Оптическое устройство для вычисления корреляционной функции

(21) 4437764/08.04,88 07. 11.89Опытно-к ьных ради Новгородского тута(22) (46) (71) Бюл. Р 41структорскехнических бюро спе истем политехнического инстиА.Маларев,в и,лип льство СССР15/336, 1986. О ДЛЯ В к телевиггь испольобработки истемах. ОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТЛЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУН.зионной технике и можетзовано для корреляционносигналов в измерительных ель изобретения - повышение точности вычисления корреляционной функции при обработке сигнала изображения. Видеопроцессор содержит преобразователь 1 оптического информационного сигнала в электрический, синхрогенератор 2 импульсов, формирователь 3 . строба, блок 4 формирования адресов, блок 5 управления, аналого-цифровой преобразователь 6. регистры 7-11, сумматор 10, блок,12 памяти, делитель 13 на постоянное число и умножитель 14, позволяет для сигнала изображения, ограниченного областью строба,в течение одного кадра телевизионного изображения вычислять с требуемой 3 разрядностью взаимную корреляционную функцию сигнала и эталона и осуществлять вывод цифровых значений элементов корреляционной функции. 3 ил.О 55 где П (1,.1), Н (з.,3) - дискретныедвумерные сигнальные массивы текуще Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в измерительных системах, основанных на корреляционном приеме сигналов.Целью изобретения является повышение точности вычисления корреляционной Функции при обработке сигналаизобретения.На фиг. 1 изображена структурнаясхема видеопроцессора, на Фиг. 2структурная схема блока адресации,на фиг. 3 - структурная схема блокауправления, 15Устройство содержит преобразователь 1 оптического информационногосигнала в электрический, синхрогенератор 2 импульсов, Формирователь 3строба, блок 4 Формирования адресов, 20блок 5 управления, аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) б, регистры7-9, сумматор 10, регистр 11, блок12 памяти, делитель 13 на постоянноечисло, умножитель 14, информационный 25выход 15, выход 16 останова. Блок 4адресов содержит счетчики 17-20, дешифраторы 21 и 22 и регистры 23-26.Блок 5 управления содержит Формирователь 27 и 28 импульсов, делители29 и 30 частоты, элемент И 31, счетчик 32, триггеры 33"35, элементыИ 36 и 37.Синхрогенератор 2 является типовымузлом телевизионной системы, обеспечивающим выдачу синхросигналов принятого телевизионного стандарта.Формирователь 3 строба выполненпо типовой схеме генератора сигнала"Окошко", 40Умножитель 14 выполнен на основепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ),Устройство работает следующим образом, . 45Наиболее растространенным методомвычисления корреляционной Функции напрактике при обработке сигнала изображения.в телевизионных системах является прямой множительный метод.Корреляционная Функция при этом вы"числяется по ФормулеМ МК(,П) =;С Е Н,Ы,3)Н И -,го и эталонного изображений размером М х М элементов. На практике размер эталона зачастую можно ограничить меньшим числом К элементов (К ( М);- номер элементов массивов иэображений по горизонтали и вертикали. При сквозной нумерации можно использовать одну переменную- параметры смещений эталона относительно изображения по горизонтали и вертикали.Как видно из Формулы, для вычисления корреляционной Функции необходимо пронумеровать элементы сигнала, иметь мгновенные значения сигнала и эталона Н,(1.) и Н(х), осуществить перемножение величин Н 1(1) и Н и накопление сумм по всему массиву иэображений.Процессор обеспечивает выполнение всех этих операций по обработке сигнала изображения объекта за один кадр телевизионной развертки. В промежутке между активными областями телевизионной развертки (время осуществления КСИ) регистр 11 обнулен по выходу, Одновременно счетчик 17 открыт для счета тактовых импульсов (ТИ), а выход регистра 23 подключен к адресному выходу блока 4 адресации (выходы регистров 24-26 и третьем состоянии), В. каждом периоде ТИ формирователи 27 и 28 вырабатывают сигналы соответственно записи информации в регистр 1 1 и сигнал записи считывания для блока 12. Поскольку вход обнуления регистра 11 является приоритетным по сравнению с входом синхронизации, во время существова" ния КСИ; управление по входу синхро" низации отсутствует, Сигналом "Запись/считывание" в каждую из 1-ячеек блока 12 (по каждому из адресов) будет записано число "О". К началу активной части телевизионной раз" вертки БП оказывается обнуленным.