Устройство для сжатия двумерных массивов информации

(51)4 С 06 Р 15/20, С 08 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ тике и вычислительнои техн е, н часности к устройствам обработкиданных дистанционных измерений,получаемых, например, с помощьюметеорологических спутникон Земли. Цель изобретения - сокращение избыточности передаваемой инфомации, Лля достижения указанной целив устройство, содержащее синхронизатор 5 и блок 4 сокращения иэбыточности по строкам и столбцам, введеныформирователи 7 и 8 коэффициентоврегрессионного сжатия по строкам истолбцам соответственно, а также со-ответствующие связи. 3 з.п. Ф-лы,4 ил,ик ий техни тыг ьство СССР 5/20, 1985 тво СССР /28, 1974,ИЯ ДВУМБРН 11 том тся к втомати и+1х,=б 2 Изобрете относится к аст льнои техни ке и вычислит ности к обраб ных измерений с помощью мет ков Земли. анцион тке данных ди получаемых,орологическихИ+тг, 2 априм спутн представляющие собой ординаты по строке и езразмерныетолбцу масси тся сокаемой данных, В качест ю изобретениязбыточности иеции.мотрим сжатиеформа ии соде л ельных коэффичины х ф и11рмулам: ополн щение ются веые ио Ж нтов испол информ Расумерного масвычисля Цсел ( точек ) строке мас столбце мав центре жаще х,.;11 сив г1 исгде исина; т чисточ ссина. Начало массива. ло точ 2х,.= х нат ко коэффициентов используются 1 числяемые по риведеннь ачестве основныхсионного сжатияНЫХ,; ИХ 2, Вам: регре велич форму ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРО 1 СТВО ДЛЯ СЖАМАССИВОВ ИНФОРМАЦИИ,и; х , 1 = 1в расиваются как компоненты основных ов коэффициентов регрессионного3 1497 сжатия по строке и столбцу соответственно а х . и х ф - как компо 1 11 2 Зненты дополнительных наборов коэффициентов по строке и столбцу соответственно,620 5 Т(х 1,х ) = Ь + Ь 1 х 1+ Ь 2 Х 2+ Входные данные поступают последовательно слева направо строчка эа строчкой.Частичные суммы .вычисляются по Формулам:л11лх .Т; х . я3лБ "хф Т =х+ Я.;1 1 21 11 21 11 1 10 определяющее поверхность наилучшегоприближения,Перед вычислением коэФфициентоврегрессии Ь, определяют вспомогательные величины, которые остаются постоянными для массива заданных размеров: и2Х Е 211Е:1 и21 Х 222Ел 20Х 2Т 11 Х 2 1 Х 1 Т 13 1 1 м г Т; 25 Частичные суммы накапливаются и после поступления всех чисел массива формируются вьжодные величины: Я 4Ь1 г Яаг2 Е 30 84Ь12 г1 С Я 1Ьиг2 В+1 фЯ 2; Я.2 Ь111 Вс представляющие собой сжатый образисходного двумерного массива данных. Исходные данные в двумерном массиве представлены с помощью К, деся" тичньж разрядов цифр. Величины Я1щБ представляются с помощью К 2 де- Ссятичных разрядов, определяемых из соотношения 45 К,= К,+ 1 К 1 Коэффициент сжатия определяетсяиз Формулы50 И К, И К 2 КС где М - число передаваемых данных На Фиг.1 изображена блок-схема уст роиства для сжатия двумерных мэссивов информации; на Фиг.2 - схема блока сокращения избыточности; на Фиг.З - схема блока Формирования элемеНтов выходного массива; на Фиг,4 - схема В ЛИНИЮ СВЯЗИ.Коэффициент сжатия пропорционален числу точек 11 исходного массива и линейно возрастает с увеличением размеров фрагмента И = пщ. Ях,лБ . =х ,.) 1Я = х1 ф 1 Для восстановления информации по сжатым данным используется известное уравнение регрессии+Ьх +Ь х +Ь хх 2 1 22 2 12 иг- (х 1 Е х 2 Е) 1 Е 1 Коэффициенты регрессии находятсяиз соотношений: 1 фИЯ 1 Ь 11 Ч 2 Ь 22 с 2Ь хх111 И е 1 1 е Н Е 1 2 Задавая значения Х 1 и х 2, можно определить восстановленное значение температуры Т,. в любой строке или 1 столбце двумерного массива.Дисперсия воспроизводимости рассматриваемого исходного массиваи1Б =(Т - Т)т ь 1-1 - е еЕ.1 Среднеквадратическое отклонение5 14Формирователя коэфАициецтов регрессионцого сжатия.Устройство для сжатия двумерныхмассивов информации Лиг,1) включаетисточник 1 информации, дискретизатор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 сокращения избыточности по строкам и столбцам, синхронизатор 5, блок 6 памяти, Аормирователь7 коэАфициентов регрессионного сжатия по строкам и Аормирователь 8 коэАФициентов регрессионного сжатия постолбцам.Блок 4 сокращения избыточности построкам и столбцам (Фиг,2) содвржитшесть одинаковых блоков 9 формирования элементов выходного массива.Блок 9 Аормирования элементов выходного массива содержит умножители10 и 11 и накапливающие сумматоры 12и 13.формирователи 7 и 8 коэФАициентоврегрессионного сжатия по строкам истолбцам соответственно (Лиг.4) содержат адресный счетчик 14 по модулюи и щ соответственно и три блока15 памяти.Устройство для сжатия двумерныхмассивов информации (фиг.4 и 1) работает следующим образом.