Устройство для сжатия информации

(72) Авторы изобретения О.А. Башкиров Научно в исследовательск институт прикладнойи кибернетики при Горьковском государственномим. Н, И. Лобачевского 71) Заявител в ЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ 54) УСТРОЙСТ О)1-1Мсг де у,У.С г 1 Изобретение относится к обработке и переда. че информации и может быть использовано в различных отраслях техники, где требуется сокращение избыточности данных.Известно устройство для сокращения избы 5 точности телеметрической информации, содер. жащее датчики, коммутатор, аналого - цифровой преобразователь, блок синхронизации и управления, компаратор, справочный запоминающий блок, буферный запоминающий блок, регистр, 1 о счетчики сумматор, блок умножения 1.Работа устройства основана на реализап и критерия выбора существенных значений в соответствии с выражением- величина амплитуды измеряемого пр цесса в текущий момент времени;- величина амплитуды последней сущ твенной выборки;- текущее число опросов, отчисляемо от момента времени выбора последней существенной выборки; у, - значение амплитуды измеряемого процесса в момент времени, предшествующий текущему;б" - допустимая ошибка аппроксимации.При выполнении условия (т) существенная выборка вводится в буферныйзапоминающий блок, который используется для временного запоминания существенных выборок, поступающих с непостоянной скоростью от источников информации, и преобразования их в поток дан. ных с постоянной частотой следования.Известно также устройство для сокращения избыточности информации, содержащее регистр текущей выборки информации, регистр памяти выборок информации, блок вычитания, дешифратор, первый арифметический блок, второй арифметический блок, выходной арифметический блок, электронный ключ и счетчик 2.Устройство реализует критерий выбора су. щественных значений в соответствйи с выраже- нием9704213где д - приращение процесса на -ном такте;У - текущая ордината процесса;У;- предыдущая ордината процесса;- текущее число шагов квантования ввыборке (или порядковый номер 5ординаты в текущей выборке);дф - допустимое значение точности линейной аппроксимации;А - коэффициент, зависящий от точностиаппроксимации, 1 ОПри выполнении условия (2) предыдущаяордината процесса считается существенной иее значение выводится для запоминания на регистрирующий блок,Наиболее близким к предлагаемому по тех.нической сущности и конструктивному выпол.нению является устройство для сжатия информа.ции, которое содержит блок оперативной памя.ти, первая группа (информационных) входовкоторого соединена с входами устройства, блок 20буферной памяти, группа выходов которогосоединена с выходами устройства, первый ком.мутатор, информационные входы которогосоединены с первой группой выходов блбкаоперативной памяти, а выходы - с информационными входами блока буферной памяти, второй, коммутатор, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами второгокоммутатора, блок сравнения, выход которогосоединен с управляющим входом первого ком. Зомутатора, блок дешифрации, управляющий входкоторого соединен с выходом блока синхронизации, первая группа входов блока сравнениясоединена с первой группой выходов блокаоперативной памяти, а выход (блока сравнения) З 5с управляющим входом второго коммутатора,выход блока синхронизации соединен с управля.ющими входами блока оперативной памяти,буферной памяти и сравнения, вторая группавходов которого соединена с входами устройства, первая группа входов сумматора соедине.на с входами устройства, вторая группа входовсумматора соединена с информационными входами первого коммутатора и с первой группойвходов блока сравнения, выходы второго коммутатора соединены с второй группой входовблока оперативной памяти, вторая группа выходов которого соединена с информационнымивходами блока дешифрации, выходы которогосоединены с третьей группой блока сравнения,выход блока сравнения соединен с управляющимвходом второго коммутатора 3.Недостатками известного устройства являют.ся ограниченные функциональные возможности,обусловленные тем, что оно может быть исполь.зовано для сжатия информации (в том числе и 55о плоских кривых), поступающей с постоянными равномерным шагом кодирования (когда= 2, 3, 4, 5, и т, д., т. е. ЬХ=1), и то, что 4оно нг может быть использовано для сжатияинформации о плоских кривых произвольноговида (например, окружностей), имеющих вертикальные участки, на которых ЬХ=О (приЬ У = 0),Кроме того, известное устройство имеет низ.кую достоверность результатов при наличиишума (источником шума, в частности можетбыть шум квантования). Низкая достоверностьрезультатов обуславливается тем, что, согласновыражению (2), площадь, ограничиваемаязчпроксимируемой кривой и осью ОХ и имеОющая выражение Ь " вычисляется путем2линейной экстраполяции по разности первоипары ординат на аппроксимируемом отрезке,При этом ошибка аппроксимации, вызваннаяшумом, возрастает пропорционально , что иприводит к получению недостоверных результатов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение достоверностиустройства.Поставленная цель достигается тем, что вустройство для сжатия информации, содержа.