Устройство для экстремальной фильтрации Советский патент 1988 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к автоматике и пьршслительной технике и предназначено для использования в специализи- рованных вычислительных устройствах

при обработке двумерных массивов данных, например изображений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет динамического изменения апертуры

I На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит блоки 1 и 2 памяти, счетчики 3-5, сумматоры 6-8,

Коммутаторы 9 и 10 блок 11 сравнения регистры 12,t3, генератор 14 импуль™

сов, триггер 15, одновибратор 16, элементы И 17-20, элементы ИЛИ 21 и 22, элемент НЕ 23, элемент 24 задержки, вход 25 запуска, вход 26 начальной

:установки, вход 27 выбора режима,

I вход 28 задания апертуры, вход 29 управления записью апертуры, адресные

; входы 30, вход 31 упра:вления вводом исходных данных, вход 32 исходных данных, вход 33 синронизации исходных данных, выход 34 синхронизации, выход 35 результата, выход 36 окончания работы устройства.

Операция экстремальной фильтрации над двумерным массивом A(n,m) заключается в том,что для каждого элемента массива (,2,...,n,j 1,2,..,m) определяется экстремум среди элементов матрицы размерностью р х q (p,q - нечетные), называемое апертурой, с центром в а;- .

Устройство позволяет производить экстремальную фильтрацию двумерных массивов, для которых числа п и 111целые степени двойки, т.е. , и о различными наборами чисел Рц и q, ,2,...k (k - максимальное количество различных обеспечиваемых апертур). Счетчик 3 имеет емкость N

, макс /

К .) Т.е. количество точек, в самой большой возможной апертуре счетчики 4,5,имеют соответственно 1 н 1 разрядов. В блоке 2 памяти, который может быть вьшолнен в виде ПЗУ, находятся смещения адресов точек апертуры относительно ее центральной точки для всех возможных апертур, причем в младших ,, 1 разрядах записаны (со знаком) смещения адресов по абсцис се, в следующих разрядах - с (1„+2)--, го по ( +2)-и - по ординате,

Смещение точек апертур записаны в блоке 2 памяти в виде непрерывных

областей размером (р, х q., -i-l) слов

к к

для всех к возможных апертур,, причем в последнем слойе каждой области записано число, в (1-п + 1г„ +3)-м разряде которого единица, остальные разряды - нулевые,

Для двух возможных апертур (3x1) и (3x3), т.е. , , , блок памяти 2 может содержать данные (1„.3), которые приведены в таблице.

Адрес

I

Данные

О 000001 11 Г 000000000

2000000001

3100000000

4О 1 1 1 Т 1 1 1 1 ,

5011110000

6011110001

7000001111

8000000000

9000000001

10000011111

110000100.о о

12000010001

13100000000

Устройство работает следующим образом,

Перед началом работы в блок 2 памяти заносится исходный массив А (ио входу 32 - очередное значение, г - р: о- ду 30 - его адрес) j, в .регистг заносится начальный адрес области блока 2 памяти, в которой записаны смещения адресов для выбранной аппаратуры (например, при необходимости провести фильтрацию с апертурой 3x3 в регистре 13 заносится число 4), Сигналом по входу 26 обнуляются счетчики 3,4 и 5,, а соответствующим сигналом на входе 27 в регистре 12 устанавливается нулевое значение при выполнении максимальной фильтрации, и состояние все единицы при выполнении минимальной фильтрации.

После сигнала пуска по входу 25, которьй устанавливает триггер 15 в

1

единичное состояние, импульсы от ге- нератора 14 через элемент И 17 поступают на счетный вход счетчика 3, Значение, находящееся в счетчике 3, складывается сумматором 8 с начальным адресом смещений адресов для выбранной апертуры и поступает на адресные входы блока 2 памяти, из которого выбираются смещения координат соответст- вующих элементов матрицы аперт фы. Эти смещения затем складываются сумматорами 6 и 7 с координатами текущего значения элемента массива а- , на- ходящимися в счетчиках 4 и 5, Вычис- ленные значения представляют собой мпад1иие и старшие разряды элемента массива, а- , которьм выбирается из блока 1 памяти и поступает на первую группу входов коммутатора 9. Если при сложении в каком-либо сумматоре 6 или 7 сумма оказалась отрицательной или произошло переполнение)(для фиксации которого в сумматорах пре

рмула изобретения

Ф

Устройство для экстремальной фильтрации, содержащее два блока памяти, три счетчика, два сумматора, первьпЧ коммутатор, блок сравнения, первый регистр, генератор импульсов, триггер одновибратор, элемент задержки, четыре элемента И, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И и входом синхронизации триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика и первым входом второго элемента И, выход которого соединен с синхровходом первого регистра, выходы разрядов которого являются выходами результата устройства и соединены с информационными входами первой группы блока сравнения, выход которого сое

