Устройство обработки изображений Советский патент 1990 года по МПК G06T1/00 

СГ)

4; ел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки изображений.5

Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства.

Принцип работы устройства основан на выполнении над изображением,

моугольном окне. В этом случае импульсная характеристика может быть представлена в виде:

h|(m, , mp

(5)

(. ()

JO

. ,. л , где h (m О, i 1,2 - импульсные xaпредставленным прямоугольной матри- ,о р еристики двух последовательно с.о- цей отсчетов х(п,, п) операции двумерной цифрой свертки согласно формуле :

(n).,mi)eD

единенных звеньев ЛПП-системы, каждое из которых суммирует группы подряд расположенных отсчетов двумерного

,, /„ „ , сигнала каждая по своей координате: п(.га, Шр 15

. „„.. .,(il - . .f

(;i

(1)

Y(n, ,г.,)

),

где h(m., inj -импульсная характеристика эквивалентной линейной двумерной систе-1 20

. Ч х ч

h (m,)

1 при У П1,

где ft

(i)

(Ь v: (6)

О при mj су т; р) w() целочисленные констангде ft

О при mj су т; р) w() целочисленные констанмы с постоянными параметрами (ЛПП-системы), . D - конечная область ненулевых значений импульсной характеристики, 25 Y(h,,h,,) - элемент прямоугольной матрицы.отсчетов выходного изображения.

Y(n,, п)

А К-( PK-I PKJ

а х(п, -га, )(0 m, j.(7)

Из (Ьормулы (7) видно, что каждый с отсчет выходного сигнала вычисляется как взвешенная сумма результатов суммирования входных отсчетов по где К - число параллельных ветвей прямоугольным областям, расположен- устройства (звеньев ЛПП-сис- ным в окрестности рассматриваемой темы)40

Устройство, в отличие от известных,, реализует ЛПП-систему с импульсной характеристикой в виде суммы

ты удовлетворяющие условию:

„(;).(;) У к р к .

с учетом (4)-(6) выражение (3) приобретает окончательную форму:

h(mi, Шо)

Ч к-«

(ni,, nij) ,

(2)

h (m,,m - импульсные характеристики звеньев

Q - постоянные коэффициенты.

После подстановки (2) и (1) получают

45

точки. Весовые коэффициенты в (7), положение и размеры областей суммирования рассчитываются исходя из эффективности решения той или иной задачи обработки изображения.

В устройстве суммирующие ЛПП- системы реализованы рекурсивно и действуют согласно соотношению:

n);

(3)

- Z(n, ,

.h|(ra,, in)x(n,-m, n , (m,.nitl6p (4)

В предлагаемом устройстве каждое где Z(n, п,) - промежуточный сиг- из параллельных звеньев осуществляетнал, получаемый сумсуммирование входных отсчетов в прямированием по одной

моугольном окне. В этом случае импульсная характеристика может быть представлена в виде:

h|(m, , mp

(5)

(. ()

JO

. „„.. .,(il - . .f

1 при У П1,

(Ь v: (6)

О при mj су т; р) w() целочисленные константы удовлетворяющие условию:

„(;).(;) У к р к .

ом (4)-(6) выражение (3) ет окончательную форму:

Из (Ьормулы (7) видно, что каждый отсчет выходного сигнала вычисляется как взвешенная сумма результатов суммирования входных отсчетов по прямоугольным областям, расположен- ным в окрестности рассматриваемой

точки. Весовые коэффициенты в (7), положение и размеры областей суммирования рассчитываются исходя из эффективности решения той или иной задачи обработки изображения.

В устройстве суммирующие ЛПП- системы реализованы рекурсивно и действуют согласно соотношению:

Z Z(n,-1, nj)+x(n,-у, п) - х(п,-(Ь ;,

(2) Y Y(n,, ,, IX,-у) ,(г).

(9)

- Z(n, ,

промежуточный сиг- нал, получаемый суммированием по одной

5151

из координат в sBeite с номером k.

Так как на вход устройства поступает последовательность входного изображения, полученная их лексикографическим упорядочением (построчной разверткой с длиной строки L), и для одновременного получения отсчетов с разными координатами используется задержка входных отсчетов на соответствующее число тактов, формулы (8) и (9) можно переписать в виде:

Z,(0) Z,(L) + x(/ .L - ) -(/iL.p..L); Y,(0) Y,(L) .Z,(o(

.(OL +

( к -

где Z,((0),

Y(0) - текушие значения сигналов Z 1 и k-рекурсив ном звене-, Z(V), х(б),

YK() - соответственно задержанные значения сигналов ( б .., - соответственно величина задержки в тактах).

Для сигналов х и Z введена некоторая обшая задержкао(;, равная соответственно максимальному значению переменных , k О, k 1 с целью обеспечить совпадение по величине задержки сигналов, относящихся к одному выходному отсчету по (3).

Соотношения (10 (11) означают, что вычисление суммы в прямоугольном окне происходит поэтапно, по следующему алгоритму: вычисление сумм между строками, выполняемое рекурсивно; вычисление сумм внутри строки, выполняемое также рекурсивно. Данный алгоритм позволяет уменьшить число сложений при вычислении суммы по прямоугольной области и позволяет применить блок формирования задержанных отсчетов, формирующий задержки на число тактов, кратное длине строки.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема реализации блока задержки.

Устройство содержит блок 1 взвешенного суммирования, блок 2 формирования задержанных отсчетов, k вычис

74506

лительных узлов 3, содержащих арифметический блок 4, блок 5 задержки, i арифметический блок 6 и элемент 7 задержки, вход 8 данных устройства, тактовый вход 9 устройства и вход 10 начальной установки устройства.

