Устройство обработки изображений

(пп21 к вычсл относит рименятьсражений,я повьппеи может аботки иэия являе в системах обр Целью иэобрете ние быстродейс прямоугольной фо курсивно1 з.п,твия устро ости обра ств исляются р2 ил. ки и беэ-л охранении точ Сл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Куйбьппевский авиационный институт им.акад,С.П.Королева (72) К.В.Овчиников и В,В.Сергеев (53) 681.325(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 1262527, клС 06 Р 15/66 1986Заявка ЕР 1 Ф 0189943,68, 1986.О ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖ 2усложенця устройства. Устройство содержит блок 1 вэвепенного суммирования, блок 2 формирования задержанных отсчетов и К вычислительных уэлов 3, каждый иэ которых состоит из арифметического блока 4, блока 5 задержки, арифметического блока 6 и элемента 7 задержки. Принцип работы устройства основан на замене прямого вычисления двумерной цифровой свертки суммой вида П-)где а - постоянные коэффициенть а суммы по переменным для областей Э- Хйкк(,), кто 50 7(и и) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки иэображенийе5Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Принцип раб",ы устройства основан на выполнении над изображением, представленным прямоугольной матрицей отсчетов х(и , п) операции двумерной цифрой свертки согласно формуле; У(и,и), с- Ь(щт,щй)х(и т - щ 1 15(" Рд е 1щ) (1) где Ь(щт, щ в импульсн характеристика эквивалентной линейной двумерной систе-20мы с постоянными параметрами (ЛПП-системы),Р - конечная область ненулевых значений импульсной характеристики, 25 У(Ь, Ь) - элемент прямоугольнойматрицы, отсчетов выходного изображения.Устройство, в отличие от известных, реализует ЛПП-систему с импульсвои30 характеристикой в виде суммы- акЬк(щтф щй) (2) 35к=о число параллельных ветвей устройства (звеньев ЛПП-системы),40 - импульсные характеристики звеньев,постоянные коэффициенты. подстановки (2) и (1) полу 45 Ьк(щт ф ща)х(и 1 щф иа щ )(т щд е (4)В предлагаемом устройстве каждое из параллельных звеньев осуществляет суммирование входных отсчетов в пря моугольном окне. В этом случае импульсная характеристика может бытьпредставлена в виде; Ь(тп тп )И Р 1 - .Ь к (щ) Ьк(щд)(1где Ь (ш),= 1,2 - импульсные характеристики двух последовательно соединенных звеньев ЛПП-системы, каждое из которых суммирует группы подряд расположенных отсчетов двумерного сигнала каждая по своей координате:(1 т 1 ЪИ- целочисленные константы удовлетворяющие условию:Й Й1 к к С учетом (4)-(6) выражение (3)приобретает окончательную форму: У(и и )т 2)к-% 1" к- " к-(7)Из формулы (7) видно, что каядый отсчет выходного сигнала вычисляется как взвешенная сумма результатов суммирования входных отсчетов по прямоугольным областям, расположенным в окрестности рассматриваемой точки. Весовые коэффициенты в (7), положение и размеры областей суммирования рассчитываются исходя иэ эффективности решения той или иной задачи обработки иэображения.В устройстве суммирующие ЛПП- системы реализованы рекурсивно и действуют согласно соотношению:(г)У - У (и, и 1)+Е (и, и)М) (9)Е(и, э и,-/Ък) э где Ек(и и) - промежуточный сигнал, получаемый суммированием по одной5 16из координат в звенес номером 1 с.Так как на вход устройства поступает последовательность отсйетов входного иэображения, полученная их лексикографическим упорядочением (построчной разверткой с длиной строки Ь), и для одновременного получения отсчетов с разными координатами используется задержка входных отсчетов на соответствующее число так тов, формулы (8) и (9) можно переписать в виде:г (0) - г(Ь) + х(М 1. - У, Ь) -(Ю 1 1 а 1 где 21(0),У(0) - текущие значения сигналов 2и Ув 1 с-рекурсивном звене,2 к( )Та Я) - соответстненно вааернанцые значения сигналовЛ, на ,- соответственно величина задержкив тактах).Для сигналов х и 2 введена некоторая общая задержкаО 1 равная соответственно максимальному значениюпеременных ф, 1 = О, 1 с = 1 с цельюобеспечить совпадение по величинезадержки сигналов, относящихся к одному выходному отсчету по (3).Соотношения (10(11) означают,что вычисление суммы врямоугольномокне происходит поэтапно, по следующему алгоритму: вычисление сумм между строками, выполняемое рекурсивцо;вычисление сумм внутри строки, выполняемое также рекурсивно. Данныйалгоритм позволяет уменьшить числосложений при вычислении суммы по прямоугольной области и позволяет применить блок Формирования задержанныхотсчетов, формирующий задержки начисло тактов, кратное длине строки,На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства, на Фиг. 2 - структурнаясхема реализации блока задержки.Устройство содержит блок 1 взвешенного суммирования, блок 2 Формирования задержанных отсчетов, 1 с вычис 17450 6лительных узлов 3, содержащих арифметический блок 4, блок 5 задержки,=арифметический блок 6 Л элемент 75задержки, вход 8 данных устройства,тактовый вход 9 устройства и вход 10начальной установки устройства.Вычислительный узел (Фиг.2) образуют три регистра 11, три блока 12оперативной памяти, три сумматора 13и три счетчика 14.