Устройство для адаптивного скользящего сглаживания Советский патент 1991 года по МПК G06F15/36 G06F15/353 

6л зренеитаЬ задеояки

Вычислит погреши аппроксимации

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов, например, для уменьшения шума в изображении.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройстро для адаптивного скользящего сглаживания содержит N элементов 1 задержки (N - объем выборки), генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 вычисления квадрата среднего, блок 4 вычисления среднего квадрата, блок 5 вычисления коэффициента линейной регресси и, первый сумматор 6, блок 7 ограничения, блок 8 деления, блок 9 извлечение квадратного корня, блок 10 вычитания, блок 11 умножения, второй сумматор 12.

Устройство работает следующим образом.

Отсчеты (выборки) входного сигнала последовательно в соответствии с частотой генератора 2 тактовых импульсов поступают на вход первого элемента 1 задержки. Каждый из элементов задержки осуществляет задержку на один отсчет входной последовательности отсчетов сигнала. В каждом такте работы устройства блок 3 рекурсивно вычисляет квадрат локального среднего значения а(к) по симметричной окрестности из N точек относительно отсчета g(k-l), включая этот отсчет, где l(N-1)/2, с использованием следующего соотношения:

a(k) ls(k), S(k)S(k-1)+g(k)-g(k-N).

где S(k) - сумма N последовательных отсчетов сигнала. Посредством блока 4 в каждом такте работы вычисляется локальное среднее значение квадратов отсчетов сигнала b(k) по следующему соотношению:

. b(k) -I T(k); T(k) T(k-1)+g2(k)-g2(k-N),

где T(k) - сумма квадратов значений N последовательных отсчетов входного сигнала.

Совокупность блоков 3-6 осуществляет вычисление дисперсии кусочно-линейной аппроксимации на основе следующего соотношения:

D(k) b (k- a2(k)- c2(k)/r, где г 1(1+1 )(2I-M) 2/3, a c(k) вычисляется с помощью рекуррентного соотношения

c(k)c(k-1}-S(k}f g(k-NH+- j g(k).

Значение a(k) и (k)/i(l+lX2l+1) являются соответственно свободным членом и коэф- фициен ом наклона в уравнении отрезка прямой линии, которые определяются по

методу наименьших квадратов. Значение c(k) вычисляется в k-м такте работы устройства в блоке 5 вычисления коэффициента линейной регрессии. С выхода сумматора 6 вычисленное значение локальной дисперсии D(k) поступает на вход блока 8 деления. На другой вход блока 8 поступает значение

2

дисперсии шума о (). Блок 8 вычисляет ко- эффициент a (f), т.е. реализует функцию а

2 (l) a (i)/D(l). В случае превышения диспер2

сии шума о (i) локальной дисперсии D(i) значение а (I) в точке i устанавливается в

1 при помощи блока 7 ограничения для удовлетворения условия 0. a (i )s1.

Таким образом, на выход устройства, который является выходом второго сумматора 12, поступает значение очередного отсчета f(i)g(i)+ a (i)g(i)-g(i) результата адаптивного сглаживания.

Формула изобретения Устройство для адаптивного скользящего сглаживания, содержащее N последовательно соединенных элементов задержки (N - объем выборки), блок вычисления квадрата среднего, блок вычисления среднего квадрата, блок вычисления коэффициента линейной регрессии, блок извлечения квадратного корня, блок вычитания, первый сумматор и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входам синхронизации элементов задержки, блоков вычисления квадрата среднего, вычисления среднего квадрата, вычисления коэффициента линейной регрессии, извлечения квадратного корня и первого сумматора, информационный вход устройства соединен с входом первого

элемента задержки и с первыми имнфома- ционными входами блоков вычисления квадрата среднего, вычисления среднего квадрата и вычисления коэффициента линейной регрессии, выход М-го элемента за

держки

подключен

вторым

информационным входам блоков вычисления квадрата среднего, вычисления среднего квадрата и вычисления коэффициента линейной регрессии, выход суммы блока вычисления квадрата среднего подключен к третьему информационному.входу блока вычисления коэффициента линейной регрессии, информационный выход блока вычисления квадрата среднего соединен с

первым информационным входом первого сумматора и информационным входом блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, вход вычитаемого которого соединен с выходом (N+1)/2-ro элемента задержки, информационные выходы блоков вычисления коэффициента линейной регрессии и вычисления среднего квадрата подключены соответственно к второму и третьему информационным входам первого сумматора, отличающееся тем. что, с целью повышения точности, в него введены блок деления, блок ограничения, блок умножения и второй сумматор, причем выход первого сумматора подключен к входу де

лителя блока деления, вход делимого которого является входом задания дисперсии шума устройства, выход блока деления через блок ограничения подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, выход блока умножения подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу (N+1)/2-ro элемента задержки, выход второго сумматора является выходом устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов. Цель изобретения - повышение точности, Устройство содержит N элементов 1 задержки (N - объем выборки), генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 вычисления квадрата среднего, блок вычисления среднего квадрата, блок 5 вычисления коэффициента линейной регрессии, сумматоры 6 и 12, блок 7 ограничения, блок 8 деления, блок 9 извлечения квадратного корня, блок 10 вычитания и блок 11 умножения. Устройство позволяет повысить качество сглаживания сигнала, искаженного аддитивным гауссовым шумом с нулевым средним. 1 ил. Второй еунпатор Выход SA памяти Делитель