Устройство для адаптивного скользящего сглаживания

(54) УСТРОЙ СКОЛЬЗЯЩЕ ГО (57) Изобре тельной тех ГО ВО ДЛЯ АДАПТИВНГЛАЖИВАНИЯние относится к вычислиыть исполь й обработможе цифр имер,ике и зовано в системах ньшедляомех ки сигналовния уровняженин, Цельповьппение тла, Устройс напрлучай изоб и х етсяя сигнаения яв чности сглаживан во содержит блок ержли- оль ь испобрабоуменьш ииася повыигнал е ментов 2 элвсления ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ ВТОРСНОМУ СВИ Изобретение относится к ельной технике и может бы овано в системах цийровой и сигналов, например, для ия уровня шума в изображе Целью изобретения. являе ние точности сглаживанияНа фиг,1 показана блок-схемаустройства; на фиг2 - схема блокавычисления коэффициента линейнойрегрессии; на фиг, 3 - схема блокавычисления квадрата среднего.Устройство содержит И+1 элезадержки 1, составляющих блокментов задержки, блок 3 вычи 2ки, сумматор, блок вычисления квадрата среднего значения, блок вычисления среднего квадрата, блок вычисления коэффициента наклона линейной регрессии, блок постоянной памяти, вычитатель, блок извлечения квадратного корня, компаратор, коммутатор и генератор тактовых импульсовЗа счет реализации адаптивного алгоритма сглаживания предлагаемое устройство дает возможность удалить импульсные помехи и вместе с тем не исказить в значительной мере исходный (неискаженный) сигнал, Данное устройство позволяет повысить точность сглаживания при сравнительно небольших схемотехнических затратах путем рекурсивного вычисления основных статистических характеристик входного сигнала для осуществления адаптивного сглаживания. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. квадрата среднего значения, блок 4 вычисления среднего квадрата, блок 5 вычисления коэЫициента наклона линейной регрессии, сумматор б,которые составляют вычислитель 7 погрешности (дисперсии) аппроксимации, блок 8 постоянной памяти, блок 9 извлечения квадратного корня , вычитатель 10, компаратор 11, коммутатор 12 и генератор 13 тактовых импульсов.Блок 5 содержит умножители 14,15 на постоянньй коэффициент, сумматор 16, вычитатель 17, накапливающий сум" матор 18, элемент 19 памяти, элемент 20 задержки. Блок 3 содержит вычита-. тели 21,22, накапливающий сумматор55 23, элемент 24 памяти, элемент 25 задержки.Устройство реализует адаптивный лгоритм сглаживания типа "Обнаруже 5 ие" - "Справление" для уменьшения ровня импульсного шума в сигнале,этом алгоритме на первом этапе осуествляется обнаружение тех отсчетов (точек) сигнала, которые искажены мпульсной помехой, Если в текущей очке сигнал искажен импульсной поме ой, то значение сигнала в этой точе исправляется, для чего используютя соседние отсчеты. Когда в данной очке отсчет не искажен, значение игнала в этой точке остается без изенения, Реализуемый устройством лгоритм сглаживания кратко представяется в виде следующего соотношения: 20 кЫ), 3)-гББ)(1) як( ) -в(-) М ),де д - сигнал, искаженный импульс ным шумом;(.) - результат адаптивногосглаживания;лд - локальная оценка значенияК, т,е, значение сигнала, вычисленное по симметричной окрестности точки х из Бточек, невключая ее;д (3.) - переменный (адаптивный) 35порог, значение котороговычисляется в каждой точке сигнала по окрестности точки , При этом значение с пропорцио- . 40нально погрешности (среднему квадратическому отклонению) кусочно-линейной аппроксимации отрезком длиной в И точек,который не включает текущую точку ,лЛокальная оценка д(д) значения , в точке определяется следующим образом; 50 л . 1е(х) = ---- я(К),й:1 ,)где ч - симметричная окрестностьточкииз (И)-точек, не включающая точку ,Устройство работает следующим образом. Отсчеты (выборки) входного сигнала последовательно в соответствии с частотой генератора 13 поступают. на вход блока 2 элементов задержки, т,е, на вход первого элемента задержки 1, Каждый из элементов задержки 1 блока 2 осуществляет задержку на один отсчет входной последовательности отсчетов сигнала, Например, на третьем выходе блока 2 в каждом такте устройства присутствует код отсчета ц(К-И), в то время как на первом выходе блока 2, т,е, на выходе первого элемента задержки 1, присутствует код отсчета д(К), В каждом такте работы устройства блок 3 рекурсивно вычисляет квадрат локального среднего значения а(К) по симметричной окрестности из Мточек относительно отсчета д(К), не включая этот отсчет, где 1 = (И)/2, с использованием следующего соотношения:.(К) = - - , - , (К) - В( - Ц,где Я(К) - сумма И последовательныхотсчетов сигнала,Посредством блока 4 в каждом тактеработы вычисляется локальное среднеезначение квадратов отсчетов сигнала.Ь(К) по следующему соотношению:где Т(К) - сумма квадратов значений Б последовательных отсчетов входного сигнала,Вычислитель 7 погрешности аппроксимации осуществляет вычисление дисперсии кусочно-линейной аппроксимации на основе следующего соотношения: й(К) = Ь(К) - а (К) - с (К)/г, (4) где г = 1(1+1)(21+1) /3,а с(К) вычисляется с помощью рекуррентного соотношенияс(К) = с(К) - Я(К) +Значение а(К) и 3 с(К)/1(1 + + 1)(21+1) являются соответственно свободным членом и коэААициентом нак 152924 б30 лона в уравнении отрезка прямой линии, которые определяются по методу наименьших квадратов, Применение рекурсивных соотношений (2 ), (3) и (5) для вычисления этих коэффициен 5 тов, которые также входят в формулу дисперсии (4), позволяет значительно ,сократить схемотехническиезатраты при реализации данного устройства, ,Значение с(К) вычисляется в К-м такте работы