Двумерный цифровой фильтр

(54) 88 26,ехни ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4058682/24-092104.8630.06,87. Бюл. У 2Физико-механическиВ.КарпенкоА.Е.Батюк, В.В.Грии Р,М.Паленичка621,372.512,54 (08Патент СИА 11 4328401 Х 40/14, 1982. ДВУМЕРНЫИ ЦИФРОВОИ ФИЛЬТРИзобретение относится к радиоке и обеспечивает повьппение точности фильтрации. Устр-во содержит аналогового видеосигнала датчик1, АЦП 2, иэл-тов задержки 3 наотсчет, блоки 4 и 12 формированиявыборочной медианы, группы иэ и умножителей 5 и 13, сумматоры 6 и 14,блоки 7 и 15 памяти коэф., блоки 8и 16 оценки дисперсии, коммутаторы9 и 17, блок 10 памяти порога, г-р18 тактовых импульсов. Блоки 8 и 16содержат два блока усреднения, дваквадратора, блок вычитания, блоксравнения, триггер. 1 з.п. ф-лы,5 ил.1 1320876Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано всистемах цифровой обработки сигналовизображения.Цель изобретения - повышение точности фильтрации.На фиг.1 представлена электрическая структурная схема двумерного цифрового фильтра; на фиг2 - то же,блока вычисления дисперсии; на фиг.Зто же, блока усреднения; на фиг,4 -то же, блока формирования выборочноймедианы; на фиг.5 - то же, компараторного модуля.Двумерный цифровой фильтр (фиг.1)содержит аналогового видеосигналадатчика 1, аналого-цифровой преобразователь 2, иэлементов задержки3-1-3-ина отсчет, первый блок 4формирования выборочной медианы, первую группу из и умножителей 5-1-5-п,первый сумматор 6, первый блок 7 памяти коэффициентов, первый блок 8оценки дисперсии, первый коммутатор9, блок 1 О памяти порога, иэлемен 25тов задержки 11-1-11-ина строку,второй блок 12 формирования выборочноймедианы, вторую группу из и умножителей 13-1-13-п, второй сумматор 14,второй блок 15 памяти коэффициентов,второй блок 16 оценки дисперсии, второй коммутатор 17, генератор 18 тактовых импульсов.Первый и второй блоки 8 и 16 оценки дисперсии (фиг,2) содержат первый 35и второй блоки 19-1, 19-2 усреднения,1первый и второй квадраты 20-1-20-2,блок 21 вычитания, блок 22 сравнения, триггер 23,Первый и второй блоки 19-1, 19-2усреднения (фиг.З) содержат элементзадержки 24, вычитатель 25,накапливающий сумматор 26, делитель 27.Первый и второй блоки 4 и 12 формирования выборочной медианы(фиг.4) содержат п блоков 28-1-28-иперестановки чисел, каждый из которых состоит из (и)/2 компараторныхмодулей 29-1-29-(п)/2 и элементазадержки 30,Компараторный модуль (фиг.5) содержит блок 31 сравнения. первый ивторой коммутаторы 32-1, 32-2,45 50 55 Двумерный цифровой фильтр работает следующим образом,Двумерный цифровой фильтр осуществляет адаптивную фильтрацию аналогового, например, телевизионного видеосигнала в реальном масштабе временис целью уменьшения в нем уровня слу-,чайного шума. Значение результатафильтрации строк или столбцов матри-,цы дискретного иэображения для каждого отсчета вычисляется в зависимости от локальных свойств видеосигнала. Для этого для каждого отсчетаизображения вычисляется дисперсияизображения по его и последовательным отсчетам (строки, а затем столбца) и сравнивается с заданным постоянным порогом, который предварительно записывается в блок 1 О памятипорога. Если значение дисперсии превышает порог, то выполняется медианнаяфильтрация, которая вместе с удалением шума сохраняет резкие перепадыяркости. Иедианная фильтрация такжехорошо удаляет импульсные помехи.Если дисперсия меньше заданного порога, то выполняется линейная фильтрация видеосигнала в цифровой форме.Коэффициенты импульсной характеристики линейного фильтра предварительнозаписываются в первый и второй блоки7 и 15 памяти коэффициентов,Если в блок 10 памяти порога пред-,варительно записать пороговое значение, равное нулю, то дисперсия будетвсегда превышать это пороговое значение и предлагаемый двумерный цифровойфильтр будет осуществлять раздельную(сначала по строкам, а затем постолбцам) медианную фильтрацию изображения. Если в блок 10 памяти поро;га записать максимально допустимоечисло, то дисперсия для всех отсчетов изображения. всегда будет меньшеэтого порогового значения и будетосуществляться раздельная линейнаяфильтрация изображения независимо отего локальных свойств. От датчика 1 изображение в процессе его строчной развертки поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, который преобразует входной видеосигнал в цифровую Форму. С информационного выхода АЦП 2 и с выходов иэлементов задержки 3-1 - 3-пна отсчет и последовательных отчетов строки изображения параллельно поступают на соответствующие входы первого блока 4 формирования выборной медианы и на первые входы соответствующих умножителей 5-1-5-и первой группы; В первом блоке 4 формирования выборочной медианы осу1, Двумерный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные датчик аналогового видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь и ипоследовательно соединенных элементов задержки на отсчет, первый блок памяти коэффициентов и первую группу из и умножителей, первые