Устройство для фильтрации изображений Советский патент 1990 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных быстродействующих вычислительных систем распознавания зрительных образов в реальном масштабе времени в условиях действия шумов.

Цель изобретения - расширение области применения за счет изменения параметров фильтрации: изменения размера окна Фильтра и программирования его формы.

На чертеже представлена блок-схема

устройства.

Устройство содержит регистр 1 управляющего слова разрядностью п, где

п - размер окна фильтра, первую группу 2 элементов задержки , . содержащую п-1 последовательно соединенных элементов задержки с управляемой длительностью, первую группу 3 компараторов, количество компараторов в группе п-1, вторую группу 4 элементов задержки, содержащую (п-1)(п-2)/2 элементов задержки, осуществляющих задержку на один такт, пх(п-1)/2 инверторов 5j п сумматоров 6, вторую группу 7 компараторов, содержащую п компараторов, мультиплексор 8, генератор 9 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

ЈЛ ЕД ОЭ

S5

d,r

о при с; с j

1 при С; Ь С3

где ,...,i-n-1

d j - значение выходного сигнала

компаратора j С; - значение элемента массива,

поданного на первый вход компаратора ;

- значение элемента массива, поданного на второй вход компаратора .

В свою очередь, на выходе каждого элемента задержки второй группы 4 элементов задержки в текущем такте работы устройства будут результаты попарного сравнения сигналов С, и

J

гие варианты формы окна фильтра. Таблица 1

315539S6

Перед подачей информации на вход устройства необходимо задать режим работы устройства, а именно: форму окрестности и ранг выходного значе- г ния. Программирование режима работы производится путем записи управляющего слова в регистр 1. Управляющее слово содержит п-1 чисел A;(..., п-1), программирующих величину за- JQ держки в j-м элементе задержки 2, и числа В, задающего ранг выходного значения (В R-1), где R - ранг выбираемого числа.

Табл. 1 показывает зависимость ts значений А от различных форм окна фильтра для п 9 (N - число элементов в строке изображения), Приведены примеры различных форм окна - строка столбец, крест, квадрат. Возможны С;.2 ,... ,С ., ; и ,

С i-n- i Cf-э и С i-f ,.. ., С; -YI--I ; и C i-r -i , вычисленные в предыдущих тактах посредством компараторов 3.

Таким образом, в массиве исходных 25 данных каждый элемент сравнивается со всеми предыдущими элементами, задержанными на элементах задержки первой группы 2. Далее, выходные сигналы компараторов первой группы 3 и выход- 30 ные сигналы элементов задержки второй группы k поступают на входы инверторов 5.

Прямые и инверсные сигналы компа-. раторов первой группы 3 и элементов 35 задержки второй группы Ц поступают на входы сумматоров следующим образом - на входы сумматоров поступают результаты сравнения: сигналы С,, со всеми С;н,...,С{-ц-( . На входы каждого пос- окна и в связи с тем, что n-t выходов- ледующего сумматора 6;: поступают регистра 1 соединены с управляющими сигналы с выходов элементов задержки входами элементов задержки 2, которые второй группы элементов задержки 4 - соединены последовательно, на элемен- С }:.,/:,) - результаты сравнения С;: , тах задержки первой группы 2 за п-1 со всеми предыдущими С}, ,..., С; тактов собирается исходный массив чи- 45 и инверсные результаты сравнения со сел L ,. „., С ,4 .

С выхода каждого элемента задержки сигналы подаются на вторые входы соответствующих компараторов первой .

группы компараторов 3 на первые вхо- 5, При заданном законе функционирования ды которых подаютс я-анализируемые сиг- компараторов первой группы 3 значение налы, поступающие на вход устройства. Компараторы 3 первой группы выполняют попарное сравнение текущего элемента

В соответствии с выбранной формой

всеми последующими С j i, ,...,C n- сигналами.

Каждый сумматор считывает количество единиц ,поданных на его входы.

выходного сигнала сумматора показывает, сколько элементов в массиве меньше элемента С;, i 0,...,п-1. Следовыходного сигнала сумматора показыва ет, сколько элементов в массиве мень ше элемента С;, i 0,...,п-1. Следоотсчета С; с п-1 - предыдущими эле- вательно, значение выходного сигнала ментами, задержанными на элементах i сумматора, равное нулю, свидетельст- задержки первой группы 1, Значение выходного сигнала каждого компаратовует о том, что элемент массива, соответствующий этому сумматору, минимальный в данной выборке, а значение

ра 3 определяется по формуле

d,r

о при с; с j

1 при С; Ь С3

где ,...,i-n-1

d j - значение выходного сигнала

компаратора j С; - значение элемента массива,

поданного на первый вход компаратора ;

- значение элемента массива, поданного на второй вход компаратора .

В свою очередь, на выходе каждого элемента задержки второй группы 4 элементов задержки в текущем такте работы устройства будут результаты попарного сравнения сигналов С, и

J

С;.2 ,... ,С ., ; и ,

Прямые и инверсные сигналы компа-. раторов первой группы 3 и элементов задержки второй группы Ц поступают на входы сумматоров следующим образом - на входы сумматоров поступают результаты сравнения: сигналы С,, со всеми С;н,...,С{-ц-( . На входы каждого пос- ледующего сумматора 6;: поступают сигналы с выходов элементов задержки второй группы элементов задержки 4 - С }:.,/:,) - результаты сравнения С;: со всеми предыдущими С}, ,..., С; и инверсные результаты сравнения со

При заданном законе функционирования компараторов первой группы 3 значение

всеми последующими С j i, ,...,C n- сигналами.

