Устройство для сжатия информации Советский патент 1982 года по МПК G08C15/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ИНФОРМАП.ИИ

1

Изобретение относится к обработке и передаче информации и может быть использовано в различных отраслях техники, где требуется сокращение избыточности данных.

Известно устройство для сокращения избыточности телеметрической информации, содержащее датчики, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок синхронизации и управления, компаратор, справочный запоминающий блок, буферный запоминающий блок, регистр, ю счетчики сумматор, блок умножения 1 .

Работа устройства основана на реализаци критерия выбора существенных значений в соответствии с выражением

K i-r oliir-l.-o) (О

где у - величина амплитуды измеряемого процесса в текущий момент времени;

Ур - величина амплитуды последней сущее- 20 твенной выборки;

i - текущее число опросов, отчисляемое от момента времени выбора последней существенной выборки;

у. - значение амплитуда измеряемого процесса в момент времени, предществу- ющий текущему;

-допустимая ощибка аппроксимации. : При выполнении условия (t) сзтдественная выборка вводится в буферный запоминающий блок, который используется для временного запоминания существенных выборок, поступающих с непостоянной скоростью от источников информации, и преобразования их в поток данных с постоянной частотой следования.

Известно также устройство для сокращения избыточности информации, содержащее регистр текущей выборки (шформации, регистр памяти выборок информации, блок вычитания, дешифратор, первый арифметический блок, второй арифметический блок, выходной арифметический блок , электронный ключ и счетчик 2.

Устройство реализует критерий выбора существенных значений в соответствии с выражением

(2)

--riyii d,

де Л1 - приращение процесса на i-ном такте;

У( - текущая ордината процесса;

У,.- предьщущая ордината процесса;

i -текущее число шагов квантования в

выборке (или порядковый номер 5 ординаты в текущей выборке);

cf - допустимое значение точности линейной аппроксимации;

Л - коэффициент, зависящий от точности

аппроксимации.10

При выполнении условия (2) предыдущая рдината процесса считается существенной и е значение выводится для запоминания на реистрирующий блок.

. Наиболее близким к предлагаемому по техиической сущности и конструктивному выполению является устройство для сжатия информации, которое содержит блок оперативной памяти, первая группа (информационных) входов которого соединена с входами устройства, блок 20 буферной памяти, группа выходов которого соединена с выходами устройства, первый коммутатор, информационные входы которого соединены с первой группой выходов блбка оперативной памяти, а выходы - с инфармаци- 25 онными входами блока буферной памяти, второй коммутатор, сумматор, выходы которого соединены с информационными входами второго коммутатора, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого ком- зо мутатора, блок дешифрации, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, первая группа входов блока сравнения соединена с первой группой выходов блока оперативной памяти, а выход (блока сравнения) jj с управляющим входом второго коммутатора, выход блока синхронизации соединен с управляющими входами блока оперативной памяти, буферной памяти и сравнения, вторая группа входов которого соединена с входами устрой- Q ства, первая группа входов сумматора соединена с входами устройства, вторая группа входов сумматора соединена с информационными входами первого коммутатора и с первой группой входов блока сравнения, выходы второго коммутатора соединены с второй группой входов блока оперативной памяти, вторая группа выходов которого соединена с информационными входами блока дещифрации, выходы которого соединены с третьей группой блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом второго коммутатора 3.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно может быть использовано для сжатия информации (в том числе и

0плоских кривых), поступающей с постоянным и равномерным щагом кодирования (когда

1 2, 3, 4, 5, и т. д., т. е. ), и то, что

оно Не может быть использовано для сжатия информации о плоских кривых произвольного вида (например, окружностей), имеющих вертикальные участки, на которых (при Л.У О).

Крбме того, известное устройство имеет низкую достоверность результатов при наличии щума (источником щума, в частности может быть щум квантования). Низкая достоверность результатов обуславливается тем, что, согласно выражению (2), площадь, ограничиваемая аппроксимируемой кривой и осью ОХ и имелпЛющая выражение AiiJ- вычисляется путем

линейной экстраполядаи по разности первой пары ординат на аппроксимируемом отрезке. При зтом ощибка аппроксимации, вызванная щумом, возрастает пропорционально i, что и приводит к получению недостоверных результатов.

