Устройство для экстремальной фильтрации Советский патент 1991 года по МПК G06F7/08 

о

сп

оо

Т

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов, например, для медианной фильтрации сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сортировки чисел в скользящей выборке.

На фиг.1.представлена схема устро ства; на фиг.2 - схема ячейки анализа; на фиг.З и 4 - возможные схемы блока анализа и блока синхронизации.

Устройство содержит N ячеек 1, - 1 ц анализа (N - апертура скользящей выборки), N буферных регистров 2{ - 2ft, входной регистр 3, блок 4 синх ронизации, вход 5 и выходы б - 6j. Ячейка анализа 1 содержит регистры 7-9, коммутаторы 10 и 11, блок 12 сравнения, входы 13,, - 133 и выходы 14ц - Блок 12 сравнения содержит элементы 15,- 15$ сравнения, элементы И 16 и 17, входы 18} 184 и выходы 19.J -193, Блок 4 синхронизации содержит генератор 20 импульсов триггер 2t, элемент К 22 и выходы 23 , -233.

Устройство работает следующим образом.

Числа входной последовательности поступают на вход регистра 3. При поступлении импульсов с выхода блока 4 синхронизации на тактовые входы регистров 2 и 3 происходит одновременно запись очередного числа а в регистр 3 и перезапись остальных чисел в N регистрах 2„ С выходов регистров 3 и

2N числа aj

и а

|-Ы

пос40

тупагот на входы первой ячейки знали- , за 1 „,, Каждый такт работы устройства разделен на два полутакта -г.е. на две неперекрывающиеся фазы вычислений. В первом полутакте с выхода 23 блока 4 синхронизации на входы разрешения считывания регистров 2 и 3 подается сигнал логического О. На выходах регистров 2 имеются элементы ИЛИ,( и при подаче нулевого сигнала на их вторые входы происходят считывание кодов чисел, записанных в этих регистрах. Во втором полут.акте при поступлении управляющего.сигнала

50В каждом такте работы устройства в i-й ячейке 1j анализа вычисляется 1-я порядковая статистика соответст вующих чисел скользящей выборки, ко которой записывается в регистр 7 ячейки 1; . Согласно реализованному алгоритму рекурсивного вычисления порядковых статистик в качестве 1-й порядковой статистики, которая запи сывается в регистр 7 ячейки 1; в k-м такте, могут быть соседние поря ковые статистики и i-я порядковая статистика, вычисленные в (1с-1)-м такте, или следующее число а,, с выхода регистра 3. При выполнении соответствующих условий число a k може без изменения проходить через все те ячейки 1| , для которых ак а; . Аналогично число ak с выхода регистра 2(4 может без изменения проходить через ячейки 1. Поскольку обмен содержимым регистрами k-й и (k-D-й порядковых статистик соседних ячеек 1 осуществляется посредст вом регистра 8, то он в устройстве выполняется за два полутакта (цепи синхронизации регистров 7-9 ячеек 1 анализа не показаны). При этом в каждом полутакте в каждой ячейке выполняются одинаковые операции ср нения содержимого региста 7 С, вычисленного в предыдущем полутакте, 35 с двоичными кодами Х(() и Yk.(, сфор мированными на входах 13 и 134 это ячейки. Указанные операции одновременно осуществляются блоком 12 срав нения. При этом на выходе 19 блока 12 сравнения появляется сигнал логической 1, если , а н выходе 193 он появляется в случае выполнения неравенств Ykwt ЈC и Х|, 6 Ck. Когда одновременно выпо няются неравенства Х, Ј. С., и k-( - k-i то сигнап логической 1 присутствует на выходе 19. В этом случае в регистры 8 и 9 записываютс двоичные коды,,все разряды которых равны единице т.е. максимальные ко ды, и поэтому при их поступлении на входы ячейки 1j содержимое регист ра 7 этой ячейки не изменяется. Таким образом, после двух полутактов

логической 1 происходит считывание l55 работы устройства в регистр 7 j-й

ячейки 1,; в k-м такте записывается

из регистров 2 кодов, все двоичные разряды которых равны единице, Т.е. максимальных чисел. Запись чисел в

/}

код j-й порядковой статистики после довательности N чисел относительно

5

0

5

0

0

0регистры 2 производится в первом полутакте.

