Устройство для определения дисперсии коэффициентов хаара

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИД.ТЕЛЬСТВУ,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 942042, кл. С 06 Г 15/36, 1980.(54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯДИСПЕРСИИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ХААРА поавт.св. В 942042, о т л и ч а ю щ ее с я тем,что, с целью повьааениябыстродействия определения дисперсиикоэффициентов Хаара, выход второгорегистра блока регистров )-го столбца (=1.2М )-й стройн ( 1 = 1,2а) матрицы блоков регистров подключен к входу третьего регистра блока регистров ( 1 +1)-го столбца и .) -й строки и второму входу первого регистра блока регистров (+1)-го столбца ( ( +1)-й строки, второй вход четвертого регистра блока регистров ) -го столбца 1-й строки, кроме первой, матрицы блоков регистров соединен с входом первого регистра блока регистров ( ) +1)-го столбца 1-.й строки, кроме первой, и в первой строке матрицы блоков регистров выход четвертого регистра блока регистров1-го столбца подключен к входу первого регистра блока регистров +1)-го столбца матрицы блоков регистровНа Фиг. 2 приведены девять различ-ных дисперсий коэффициентов Хаарадля случая щ = в = щ =3. Для(пцкрассматриваемого случая принимаютЫ=М=2 "=8. Соответственно п=в .1 4 .Вахющ 5Для определения дисперсии произвольного коэффициента разложения стационарного случайного поля по системеФункций Хаара необходимо сначала вычислить средние арифметические значе ния отсчетов на соответствующих двоичных прямоугольниках квадрата ГО,Т;О,Т ,а затем Их дисперсии.И,наконец,формулам (4), (5) и (б) определяютцисперсии коэффициентов Хаара.На фиг3 представлена матрица А,элементами которой являются двоичныепрямоугольные квадраты а (К,щ),К=1,3 й=1,3, в которых рассчитываются средние арифметические значения отсчетов стационарного случайного поля и соответствующие им дисперсии, а по ним согласно формулам (4),(5) и (6) дисперсии коэффициентовХаара представлены на фиг. 2,Например, для формирования диспере 25сий (С ) г (С,Д) и 1, (С ") необходи емо сначала сформулировать дисперсиисредних арифметических значений отсчетов случайного поляф(М,М) ( Ч(М, й/2), М(М, й(4) и ММ, Ю/Э (Чсоответственно в двоичных прямоугольных квадратах а Г 1,12, а Г 4,11, аГ 422 и а С 4,3 3 (фиг. 3). Затем подисперсиям (7) по алгоритму (5) рассчитывают дисперсии коэффициентов6(с"," ):ф(а,иа-ю(м,н 1);ь" (с",",:р(м,нн)-ю(м,и(Я,Й (с" ч 2 (у(в,кв-Ум,нЩ),Рассмотирим работу предлагаемогоустройства на примере вычисления диспеРсии коэфФициентов Хаара для случая 45в=щам=3.Отсчеты Функции Й(0, О 2) непре-,рывно поступают на элемент И 8. Покоманде из блока 9 управления нужные,отсчеты функции соответствующие двоичным прямоугольным квадратам, начиная с аГ 1,1 (фиг. 3), поступаютчерез элемент И 8 на усреднитель 7,где определяется среднее арифметическое значение отсчетов стационарнотЪслучайного поля. Далее это,среднееариФметическое значение подается назапоминающий блок б, где запоминается 1 таких значений, а затем поступает на вероятностный дисперсиометр5, на котором определяются дисперсии (М,Н) по алгоритму (2) . Число,соответствующее дисперсии М(М,И),одновременно подается на все столбцыблоков 1 регистров, но по командеиз блока управления записывается в 65 четвертом (самом, нижнем) регистресдвига блока 1 регистров первой строки и первого столбца матрицы блокарегистров, Аналогичным образом формируется дисперсия среднего значенияотсчетов Функции (М/2, Б/2), соответ.ствующая дноичному прямоугольномуквадрату а 2,1, и подается на четвертый регистр сдвига блока 1 регистров первой строки и первого столбцаматрицы блока регистров. При этом покоманде из блока 9 управления числоиз четвертого регистра сдвига переписывается в третий регистр сдвигаблока 1 регистров. Таким образом,путем последовательного выталкивания из последующего регистра сдвигав предыдущий, начиная с четвертого,в блоке 1 регистров первой строкии первого столбца записываются сверфху вниз дисперсии (М,Н), М(М/2,Б/2) и У(М/2, Б), соответствующиедвоичным прямоугольным квадратам аС 1,13, а С 21 Д, а 3,1 Д и аЕ 4,1 Я.Аналогичным образом формируютсядисперсии средних значений, соответствующие прямоугольникам второго итретьего столбца матрицы А (фиг. 3),Значения этих дисперсий записываютсясоответственно в блоки 1 регистроввторого и третьего столбца блоков1 регистров предлагаемого устройства(фиг.4) .Из фиг, 3 видно, что элементы аГК,щ 3 матрицы А повторяются,В устройстве для определения дисперсии вычисляются разнообразные элементы а К,щ 3 только по одному разу.Получение нужного элемента происходитза счет пересылки имеющегося элемен-та в те места, где он повторяется.Например, вычисляют элемент а 2,11и записывают.во второй регистр перного столбца и первой строки матрицыблоков регистров (К=2,в=1) (фиг.3) .