Аналоговые сигналы, представляющие Аункцию двух аргументов и получаемые путем сканирования в фиксированной прямоугольной области пространства аргументов, с выхода источника 1 информации поступают на входдискретизатора 2, который производитвыборку и запоминание мгновенных значений сигнала через фиксированные интервалы времени, обеспечивая тем самым представление двумерной информации в виде набора значений аналогового сигнала. В блоке аналого-циАрового преобразования происходит преобразование аналоговых сигналов,поступающих с выхода дискретизатора2, в двоичный код. Таким образом, набор кодов на выходе аналого-цифрового преобразователя представляет собой двумерный числовой массив информации, полученный путем разложенияфункции двух аргументов на фиксированное число элементов по щ строками и столбцам,Массив щ к п кодов с выхода аналого-цифрового преобразователя посту-,пает на вход блока 4 сокращения избыточности по строкам и столбцам. На 97 Г 1206другие входы блока 4 сокращения избыточности поступают компоцецты осцовного, дополнительного и едицичного наборов коэААициецтов с выходаАормирователя 7 коэффициентов регрессионного сжатия по строкам с частотой следования элементов массива в строках и компоненты основного, дополнительного и единичного наборовкоэААициентов с выхода Аормирователя8 коэФАициентов регрессионного сжатия по столбцам с частотой следования строк в массиве, Компоненты наборов коэффициентов представляют собой Фиксированные числовые .константы,необходимые для осуществления регрессионного сжатия двумерного массиваинАормации, Основной, дополнительный 20 и единичный наборы по строкам содержат п числовых констант каждый, причем компоненты основного набора вычисляются как 1 - /и+1)/2, где 1.номер компоненты, 1 = 1,2,п;25 компонента дополнительного набораопределяется как разность квадратасоответствующий компоненты основногонабора и суммы квадратов значенийвсех компонент основного набора, поделенной ца п, компонента единичного набора равна единице. Основной,дополнительный и единичный наборыпо столбцам содержат щ числовыхконстант каждый, причем компонентыосновного набора вычисляются какв (щ+1)/2, где 1 - номер компоненты, 1 = 1,2,щ; 1-я компонентадополнительного набора определяется как разность квадрата соответствую О щей компоненты основного набора исуммы квадратов значений всех компонент основного набора, поделеннойна щ, компонента единичного набораравна единице.45 Компоненты наборов по строкампоступают на входы блока сокращенияизбыточности с той же дискретностьюво времени, с которой поступает информация с выхода ацалого-циАрового 50,преобразователя, или с частотой поступления элементов массива в строке,а компоненты наборов по столбцам поступают на входы блока сокращения избыточности с дискретностью во времени в и раз меньше, чем компонентынаборов по строкам, или с частотойпоступления строк массива.Блок 4 сокращения избыточностиобеспечивает нреобра овацие щикомпонент входного двумерного массива, п компонент основного набора по .строкам, и компонент дополнительного наоора по строкам, и компонент единичного набора по строкам, в компонент основного набора по столбцам, в компонент дополнительного набора по столбцам, в компонент единичного набора по столбцам в шесть 1 О числовых элементов выходного массива, используя которые, можно восстановить исходный массив в фп элементов . Точность восстановления исходного массива будет зависеть от размерности 15 массива и информационных характеристик сжимаемого сигнала. Значения компонент по строкам и столбцам определяются только размерностью массива исходных данных и не зависят от значе чий измеряемого сигнала. Элементывыходного массива с выходов блока 4 сокращения избыточности поступают на вход блока 6 памяти. 25 Блок 6 памяти принимает шесть числовых элементов выходного массива от блока 4 сокращения избыточности после поступления всех в л п элементов исходного массива. Элементы исходно О го массива могут представлять Фрагмент ипи подмассив более обширного двумерного поля данных. В этом случае оперативное запоминающее устройство выполняет Функцию буферного запоминающего устройства, осуществляющего временное хранение передаваемой информации, необходимого для органиэации равномерной во времени последовательной передачи элементов выходного массива.Блок 4 сокращения избыточности по строкам и столбцам работает следующим образом (Фиг.2).Элементы входного массива Т;1, где 45номер столбца,1 - номер строки, поступают последовательно с выхода аналого-цифрового преобразователя на вход (1). На входы (2), (3) и (4) поступают с частотой следования элементов входного массива в строке компоненты основного, дополнительного и единичного наборов коэффициентов регрессионного сжатия по строкам, причем каждому элементу строки массива соответствует определенная компонента каждого набора. На входи (5),(6) и (7) поступают с частотой следования строк входного массива компоненты основного, дополнительного и единичного наборов коэффициентов регрессионного сжатия по столбцам, причем каждой строке массива соответствует определенная компонента каждого набора. На выходах (й)-(13) к моменту окончания поступления элементов входного массива Т Формируются значения шести элементов выходного массива, представляющие сжатый образ исходной информации.Блок 9 Формирования элемента входного массива работает следующим образом (фиг.3).