Устройство для обработки цифровых изображений Советский патент 1991 года по МПК G06F15/353 G06F15/66 

ся значение проинтерполированного отсчета. Это значение во втором периоде тактовой частоты через информационный вход мультиплексора 3 поступает на выход устройства и является вторым элементом матрицы выходного изображения.

матрицы. Значения сигналов на выходах 13-17 не изменяются, поэтому на выходах 8-11 блока 4 появятся значе- ния соответственно 254-го, 255-го, нулевого и первого элементов исходной матрицы. Значение второго элемента траектории (элемента, находящего-.

10

ся на пересечении первой строки и 255-го столбца матрицы исходного изображения) во время 511-го периода тактовой частоты через вход мультиплексора 3 поступает на выход устройства. Это значение является значением 511-го элемента первой строки выходной матрицы, Одновременно на выходе блока интерполяции формируется значение проинтерполированного отсчета, которое в 512-м периоде тактовой частоты через вход мультиплексора 3 передается на выход устройства и является значением последнего 512-го эле- мента первой строки выходной матрицы. С приходом 512-го импульса тактовой частоты ца выходе переполнения первого счетчика 34 установится нулевой уровень, а с приходом следующего 513-го импульса тактовой частоты (для простоты.изложения удобно счет импульсов тактовой частоты производить по модулю 512, поэтому 513-й импульс будет соответствовать первому импульсу тактовой частоты второй серии импульсов) на выходе переполнения счетчика 34 установится единичный уровень, по которому на прямом выходе триггера 30 устанавливается единичный уровень. Содержимое первого счетчика 34 при этом будет равно нулю, а второго счетчика 35 - равно 255. Переход из состояния логической единицы в нуль на инверсном выходе триггера 30 не изцы, который поступает на управляющий вход мультиплексора 42 и подключает его второй вход к выходу. При этом на выходе адреса 12 блока 1 формируется значение (255; 0). На выходе 13 блока устанавливается единичный уровень, поступающий с выхода триггера 30. Этот уровень позволяет формировать траекторию в окне вдоль столбцов. На выходах 14-J7 формируются двоичные двухразр дные адреса 00, 00, 00 и 00 соответственно. Таким образом получают вертикапьную траекторию в окне с адресом верхнего левого элемента (255; 0)« По эгшм сигналам на выходе 8 блока 4 пояьится значение первого элемента последней строки исходной матрицы, на выходе 9 - первого элемента первой строка, на выходе 10 - первого элемента второй строки, на выходе 11 - перБОгс элемента третьей строки матриц i исходного изображения,, По этим данным, поступающим на входы блока интерполяции, формируется проинтерполированное значение на выходе блока 2 интерполяции, которое через мультиплексор 3 поступает на выход устройства и является значением первого элемента ь горой строки выходной матрицы,

Формирование последующих элементов второй строки выходной производится подобным образов. При этсм поочередно формируется то вер и:катц.иая,

20

25

30

меняет содержимого счетчиков 32 и 33 то диагональная траекторич и соогвет-10

6848( 10

цы, который поступает на управляющий вход мультиплексора 42 и подключает его второй вход к выходу. При этом на выходе адреса 12 блока 1 формируется значение (255; 0). На выходе 13 блока устанавливается единичный уровень, поступающий с выхода триггера 30. Этот уровень позволяет формировать траекторию в окне вдоль столбцов. На выходах 14-J7 формируются двоичные двухразр дные адреса 00, 00, 00 и 00 соответственно. Таким образом получают вертикапьную траекторию в окне с адресом верхнего левого элемента (255; 0)« По эгшм сигналам на выходе 8 блока 4 пояьится значение первого элемента последней строки исходной матрицы, на выходе 9 - первого элемента первой строка, на выходе 10 - первого элемента второй строки, на выходе 11 - перБОгс элемента третьей строки матриц i исходного изображения,, По этим данным, поступающим на входы блока интерполяции, формируется проинтерполированное значение на выходе блока 2 интерполяции, которое через мультиплексор 3 поступает на выход устройства и является значением первого элемента ь горой строки выходной матрицы,

Формирование последующих элементов второй строки выходной производится подобным образов. При этсм поочередно формируется то вер и:катц.иая,

20

25

30

Изобретение относится к радиоэлектронике и информационно-вычислительной технике и может быть использовано в цифровых видеосистемах, включающих операции обработки изображений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет изменения формата изображений. Поставленная п. 5 13 ,6fefroc 7W цель достигается тем, что устройство содержит блок 1 управления и формирования адреса, блок 2 интерполяции, мультиплексор 3 и блок 4 памяти изображений. Устройство обеспечивает получение увеличенного в два раза фрагмента изображения размером элементов, хранящегося в блоке 4 памяти изображений. Вычисление значений элементов увеличенной матрицы может производиться в соответствии с ходом те- левизонной развертки в квазериальном масштабе времени. Это повышает эффек - тивность реализации ряда алгоритмов цифровой обработки изображений, например алгоритмов предварительной обработки изображений, алгоритмов распознавания изображений и др. Кроме того, использование интерполяции третьего порядка позволяет получать высокое качество увеличенных изображений. 3 ил. I , 16 13 1JL со IS /б 17 00 Ј 00

