Устройство для экстремальной фильтрации Советский патент 1990 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах дпя обработки двумерных массивов данныхs например, для обработки изображений.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности изменения размерностей апертуры,

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит блок памяти сумматоры 2 и 38 коммутатор 4„ блоки сравнения 5 - 7 а счетчики 8 -- 11, регистры 12 - 14, триггер 15, генера тор 16 импульсов,, группы 7 s 18 элементов И, элементы И 19 - 23 элементы ИЛИ 24 - 28, элемент НЕ 29, элементы 30 - 32 задержки; формировател 33 импульсов9 входы задания длины строки 34 и столбца 35 апертуры, вхо 36 запуска, вход 37 начальной установки, вход 38 выбора режима, выход 39 синхронизации, информационный выход 40, выход 41 окончания работы.

Операция экстремальной фильтрации чад двумерным массивом А размерность m хп заключается в следующем, Для каждого элемента массива s , где i - l,2,...,m, j 1,2,...,п, определяется экстремум средь элементов матрицы р q (рэ q нечетные)s называемой апертурой, с центром в a j „

Устройство позвог.яс-т производить экстремальную фильтро х.ю двумерных массивов9 для которых числа га и п - целые степени двойки, т,е, m 2 ™, п 2 , Счетчики 9 к 10 имеют соответственно 1ти 1 п разрядов, В блоке 1 памяти хранится исходный массив А. В регистры 13 и 14 записываются приведенные размерности р и q матрицы-апертуры (максимальные смещения от центра апертуоы)t а именно р1 (р - l)/2j q :q - 1)/, Числа из регистров 13 и i4 передаются в счетчики 8 и 11 с инвертированием, Счетчики 8 и 13 имеют дополнительный разряд по сравнению с регистрами 13 и 14 для представления знака числа. Сумматоры 2 и 3 выполнены с представлением знака числа двумя разрядами.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства счетчики 9 и 10 и триггер 15 нахо

5

0

5

0

0

0

дятся в нулевом состоянии. При выполнении максимальной (минимальной) фильтрации на вход 38 выбора типа экстремума подается нулевой (единичный) уровень и сигналом начальной установки по входу 37 все разряды регистра 12 устанавливаются в нуле- вое состояние. Кроме того, сигнал начальной установки через элементы ИЛИ 26 и 28 устанавливает знаковые разряды счетчик-ов 8 и 1 1 в единичное состояние и открьюает группы 17 и 18 элементов И, разрешая запись в счетчики 8 и 11 обратных кодов чисел, записанных в регистрах 13 и 14. Затем этот же сигнал начальной установки через элемент задержки 32 прибавляет единицу к содержимому счетчика 11 для корректировки содержимого счетчика 11 с целью обеспечения просмотра ровно q строк матрицы-апертуры.

После сигнала пуска по входу 36 „ который устанавливает триггер 15 в единичное согтояниеэ импульсы от генератора 16 импульсов через элемент И 22 поступают на счетный вход счетчика 8, Значения, находящиеся в счетчиках 8 и 11, поступают на сумматоры 2 и 3 соответственно. На эти же сумматоры поступают и значения со счетчиков 9 и 10. Вычисленные сумматорами 2 и 3 значения представляют собой соответственно младшие и старшие разряды адреса элемента апертуры с центром в a,-: (i и j - записаны в счетчиках 9 и 10). По данному адресу из блока 1 памяти выбирается значение, которое поступает на первую группу входов коммутатора 4, Если при сложении в каком-либо сумматоре сумма оказалась отрицательной или произошло переполнение, то это означает, что данный элемент апертуры находится за границей массива А, Об этом свидетельствует сигная с выхода элемента ИЛИ 25э который поступает на управляющий вход коммутатора 4. При этом значение текущего элемента апертуры с первой группы входов коммутатора 4 на его вых-од не поступает, а заменяется значением, установленным на входе 38, т.е. нулем при поиске максимума или максимальным числом при поиске минимума . Блок 5 сравнения выдает через элемент И 21 сигнал записи в регистр 12 числа, находящегося на выходе коммутатора 4, если

это число больше (меньше - при поиске минимума) числа, находящегося в регистре 12,

В случае, когда при поступлении очередного импульса с генератора 16 содержимое счетчика 8 совпадает с содержимым регистра 13, сигнал с выхода блока 6 сравнения поступает на формирователь 33, который формирует импульс, записывающий повторно (через элемент 31 задержки, элемент ИЛИ 28 и группу 17 элементов И) в счетчик 8 обратный код числа (-р ) . Этот же импульс с выхода элемента задержки 31 добавляет единицу в счетчик 11 что обеспечивает переход к просмотру следующей строки матрицы-апертуры.