Во время активной области телевизионной развертки преобразователь 1 преобразует оптический сигнал на своем входе в электрический. Синхронизация работы преобразователя осуществляется синхрогенератором 2. Ви.- деосигнал с выхода телевизионного датчика преобразуется АЦП 6 в цифровой код, поступающий на информационный вход регистра 7.Строб, вырабатываемый формирователем 3 строба, открывает регистр 715 для ирйхождения и 11 дормс 1 ил 11 а вход сумматора 1 О. Одновременно строб разрешает счет тактовых импульсов счетчику 18 и подклочает к адресному выходу блока 4 выход регистра 24. Все элементы разложения в границах строба нумеруются, Так же как и во время КСИ, в каждом иэ периодов следования тактовых импульсов существуют сигналы синхронизации регистра 11 и записи/ считывания блока 12. Двоичный код с выхода АЦЛ 6 (который также работает синхронно с частотой следования элементов разложения) проходит через регистр 7, сумматор 10 (стробом включен в режим Пв= Б,т,е, А+О), записывается в регистр 11 сигналом с выхода формирователя 27 и в ячейку блока 12 с адресом, сформированным блоком 4 по сигналу с формирователя 28.К окончании строба размером М х М элементов разложения в ячейках памяти с номерами от 1 = 0 до 1. = М х М будет записан двоичный код, соответствующий распределению размаха видеосигналов внутри строба.Сигнал окончания кадровой составляющей строба выхода формирователя 3 строба устанавливает в единичное состояние триггер 33, обнуленный в начале кадра кадровым синхроимпульсом. Этот единичный сигнал открывает для 1 счета счетчик 19 и подключает к выходной шине блока 4 регистр 25. Вы.Числение корреляционной функции сигнала, находящегося внутри строба, происходит следующим образом, Последовательность тактовых импульсов преобразуется делителем 29 частоты в последовательность с периодом СфТт. Коэффициент С выбирается таким обраС й зом, чтобы во время - Туложилось К периодов тактовой частоты, где К - размер (в элементах разложения) эталонного сигнала, Эталонный сигнал, распределение которого задается заранее, исходя из априорных характеристик исследуемого объекта, записывается в ячейки умножителя 14. Адрес для обращения в ячейкам ППЗУ вырабатывает счетчик 32 через подсчет вСкаждом полупериоде в , Т . Адрес для обращения к ячейкам блока 12 (количество равно числу элементов разложения строба М х М) изменяется по сигналам с выхода делителя 29 часто 20541 6 ты. Двоичный код каждого иэ М х Мэлементов, хранвщийсЯ в б 1 оке 12,считывается, делится двоичным делителем 13 (включенным с целью устранения флуктуационных ошибок и выбораразрядности сомножителя умножителя14) и умножается последовательно навсе элементы эталона. Результат умножения через регистр 9 (подключенный в режиме вычисления корреляционной функции) транслируется на первыйвход сумматора 10, работающего в режиме сложения, и складывается с содержимым регистра 11После умноженияна все элементы эталона и. суммирования в 1-ячейках блока 12 оказывает 51015 Формула изобретения Оптическое устройство для вычис" ления корреляционной функции, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, сумматор, блок памяти, умножитель, причем выход аяа 55 ся записанным распределение корреляционной функции сигнала изображения,- находящегося внутри строба исигнала эталона, хранящегося в ППЗУДешифратор 21 контролирует появление числа 1. на выходе счетчика19, т.е. момент окончания вычислениякорреляционной функции, При срабаты-вании дешифратора 21 элемент И 36формирует сигнал сброса триггера 33(окончание. вычисления корреляционнойфункции) и установки в единичноесостояние в режиме вывода корреляци.онной функции. Счетчик 20 открывается для счета импульсов с выхода делителя 30 частоты (коэффициент деления Р может быть задан из практических соотношений, например, чтобы 35 успеть вывести весь массив Кдо окончания активной области телевизионного растра), а к адресномувыходу блока 4 подключается регистр 4026. На выходе триггера 8 присутствует единичный сйгнал. С периодом:Т/Э на этот выход поступает инфор-,мация, срабатывает. дешифратор 22 иуправляющий сигнал через элементИ 37 устанавливает в нулевое состоя ние триггер 34 (заканчивается режимвывода корреляционной функции К(,1),а также в единичное состояние триггер 35. Наего выходе (выход 6 устройства) появляется сигнал "Останов".Цикл работы видеопроцессора в данномкадре заканчивается.