Вычислительный узел (фиг.2) образуют три регистра 11, три блока 12 д оперативной памяти, три сумматора 13 и три счетчика 14.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы сигналом, по- J5 да ваемым на вход 10 начальной установки устройства, очищается блок 2 формирования задержанных отсчетов, блоки 5 и элементы 7 задержки. Затем на вход 8 устройства подаются отсче- 20 ты входного изображения, записываемые в блок 2 формирования задержанных отсчетов по переднему фронту тактового импульса, подаваемого на такто- вьш вход 9. По заднему фронту такто- 25 вого импульсов происходит выдача задержанных сигналов из блока 2 формирования задержанных отсчетов на вход суммирования и вход вычитания арифметических блоков 4 узлов 3. В каждом 30 узле 3 на вход суммирования арифметического блока 4 поступает сигнал с выхода блока 5, т.е. задержанный на строку выходной сигнал арифметического блока 4, данные с выхода арифметического блока 4 поступает на вход блока 5 и заносится в него по переднему фронту следующего тактового импульса.

Таким образом, на выходе арифмети- д0 ческого блока 4 узла с номером k формируется сигнал Z согласно с формулой (10).

Задержанные сигналы Z снимаются с выходов блока 5 в каждом узле 3 и д2 поступают соответственно на вход суммирования и вход вычитания арифметического блока 6. На другой вход суммирования арифметического блока 6 поступает сигнал с выхода элемента 7 Q задержки, т.е. задержанный на один такт выходной сигнал арифметического блока 6. Данные с выхода арифметического блока- 6 заносятся в элемент 7 задержки по переднему фронту следую- щего тактового импульса. Таким образом на выходе арифметического блока 6к узла формируется сигнал Y согласно()1Х Сигналы с выходов элементов 8 за- дерюжки k узлов 3, представляющие со35

бой задержанные на эдип такт сигналы Y|x, подаются на соответствуюпще входы блока 1, который осуществляет их взвшенное суммирование согласно (3) и подает результат на выход устройства Блок 5 работает следующим образом Входные данные подаются на вход первого блока 12 оп ративиой памяти. При подаче импу И-.с-ч яа тактг вый вход пропс хо чит увел:1че П1е на единицу значения счетчика 14,выборка задержки ич регистров I и запись входных данных в блок 12 оперативной памяти по адрпсу ,P;;BHOMV значения задержки , поступающему из регистра 11 ,и содер- жимого счетчика 1Д ,вычисляемой сумматором 13 .Пусть содержимое счетчика 14 равно га, а значение задержки п. Тогда очередной отсчет данных заносится в блок 12 оперативной памяти по адресу ш+п.По снятии такт(5вого импульса блок оперативной памяти переходит в режим считывания, регистр 11 будет не выбран и значение данных на его выходе равно О,

В этом случае из блока 12 оператив ной памяти извлекается число, хранившееся в нем по адресу т, т.е. залисан ное на п тактов раньше. Нг.псодные данные блока 12 поступают ча отвод и на вход следующего блока 12 оперативной памяти, который вместе со счетчиком 14, сумматором 13 и регистром 11 образуют вторую схему задержки, которая работает аналогично.

Формула изобретения

1. Устройство обработки изображений, содержаг ее блок формирования задержанных отсчетов и блок взвпщен- ного суммирования, выход которого является выходом устройства, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит k вьпптслительных узлов, каждый из которых содержит первый и второй арифметические блоки, элемент задержки и блок задержки, первый, второй и третий выходы которого сое- динены соответственно с ncj. и вторым входами первого арифметическо г

0

5

0

5

блока, с первым входом второго арифметического блока, которого соединен с информационным входом бло - ка задержки, выход первого арифметического блока соединен с информационным входом элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого арифметического блока, входы начальной установки и тактовые входы блока задержки и элемента задержки каждого вычислительного узле соепинены соответственно с первым и вторым входами блока формирования задержанных отсчетов и являются входом начальной установки и тактовым входом устройства соответственно, вход данных устройства соединен с третьим входом блока формирования задержанных отсчетов, (21-1)-й и 21-й выходы которого соединены соответственно с рто- рым и третьим входами второго арифметического блока i-ro вычислительного узла (i 1, k - число вычислительных узлов), выходы элементов задержки всех вычислительных узлов соединены соответственно с входами блока взвешенного суммирования.

2. Устройство по п. 1, о т л и 0 ч а 1 щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, блок задержки содержит три последовательно соеди- HeHHbJx блока оперативной памяти, три сумматора, три счетчика и три регист2 ра, выходы первого, второго и третьего блоков оперативной памяти являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока задержки, информационный вход первого блока оперативной памяти соединен с инАор- мацион 1ым входом блока задержки, входы разрешения записи блоков оперативной памяти, входы выборки регистров и счетные входы счетчиков соединены и подключены к тактовому входу блока задержки, выходы i-ro счетчика и i-ro регистра соединены с первым и вторым входами i-ro сумматора, выход которого соединен с адресньгм входом i-ro блока оперативной памяти (i ), вход очистки которого соединен с входом начальной установки блока задержки.

0

5

0

Csj

Изобретение относится к вычислительной технике и может применяться в системах обработки изображений. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства при сохранении точности обработки и без усложнения устройства. Устройство содержит блок 1 взвешенного суммирования, блок 2 формирования задержанных отсчетов и К вычислительных узлов 3, каждый из которых состоит из арифметического блока 4, блока 5 задержки, арифметического блока 6 и элемента 7 задержки. Принцип работы устройства основан на замене прямого вычисления двумерной цифровой свертки суммой вида Y(N₁, N₂) = Σ A_K Σ Σ X(N₁-M₁, N₂-M₂), где A_K - постоянные коэффициенты, а суммы по переменным для областей D прямоугольной формы вычисляются рекурсивно. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.