Единичным уровнемв поступающим с прямого выхода триггера 30, разрешается прохождение на вход управления мультиплексора 42 импульсов деленной на два тактовой частоты с выхода триггера 29. Этим же единичным уровнем, поступающим на вход управления мультиплексора 21, производится подключение второго входа мультиплексора к его выходу, т.е. на выход будет поступать значение 255 с выхода счетчика 33. Нулевым уровнем, поступающим с инверсного выхода триггера 30, устанавливается нулевой уровень на выходе 18, который, поступая на управляющий вход мультиплексора 3, подключает выход блока интерполяции к выходу устройства. Состояние триггера 30 сохраняется на протяжений последующих 551 импульсов тактовой частоты. Во время первого импульса тактовой частоты второй серии импуЛьсов на выходе триггера 29 устанавливается уровэнь логической едини0

5

®

ствующие адреса верхних левых элементов окна 4x4.

Формирование значении элементов последующих нечетных строк производится таким же образом, как и для первой строки выходной матрицы, а для элементов четных строк - как Bio- рой строки зыходной матрицы,

Блок 2 интерполяции работает следующим образом. На его входы поступают значения четырех отсчетов исход ной матрицы Х(0), Х(1), Х(2), Х(3) . Восьмиразрядные значения отсчетов, поступающие на первый и второй входы блока интерполяции, суммируются на первом сумматоре 19, с выхода которо-. го девятиразрядная сумма (восемь разрядов результата плюс разряд переноса) поступает на вход первого арифметико- логического узла (Any) 22. Восьмиразрядные значения отсчетов, поступающие на третий и четвертой входы блока 2, суммируются на втором сумматоре 19,

111636848

с выхода которого девятиразрядная сумма поступает на вход первого АПУ 22.

« э

J2.

to

На входы управления S постоянно поступает двоичный код ОНО, позволяющий производить операцию вы- - читания значенияs поступающего на вто- рой вход, из значения, поступающего на первый вход. Если разница положительная , то ее значение представляется в прямом коде. Значение разницы умножается далее на 53/256 умножите лем 28 и с его выхода поступает на вход второго АЛУ 22. На его входах управления при этом формируется код 1001, позволяющий производить операцию суммирования значений, поступающих на его входы данных.

Если разница на выходе первого АЛУ

Если переполнения нет, то на входе управления полярностью MD регистра установится единичный уровень, на входе сброса R - единичный уровень, что позволяет передать данные с входа регистра на его выход, т.е. на выход блока 2.

Если есть переполнение, то на входе управления полярностью МО регистра установится нулевой уровень, на входе сброса R - нулевой уровень и нулевое содержимое регистра инвертируется и поступает на его выход. 15 Это означает, что все значения, выхо- Гдящие за верхний предел динамическо- . го диапазона, будут заменены максималь-i ным значением, которое равно 255 (в

двоичном коде восемь единичных раз22 отрицательная, то ее значение пред-20РЯД°В)« ставляется в обратном коде, а на вы- Если на втором АПУ 22 производитходе переноса появляется единичныйся операция вычитания: единичный уроуровень, который позволяет передатьвень на выходе переполнения первого

инвертированное значение разницыАЛУ. и отрицательное значение разницы

(т.е. представленное уже в прямом ко- (1)+Х( - Х(0)+Х(зД на выходе перде) с второго входа мультиплексора 26 на его выход. Значение разницы умножается далее на 53/256 и поступает на второй вход второго АПУ 22, на входах управления которого при этом формируется код 0110, позволяющий вычесть значение В из значения А.

Так как на вход А второго АЛУ 22 , поступает значение суммы tx( l)+X(2)j . то на его выходе будет формироваться значение в соответствии с выражением

Х(1)+Х(2)ф(1)+Х(2): -1Х(0)+Х(3)} /Й.

При этом, если на втором АПУ 22 производится операция суммирования: низкий уровень на выходе переноса АЛУ 22 и положительное значение разницы

вого АЛУ, то единичный уровень на выходе переполнения второго АЛУ свидетельствует об отрицательном значении на выходе второго АЛУ, а нулевой - о 30 положительном значении результата. Если результат положительный, то на входе управления полярностью MD регистра 27 установится единичный уровень, на вход сброса R - единичный уровень, что позволяет передать данные с входа регистра на выход блока 2.

Если результат отрицательный, то на входе управления полярностью MD регистра установится единичный уровень, на .входе сброса R - нулевой уровень, и нулевое содержимое регистра поступает на выхбдМЭто означает, что все значения, выходящие за нижний предел динамического диапазона, бу35

40

Ех(1)+Х(2)1- р((0)+Х(3) .на выходе пер- дут заменены минимальным (нулевым) вого АПУ 22, то единичный уровень на выходе переноса второго АЛУ 22 свидетельствует о том, что переполнения

значением.

