Устройство для формирования оценки локального среднего значения

(53)5 0 06 Р 15/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт телевизионной техники "Электрон"(56) Авторское свидетельство СССР М 1159033, кл. 6 06 Е 15/36, 1983,Авторское свидетельство СССР М 1434424, кл, 0 06 Р 7/02, 1987. Я 21711183 А 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОЦЕНКИ ЛОКАЛЬНОГО СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения оценки локального среднего значения структурных сигналов. Цель изобретения - повышение точности, Устройство содержит узлы 1,1-1.2 Й+1 формирования взвешенного значения отсчета, группу 2 регистров, каждый узел 1 - регистры 3, 4, вычитатель 7, блок 8 формирования весовых коэффициентов, сумматоры 5, 6 и блок 9 умножения, а устройство дополнительно содержит блок 10 деления, 2 ил,50 55 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано дляопределения оценки локального среднегозначения структурных сигналов в устройствах обработки цифровой информации,Устройство реализует рекурсивное вычисление значения локального среднего поодномерной скользящей апертуре, т,е, рекурсивное вычисление среднего арифметического значения последних отсчетовсигнала,Использование среднего арифметического последних отсчетов сигнала в качестве оценки его локального среднегозначения приводит к сглаживанию скачкообразных изменений (перепадов) локального среднего значения сигнала,Устранить этот недостаток возможнопутем суммирования взвешенных значенийотсчетов текущей апертуры, Идея состоит вспециальном выборе адаптирующих весовых коэффициентов,Чем больше абсолютное значение разности значений данного и центрального отсчетов текущей апертуры, тем меньший веспридается соответствующему отсчету приусреднении.Подобный подход позволяет значительно повысить точность определения значений оценок локального среднего значениядля структурных сигналов,Цель изобретения - повышение точности определения значений оценок локального среднего значения для структурныхсигналов.На фиг.1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг,2 - взаимное расположение отсчета Х и отсчетовХ текущей апертуры ( = Гч), а такжеотклонение отсчетов Х; текущей апертурыот значения центрального отсчета Хь текущей апертуры,Устройство содержит 2 ч+1 узлов формирования взвешенного значения отсчетов1,1, 1.21.2 М+1, группу регистров 2, каждый из узлов 1 содержит регистры 3 и 4,сумматоры 5 и 6, вычитатель 7, блок 8 формирования весовых коэффициентов и блок9 умножения, блок 10 деления, информационный вход 11 устройства, тактовый вход 12устройства, выход 13 устройства.Первый вход узла 1.= 1, 2 М+1) соединен с вторым входом вычитателя 7 и входомрегистра 2, Выход регистра 2 соединен спервым выходом узла 1,. Второй вход узла1, соединен с первыми входами блока 9 ивычитателя 7, Выход вычитателя 7 соединенс входом блока 8, выход которого соединенс первым входом сумматора 6 и вторым входом блока 9, Выход блока 9 соединен с пер 5 10 15 20 25 30 35 40 вым входом сумматора 5, Третий вход узла 1,) соединен с вторым входом сумматора 5, Выход сумматора 5 соединен с входом регистра 3. Выход регистра 3 соединен с вторым выходом узла 1.), четвертый вход которого соединен с вторым входом сумматора 6, Выход сумматора 6 соединен с входом регистра 4, выход которого соединен с третьим выходом узла 1.), Тактовые входы регистров 2, 3 и 4, блока 9 объединены и соединены с тактовым входом узла 1.).Первый, второй и третий выходы узла 1( = 1,2 И) соединены соответственно с первым, третьим и четвертым входами узла 1.+1. Первый вход узла 1.1 соединен с информационным входом 11 устройства, Третий и четвертый входы узла 1.1 объединены и соединены с входом нулевого кода устройства. Вторые входы узлов 1.1, 1.21.2 И+1 объединены и соединены с первым выходом узла 1.