Сигнал на выходе блока 7 сравнени появляется с переходом к просмотру последней строки апертуры. После окончания просмотра этой строки сигнал с выхода блока 6 сравнения, преобразуемый в импульс формирователем 33, через элемент задержки 31 и открытый элемент И 23 формирует синхроимпульс на выходе 39 устройства, по которому с выходов 40 выводится результат, а также через элемент 30 задержки происходит установка регистра 12 в состояние, определяемое сигналом на входе 38 выбора типа экстремума. По этому же сигналу с выхода элемента И 23 происходит запись в счетчик 11 дополнительного кода числа (-q1), что подготавливает устройство к просмотру апертуры следующего элемента исходной матрицы А. Кроме того, этот же импульс с выхода элемента И 23 прибавляет единицу в счетчик 9, переходя, таким образом, к следующему элементу матрицы А.

После просмотра всех элементов матрицы А сигнал переполнения с выхода счетчика 10 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние и поступает на выход 41 окончания работы уст

ла

и з

обретения 50

45

Устройство для экстремальной фильтрации, содержащее блок памяти, два . сумматора, коммутатор, первый блок сравнения, первый регистр, первый, второй и третий счетчики, генератор импульсов, триггер, элемент НЕ, четыре элемента И, первый и второй элементы ИЛИ, формирователь импульсов и

0

5

0

5

первый элемент задержки, причем вход начальной установки устройства соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами установки разрядов первого регистра соответственно в единичное и нулевое состояние, вход синхронизации которого подключен к выходу третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, выход генератора импульсов соединен с синхровходом триггера и первым входом четвертого элемента И, вход запуска устройства соединен с D-входом триггера, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и счетным входом первого счетчика, вход задания режима устройства соединен со всеми информационными входами первой группы коммутатора, вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, выход переполнения второго счетчика соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого является выходом окончания работы устройства и соединен с R-входом триггера, выходы разрядов второго и третьего счетчиков соединены с первыми группами входов соответственно первого и второго сумматоров, выходы разрядов которых соединены с группами соответственно младших и старших разрядов адреса блока памяти, группа выходов которого соединена с второй группой информационных входов коммутатора, выходы которого соединены с входами первой группы первого блока сравнения и ин- 5 формационными входами первого регистра, выходы разрядов которого являются информационными выходами устройства и соединены с входами второй группы первого блока сравнения, выходы знаковых разрядов первого и второго сумматоров соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выход синхронизации устройства объединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом первого элемент а ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных

0

5

0

5

возможностей за счет обеспечения возможности изменения размерностей ацертуры, в него введены второй и третий регистры, четвертый счетчик, второй и третий блоки сравнения„ пя- элемент И, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, второй и третий элементы задержки, первую и вторую г руппы элементов И, причем группы входов задания длины строки и столбца апертуры устройства соединены с группами информационных входов соответственно второго и третьего регистров, инверсные выходы соответственно i-ro и j-ro разрядов которых,, гце Ц ,,.,1р„ J 1,2 j, „ . , , 1, 1р , 1,- максимальные длины строки и столбца апертуры соответственно;, соединены соответственно с i-м и j-м входами первой группы соответственно второго третьего блоков сравнения и с лер- ыми входами соответственно 1-го и -го элементов И соответственно первой и второй группы, выходы которых соединены с информационными входами соответственно i-го и j-го разрядов Соответственно первого и четвертого |счетчиков9 выходы разрядов которых соединены с вторыми группами входов

соответственно первого и второго сумматоров и соответственно второго и третьего блоков сравнения, выходы которых соединены с входами соответственно формирователя импульсов и пятого элемента И, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, счетным входом второго счетчика и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами всех элементов И второй группы, информационным входом старшего разряда четвертого счетчика

и, через второй элемент задержки - с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом четвертого счетчика,- выход формирователя импульсов соединен с

входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом старшего разряда первого счетчика и вторыми входами всех элементов И первой группы, вход начальной установки устройства соединен с вторыми входами

третьего и пятого элементов ИЛИ.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах для обработки двумерных массивов данных, например, при обработке изображений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности изменения размерностей апертуры. Устройство содержит блок памяти 1, сумматоры 2, 3, коммутатор 4, блоки сравнения 5, 6, 7, счетчики 8 - 11, регистры 12, 13, 14, триггер 15, генератор импульсов 16, группы элементов И 17, 18, элементы И 19 - 23, элементы ИЛИ 24 - 28, элемент НЕ 29, элементы задержки 30, 31, 32, формирователь импульсов 33, входы задания длины строки 34 и столбца 35 апертуры, вход запуска 36, вход начальной установки 37, вход выбора режима 38, выход синхронизации 39, информационный выход 40, выход окончания работы 41. Операция экстремальной фильтрации (ЭФ) заключается в определении для каждого элемента исходного массива экстремального значения в некоторой окрестности, называемой апертурой данного элемента массива. Перед началом работы в блок памяти 1 заносится исходный массив, а в регистры 13 и 14 - размерности апертуры. При работе устройства происходит последовательный просмотр исходного массива и для каждого элемента этого массива - последовательный поиск экстремального значения в поле апертуры. Результат ЭФ формируется на выходе 40 устройства. 1 ил.