SU1555824A2 - Цифровой фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи . Цифровой фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, блоки 2 и 7 посто нной пам ти, регистры 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор 5, регистр 6 коэффициента, блок эл-тов И 8 и синхронизатор 9. Повышение точности коррекции двоичных изображений объектов достигаетс  путем введени  весового коэффициента центрального эл-та обрабатываемого локального фрагмента изображени  размером 5х5. Повышение быстродействи  обеспечиваетс  за счет исключени  из числа обрабатываемых эл-тов изображени , заведомо принадлежащих объекту или фону. 5 ил.

Description

СП

ел сп

00

to

U

N)

Фиг.1

Изобретение относитс  к вычислительной технике, может быть использовано в системах цифровой обработки изображений и  вл етс  усовергаенство- ванием цифрового фильтра по авт.св. № 1297213.

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи .

На фиг. 1 приведена электрическа  структурна  схема цифрового фильтра; на фиг о 2 показаны в пределах окна (аппертуры) размером 5x5 три локальные области усреднени , общее число которых равно дев ти; на фиг. 3 - ло- кальные фрагменты изображени  размерами 3x3, при поступлении которых центральному элементу без проведени  вычислений по алгоритму фильтрации присваиваетс  значение О или 1 соот

ветственно$ на фиг. 4 и 5 - электрические структурные схемы блока элементов И и синхронизатора.

Цифровой фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, состо щий из 41+5 двоичных разр дов, где 1 - длина строки изображени , п блоков 2 посто нной пам ти (ПЗУ) (п - пор док цифрового фильтра), п регистров 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор 5, регистр 6 коэффициента, (п+1)-й блок 7 посто нной пам ти (ПЗУ), блок 8 элементов И и синхронизатор 9.

Блок 8 элементов И содержит четыре элемента И 10.

Синхронизатор 9 содержит генератор

11тактовых импульсов (ГТИ), делитель

12частоты и коммутатор 13.

I

Цифровой фильтр осуществл ет оп- тимальную фильтрацию двоичного изображени  с использованием модифицированного алгоритма локального усреднени  по одной из дев ти возможных областей Wk(k 1,9) в пределах окна W размером 5x5. Перва  из областей (фиг. 2а)  вл етс  симметричной и состоит из дев ти точек. Остальные восемь попарно пересекающихс  областей соответствуют восьми возможным направлени м и содержат по семь элементов кажда . На фиг.26 показана область второго направлени , на фиг. 2в - область п того направлени . Эти восемь областей усреднени  соответствуют восьми угловым фрагментам различных уравнений. Дл  каждой точки (i,j) входного изображени  значение функции  ркости g(i,j) умножаетс  на весовой коэффициент об,

принимающий одно из четырех возможных значений, например 2. Перед началом работы устройства коэффициент оЈ записываетс  в двухразр дный регистр 6. Вычисл етс  локальное среднее значение по точкам областей Wk(k },9)

ми)

10 .. (S,t)eWK гдеСОк- количество точек k-й области усреднени  (СО, 9), Wm 7 при m 2,9; а - среднее значение по области

Wk.

Затем вычисл ютс  локальные дисперсии d k по этим дев ти област м следующим образом:

d(i j) .g(s,t)2„{5 ,t)ewK

- a (i,j), (k 1,9).

Значение результата оптимальной фильтра ции f(i,j) опр едел етс  выражением

Ш,3) dp,

где

р argmin fdK , I6:kЈ9,

т.е. решение принимаетс  по минимуму локальной дисперсии.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

Элементы входного двоичного изоб-- ражени  в процессе строчной развертки изображени  последовательно поступают на вход блока 1 регистров сдвига, состо щего из 41+5 разр дов. Частота следовани  элементов изображени  определ етс  частотой импульсов синхронизации на первом выходе синхронизатора 9, который  вл етс  выходом коммутатора 13.

При поступлении тактового импульса с синхронизатора на тактовый вход блока 1 происход т сдвиг информации в нем на один разр д и запись очередного элемента входного изображени  в первый разр д регистрации. В каждом такте- работы устройства в соответствующих 25 разр дах блока 1 сдвиговых регистров формируетс  окрестность текущего элемента изображени  (окно) размерами . Локальные средние значе- .ни  d, и локальные дисперсии d вычис515558246

л ютс  таблично с помощью п ПЗУ 2, Входы k-ro ПЗУ 2 Соединены с выходами тех разр дов блока 1 регистров сдвига, в которых хран тс  элементы изображени  k-й локальной области, а также с выходом регистра коэффициента, который определ ет значение весового коэффициента оЈ . Например , п разр дов адресного входа перво-ц) импульс ГТИ 11. Такой же импульс по- го ПЗУ 2 соединены с выходами п цент-  вл етс  и на втором выходе синхрони- ральных разр дов блока 1 регистров сдвига из окна размерами 5x5,а (n-И)-и и (п+2)-й разр ды адресного входа подсигнал О, который поступает в коммутатор 5. В результате на выходе последнего по вл етс  среднее значение по центральной локальной области размером 3x3. В случае поступлени  сигнала 1 на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает на первый управл ющий выход синхронизатора 9 ч