В каждом такте работы устройства в i-й ячейке 1j анализа вычисляется 1-я порядковая статистика соответствующих чисел скользящей выборки, код которой записывается в регистр 7 ячейки 1; . Согласно реализованному алгоритму рекурсивного вычисления порядковых статистик в качестве 1-й порядковой статистики, которая записывается в регистр 7 ячейки 1; в k-м такте, могут быть соседние порядковые статистики и i-я порядковая статистика, вычисленные в (1с-1)-м такте, или следующее число а,, с выхода регистра 3. При выполнении соответствующих условий число a k может без изменения проходить через все те ячейки 1| , для которых ак а; . Аналогично число ak с выхода регистра 2(4 может без изменения проходить через ячейки 1. Поскольку обмен содержимым регистрами k-й и (k-D-й порядковых статистик соседних ячеек 1 осуществляется посредством регистра 8, то он в устройстве выполняется за два полутакта (цепи синхронизации регистров 7-9 ячеек 1 анализа не показаны). При этом в каждом полутакте в каждой ячейке выполняются одинаковые операции сравнения содержимого региста 7 С, вычисленного в предыдущем полутакте, 5 с двоичными кодами Х(() и Yk.(, сформированными на входах 13 и 134 этой ячейки. Указанные операции одновременно осуществляются блоком 12 сравнения. При этом на выходе 19 блока 12 сравнения появляется сигнал логической 1, если , а на выходе 193 он появляется в случае выполнения неравенств Ykwt ЈC и Х|, 6 Ck. Когда одновременно выполняются неравенства Х, Ј. С., и k-( - k-i то сигнап логической 1 присутствует на выходе 19. В этом случае в регистры 8 и 9 записываются двоичные коды,,все разряды которых равны единице т.е. максимальные коды, и поэтому при их поступлении на входы ячейки 1j содержимое регистра 7 этой ячейки не изменяется. Таким образом, после двух полутактов

ячейки 1,; в k-м такте записывается

/}

код j-й порядковой статистики последовательности N чисел относительно

числа, поступившего с выхода первого регистра 2 в (k-j)-M такте на в.ход первой ячейки 1,

Формула изобретения 5

Устройство для экстремальной фильтрации, содержащее входной ре гистр и N ячеек анализа, где N - апетура фильтрации, каждая ячейка анализа содержит блок сравнения, пер вый регистр и первый коммутатор, причем входы устройства соединены с информационными входами входного ре- гистра, выходы первой группы 1-й ячейки анализа, где i 1,2,i..,N-1 соединены с входами первой группы (1+1)-й ячейки анализа, выходы первой группы N-й ячейки анализа являются выходами минимального числа скользящей выборки устройства, входы синхронизации регистров всех ячеек анализа объединены, в каждой ячей ке анализа входы первой и второй групп соединены с информационными входами соответственно первой и второй групп первого коммутатора и с входами соответственно первой и второй групп блока сравнения, первый выход которого соединен с первым управляющим входом первого коммутатора , выходы которого соединены с информационными входами первого регистра, выходы разрядов которого являются выходами первой группы этой ячейки анализа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сортировки чисел в скользящей выборке, в него введены блок синхронизации и N буферных регистров а в каждую ячейку анализа - второй коммутатор, второй и третий регистры, причем выходы разрядов входного регистра соединены с информационными входами первого регистра задерж

0

5

0

5

0

5

0

5

ки и входами третьей группы N-й ячейки анализа, выходы разрядов 1-го буферного регистра соединены с информационными входами (i-fl)-ro буферного регистра, выходы разрядов N-ro буферного регистра соединены с входами второй группы N-й ячейки анализа, входы i-й ячейки анализа второй и третьей групп подключены к выходам соответственно второй и третьей групп (1-4-1)-й ячейки анализа, выходы первой группы i-й ячейки анализа являются выходами 1-го отсортированного числа скользящей выборки устройства, входы синхронизации всех регистров всех ячеек анализа подключены к первому выходу блока синхронизации, второй и третий выходы которого соединены с входами соответственно синхронизации и разрешения записи всех буферных регистров и входного регистра,- в каждой ячейке анализа входы второй группы соединены с информационными входами первой группы второго коммутатора, выходы которого соединены с информационными входами второго регистра, входы третьей группы ячейки анализа соединены с информационными входами третьего регистра и с входами третьей группы блока сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющим входом второго коммутатора и вторым управляющим входом первого коммутатора, третий выход блока сравнения соединен с входами установки в единичное состояние всех разрядов второго и третьего регистров, выходы разрядов которых являются выходами соответственно второй и третьей групп ячейки анализа, выходы разрядов первого регистра соединены с информационными входами третьей группы первой и второй групп второго коммутаторов, а также с входами ч.етвертой группы блока сравнения,

Фиг.З

J

232

«

пг

21

of

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис- . пользовано в системах цифровой обработки сигналов, например, для медианной фильтрации сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных воз можностей за счет обеспечения сортировки чисел в скользящей выборке. Устройство содержит N ячеек анализа (N - апертура скользящей выборки), N буферных регистров 2 -2N входной регистр 3, блок 4 синхронизации о Ячейка анализа содержит регистры, коммутаторы, блок сравнения. Блок сравнения содержит элементы сравнения, элементы И. Блок синхронизации содержит генератор импульсов, триггер, элемент И. 4 ил.

Ј

22

L.

20

Риг.Ц