Цель изобретения - расширение функционалных возможностей и повьпиение достоверности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сжатия информации, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом дешифратора, блок оперативной памяти, информационные входы которого подключены к входам устройства, первые выходы - к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока буферной памяти, выходы которого соединены с выходами устройства, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, первьш сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, введены формирователь кодов, приращений координат, счетчики приращений, третий и четвертый коммутаторы, второй и третий сумматоры, первые и вторые входы формирователя кодов приращений соединены соответственно с входами устройства и вторыми выходами блока оперативной памяти, первый выход формирователя кодов приращеиий соединен с информационным входом первого счетчика приращений координат, и первым информационным входом дешифратора, второй выход с информационным входом второго счетчика приращений координат и вторым ииформационным входом дешифратора, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, выход первого счетчика приращений координат соединен с первыми информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, вторые информационные входы которых соединены с выходом второго счетчика приращений координат, выходы третьего коммутатора соединены через третий сумматор с первым входом блока сравнения, первый и второй выходы четвер того коммутатора соединены -с информационными входами соответственно первого и второ го сумматоров, выход второго сумматора соед нен с вторым информационным входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, выход второго коммутатора соединен с вторым 1ВХОДОМ блока сравнения, выход которого сое динен с управляющими входами счетчиков при ращений координат, первого и второго сумма торов и. блока оперативной памяти. Введение новых блоков и новых связей позволяет реализовать в предлагаемом устройстве критерий выбора существенных значений (сжатия) в соответствии с выражением -(-гл -5 (3) -5v с где Хйприращение абсциссы и орАУ УО динаты на i-M такте; Хо, & начальные величины абсциссы и ординаты; величины абсциссы и ординаты в текущий момент времени; текущее число щагов квантования в выборке, отсчиты ваемое от момента времени выбора последней существен ной точки; №:iv.Kvvj (ViViKV ГТ А Х., 1-1 приращения абсциссы и ординаты на предыдущем (i-l)-M такте; - величины абсциссы и ординаты в предществующий момент времени; ( - допустимое значение точности линейной аппроксимации. Согласно выражению (3) предлагаемое устройство для сжатия информации производит вычисление площади, ограниченной аппроксимируемой кривой и осями координат путем линей ной интерполяции между начальной и конечной точкой аппроксимируемого отрезка, благодаря чему не происходит возрастания ошибки аппрок симации из-за щума. Кроме того, согласно выражению (3) устройство вычисляет два значения площади, ограи 16 ченной аппроксимируемой кривой и осями ОХ и ОУ. Это позволяет обеспечить независимость точности от угла наклона кривой. Отсутствие возрастания ощибки аппроксимации из-за шума и независимость точности от угла наклона кривой в конечном итоге приводят к повышению достоверности информации, получаемой после сжатия. Реализация в предлагаемом устройстве критерия выбора существетшых значений по выражению (3) позволяет расширить функциональные возможности, т. е. использовать устройство для сжатия информации о кривых произвольного вида. На чертеже представлена функциональная схема устройства для сжатия информации. Устройство содержит блок 1 оперативной памяти, первый коммутатор 2, блок 3 буферной памяти, формирователь 4 кодов приращений, дешифратор 5, первый и второй счетчики 6 и 7 приращений координат, второй коммутатор 8, первый, второй и третий сумматоры 9-11, третий и четвертый коммутаторы 12 и 13, блок 14 сравнения, блок 15 синхронизации. Устройство работает по тактам, соответствующим моментам постуште1шя цифровых данных на его вход. Координаты , У , очередной точки контура (кривой) одновременно поступают на входы блока 1 оперативной памяти и первую группу входов формирователя 4 кодов приращений координат. Предполагается, что изменение координат X , У на входе устройства происходит только на величину О ± 1. Этому условию удовлетворяют, например, координаты контура бинарного изображения. На вторую группу входов формирователя 4 кодов приращений координат поступают хранящиеся в блоке 1 оператиЕной памяти координаты предыдущей точки контура Х;.,У;.:. Формирователь .4 ко; дов приращений координат осуществляет формирование кодов приращений координат q- X.