К, Второй и третий выходы узла 1.2 ч+1 соединены с соответствующими входами блока 10 деления. Выход блока 10 деления является выходом 13 устройства. Тактовые входы узлов 1.1, 1,21.2 М+1 обьединены и соединены с тактовым входом 12 устройства,Устройство работает следующим образом.Устройство реализует формирование оценки локального среднего значения путем вычисления взвешенной суммы значений отсчетов соответствующей апертуры, Идея состоит в специальном выборе адаптирующихся весовых коэффициентов. Значения весовых коэффициентов обратно пропорционально различию между значениями соответствующих отсчетов апертуры и ее центрального отсчета, причем значения весовых коэффициентов выбираются так, чтобы их сумма была равна единице. Подобное адаптивное формирование значений соответствующих весовых коэффициентов позволяет сохранить скачкообразные изменения (перепады) локального среднего значения сигнала.Устройство реализует вычисления фун- кции+М ч;:, ,. --рх,-), и)Х (Х - Х )к= - М где Х - значение -го отсчета сигнала; У - значение на выходе устройства( И).гl(Х - Х) - весовая функция вида(х;- х,) --- " - (2)В начальный момент времени регистры2 и 3 и 4 узла 1.1, 1,2,1,2 К+1 обнулены.Рассмотрим работу узла 1,гп (1 гп2 М+1). Пусть в -м такте работы на его первом - четвертрм входах формируются коды1 1величин а 1, аг аз,а 4 .Значение а 1 с первого входа узла 1.гп поступает на вход регистра 2, на выходе которого формируетсязначение а 1, записанное в него в предшеЬ 1ствующем такте. Значение а 1 с выхода реЬ 1гистра 2 поступает на первый выход узла1.в, т,е. Ь 1 = а 1 (где Ь 1 - значение напервом выходе узла 1,гп в -м такте). Параллельно значение а 1 поступает на второйвход вычитателя 7. Значение а 2 с второговхода узла 1 поступает нэ первый вход вычитателя 7 и первый вход блока 9, Код величины а 11 - эг с выхода вычитателя 7поступает на вход блока 8, в ячейках которого реализовано табличное вычисление1функции ю(т) =-, -- , Код величиныЦ+ 11(81 - Я 6) . С выхада блска 81(а 1 - ЗЯ + 1поступает на второй вход блока 9 и первыйвход сумматора б. На выходе блока 9 формируется код величины и (а 1 - аг). аг который поступает на первый вход сумматора 5,на второй вход которого поступает код величины аз с третьего входа узла 1.п 1, Кодвеличины аз + ю (а 1 - аг) аг с выходасумматора 5 поступает на вход регистра 3,на выходе которого сформировано значение аз + ю (а 1 " - а 2 ) аг , записанное внего в предшествующем такте. Таким образом, в -м такте работы на втором выходеузла 1,гп формируется код величиныЬг = аз + Ю (а 1 " - аз ") аг ",Значение а 4 с четвертого входа узла 1.1 т 1поступает на второй вход сумматора б, навыходе кото 1 ого формируется значение а 4+ 1 (а 1 - аг, кОтОрОЕ ЗатЕм пОСтупаЕт навходрегистра 4. Значениеа 4 +Р(а 1 -а 2 )с выхода регистра 4 поступает на третийвыходузла 1.п 1, т.е, Ьз =а 4 + ю(а 1 -аг ).В следующем (+1)-м такте работы в регистры 2, 3 и 4 с приходом очередного тактовогоимпульса записываются значения, сформировавшиеся ранее на их входах и начинается следующий такт работы.Таким образом, работу узла 1.гп можноописать выражениямиЬг = ю(а 1 - аг ) аг + аз; (4)Ьз= ю(а 1 " - аг 1)+ а 4 , (5)с учетом начальных условийа а а а а а ад 1 - а 2 дз =а 4 =Ь 1 =Ь 2 =Ьз =О,при а О.(б) Пусть в текущем 1-м такте работы наинформационный вход 11 устройства поступает код текущего -го отсчета Х, которыйзатем поступает на первый вход узла 1.1. Из5 (3) следует, что на первом выходе узла 1.Мсформируется код отсчета Хна, который поступает на вторые входы узлов 1,1,1.21.2 М+1. На третий и четвертый входыузла 1.1 поступают нулевые значения со вхо 10 да нулевого кода устройства, Таким образом, в -м такте работы на входах узла 1.1формируются значения а 1 = Х, аг = Х;.