъ,Ъ;Дальнейшая работа устройства аналогична описанной,Формула изобретенияУстройство для вычисления двумерной свертки, содержащее два сдвиговых регистра, шесть сумматоров, шесть буферных регистров и три умножителя, первые информационные входы которых образуют группы входов задания коэА- фициентов ядра свертки, выход второго сдвигового регистра соединен с информационными входами первого сдвигового регистра и первого буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом второго буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом третьего буферного регистра, выход первого сумматора соединен с вторым инАормационным входом первого умножителя, выход которого подключен к первому 193036инАормационному входу второго сумматора, второй информационный входкоторого подключен к выходу второ оумножителя, второй инАормационныйвход которого подключен к выходу третьего сумматора, выход третьего умножителя соединен с первым информационным входом четвертого сумматора,второй ннАормационный вход которого соединен с выходом второго сумматора, выход четвертого сумматораявляется информационным выходом устройства, входы синхронизации сдвиговых регистров, сумматоров, умножи,5телей и буферных регистров объединены и подключены к вхсду тактовых им-.пульсов усгройства,о т л и ч а ю щ е е с ятем,что,с целью сокращения аппаратур 20 ных затрат, информационный входустройства соединен с инАормационным входом гторого сдвигового регистра и первым информационным входомпято,о сумм;егора, второй инйормаци 25 онный вход которого соединен с выходом первого сдвигового реги"тра,выход пятого сумматора подклю ен кпервому информационному входу первого сумматора и информационному входучетвертого буферного регистра, выход которого подключен к первомуинформационному входу третьего сумматора и инАормационному входу пятого буферного регистра, выход кото 35рого соединен с вторым инАормационным входом первого сумматора, выходвторого сдвигового регистра соединенс первым информационным входом шестого сумматора, второй инАормационный вход которого соединен с выходомвторого буАерного регистра, выход шестого сумматора соединен с вторым информационным входом третьего сумматора, выход третьего буАерного регистра соединен с информационным входомшестого буАерного регистра, выходкоторого соединен с вторым входомтретьего умножителя,и Т Ъщъщ О4 Р 41 фФО ь +О Фч чФ Эб щ11( ъ Фь ъьмч б ч В щб блчьч О ,; ч чЮ Ф 4 Вч бЧч ччььч б Ъ 4 Фч щьО ч4ЩЪоч аМъ ъчб ъ75ч1 4ч ьВ77чбм 147 7 лоФО ФО ФО ьь лч чьФ К чч Ф О 7ФФо ЪъьччВ Ф 7 г ч 47ьь 47 4-7Составитель К.Кухаренко Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор М.Бланар Заказ 50 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 б 411 Ььб.К ч 4 аО О Ф 4 147 .б Ь Ф Ф 44Г К Ф2 Ф У Г л ЪВ ь л м фЯ щбщ Ф б 4ЧЬ ВЩ,чЪь Ъ ч