входы которых соединены с соответствувщими выходами первого блока памяти коэффициентов, а вторые входы объединены с входами одноименных элементов задержки на отсчет, ипоследовательно соединенных элементов задержки на строку, второй блок памяти коэффициентов и вторую группу из и умножителей, первые входы которых соединены с соответствующими выходами второго блока памяти коэффициентов, а вторые входы объединены с входами одноименных элементов задержки на строку, а также первый и второй сумматоры, входы которых соединены соответственно с выходами первой и второй группы из и умножителей, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности фильтрации, введены последовательносоединенные первый блок формирования выборочной медианы, входы которого соединены с входами элементов задержки на отсчет, и первый коммутатор, второй сигнальный вход которого соединен с 3 13208ществляется параллельно-конвейернаяобменная сортировка последовательности и отсчетов строки. Посредством первого блока 8 оценки дисперсиив каждом такте работы устройства вычисляется дисперсия по и отсчетам впределах строки иэображения. В качестве оценки дисперсии принимаетсявеличинал ьй- -д х 1 с -1.+ - - . х 1 с-+1 1 Оки ;.иОперации возведения в квадрат реализуются первым и вторым квадраторами 20-1, 20-2 таблично с использованием ПЗУ, Для вычисления среднегозначения по и отсчетам в пределахстроки используется первый блок 19-1усреднения, а для вычисления среднего значения квадратов и отсчетов впределах строки применяется второйблок 19-2 усреднения, Тогда в каждомтакте работы фильтра на выходе блока21 вычитания формируется оценка дисперсии Й, В первом и втором блокахкусреднения 19-1, 19-2 среднее значение вычисляется, рекурсивно,напри -мер, в первом .блоке 19- усредненияХк вычисляется на основе следующегосоотношения:Х+ - (Х - Хк ),130где Хк - отсчет строки изображенияна его входе; Х- отсчет на выходе элемента задержки 24, которыйосуществляет задержку на и отсчетов.Операция деления на и реализуется вделителе 27. В блоке 22 сравненияосуществляется сравнение оценкидисперсии с пороговым значением,хранящимся в блоке 10 памяти. Если 40дисперсия для текущего отсчета сигнала превышает пороговое значение,то триггер 23 устанавливается в единичное состояние, В этом случае реализуется одномерная медианиая фильтрация строк входного изображения.В противном случае осуществляетсялинейная фильтрация строк входногоизображения,С выхода первого коммутатора 9отсчеты результата строчной адаптивной фильтрации изображения поступаютна вход первого элемента задержки11-1 на строку и второй блок 16 формирования выборочной медианы. Второй 55блок 16 вырабатывает управляющийсигнал в зависимости от локальныхсвойств столбцов матрицы отсчетовиэображения. В первом и втором бло 76 4ках усреднения второго блока 16 оценки дисперсии используется элементзадержки 24, осуществляющий задержкуна и строк изображения. Посредствомвторого блока 12 формирования выборочной медианы, и умножителей 13-113-и второй группы, второго сумматора 4, второго блока 16 оценки дисперсии и второго коммутатора 17осуществляется адаптивная фильтрациястолбцов матрицы отсчетов изображения на выходе первого коммутатора 9,которая аналогична описанной адаптивной строчной фильтрации. Таким образом, в каждом такте работы двумерного цифрового фильтра на выходе второго коммутатора 17 формируется очередной отсчет результата двумернойцифровой фильтрации входного иэображения. Формула изобретения выходом первого сумматора, последовательно соединенные второй блок формирования выборочной медианы, входы которого соединены с входамиэлементов задержки на строку, и второй коммутатор, второй сигнальный вход которого соединен с выходом второго сумматора, а также блок памяти порога и первый и второй блоки оцен ки дисперсии, первые входы которых объединены и соединены с выходом блока памяти порога, вторые выходы соединенй соответственно с выходом аналого-цифрового преобразователя и первого коммутатора, а выходы соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов.2Фильтр по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что первый и второй блоки оценки дисперсии выполнены ввиде последовательно соединенных первого квадратора, первого блока усреднения, блока вычитания, блока сравнения, другой вход которого являетсяпервым входом блока оценки дисперсии,и триггера, выход которого являетсявыходом блока оценки дисперсии, атакже последовательно соединенныхвторого блока усреднения, вход которого объединен с входом первого квадратора и является вторым входом блокаоценки дисперсии, и второго квадратора , выход которого соединен с другим входом блокавычитания.320876 длод сию 9 пгад Составитель Э.БорисоТехред А. Кравчук Корректор В.Бут актор Н.Горват каз 2666/55 оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4,Тираж 901 ВНИИПИ Государственног по делам изобретен 13035, Москва, Ж, РауПодписноеСР комитета ССй и открытий ская наб., д. 45