Устройство для вычисления скользящего среднего Советский патент 1988 года по МПК G06F17/18 

01

Из обретение относится к области вычислительной техники и автоматики и предназначено преимущественно .цля определения скользящего среднего по выбранному окну с наложенной на него маской .в устройствах обработки цифровой информации.

Целью изобретения является повышение точности вычисления скользяще- ГС dpBMHero двумерного поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит накапливающий сумматор 1, регистр 2, триггер 3, блок 4 памяти, блок 5 памяти маски, адресный счетчик 6, сдвиговый регист 7, реверсивный счетчик 8, счетчик 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, первый 13 и второй 14 элементы задержки, блок 15 деления и элемент ИЛИ 16. Для определенности допустим, что устройство вычисляет скользящее среднее изображения. Вычисление производится путем сканирования изображения прямоугольным ок- ном размером (N, N). При подсчете первого значения скользящего средне- го в блок памяти -4 заносится по N, первых отсчетов из N первых строк изображения. Вычисление производится с учетом весовой функции каждого из элементов окна, причем весовые функ- ции, как правило, не зависят от положения окна на изображении. Таким образом формируется маска, накладываемая на окно, элементы которой

40

В исходном состоянии содержимое блоков.памятей 4 и 5, регистров 2 и 7, счетчиков 8 и 9, триггера 3 и су матора 1 равно 0 , при этом на выходе реверсивного счетчика 8 поддер живается сигнал Равенство нулю, являющийся сигналом готовности устройства. По этому сигналу по «нешни шинам в блок памяти 4 заносится ок но, по которому будет вычисляться значение скользящего среднего, в блок памяти маски 5 заносится маска которая имеет размерность, соответствующую окну, причем каждому эле менту окна соответствует элемент ма ки, а значение элемента маски являе ся весом данного элемента окна. При использовании восьмиразрядных кодов значения весовой функции могут изме няться от О до 7, так как единичное значение каждого из разрядов кода элемента маски, начиная с младшего, соответствует единичному значению веса данного элемента окна, то двоичный код 00011111 будет соответствовать весу элемента, равному 5, а двоичный код 00000011 - веСу элемента, равному 2. В регистр 2 заносится код числа элементов маски, имеющих ненулевое значение весовой функции. Из внешней схемы управлени подается сигнал Пуск по управляющей шине. Этот сигнал через элемент ИДИ 16 заносит в регистр 7 значение элемента маски с нулевым адресом, записывает содержимое регистра 2 в реверсивный счетчик 8 (при этом попа дает сигнал готовности на выходе уст ройства) , триггер 3 устанавливают в единичное состояние, и через .третий 12 элемент И по тактовой шине в устпредставлены двоичными кодами. Каж- J. дая 1 в разрядной сетке элемента маски, начиная с младшего разряда, означает однократное вхождение этого элемента (например, при восьмиразрядной маске весами элементов окна явля- ройство начинают поступать тактовые ются целые числа в диапазоне 0-7). импульсы ТИ. Первый ТИ поступает на Вычисляется сумма всех элементов окна с учетом их весов, затем она делится на число суммирований элементов. Например, окно с размерностью (2,2) имеет элементы 2,13,17,5) и маску (02,2,0). Среднее значение

50

первые входы первого 10 и второго 1 элементов И. Если в младшем разряде сдвигового регистра 7 находится 1 то ТИ проходит через второй 11 элемент И и поступает на управляюшкй вход накапливающего сумматора 1, при бавляя к его содержимому значение текущего элемента окна, кроме этого данный ТИ поступает на вход счетчика 9, увеличивая его содержимое на 1 и через второй элемент 14 задержки на сдвигающий вход регистра 7, сдвигая его содержимое на один разряд в

а-

+ 17x2 «- j

-5-t 15.

Вычи

ление последующих значении скользя щего среднего производится аналогично, причем окно сканирует изображение по выбранному алгоритму.

5

-

Q

0 5

0

5

0

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии содержимое блоков.памятей 4 и 5, регистров 2 и 7, счетчиков 8 и 9, триггера 3 и сумматора 1 равно 0 , при этом на выходе реверсивного счетчика 8 поддерживается сигнал Равенство нулю, являющийся сигналом готовности устройства. По этому сигналу по «нешним шинам в блок памяти 4 заносится окно, по которому будет вычисляться значение скользящего среднего, в блок памяти маски 5 заносится маска, которая имеет размерность, соответствующую окну, причем каждому элементу окна соответствует элемент маски, а значение элемента маски является весом данного элемента окна. При использовании восьмиразрядных кодов значения весовой функции могут изме-- няться от О до 7, так как единичное значение каждого из разрядов кода элемента маски, начиная с младшего, соответствует единичному значению веса данного элемента окна, то двоичный код 00011111 будет соответствовать весу элемента, равному 5, а двоичный код 00000011 - веСу элемента, равному 2. В регистр 2 заносится код числа элементов маски, имеющих ненулевое значение весовой функции. Из внешней схемы управления подается сигнал Пуск по управляющей шине. Этот сигнал через элемент ИДИ 16 заносит в регистр 7 значение элемента маски с нулевым адресом, записывает содержимое регистра 2 в реверсивный счетчик 8 (при этом попадает сигнал готовности на выходе устройства) , триггер 3 устанавливают в единичное состояние, и через .третий 12 элемент И по тактовой шине в уст ройство начинают поступать тактовые импульсы ТИ. Первый ТИ поступает на