На вход (14) умножителя 10 поступают последовательно элементы входного массива Т; , на вход (15) умножителя 1 О и на вход (16) умножителя 11 - последовательно компоненты наборов коэффициентов регрессионного сжатия по строкам и столбцам. Умножитель 10 выполняет умножение элементов массива Т 1 и компонент наборов коэффициентов регрессионного сжатия, поступающих на вход (15), в моменты времени, соответствующие дискретности поступления элементов в строках массива Т,1 . Сумматор 12 выполняет суммирование чисел, поступающих с выхода умножителя 10, и накопление частичных сумм БФ1,2 .,в, произведений, соответствующих строкам массива Т . Умножитель 11 выполняет умножение значений частичных сумм произведений Бпоступающих с частотой следования строк массива Т с выхода накапли)вающего сумматора 12, на значения компонент соответствующего набора коэффициентов регрессионного сжатия поступающих на вход (16) блока 9 формирования элементов выходного массива. Умножение в умножителе 1 производится с частотой поступления значений частичных сумм произведений по строкам Били с частотой поступления строк массива Т, . Накапливающий сумматор 13 выполняет суммирование чисел, поступающих с выхода умножителя 11, и накопление итоговой суммы произведений.Таким образом, на выходах блоков 9 (Фиг.2) формируются шесть чисел, представляющих собой сжатый образ исходного двумерного массива информа - ции.формула изобретения1. Устройство для сжатия двумерных массивов инАормации, содержащее блок сокращения избыточности по стро 5 кам и столбцам и синхронизатор, управляющий выход которого соединен с синхровыходом устройства, инАормационный вход которого соединен с первым инАормационным входом блока сокращения избыточности по строкам и столбцам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения избыточности передаваемой информации, в него введены Аормирователи коэАфици ентов регрессионного сжатия по строкам и столбцам, первый, второй и третий выходы которых соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым, шестым, седьмым инфор мационными входами блока сокращения избыточности по строкам и столбцам, с первого по шестой инАормационные выходы которого соединены соответственно с первого по шестой информаци онными выходами устройства, первый и второй счетные. выходы синхронизатора соединены со счетными входами формирователей коэАфициентов регрессионного сжатия соответственно по строкам 30 и столбцам.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я, тем, что Аормирователь коэААициентов регрессионного сжатия содержит блоки памяти основно- З 5 го, дополнительного и единичного наборов коэфАициентов регрессии соответственно и счетчик, выход которого соединен с адресными входами блоков памяти основного, дополни р тельного и единичного наборов коэффициентов регрессии, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными выходами Аормирователя, счетный вход 45 которого соединен со счетным входом счетчика.3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок сокращения избыточности содержит шесть формирователей элементов выходного массива, выходы которых соединены соответственно с, первого по шестой информационными выходами блока, первый информационный вход которого соединен с первыми информационными входами с первого по шестой формирователей элементов выходного массива, второй информационный вход блока соединен с вторым информационным входом четвертого формирователя элементов выходного массива, третий информационный вход блока соединен с вторыми инАормационными входами второго и третьего Аормирователей элементов выходного массива, четвертый информационный вход блока соединен с вторым инАормационным входом первого формирователя элементов выходного массива, пятый информационный вход блока соединен с третьим инАормационным входом третьего формирователяэлементов выходного массива и вторым информационным входом пятого Аормирователя элементов выходного массива, шестой инАормационный вход блока соединен с вторым инАормационным входом шестого Аормирователя элементов выходного массива, седьмой информационный вход блока соединен с третьими информационными входами первого, второго, четвертого, пятого ишестого Аормирователей элементов выходного массива,4. Устройство по п,З, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь. элементов выходного массива содержит два умножителя и два накапливающих сумматора, выход произведения первого умножителя соединен с входом первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом первого множимого второго умножителя, выход произведения которого соединен с входом второго накапливающего сумматора, выход которого соединен с инАормационным выхо" дом формирователя, первый информационный вход которого соединен с входом первого множимого первого умножителя, вход второго множпмого которого соединен с вторым инАормационным входом формирователя, третий инАормационный вход которого соединен с входом второго мнонимого второго умножителя.497620Риг. 3Составитель А.Богословских Редактор А.Лежнина Техред М,Ходанич Корректор Т.КолбЗаказ 4445/49 Тираж 668 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101