щее блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом дешифратора,блок оперативной памяти, информационныевходы которого подключены к входам устройства, первые выходы - к информационнымвходам первого коммутатора, выходы первогокоммутатора соединены с информационнымивходами блока буферной памяти, выходыкоторого соединены с выходами устройства,блок сравнения, выход которого соединен суправляющим входом первого коммутатора,первый сумматор, выход которого соединенс первым информационным входом второгокоммутатора, введены формирователь кодов.приращений координат, счетчики приращений,третий и четвертый коммутаторы, второй итретий сумматоры, первые и вторые входыформирователя кодов приращений соединенысоответственно с входами устройства и вторыми выходами блока оперативной памяти, первый выход формирователя кодов приращенийсоединен с информационным входом первогосчетчика приращений координат, и первыминформационным входом дешифратора, второйвыход - с информационным входом второгосчетчика приращений координат и вторым ин.формационным входом дешифратора, выходкоторого соединен с управляющими входамитретьего и четвертого коммутаторов, выходпервого счетчика приращений координат сое.динен с первыми информационными входамитретьего и четвертого коммутаторов, вторыеинформационные входы которых соединеныс выходом второго счетчика приращений координат, выходы третьего коммутатора соединейы через третий сумматор с первым входом блока сравнения, первый и второй выходы четвер. того коммутатора соединены с информационными входами соответственно первого и второ 5 го сумматоров, выход второго сумматора соеди нен с вторым информационным входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, вы. ход второго коммутатора соединен с вторым 40 входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами счетчиков приращений координат, первого и второго сумматоров и. блока оперативной памяти.Введение новых блоков и новых связей позволяет реализовать в предлагаемом устройстве критерий выбора существенных значений (сжатня) в соответствии с выражением 50 ьХ ЬУ5 а (3) ф2 Кчгде ЬХ= Х 0-Х; ) приращение абсциссы и орЬУ 1 = Уо - У 1динаты на -м такте;Хо, Уо - начальные величины абсциссы и ординаты;Х, У; - величины абсциссы и ординаты в текущий моментвремени;1 - текущее число шагов квантования в выборке, отсчитываемое от момента временивыбора последней существен.35ной точки;; РХ,+ЬХ,. )Ч-М,. )к.= - ч -:1 и.+ьч.,1 -, )1 1где Ь Х; , У;- приращения абсциссы иордннаты на предыдущем( - 1)-м такте; .Х У., - величины абсциссы и ордина.й 1-ты в предшествующий момент времени;с - допустимое значение точностилинейной аппроксимации,Согласно выражению (3) предлагаемое устройство для сжатия информации производит вычисление площади, ограниченной аппроксимируемой кривой и осями координат путем линейной интерполяции между начальной и конечной точкой аппроксимнруемого отрезка, благодаря55 чему не происходит возрастания ошибки аппроксимации из-за шума.Кроме того, согласно выражению (3) устройство вычисляет два значения плошади, ограниченной аппроксимируемой кривой и осями ОХ иОУ, Это позволяет обеспечить независимостьточности от угла наклона кривой,Отсутствие возрастания ошибки аппроксимации из - за шума и независимостьточности отугла наклона кривой в конечном итоге приводят к повышению достоверности информации,получаемой после сжатия,Реализация в предлагаемом устройствекритерия выбора существенных значений по выражению (3) позволяет расширить функциональные возможности, т. е. использовать устройстводля сжатия, информации о кривых произвольного вида.На чертеже представлена функциональнаясхема устройства для сжатия информации,Устройство содержит блок 1 оперативнойпамяти, первый коммутатор 2, блок 3 буфернойпамяти, формирователь 4 кодов приращений,дешифратор 5, первый и второй счетчики 6 и7 приращений координат, второй коммутатор8, первый, второй и третий сумматоры 9 - 11,третий и четвертый коммутаторы 12 и 13,блок 14 сравнения, блок 15 синхронизации.Устройство работает по тактам, соответствующим моментам поступления цифровыхданных на его вход.Координаты Х;, У;, очередной точки контура(кривой) одновременно поступают на входыблока 1 оперативной памяти н первую группувходов формирователя 4 кодов приращенийкоординат, Предполагается, что изменение координат Х У на входе устройства происходиттолько на величину 0 1 1. Этому условиюудовлетворяют, например, координаты контурабинарного изображения. На вторую группувходов формирователя 4 кодов приращенийкоординат поступают хранящиеся в блоке 1оперативной памяти координаты предыдущейточки контура Х; У;,. Формирователь.4 ко.дов приращений координат осуществляет формирование кодов приращений координатсхХ; - Х; = О + 1 и о. = У; - У; =О+.11которые поступают на входы дешнфратора 5 и,одновременно, б"хпоступает на вход первогосчетчика 6 приращений координат, а д - навход второго счетчика 7 приращений координат,Счетчики 6 н 7 приращений координат осуществляют формирование величин ЬХ;, ЬУ;, а блокдешифратора 5 расшифровывает комбинациис с" . и в зависимости от их вида управ.