Устройство для цифровой двумерной свертки Советский патент 1989 года по МПК G06F17/00 G06T7/60 

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при обработке двумерных массивов данных большой размерности, например при обработке изображений, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1196871.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва путем выделения контурных признаков изображения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2-4 - функциональные схемы блока памяти порогов, прз-шеры исполнения.

Устройство для цифровой двумерной свертки (ЦДС) содержит мультиплексор 1, блок 2 памяти весовых коэффициентов, группу узлов 3 памяти, группу блоков 4 умножения, блок 5 синхронизации, счетчики 6 и 7, де- шифраторы 8 - 10, элементы И 11 и 12, информационный вход 13 устройства, вход 14 загрузки весовых коэф- фициентов устройства, вход 15 задания режима работы устройства, входы 16 и 17 синхронизации устройства, выход 18 устройства, группу накапливающих сумматоров 19, входы 20 и 21 загрузки верхних и нижних порогов устройства соответственно, блоки 22 и 23 памяти порогов, цифровые компараторы 24 и 25, а также выходы 26 и 27 контурных признаков устройства.

Блок 22 памяти порогов, изображенный на фиг. 2, выполнен в виде двухпортового узла 28 памяти.

Блок 22 памяти порогов, изображенный на фиг. 3, образует группа регистров 29.

Блок 22 памяти порогов, изображенный на фиг. 4, содержит сдвиговьг узел 30 памяти.

Функциональная схема устройства (фиг. 1) составлена для варианта реализации блока 22 памяти порогов на двухпортовом узле 28 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно при соответствующем сигнале на входе 15 задания режима работы : устройства через мультиплексор 1 по входу 14 загрузки весовых коэффициентов устройства происходит запись весовых коэффициентов в узльт З памяти группы (тактовые цепи,чрбеспечивакнцие запись информации, ,не показаны).

После загрузки весовых коэффициентов изменяется сигнал на входе 15 задания режима работы устройства, при этом к информационному входу первого узла 3 памяти группы через мультиплексор 1 подключается выход последнего узла 3 памяти группы.

ЦДС изображения с ядром (2К + 1)х X (2L + 1)

К L

,j.e

e-L

6)

k.e

S

0 5 о

Q

С

5

0

выполняется посредством параллельного умножения входной точки изображения x. на 2К + 1 соответствуюпщх весовых коэффициента х , . ,..., X ..g. ; ..., X j. г-сэ ц р формирования частичных сумм ЦДС я 2К + 1 накапливающих сумматорах группы 19, сдвига весовых коэффициентов в узлах памяти группы 3 на один элемент при каждом поступлении новой точки изображения, формировании результата ЦДС в одном из накапливающих сумматоров 19 группы после обработки каждой строки изображения. Считывание результата ЦДС из накапливающих сумматоров 19 группы осуществляется с помощью управляющего сигнала, поступающего на входы считывания с соответствукщего выхода дешифратора 10. Обнуление содержимого накапливающего сумматора 19 группы, сформировавшего результат ЦДС, осуществляется путем подачи управляющего сигнала ни вход нулевых уста;- .новок накапливающих сумматоров 19 группы с соответствующего выхода дешифратора 9. Счетчик 6 осуществляет цикл счета до 2L + 2, последний такт служит для считывания результата ЦДС из накапливающего сумматора 19 группы, сформировавшего выходное значение ЦДС, на выход 18 устройства. Дешифратор 8 на основе дешифрации сигналов состояния счетчика 6 формирует сигналы, соответствующие первому и (2L + 2) -му состояниям счетчика 6.

С помощью сигналов, поступающих по первому входу 16 синхронизации устройства, осуществляется синхронизация сдвигов в узлах 3 памяти группы и запись произведей йй в накаплива- нщие сумматоры 19 группы. С помощью сигналов, поступакицих по второму входу синхронизагщи устройства, осуществляется синхронизация работы блоков 4 умножения группы. Первый и второй элементы И 11 и 12 осущевляют запрет поступления синхронизирующих сигналов на узлы 3 памяти группы, блоки 4 умножения группы и сумматоры 19 группы при (2L + 2)-м состоянии счетчика 6. После обрабоки каждой строки изображения, т.е поступления 2L + 2 синхронизирующи сигналов, счетчик 6 вырабатывает н выходе завершения цикла сигнал синхронизации счетчика 7. Сигналь состояния счетчика 7 анализируются дешифраторами 9 и 10, которые в первом такте осуществляют обнуление предьщущего результата в сумматоре 19 группы, а на (2L + 2)-м такте - считывание результата ЦДС из сумматора 19 группы, сформировавшего результат ЦДС. Цикл счетчика 7 равен 2К + 1,