- Х.. о, + 1 и Оз; i- У1-Г9 1 которые поступают на входы дешифратора 5 и, одновременно, с поступает на вход первого счетчика 6 приращений координат, а J - на вход второго счетчика 7 приращений координат, Счетчики 6 и 7 приращений координат осуществляют формирование величин ДХ;, ДУ,-, а блок дешифратора 5 расшифровывает комбинации с/. , d.w.-B зависимости от их вида управляет третьим 12 и четвертым 13 коммутатораДУ с выходов счетчиков ми. Величины ДХ-и 6 и 7 приращений координат через третий коммутатор 12 поступают на вход третьего сумматора 11 который формирует произведения . . Одновременно величины Д X , . ДУ с выходов счетчиков 6 и 7 прирашений координат через четвертый коммутатор 13 поступают на вход сумматора 9 н второго сумма тора 10. Сумматор 9 суммирует величины ду с хранящимися в не значениями АУ{ и формир Д-К-.).. Второй сум ет величину тор 10 суммирует величины Л Х.- с хранящимися в нем значениями АХ и формирует .+dx. ) величину 5у i----. - Затем л,- 2 xoAbijcyMMaTopa 9 и второго сумматора 10 поочередно по сигналам блока 15 синхронизаци через второй коммутатор 8 подключаются к одному входу блока 14 сравнения, на второй лХ ВХОД которого поступает величина i т С выхода третьего сумматора 11. В блоке 14 сравнения осуществляется операция вычитания сигналов, поступивших на два его выхода, т.е. формируются величины Ч ,1Xi4Х.--ЛУ; и -1,,L-s, которые сравниваются с допустимым значением точности линейной аппроксимации с. Если на выходе блока 14 сравнения появляется сигнал (одно из неравенств (3), выполн но), то по зтому сигналу, координаты предьвду щей точки контура Х, У,-.-) , хранящиеся: в блоке оперативной памяти 1, через первый коммутатор 2 поступают в блок 3 буферной памяти и запоминаются там в качестве координат существенной точкикон:гура Хд, Уд. По этому же сигналу в первом и втором счетчиках 6 и 7 приращений координат устанавливается код О, а значения величин Х, У и ДХ, А У .запоминаются в блоке 1 оперативной памяти, а последние А Х,-, А Уд в сумматоре 9 и втором сумматоре 10. При следующе такте работы эти значения используются в качестве значений Х. , у...| j АХ| , Ау.. . , при этом .. У,- используются в качестве начальной точки XQ , УО . - Если неравенства (3) не выполняются, то сигнал на выходе блока 14 сравнения не появ ляется. При этом для подготовки следующего такта работы значения величин Х, и АХ, ДУ запоминаются соответственно в бло ке 1 оперативной памяти, сумматоре 9 и втором сумматоре Ю и при следующем такте работы используются в качестве . , У.., ДХ., . А У,-., . 9 8 Затем такт работы повторяется со следующими текущими значениями Xjj, У; очередной точки контура. Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять сжатие графической информации любого вида, поступающей с неравномерным щагом кодирования. Для этого на вход устройства необходимо подключить преобразователь информации формы, имекнцей свойства контура бинарного изображе.ниЯ) который работает по известным аглоритмам. Расщирение функциональных возможностей устройства и получение при зтом достоверных результатов позволяет сркратить номенклатуру и количество эксплуатируемых устройств для сжатия информации, что и составляет техникоэкономическую эффективность изобретения. Формула изобретения Устройство для сжатия информации, содержащее блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом дещифратора, блок оперативной памяти, информационные входы которого подключены к входам устройства, первые выходы - к информационным входам первого коммутатора, выходы первого коммутатора соединены с информационными входами блока буферной памяти, выходы которого соединены с выходами устройства, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, первый сумматор, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения достоверности, в него введены формирователь кодов приращений координат, счетчики прирашений координат, третий и четвертый коммутаторы, второй и третий сумматоры, первые и вторые входы формирователя кодов приращений соединены соответственно с входами устройства и вторыми выходами блока оперативной памяти, первый выход формирователя кода приращений соединен с информационным, входом первого счетчика приращений координат и первым информационным входом дешифратора, второй выход - с информационнь1м входом второго счетчика приращений координат и вторым информационным входом дещифратора, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого коммутаторов, выход первого счетчика приращений координат соединен с первь1ми информационными входами третьего и четвертого коммутаторов, вторые информационные входы которых соединены с выходом второго счетчика приращений координат, выходы третьего коммутатора соединены