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы сигналом, подаваемым ца вход 10 начальной установки устройства, очищается блок 2формирования задержанных отсчетов,блоки 5 и элементы 7 задержки, Затемца вход 8 устройства подаются Отсче ты входного изображения, записываемые в блок 2 формирования задержанныхотсчетов по переднему фронту тактового импульса, подаваемого на тактовый вход 9. По заднему фронту такто вого импульсов происходит выдача задержанных сигналов из блока 2 Фортмировация задержанных отсчетов на входсуммирования и вход вычитания арифметических блоков 4 узлов 3. В каждом 3 о узле 3 на вход суммирования арифметического блока 4 поступает сигнал свыхода блока 5, т.е. задержанный настроку выходной сигнал арифметического блока 4, данные с выхода арифметического блока 4 поступает на вход 35блока 5 и заносится в него по переднему Фронту следующего тактового импульса.Таким образом, на выходе арифмети О ческого блока 4 узла с номером 1 с формируется сигнал 2согласно с формулой (10).Задержанные сигналы 2 снимаютсяс выходов блока 5 в каждом узле 3 и 45поступают соответственно на вход суммирования и вход вычитания арифметического блока 6. На другой вход суммирования арифметического блока 6поступает сигнал с выхода элемента 7задержки т.е. задержанный ца одинтакт выходной сигнал арифметическогоблока 6. Данные с выхода арифметического блока 6 заносятся в элемент 7задержки по переднему Фронту следующего тактового импульса. Таким образом ца выходе арифметического блока 6 кузла Формируется сигнал Ук согласно(11),Сигналы с выходов элементов 8 задержки 1 с узлов 3, представляющие со"бой задержанные на зпцн такт сигналы У , подаются на соответствующие Входы блока 1, который осуществляет их взвешенное суммирование согласно (3) ц подает результат нл выход устройства,5Блок 5 работает следующим Образом.Входные данные подаются на вход 1 ервого блока 12 Оп рлтцв 1:сй памяти. При поллче импу, с нл тлкг;,вый вход Прои; .ОЛИ Г УВЕЛЛЧЕНцо НЛ Ед:цкнну ЗНЛ- чения слетчика 4,выборка значений задержки пз регистреи запись входных данных в блок 12 Оперативной памяти по адресу,равном, сумме значения задержки,поступающему из регистра 11,и содержимого счетчика 14, вычцсляемой сумматором 13.Пусть содержимое счетчика 4 равно ш, а значение задержки и, Тогда Очередной отсчет данных заноситсяблок 12 оперативной памяти по адресу ш+п.ПО снятии тактового импульса блок оперативной плмятц переходит В режим считывания, регистр 11 будет не ныбрал и знл ение,плнных на его 25 Выходе равно О.В этом случле цз блока 12 оперативной памяти извлекается число, хранившеес в нем по адресу ш, т.е. зллисанное на и тактов раньше, Вьходные дан иые блока 12 поступают .а отвод и на вход следующего блока 12 оперативной памяти, который вместе со счетчиком 14, сумматором 13 и регистром 11 образуют вторую схему задержки которая работает аналогично.Формула ц з о б р е т е н и я1. Устройство обработки изображе ний, содержаггее блок формирования задержанных отс етов и блок взвешенного суммирования, выход ко горога является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит 1 с вычислительных узлОВ, каждый из которых содержит первый и второй арифметические блоки, элемент задержки и блОк задержки, первый 5 О второй и третий выходы которого сое-, динены соответственно г. пс,.вым и Вторым входами первого лрифметическо; блока, с первым входом второго арифметического блока, выход которого соединен с информационным входом бло- ка задержки, выход первого арифметического блока соединен с информационным входом элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого арифметического блока, входы начальной установки и тактовые входы блока задержки и элемента задержки каждого вычислительного узла соепинены соответственно с первым и Вторым входами блока формирования задержанных отсчетов и являются входом начальной установки и тактовым входом устройства соответственно, вход дан" пых устройства соединен с третьим входом блока формирования задержанных отсчетов, (2 1-1)-й и 2 х-й выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами второго арифметического блока 1-го вычислительного узла ( = 1, 1 с - число вычислительных узлов), выходы элементов задержки Всех вычислительных узлов соединены соответственно с входами блока взвешенного суммирования.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а 1 щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, блок задержкисодержит три последовательно соединенных блока оперативной памяти, три сумматора, три счетчика и три регистра, выходы первого, второго и третьего блоков оперативной памяти являются соответственно первым, вторым и третим выходами блока задержки, информационный вход первого блока оперативной памяти соединен с информлццош 1 ым входом блока задержки, входы разрешения записи блоков оперативной памяти, входы выборки регистров и счетныс входы счетчиков соединены и подключены к тактовому входу блока задержки, выходы -го счетчика и -го регистра соединены с первым и вторым входами х-го сумматора, выход которого соединен с адресным входом 1-го блока Оперативной памяти (1 = Г, 5), вход очистки которого соединен с входом начальной установки блока задержки.1617450 Сос тави тель Л. Лога Техред Л, ОлийныкРедакто олинская Тираж 567 ета по иэоб а, Ж, Ра и ГКНТ СССР д. 4/5 Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород,Гага 4119Государственног113035 комитМос тениямская на ва .Корректор Л.Пилипе Подписноткрытиям