Выделение контурных признаков изображения с ядром (2К + 1) х (2L + 1) выполняется посредством последовательного сравнения результатов вычисления свертки в точках с соответствующими нижним и верхним пороговыми значениями в данных точках. Загрузка пороговых значений в блоки 22 и 23 памяти порогов емкостью (2К + 1) слов каждый начинается после загрузки весовых коэффициентов в узлы 3 памяти группы и производится с началом обработки каждой очередной строки изображения. По окончании обработки строки изображения т.е. при (2L + 2)-м состоянии счетчика 6, одновременно со считыванием результата ЦДС на выход устройства 18 и первые входы цифровых компараторов 24 и 25, на вторые входы цифровых компараторов 24 и 25 соответственно из блоков 22 и 23 памяти порогов считываются соответствующие данному результату ЦДС значения верхнего и нижнего порогов. Результаты сравнения с выходов цифровых компараторов 24 и 25 передаются на соответствующие выходы 26 и 27 контурных признаков.

При реализации блоков 22 и 23 памяти порогов в виде сдвигового узла 30 памяти считывание значений порогов на выходы блоков 22 и 23 производится одновременно с записью новых значений на входы блоков 22 и

10

4516944

23 памяти порогов с последнего выхода первого дешифратора (фиг. 4). При реализации блоков 22 и 23 в виде двухпортового узла 28 памяти сигналы состояния счетчика 7 параллельно подаются на адресные входы обоих каналов двухпортового узла 28 памяти, причем в (2L -f 2)-м такте работы устройства осуществляется считывание значений порогов по вторым каналам двухпортовых узлов 28 памяти на вторые входы цифровых компараторов 24 и 25, а в первом такте следующего цикла по этому же адресу осуществляется запись по первым каналам двухпортового узла 28 новых значений порогов.

При реализации блоков 22 и 23 памяти порогов согласно фиг. 3 необходимо использовать для управления этими блоками сигналы с выходов дешифраторов 9 и 10.

15

20

25 ф

о р М у л а

зобретения

30

Устройство для цифровой двумерной свертки по авт. св. № 1196871, отличающееся тем, что, с

- у Ч 1 U J С

целью расширения функциональных возможностей устройства за счет вьщеле- ния контурных признаков изображения в .него введены два блока памяти порогов и два цифровых компаратора, причем ин- 35 Формационные входы первого и второго блоков памяти порогов являются соответственно входами загрузки верхних и нижних порогов устройства, информационные выходы первого и второго 40 блоков памяти порогов соединены с первыми информационными входами соответственно первого и второго цифроные ;°f . информационные входы которых объединены и под- 5 ключены к выходу устройства, адресные входы первого и второго блоков памяти порогов объединены и соединены с информационным выходом второго счетчика блока синхронизации 0 входы записи и входы считывания первого и второго блоков памяти соединены соответственно с первым и последним выходами первого дешифратора блока синхронизации, выходы перво- 5 го и второго цифровых компараторов являются соответственно первьп и

--

Фаз. 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке двумерных массивов данных большой размерности, например при обработке изображений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства 13 IS т путем вьщеления контурных признаков изображения. Устройство содержит мультиплексор 1, блок 2 памяти весовых коэффициентов, группу 3 узлов памяти, группу 4 блоков умножения, блок 5 синхронизации, счетчики 6, 7, дешифраторы 8-10, элементы И 11, 12, информационный вход 13 устройства, вход 14 загрузки весовых коэффициентов устройства, группу 19 накапливающих сумматоров, входы 20, 21 загрузки верхних и нижних порогов устройства, блоки 22, 23 памяти порогов, цифровые компараторы 24, 25, выходы 26, 27 контурных признаков устройства. С помощью блоков 22, 23 памяти и цифровых компараторов 24, 23 на выходах 26, 27 устройства формируются признаки контуров (верхнего и .нижнего) устройства. 4 ил. & (Л ; г; ел г/ N