лого-циФрового преобразователя соединен с. информационным входом первого регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повышения точности.9 Э5 в него введены преобразователь оптического информационного сигнала в электрический, формирователь строба, синхрогенератор импульсов, блок формирования адресов, блок управления, делитель на постоянное число, три регистра, причем блок формирования адресов содержит четыре счетчика, четыре регистра, два дешифратора,. блок управления содержит два формирователя импульсов два делителя частоты, три элемента. И, три триггера, счетчик, в блоке формирования адресов счетный вход первого счетчика соединен с счетным входом второго счетчика и с первым выходом синхрогенератора импульсов, вход разрешения работы первого счетчика соединен с входом разрешения считывания первого регистра и с вторым выходом синх рогенератора импульсов, выход первого счетчика соединен с информационным входом первого регистра, вход разрешения работы второго счетчика ;соединен с входом разрешения считывания второго регистра и с выходом строба формирователя строба, выход второго счетчика соединен с информационным входом второго регистра, вход разрешения работы третьего счетчика соединен с входом разрешения считывания третьего регистра и с прямым выходом первого триггера блока управления, счетный вход третьего счетчи" ка соединен с выходом первого дели 40 теля блока управления, вход разрешения работы четвертого счетчика соединен с входом разрешения записи четвертого регистра и с прямым выходом второго триггера блока управления,45 счетный вход четвертого триггера соединен с выходом второго делителя блока управления, выход третьего 1счетчика соединен с информационным входом третьего регистра и через пер" вый дешифратор с первым входом перво 50 го элемента И блока управления, выход четвертого счетчика соединен с информационным входом четвертого регистра и через второй дешифратор с первым входом второго элемента И блока управления, выходы первого, второго, третьего и четвертого регистров через монтажное ИЛИ соединены с адресным входом блока памяти, в блокеуправления вход первого формирователя импульсов, входы первого и второго делителей частоты и первый входтретьего элемента И соединены с вторым выходом синхрогенератора импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с входом разрешения записи-считывания первого регистра и через второй формирователь импульсов с входом разрешения записисчитывания блока памяти, выход первого делителя частоты соединен с вторымвходом третьего элемента И, выходкоторого соединен с счетным входомсчетчика, выход которого соединен спервым входом умножителя, входы установки в "О" первого, второго и третьего триггеров соединены с вторым выходом синхрогенератора импульсовинформационные входы первого и второго триггеров соединены с шиной нулевого потенциала, вход установки в"1" первого триггера соединен с вторым выходом синхрогенератора импульсов, прямой выход первого триггерасоединен с вторым входом первогоэлемента И, выход которого соединенс синхронизирующим входом первоготриггера и с входом установки в "1"второго триггера прямой выход которого соединен с вторым входом второгоэлемента И, выход которого соединенс синхронизирующим входом второготриггера и с входом установки в " 1"третьего триггера, прямой выход которого является выходом признака окончания работы устройства, синхронизирующий вход и выход преобразователяоптического сигнала в электрическийсоединены соответственно с третьимвыходом синхрогенератора импульсов иинформационным входом аналого-цифрового преобразователя, вход запускакоторого соединен с первым выходомсинхрогенератора импульсов., второйвыход которого соединен с входом об"нуления первого регистра, информационный вход которого соединен с выходомсумматора, первый вход которого соединен с информационным входом блокапамяти и выходом первого регистра,выход блока памяти соединен с информационным входом второго регистра ичерез делитель на постоянное число свторым входом умножителя, выход которого соединен с информационным входомтретьего регистра, входы разрешениясчитывания второго и третьего регистров соединены с прямыми выходамисоответственно второго и первоготриггеров блока управления, выходыпервого, второго и третьего регистров соединены череэ монтажное ИЛИ с вторым входом сумматора и являются информационным выходом устройства, первый, второй,и третий входы формирователя строба соединены соответственно с первым, вторым и четвертым выходами синхрогенераторов импульсов,ираж 66 ГКНТ СС венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 роизв аказ 6760/51 НИИПИ Госуда енного к13035, Мо тета по ва, Жоб Ра Подписное етениям и открытия ушская наб., д. 4/5