затора 9, В результате в ПЗУ 2 вычисл ютс  локальные средние значени  и дисперсии, первые поступают на п-разключены к выходам регистра 6 коэффици- 5 р дный вход коммутатора 5, а последента . Содержимое  чеек пам ти ПЗУ 2 программируетс  таким образом, что в первый разр д одного слова k-ro ПЗУ 2 записываетс  значение локального среднего ak, а в остальные четыре разр да слова записываетс  двоичный код локальной дисперсии dfc. Таким образом , в каждом такте работы устройстние - на буферные регистры 3 сдвига и дальше на селектор 4 минимума. Из селектора 4 минимума код минимальног значени  дисперсии по п локальным об 20 ласт м, состо щий из четырех разр до поступает на блок 8 и, поскольку на другом входе последнего сигнал 1, проходит дальше в коммутатор 5. В ит ге на выходе коммутатора 5 по вл ет-

ва на выходах всех ПЗУ 2 формируютс 

двоичные коды локальных средних значе- 25 с  локальное среднее значение по той

ний и дисперсий двоичного изображени  же области, код которой поступил на

дл  дев ти заданных областей. Код

i-й локальной дисперсии подаетс  на

параллельный вход i-го регистра 3

другой вход коммутатора 5 из селектора 4 минимума, т.е. области, дл  которой дисперси  минимальна. Это зна-

сдвига и при поступлении тактового им- 30 чение  вл етс  очередным элементом

пульса с первого выхода синхронизатора 9 происходит его запись в этот регистр 3 сдвига.

Входы ПЗУ 7 соединены с выходами дев ти центральных разр дов блока 1 регистров сдвига из окна размерами 5x5. В ПЗУ 7 производитс  сравнение центрального фрагмента размером 3x3 рассматриваемого в данном такте окна размером 5x5 с фрагментами, изображенными на фиг. 3 а,б,в,г. В случае,. если происходит совпадение с одним из фрагментов, изображенных на фиг. 3, на выходе ПЗУ 7 по вл етс  сигнал О а в случае несовпадени  - сигнал 1.

Эти сигналы поступают на входы синхронизатора 9 и блока 8. В случае поступлени  сигнала О на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает импульс делител  12 частоты на первый управл ющий выход синхронизатора 9, вследствие чего в блок 1 регистров сдвига вводитс  новый элемент

Цифровой фильтр по авт. св. № 1297213, отличающийс  5Q тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , введены блок элементов И, регистр коэффициента и (п+1)-й блок посто нной пам ти, причем выход селектора минимума подклюизображени , а из ПЗУ 2 по первым разр дам выходов значени  локальных сред ее чен через блок элементов И к управл ю- них по каждой области попадают в ком- щему входу коммутатора, второй вход мутатор 5. При поступлении сигнала

блока элементов И и вход синхронизатора соединены с выходом (п+1)-го блока посто нной пам ти, i-й адрес О ,из ПЗУ 7 в блок 8 на четырех разI

р дах выхода последнего по вл етс 

импульс ГТИ 11. Такой же импульс по-  вл етс  и на втором выходе синхрони

сигнал О, который поступает в коммутатор 5. В результате на выходе последнего по вл етс  среднее значение по центральной локальной области размером 3x3. В случае поступлени  сигнала 1 на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает на первый управл ющий выход синхронизатора 9 ч

импульс ГТИ 11. Такой же импульс по-  вл етс  и на втором выходе синхрони-

затора 9, В результате в ПЗУ 2 вычисл ютс  локальные средние значени  и дисперсии, первые поступают на п-разние - на буферные регистры 3 сдвига и дальше на селектор 4 минимума. Из селектора 4 минимума код минимального значени  дисперсии по п локальным об- ласт м, состо щий из четырех разр дов, поступает на блок 8 и, поскольку на другом входе последнего сигнал 1, проходит дальше в коммутатор 5. В итоге на выходе коммутатора 5 по вл ет-

другой вход коммутатора 5 из селектора 4 минимума, т.е. области, дл  которой дисперси  минимальна. Это зна-

выходного изображени  устройства.

1

За счет введени  новых блоков и новых св зей предлагаемый фильтр позвол ет повысить точность коррекции двоичных изображений объектов путем введени  весового коэффициента центрального элемента обрабатываемого локального фрагмента изображени  размером 5x5. За счет исключени  из числа обрабатываемых элементов изображени , заведомо принадлежащих объекту или фону, фильтр обладает повышенным быстродействием .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой фильтр по авт. св. № 1297213, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , введены блок элементов И, регистр коэффициента и (п+1)-й блок посто нной пам ти, причем выход селектора минимума подклю

   чен через блок элементов И к управл ю- щему входу коммутатора, второй вход

   чен через блок элементов И к управл ю щему входу коммутатора, второй вход

   блока элементов И и вход синхронизатора соединены с выходом (п+1)-го блока посто нной пам ти, i-й адресный вход которого соединен с i-м выходом блока регистров сдвига, а выходы первого и второго разр дов регистS

   ра коэффициента подключены к входам (п+1)-го и (п+2)-го разр дов (п+1) блоков посто нной пам ти.

   В

   фие.2

   В

   МЯЛ

   Z.

   V