Аналогичные элементы должны содержаться в третьем регистре второгостолбца первой строки матрицы блокарегистров и в первом регистре второго столбца и второй строки блокарегистров.За счет введенных связей между регистрами матрицы блока регистров (Фиг.4) осуществляется перенос имею-, щегося числа н те регистры, в которых также должно содержаться это числоПеренос чисел в соответствующие регистры осуществляется после того, как закончится заполнение всех ре" гистров элементами аКв 3 без повторений. Какие элементы получаются без повторений, а какие и куда переносятся - все это изображено на фиг. 3. Таким образом, сокращается время на повторный расчет многих элементов и быстродействие вычисления дисперсий коэффициентов Хаара возрастает примерно в 2 раза при п=4. Например, в известном устройстве для случая п=4 необходимо затратить время на вычисление 2 (п 2-п)=24 элементов аК,в 3. В предлагаемом же 5 устройстве число вычисляемых элементов равно 16. С увеличением и разница в вычислениях элементов возрастает, Соответственно быстродействие предлагаемого устройства повышается 10 с увеличением числа определенных дисперсий коэффициентов Хаара. Упрощается также блок 9 управления за счет уменьшения числа идентичных каналов, каждый из которых состоит из счетчика 13 импульсов строк, счетчика 15 импульсов столбцов и блока 14 элементов И, Для случая и=4 число каналов сокращается с 24 до 16. После этого по алгоритмам 2 п (4), (5) и (б) вычисляются дисперсии коэффициентов Хаара.По команде из блока 9 управления числа из всех регистров последнего столбца блока 1 регистров подаются 25 попарно на сумматоры 2, вычитатели 3 и отдельный вычитатель 4.На выходе сумматора 2 третьей (самой нижней) пары сумматора с вычитателем вычисляется сумма дисперМ М М Бсий М( -- )+ Ю( -- ) и подает4 ф 4 88ся йа вычитатель 3 этой пары, на котором вычисляется дисперсия коэффициента Хаара: 6(с,",)=сЯ й( )Множитель 2 учитывается путем сдвига числа в регистре сдвига вычитателя 3 на четыре разряда вправо.Аналогичным образом на выходе вычитателей 3 второй и первой пары сумматоров с вычитателями вычисля ются дисперсии коэффициентов Хаара соответственно с С 1 1 и с СзНа отдельном вычйтателе 4 вычисляетося дисперсия коэффициента Хаара ЧС по алгоритму (5) и дисперсиям 50 . Ч (М 3/4) и (М,Б/8), содержащимся в четвертых регистрах сдвига блоков 1 регистров первой строки второго и третьего столбцов матрицы регистров,Таким образом, одновременно вычисляются дисперсии коэффициентов Хаара четвертого стобца матрицы дисперсий (фиг.2) Ъд 2(с 01) сс(с 1 ) ф 1, ) ф(с 11) 6 О Далее по команде из блока 9 уп.равления одновременно все числа, переносятся из блоков 1 регистров второ го столбца матрицы регистров в третий, а из первого во второй столбец.На отдельном вычитателе 4 и вычитателях 3 первой и второй ,.ары сумматоров с вычитатеяями формируются дисперсии коэффициентов Хаара, соответствующие третьему столбцу матрицы дисперсий (фиг.2),По команде из блока управления одновременно все числа из блоков 1 регистров второго столбца переносятся в третий. Одновременно с этим числом из первого регистра сдвига блока 1 регистров сдвига первой строки третьего столбца подается на четвертый регистр сдвига блока 1 регистров сдвига первой строки второго столбца. На отдельном вычитателе 4 и вычитателе 3 первой пары сумматора с вычитателем вычисляются соответственно дисперсии коэффициен-, тов Хаара второго столбца матрицы (фиг. 2)Значение дисперсии Г (С о) снима-т, о,оется с первого регистра сдвига блока1 регистров сдвига первой строкитретьего столбца.Блок 9 управления работает следующим образом.На вход элемента И 8 подаютсяпострочно все содержимые в отдельномблоке памяти отсчеты случайного поля,Подача отсчетов осуществляется втакте с частотой, вырабатываемой вГТИ 10. В счетчиках 13 и 15 строкии столбцов соответственно осуществляется подсчет строк и столбцовслучайного поля. Каждому столбцуи строке соответствует отсчет, т.е.осуществляется подсчет, номеров отсчетов. В случае совпадения импульсовстрок и столбцов вырабатываютсякоманды, которые поступают на элементИ 8, Номер отсчета поступает наусреднитель 7. Число ячеек в которыевходят счетчик строк, счетчик столбцов и схема совпадений, равно числуэлементов матрицы.Импульсы от ГТИ подаются такжена делитель 11 частоты, в которомчастота ГТИ делится в ПсК раз. Такаячастота необходима для того, чтобыкадры, содержащиеся в строке Котсчетов, повторились П раз и запоминались в блоке б. С делителя счетчика импульсов матрицы, в которомони подсчитываются, и на соответству.ющем выходе выдаются импульсы дляуправления регистрами сдвига блока1 регистров,1083201 Технико-экономический эффект изобретения заключается в том, что засчет исключения повторных вычислений одних и тех же величин повышаетсябыстродействие предлагаемого устройства. ВНИИПИ Заказ 1755/43Тираж 699 Подписное филиал НН фПатент",г.ужгород,ул. Проектная,4