Каждый сумматор считывает количество единиц ,поданных на его входы.

При заданном законе функционирования компараторов первой группы 3 значение

выходного сигнала сумматора показывает, сколько элементов в массиве меньше элемента С;, i 0,...,п-1. Следовательно, значение выходного сигнала сумматора, равное нулю, свидетельст-

вательно, значение выходного сигнала сумматора, равное нулю, свидетельст-

вует о том, что элемент массива, соответствующий этому сумматору, минимальный в данной выборке, а значение

выходного сигнала сумматора, равное п-1, соответствует максимальному элементу в данной выборке.

Таким образом, на выходе каждого сумматора образуется число, равное R-1, что соответствует рангу элемента С; в упорядоченном массиве. Затем каждый выходной сигнал сумматора ерав нивается на компараторах второй группы компараторов 7 с наперед заданным кодом ранга В, поступающим с n-го выхода регистра 1 управляющего слова. При совпадении кодов на выходе соответствующего компаратора появляется 1, разрешающая прохождение соответствующего значения входного сигнала на выход мультиплексора 8, являющийся выходом устройства. С этой целью

53996

мультиплексор 8 выполнен в виде ключей, на информационные входы которых поданы сигналы С ;,. .. ,С с выходов элементов задержки первой группы 2, на управляющие входы поданы выходные сигналы компараторов 7 соответственно, а все выходы ключей объединены и являются выходом устройства .

0

Таким образом, на выходе устройства присутствует значение сигнала из входной выборки с заданным рангом.

-При м ер. Пусть п 9 и на входы компараторов поступил массив чисел . Тогда работу устройства ранговой фильтрации можно проиллюстрировать с помощью табл. 2.

Таблица 2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе специализированных быстродействующих вычислительных систем распознавания зрительных образов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - расширение области применения за счет изменения параметров фильтрации: изменения размера окна фильтра и программирования его формы. Устройство содержит регистр управляющего слова, две группы элементов задержки, причем одна из групп состоит из элементов задержки с управляемой длительностью, две группы компараторов, инверторы, сумматоры, мультиплексор и генератор тактовых импульсов. 1 ил.

Каждая строка табл. 2 содержит результаты попарного сравнения d одного из элементов упорядоченного ,мас- ,сива с номеров i со всеми остальными элементами с номерами j (i,,...,n), причем результаты сравнения этого элемента с предыдущими элементами массива взяты с инверсией. При построчном суммировании полученных значений d , r получается число В| для

этого элемента, т.е. В; 2. , причем , т.е. сами с собой элементы не сравниваются.

Устройство выполнено для и байтной разрядности отсчетов. Элементы задержки первой группы 2 выполнены на микросхемах К 537РУ2 и программируемых счетчиках К 561 И Е15. Применение данных микросхем позволяет менять задержку на один элемент от 1 до 09б тактов. Все компараторы выполнены на микросхемах К 561ИП2, сумматоры - на микросхемах К 155ИМ2 по дре

вовиднои структуре, каждый сумматор включает 5 корпусов, элементы Задержки второй группы f выполнены на микросхемах К 555ИР16 (используется синхронная запись по D-входам), в качестве инверторов использованы микросхемы К 555ЛН1, а мультиплексор выполнен на микросхемах К 561ЛН1, объединенных по выходу.

Расширение области применения позволяет увеличить класс задач, решаемых с помощью фильтра. Например, изменение формы окна со строки на столбец позволяет решать задачи фильтрации пачек шумовых выбросов, включая выпадение отдельных телевизионных строк, а квадратная форма окна более предпочтительна для задач фильтрации,

случайного шума и в тех случаях, когда анизотропия фильтра нарушает структуру изображения, либо неизвестна ориентация объектов, подлежащих распознаванию. Задача амплитудного детекти

рования решается путем определения экстремального значения с привлечением информации о значениях других рангов. Программирование ранга фильтра Позволяет реализовать любые процедуры ранговой фильтрации, линейной и нелинейной, за несколько проходов изображений.

формула изобретения

Устройство для фильтрации изобра- ений, содержащее генератор тактовых импульсов, первую группу последова- Цельно соединенных элементов задержки, вторую группу элементов задержки, первую группу компараторов, мультип- /юксор, вход первого элемента задержки первой группы является входом уст- роиства и соединен с первыми входами гервой группы компар.эторов и одним из информационных входов мультиплексора, выходы элементов задержки первой груп соединены с вторыми входами пер вой группы компараторов и другими информационными входами мультиплексора, первые входы элементов задержки второй группы соединены с выходами пер0

5 0 5

вой группы компараторов, выход мультиплексора является выходом устройства, вторые входы элементов задержки первой и второй группы соединены с выходом генератора тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет изменения параметров фильтрации, в него введены инверторы, сумматоры, вторая группа компараторов и регистр управляющего слова, входы инверторов соединены с выходами компараторов первой группы и элементов .задержки второй группы, входы сумматоров соединены с выходами компараторов первой группы, инверторов и элементов задержки второй группы, первые входы компараторов второй группы соединены с выходами сумматоров, вторые входы компараторов второй группы соединены с первым выходом регистра управляющего слова, а первые входы элементов задержки второй группы соединены с выходами компараторов первой группы, выходы компараторов второй группы соединены с второй группой информационных входов мультиплексора.

Выход

t