Операции.замены значений на минимальное и максимальное (при отрицательном результате и переполнении

нет, а нулевой - о наличии переполнеОперации.замены значений на минимальное и максимальное (при отрицательном результате и переполнении

ния. Данные с выхода делителя 20 пос- 5Q соответственно) позволяет сохранить тупают на вход регистра 27, в качестве которого используется многофункциональный буферный регистр, позволяющий производить инверсию данных на его выходе при нулевом уровне сигнат „ ла управления полярностью данных MD, а также обнуление содержимого регистра при нулевом уровне сигнала сброса R.

диапазон выходных данных таким же, как и входных. При обработке изображений отрицательное значение яркости лишено смысла, а максимальное значение яркости ограничено техническими характеристиками дисплея. Форм, у л а изобретения Устройство для обработки цифровых изображений, содержащие блок управле12

o

Если переполнения нет, то на входе управления полярностью MD регистра установится единичный уровень, на входе сброса R - единичный уровень, что позволяет передать данные с входа регистра на его выход, т.е. на выход блока 2.

Если есть переполнение, то на входе управления полярностью МО регистра установится нулевой уровень, на входе сброса R - нулевой уровень и нулевое содержимое регистра инвертируется и поступает на его выход. 5 Это означает, что все значения, выхо- Гдящие за верхний предел динамическо- . го диапазона, будут заменены максималь-i ным значением, которое равно 255 (в

вого АЛУ, то единичный уровень на выходе переполнения второго АЛУ свидетельствует об отрицательном значении на выходе второго АЛУ, а нулевой - о положительном значении результата. Если результат положительный, то на входе управления полярностью MD регистра 27 установится единичный уровень, на вход сброса R - единичный уровень, что позволяет передать данные с входа регистра на выход блока 2.

Если результат отрицательный, то на входе управления полярностью MD регистра установится единичный уровень, на .входе сброса R - нулевой уровень, и нулевое содержимое регистра поступает на выхбдМЭто означает, что все значения, выходящие за нижний предел динамического диапазона, бу

дут заменены минимальным (нулевым)

дут заменены минимальным (нулевым)

значением.

Операции.замены значений на минимальное и максимальное (при отрицательном результате и переполнении

соответственно) позволяет сохранить

диапазон выходных данных таким же, как и входных. При обработке изображений отрицательное значение яркости лишено смысла, а максимальное значение яркости ограничено техническими характеристиками дисплея. Форм, у л а изобретения Устройство для обработки цифровых изображений, содержащие блок управле

ния и формирования адреса, мультиплексор, блок памяти изображений, группа адресных входов которого соединена соответственно с группой адресных выходов блока управления и формирования адреса, первый управляющий выход которого соединей, с управляющим входом мультиплексора, выход которого является выходом устройства, первый информаци- онный вход мультиплексора соединен с соответствующей выходом блока памяти изображений, нзгод задания режима которого соединен w дайной логического нуля, первый вход-штока управления сое- динен с входом тактовых импульсов устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет изменения формата изображения, оно дополнительно содержит блок интерполяции, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора, а первый , второй, третий и четвертый входы - соответственно с выходами блока памяти изображений, управляющий вход которого соединен с вторым управляющим выходом блока управления и формирования адреса, второй и третий входы которого соединены соответственно с входами сброса и начальной установки устройства, причем блок интерполяции содержит первый и второй сумматоры, первый и второй арифметико-логические узлы, элемент НЕ группу элементов НЕ, мультиплексор, элемент ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, умножитель на коэффициент, делитель, регистр, пер- вый и второй информационные входы первого сумматора соединены соответственно с первым и вторым входами блока интерполяции, первый и второй информационные входы второго сумматора соединены соответственно с третьим

0

c

и четвертым входами блока интерполяции, выход первого сумматора и его выход переноса соединены с первыми информационными входами первого и второго арифметико-логического узла, выход второго сумматора и его выход переноса соединены с вторым информационным входом первого арифметико- логического узла, вход управления которого соединен с входом константы устройства, а информационный выход соединен с первым информационным входом мультиплексора блока и входами-элементов НЕ группы, выходы которых соединены с вторым информационным входом мультиплексора блока, выход которого соединен с входом умножителя на коэффициент, выход которого соединен с вторым информационным входом второго арифметико-логического узла, информационный выход которого соединен с входом делителя, выход которого соединен с информационным входом регистра, выход которого является выходом блока интерполяции, выход переноса первого арифметико-логического узла соединен с его входом переноса, входом управления мультиплексора, входом элемента НЕ, вторыми третьим входами управления второго арифметико-логического узла, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса регистра, выход элемента НЕ соединен с первым и вторым управляющими входами второго арифметико-логического узла, выход переноса которого соединен с его входом переноса, вторыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом управления , полярностью регистра.

5

0

0