устройства в блоке 5 и является выходным значением накапливающего сумматора 18С второго выхода блока накопленная сумма ЯЬ) последовательных отсчетов сигнала поступает через элемент 20 задержки на вход вычитателя 17, Элемент 20 задержки осуществляет задержку на два такта и может быть реализован в виде двух последовательно соединенных регистров-Фиксаторов, тактовый вход которых объединен с выходом генератора 13, Элемент 19 постоянной памяти таблично реализует операцию 25 возведения в квадрат и деления результата на г, а также изменяет знак с плюса на минус и представляет выходное отрицательное значение в дополнительном коде, Таким образом, элемент 19 таблично вычисляет функцию -(х )/г, где х - входное значение, которое поступает на адресный вход блока 19 постоянной памяти, С выхода сумматора 6 вычисленное значение локальной дисперсии й(К) соглас 35 но Аормуле (4) поступает на адресный вход блока 8 постоянной памяти, Блок 8 таблично реализует Аункцию Р(х) о Х с Где Ы Постоянный коэффи 40 циент адаптации, КоэАфициент адаптации, имеющий значения 1,.3, задается перед началом работы устройства путем соответствующего программирования блока 8 постоянной памяти,Поэ тому на выходе блока 8 постоянной памяти присутствует значение переменного порога, вычисленное по окрестности текущей точки, Вычитатель 1 О, компаратор 11 и коммутатор 12 исполь 50 зуются для реализации устройством соотношения (1), Таким образом,на выходе устройства, который является выходом коммутатора 12, поступает значение очередного отсчета Г результата адаптивного сглаживания, Формула изобретения1, Устройство для адаптивного скользящего сглаживания, содержащее блок задержки, блок вычисления сред-:.него квадрата, блок вычисления квадрата среднего, сумматор, блок вычитания, коммутатор, блок извлеченияквадратного корня и генератор тактовых импульсов, выход которого сое -динен с входами синхронизации блоковзадержки, вычисления среднего квадрата, вычисления квадрата среднего,извлечения квадратного корня и сумматора, инАормационный вход блоказадержки соединен с первыми информационными входами блоков вычисленияквадрата среднего и вычисления среднего квадрата и является инАормационным входом устройства, первый выходблока задержки подключен к вторыминформационным входам блоков вычисления среднего квадрата и квадратасреднего, инАормационный выход блокавычисления квадрата среднего соединенс входом блока извлечения квадратного корня, выход коммутатора являетсявыходом устройства, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введеныблок памяти, блок сравнения и блоквычисления коэАфициента линейной регрессии, первьп, второй и третий инАормационные входы которого подключены к инАормационному входу устройства, к выходу блока задержки и к выходу суммы блока вычисления квадратасреднего, информационный выход которого соединен с первым входом сумматора, второй и третий входы которогоподключены соответственно к выходамблока вычисления коэАфициентов линейной регрессии и блока вычислениясреднего квадрата, выход сумматорасоединен с адресным входом блока памяти, выход которого подключен кпервому входу блока сравнения, выходсс ссРавно которого соединен с управляющим входом коммутатора, второй выходблока задержки подключен к третьиминАормационным.входам блоков вычисления среднего квадрата, вычисленияквадрата среднего, к входу уменьшаемого блока вычитания, к первому информационному входу коммутатора,второй информационный вход которогосоединен с выходом блока извлеченияквадратного корня, подключенным квходу вычитаемого блока вычитания,выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, 15292462. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления коэффициента линейной регрссии содержит вычитатель, сумматор,Ункаплнвающий сумматор, два умножит 6 ля на постоянный коэЬФициент,элемент памяти и элемент задержки, входкоторого является третьим входом блок , первым и вторым входами которого щя ляются входы первого и второго умн жителей на постоянный коэЫициент,н ходы которых соединены с входамис мматора, выходы которого подключен к входу вычитаемого вычитателя, 15в од уменьшаемого которого. подключенк выходу элемента задержки, выход выч тателя через накапливающий суммат р соединен с адресным входом элем нта памяти, выход которого являетс выходом блока, входом синхронизац и которого являются входы синхрониз ции элемента памяти, накапливающег сумматора, вычитателя, сумматораиумножителей на постоянный коэфйицент,3, Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления квадрата среднего содержит два вычитателя, накапливающий сумматор, элемент памяти и элемент задержки, вход которого является третьим информационным входом блока,первым . и вторым инАормационными входами которого являются входы уменьшаемого и вычитаемого первого вычитателя,выход которого подключен к информационному входу накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого второго вычитателя и является выходом суммы блока, к входу вычитаемого второго вычитателя подключен выход элемента задержки, выход второго вычитателя соединен с адресным входом элемента памяти, выход которого является информационным выходом блока, входом синхронизации которого являются входы синхронизации элемента памяти, накапливающего сумматора и вычитателей,Подписное Тираж 668 издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарин оизводств Заказ 764 ВНИИПИ Го рственного коми 113035, Моск та по изобретениям и открытиям при ГКНТ Ж, Раушская наб., д. 4/5