ляет третьим 12 и четвертым 13 коммутаторами. Величины ЬХ н ЬУ; с выходов счетчиков16 и 7 приращений координат через третий ком.мутатор 12 поступают на вход третьего сумматора 11 который формирует произведенияЬХ ЛУ7 97042 координат через четвертый коммутатор 13 поступают на вход сумматора 9 и второго сумматора 10. Сумматор 9 суммирует величины ЬУ; с хранящимися в нею значениями ЬУ; и формируа , о,.в веомвиор В ваВврой вмма.Втор 10 суммирует величины Ь Х 1-схраняшимися в нем значениями Ь Х и формирует10ах,.+ах; )величинУ 1,=., Затем вы 1 4 2ходы сумматора 9 и второго сумматора 10поочередно по сигналам блока 15 синхронизациичерез второй коммутатор 8 подюпочиотся кодному входу блока 14 сравнения, на второйвход которого поступает величина 1 1бХлУс выхода третьего сумматора 11, В блоке 14сравнения осуществляется операция вычитаниясигналов, поступивших на два его выхода,т.е. формируются величины"1Х Ч;и 5которые сравниваются2с допустимым значением точности линейнойаппроксимации ср.Если на выходе блока 14 сравнения появляется сигнал (одно из неравенств (3), выполне. но), то по этому сигналу, координаты предьщу. щей точки контура Х; , У; хрицпциеся: в блоке оперативной памяти 1, через первый коммутатор 2 поступают в блок 3 буферной памяти и запоминаются там в качестве координат существенной точки контура Хо, Уо. По этому же сигналу в первом и втором счетчи. 4 ВВ ках 6 и 7 приращений координат устанавливается код О, а значения величин Х;, У; иЬ Х 1, Ь У .запоминаются в блоке 1 оперативной памяти, а последние Ь Х, Ь Уо в сумматоре 9 и втором сумматоре 10. При следующем 4 такте работы эти значения используются в ка.честве значений Х 1 1У 1-зЬХ 1-1Ьу., при этом Х 1 1 У 1 1: использУютсЯ в качестве начальной точки ХоУо .50Если неравенства (3) не выполняются, то сигнал на выходе блока 14 сравнения не появляется. При этом для подготовки следующего такта работы значения величин Х;, У и ЬХ;, ЬУ; запоминаются соответственно в блоке 1 оперативной памяти, сумматоре 9 и вто 53 ром сумматоре 10 и при следующем такте работы нснользуютея в качестве Х; 1, У; 1 8Затем такт работы повторяется со следующими текущими значениями Х 1, У; очередной точки контура,Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять сжатие графической информациилюбого вида, поступающей с неравномернымшагом кодирования,Для этого на вход устройства необходимоподключить преобразователь информации формы,имеющей свойства контура бинарного изображе,ния, который работает по известным аглорит.мам.Расширение функциональных возможностейустройства и получение при этом достоверныхрезультатов позволяет сократить номенклатуруи количество эксплуатируемых устройств длясжатия информации, что и составляет технико -экономическую эффективность изобретения,Формула изобретенияУстройство для сжатия информации, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом дешифратора, блок оперативной памяти, информационные входы которого подключены к входам устройства, первые выходы - к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока буферной памяти, выходы кото. рого соединены с выходами устройства, блок сравнения, выход которого соединен с управляю. щим входом первого коммутатора, первый сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения достоверности, в него введены формирователь кодов приращений координат, счетчики прираще. ний координат, третий и четвертый коммутато. ры, второй и третий сумматоры, первые и вторые входы формирователя кодов приращений соединены соответственно с входами устрой. ства и вторыми выходами блока оперативной памяти, первый выход формирователя кода приращений соединен с информационным входом первого счетчика приращений координат и пер. вым информационным входом дешифратора, второй выход - с информационным входом второго счетчика приращений координат и вторым информационным входом дешифратора, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, выход первого счетчика приращений координат соединен с первыми информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, вторые информационные входы которых соединены с выходом второго счетчика приращений координат, выходы третьего коммутатора соединеныБутяга Тираж 642ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж.35, Раушская наб. /5 одни си,д,4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 970421 10через третий сумматор с первым входом блока нат, первого и второго сумматоров и блока опесравнения, первый и второй выходы четвертого ративной памяти.коммутатора соединены с информационнымивходами соответственно первого и второго сум. Источники информации,маторов, выход второго сумматора соединен с в принятые во внимание при экспетизевторым информационным входом второго ком, Авторское свидетельство СССР Нф 525148,мутатора, управляющий вход которого. соедщен кл, 6 08 С 19/28, 1,976.с выходом блока синхронизации, выход второго 2, Авторское свидетельство СССР Ко 523438коммутатора соединен с вторым входом блока кл, б 08 С 19/28, 1976.сравнения, выход которого соединен с управля 3. Авторское свидетельство СССР У 526937,ющими входами счетчиков приращении коорди; кл, 6 08 С 15/06, 1974,