ройство начинают поступать тактовые импульсы ТИ. Первый ТИ поступает на

первые входы первого 10 и второго 11 элементов И. Если в младшем разряде сдвигового регистра 7 находится 1, то ТИ проходит через второй 11 элемент И и поступает на управляюшкй вход накапливающего сумматора 1, прибавляя к его содержимому значение текущего элемента окна, кроме этого, данный ТИ поступает на вход счетчика 9, увеличивая его содержимое на 1, и через второй элемент 14 задержки на сдвигающий вход регистра 7, сдвигая его содержимое на один разряд в

31

сторону младших. Время задержки элемента 14 задержки выбирается исходя из времени выполнения операции ело- жения сумматором 1. Следующий ТИ вновь через третий 12 элемент И проходит на первый 10 и второй 11 элементы И и при наличии в младшем разряде сдвигового -регистра 7 1 процесс вычисления повторяется, при наличии в младшем разряде этот ТИ проходит через первый элемент 1i 10, изменяет содержимое адресного счетчика 6 так что из блоков памяти 4 и 5 выбираются очередные значения элемента окна из элемента маски, причем элемент маски по сигналу с пер-вого элемента 13 задержки заносится в регистр 7, а элемент окна поступает на информационные входы сумматора 1. Время задержки элемента 13 задержки выбирается исходя из времени цикла блоков 6 и 5. Этот же ТИ поступает на счетный вход реверсивного счетчика 8, уменьшая его содержимое на 1 По следующему ТИ происходит накопление с учетом веса следующего элемента окна и т.д. до тех пор, пока счетчик 8 не обнулится. Это означает что накопление суммы элементов окна с учетом их весов в сумматоре 1 завершено, а в счетчике 9 находится делитель для вычисления среднего значения по данному окну. Отметим, что при использовании восьмиразрядных блоков памяти 4 и 5 и окна, содержащего не более 36 элементов, необходим 16-разрядный сумматор 1, а содержимое счетчика 9 соответствует, числу циклов суммирования в накапливающем сумматоре 1, которое при указанном условии не превосходит К 252, т.е. может быть представлено 8-разряднь1м двоичным числом Обнуление реверсивного счетчика В приводит к появлению сигнала готовности на выходе устройства. По это му сигналу сбрасывается в О триггер 3 и вычисляется среднее значение текущего окна в блоке деления 15, причем в качестве делимого используется содержимое накапливающего сумматора 1, а в качестве делителя содержимое счетчика 9. Во время выполнения деления по внещним щинам в блок памяти 4 заносится значение элементов очеред- .него окна, обнуляется содержимое накапливающего значения сумматора 1, счетчика 9, регистра 7 и блока адресации памяти 6. Содержимое блока па584

мкти маски 5 и регистра 2 остается прежним. После этого по управляющей шине подается сигнал Пуск, который запускает очередной цикл вычисления

скользящего среднего. Результат

предыдущего цикла появляется на выходе блока деления 15 по окончании выполнения операции деления и держится на выходной шине устройства в течение всего очередного цикла вычисления, причем результат представлен восьмиразрядным кодом.

15

Формула изобретения

0

0

Устройство для вычисления скользя-, щрго среднего, содержащее накапливающий сумматор, триггер, регистр, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности вычисления скользящего среднего двумерного .поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции, оно содер(- жит блок, памяти, блок памяти маски, адресный счетчик, сдвиговый регистр, реверсивный счетчик, счетчик, первьп, второй и третий элементы И, первый ri второй элементы задержки, блок деления и элемент ИЛИ, при этом выход адресного счетчика подключен к адресным входам блока памяти маски и блока памяти, выход которого соединен с информационным входом накапливающего сумматора, выход которого подклю 5 чен к входу делимого блока деления, выход которого является информационным выходом устройства, выход регистра подключен к информационному входу реверсивного счетчика, выход которо0 го соединен с стробирующим входом блока деления, вход делителя которого подключен к выходу счетчика, вход вычитания реверсивного счетчика объединен с счетнь1м входом адресного

5 счетчика, с входом первого элемента задержки и соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к инверсному выходу младшего разряда сдвигового регистра, пря0 мой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом первого.элемента И и подключен к выходу третьего элемента И, пер5 вый вход которого является тактовым входом устройства, второй вход третьего элемента И соединен с единичным выходом триггера, вход установки в 1 которого объединен с первым вхо514100586

дом элемента 1ШИ с входом приема чис-тактовый вход сдвигового регистра

ла реверсивного счетчика и являетсясоединен с выходом второго элемента

стробирующим входом устройства, вы-задержки, вход которого объединен с

ход первого элемента задержки подклю-счетным входом счетчика, с таковым

чей к второму входу элемента ИЛИ,входом накапливающего сумматора и

выход которого соединен с входом за-подключен к выходу второго элемента

писи сдвигового регистра, информаци-И, информационный вход блока памяти

онный вход которого подключен к вы-является информационным входом окна

ходу блока памяти маски, информацион- юустройства, вход регистра является

ный вход которого является информа-информационным входом -кода числа

ционным входом маски устройства элементов маски устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения скользящего среднего по выбранному окну с наложенной на него маской. Целью изобретения является повышение точности вычисления скользящего среднего двумерного поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит накапливающий сумматор 1, регистр 2, сдвиговый регистр 7, блок 4 памяти, блок 5. памяти маски, счетчики 6,8,9, элементы И 11 и 12, элементы задержки 13,14, элемент ИЛИ 16 и блок 15 деления. 1 ил.