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах при обработке двумерных массивов данных,например изображений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет динамического изменения апертуры экстремальной фильтрации. Экстремальная фильтрация заключается в определении для каждого элемента исходного массива экстремального значения в некоторой окрестности, называемой апертурой, данного элемента массива. Устройство содержит блоки памяти 1,2, счетчики 3,4,5, сумматоры 6,7,8, коммутаторы 9,10, блок сравнения 11, регистры 12,13, генератор импульсов 14, триггер 15, однонибратор 16, элементы И 17-20, ИЛИ 21,22, НЕ 23, элемент задержки 24. При работе устройства последовательно просматривается исходный массив, и для каждого элемента этого массива ведется последовательный поиск экстремального значения в поле апертур. Различные допустимые апертуры, определяемые размерами матрицы по абсциссе и ординате, выбираются путем задания начального адреса области памяти БП 2, в которой хранятся смещения адресов относительно центра апертуры для всех точек этой апертуры. 1 ил., 1 табл. а № fO (Л

дусмотрено два знаковых разряда), то 25 динен с вторым входом второго элемен- данньй элемент матрицы апертуры находится за границей массива ..А. Сигнал об этом с выхода элемента ИЛИ 21 поступает на управляющий вход коммутато- -ра 9, при этом на его выходах значе- ЗО ние а- заменяется значением, установленным на входе 25, т.е, нулем при поиске максимума и максимальным числом - при поиске минимума. Блок 11 сравнения вьщает через элемент И 18 сигнал записи в регистр 12 числа, находящегося на выходе коммутатора 9, если это число больше (меньше - при поиске максимума)5 чем в регистре 12,

35

та И, выход одновибратора является выходом синхроимпульсов устройства и через элемент задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого является выходом окончания работы устройства и соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, информационный вход которого подключен к входу запуска устройства, выходы разрядов второго и третьего

По окончании поиска экстремума счетчиков соединены с входами первых

ди всех элементов матрицы апертуры из блока памяти 2 выбирается слово, в старшем разряде которого единица, поступающая на вход одновибратора 16 Одновибратор 16 вьфабатывает синхроимпульс на выходе 34 устройства,по которому с выходов 35 может быть считан результат. Этот же импульс обнулит счетчик 3 и через элемент 24 задержки вновь установит регистр 12 в состояние, определяемое сигналом на входе 27, и прибавит единицу в счетчике 4, переходя, таким образом, к следующему элементу а- . После про,К+)

смотра всех элементов массива А сигнал переполнения с выхода счетчика 6 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние и поступает на выход 36 устройства,

динен с вторым входом второго элемен-

та И, выход одновибратора является выходом синхроимпульсов устройства и через элемент задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого является выходом окончания работы устройства и соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, информационный вход которого подключен к входу запуска устройства, выходы разрядов второго и третьего

5

0

5

групп соответственно первого и второго сумматоров, знаковые выходы которых соединены с входами второго элемента ШШ, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, выходы первого блока памяти соединены с информационными входами первой группы первого коммутатора, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра и информационными входами второй группы блока сравнения, управляющий вход которого объединен с первым входом третьего элемента И, входом элемента НЕ, информационными входами второй группы первого коммутатора и подключен к входу выбора режима устройства, выход элемента НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, вход

514

начальной установки устройства соединен с вторым входом первого элемента ШП1, выход которого соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены с входами установки первого регистра соответственно в единичное и нулевое состояния, выходы младших разрядов второго блока памяти соединены с входами второй группы первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения воз- ;можнос,ти динамического изменения апер:|

туры, в него введены третий сумматор, второй коммутатор и второй регистр, причем входы задания апертуры и управ :ления записью апертуры устройства ;с.оединены соответственно с информа:

ционными входами и входом синхрониза- |1щи третьего регистра, выходы разря- 08 третьего регистра и первого счетчика соединены с входами соответственно первой и второй групп третьего f -сумматора, выходы которого соединены

с адресными входами второго блока па216

мяти, выход старшего разряда которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с входом уста- ковки в нулевое состояние первого счетчика, выходы старпмх разрядов второго блока памяти, кроме самого старшего разряда, соединены с входаг-да второй второго сумматора, выходы разрядов мантисс первого и второго сумматоров соединены соответственно с информационными входами первой группы шaдшиx и старших разрядов второго коммутатора, выходы которого соедине-.

вы с адресными входами первого блока памяти, информационные входы второй группы и управляющий вход второго коммутатора являются соответственно адресными входами и входом управления

20

вводом исходных данных устройства, информационные входы и вход управления записью первого блока памяти являются соответственно входами исходных данных и входом синхронизации исходных данных устройства, вход начальной

установки устройства соединен с входа-ми установки в нулевое состояние всех счетчиков.