и, аз:= О, а 4 = О. Согласно (3), (4) и (5) на соответствующих выходах узла 1.1 сформируются15 значенияЬ 1 =Х;.1;Ь 2 = ю (ХР 1 - Х-м) Х-и+ 0;Ьз- ю(ХР 1- Х-ч)+ О,Значения с первого, второго и третьего20 выходов узла 1,1 поступают на первый, третий и четвертый входы узла 1.2, на выходахкоторого в 1-м такте работы соответственноформируются коды величинЬ 1= Х25 Ь 2 = 1 У(Хьг - Хьм) Хьм+ 7 (Хь 2 - Хьк)Х ям;Ьз = Р(Хь 2 - Х-г 4-1) + (Хь 2 - Хьм)согласно (3), (4) и (5).Значения с первого, второго и третьего30 выходов узла 1,2 поступают нэ первый, третий и четвертый входы узла 1,3, на выходахкоторого формируются коды соответствующих величин согласно (3), (4), (5)Ь 1 = Хьз;35 Ь г = 1(Х;.3 - Х-м) Хщ+ Р (Х,-з - Хю)Хьм+ Р(Хьз - Хьм) Х 1-к Ьз= ъ(Хьз-Хьм)+ю (Х-Хюг)+ 1(Хьз- Хьй)ит,д,40 Таким образом, в -м такте работы насоответствующих выходах узла 1,2 М+1сформируются коды величинЬ 1 = Х-ги;ги+145 Ь = и(Х - гм - 1 - Х - м - а) ха - .1 х Х - 1 ч - а);2 М +1ю(Х -21 ч - 1 - Х; -Ч - а)50а - 1Коды величингк+1Р(Х( - гм - 1 - Х) Ч а)а=1гй +155 ию(Х - 21 я - 1 - Х - й - а)а - 1 с второго и третьего выходов узла 1.2 К+1 поступают на соответствующие входы блока1711183 40 50 10 деления, на выходе которого формируется код величины 12 Ч " ги+Х 1 ( Х - г иХа=1 2 М +1хю (Х-гм-Х- ы -а) Х - и - а);а - 1(согласно (1,Устройство работает в конвейерном режиме и через 2 К+1 тактов работы, в (+2 М+1)-м такте работы на выходе 13 устройства сформируется код величины УьВеличина У принимается за оценку локального среднего значения в 1-й точке.Устройство работает в конвейерном режиме и в каждом такте работы на его выходе формируется результат операции (1) для соответствующей апертуры, Однородные процессорные элементы 1.1,1,21,2 М+1 образуют полусистолическую структуру,Формула изобретения Устройство для формирования оценки локального среднего значения, содержащее группу регистров и (2 М+1) узлов формирования взвешенного значения отсчета (где М - количество значений отсчетов в апертуре), каждый из которых содержит два сумматора и два регистра, выход каждого регистра группы, кроме последнего, соединен с входом последующего регистра группы, тактовые входы всех регистров группы подключены к тактовому входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения значений оценок локального среднего, в устройство введен блок деления, а в каждый узел формирования взвешенного значения отсчета введены вычитатель, блок формирования весовых коэффициентов и блок умножения, причем информационный вход первого регистра группы регистров является инфор мационным входом устройства, а в каждомузле выход вычитателя подключен к входу блока формирования весовых коэффициентов, выход которого соединен с первыми входами блока умножения и первого сумма тора, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход блока умножения соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к информационному входу вто рого регистра, выходы первого и второгорегистров каждого узла, кроме последнего, подключены соответственно к вторым входам первого и второго сумматоров последующего узла, вход вычитаемого вычитателя и 20 второй вход блока умножения подключенык выходу И-го регистра группы, вход уменьшаемого вычитателя -го узла (где= 2 - 2 К+1) подключен к выходу (1-1)-го регистра группы, в первом узле вход уменьшаемого 25 вычитателя соединен с информационнымвходом устройства, в первом узле формирования взвешенного значения отсчета, вторые входы первого и второго сумматоров соединены с входом задания нулевого кода 30 устройства, выходы первого и второго регистров последнего узла формирования взвешенного значения отсчета соединены соответственно с входами делителя и делимого блока деления, выход которого являет ся выходом устройства, тактовый входкоторого соединен с тактовыми входами регистров и блоков умножения узлов формирования взвешенного значения отсчета,1711183 40 Составитель С,Ионки Техред М.Моргентал едактор С.Патрушева Корректор О.Кундрик Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 341 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5