Устройство для вычисления скользящего среднего

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения скользящего среднего по выбранному окну с наложенной на него маской. Целью изобретения является повышение точности вычисления скользящего среднего двумерного поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит накапливающий сумматор 1, регистр 2, сдвиговый регистр 7, блок 4 памяти, блок 5. памяти маски , счетчики 6,8,9, элементы И 11 и 12, элементы задержки 13,14, элемент ИЛИ 16 и блок 15 деления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5g 4 G 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4166789/24-24 (22) 25 ° 12. 86 (46) 15. 07. 88. Бюл. У 26 (72) В. Р, Ахметьянов и С. В, Семенов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1012272, кл. G 06 F 15/36, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1247895, кл. G 06 F 15/36, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СКОЛЬЗЯЩЕГО СРЕДНЕГО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено

„.Я0„„1410058 А 1 для определения скользящего среднего по выбранному окну с наложенной на него маской. Целью изобретения является повышение точности вычисления скользящего среднего двумерного поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции. Поставлен ная цель достигается тем, что устройство содержит накапливающий сумматор 1, регистр 2, сдвиговый регистр

7, блок 4 памяти, блок 5. памяти маски, счетчики 6,8,9, элементы И 11 и 12, элементы задержки 13,14, элемент ИЛИ 16 и блок 15 деления. 1ил.

14 1.0058

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и предназначено преимущественно для определения скользящего среднего па выбранному окну с наложенной на него маской .в устройствах обработки цифровой информации.

Целью изобретения является повышение точности вычисления скользяще- 10

ro среднего двумерного поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции °

На чертеже представлена блок-схе-. ма устройства. 15

Устройство содержит накапливающий сумматор 1, регистр 2, триггер 3, блок 4 памяти, блок 5 памяти маски, адресный счетчик б, сдвиговый регистр

7, реверсивный счетчик 8, счетчик 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, первый 13 и второй 14 элементы задержки, блок 15 деления и элемент ИЛИ 16. Для определенности допустим, что устройство вычисляет скользящее среднее изображения. Вычисление производится путем сканирования изображения прямоугопьным окном" размером (N„, N ). При подсчете первого значения скользящего средне- ЗО го в блок памяти 4 заносится ao N первых отсчетов иэ N первых строк изображения. Вычисление производится с учетом весовой функции каждого из элементов окна, причем весовые функции, как правило, не зависят от положения окна на иэображении, Таким образом формируется маска, накладываемая на "окно", элементы которой ( представлены двоичными кодами. Каж- 40, . дая "1" в разрядной сетке элемента ! маски, начиная с младшего разряда, означает однократное вхождение этого элемента (например, при восьмиразрядной маске весами элементов окна явля- 45 ются целые числа в диапазоне Ф -7).

Вычисляется сумма всех элементов

"окна" с учетом их весов, затем она делится на число суммирований элементов. Например, окно с размерностью (2,2) имеет элементы 2,13,17,5) и маску (2,2,ф}. Среднее значение

2 х ф+ 13х2 + 17х2 + 5 ф а — — — — — -2 — — — — —--15. Вычис2 2 ление последующих значений скользя55 щего среднего производится аналогично, причем окно сканирует изображение по выбранному алгоритму.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии содержимое блоков. памятей 4 и 5, регистров 2 и

7, счетчиков 8 и 9, триггера 3 и сумматора 1 равно ф, при этом на выходе реверсивного счетчика 8 поддерживается сигнал "Равенство нулю", являющийся сигналом готовности устройства. По этому сигналу по внешним шинам в блок памяти 4 заносится "окно", по которому будет вычисляться значение скользящего среднего, в блок памяти маски 5 заносится маска, которая имеет размерность, соответствующую "окну", причем каждому элементу окна соответствует элемент маски, а значение элемента маски является весом данного элемента окна. При использовании восьмираэрядных кодов значения весовой функции могут изменяться от 0 до 7, так как единичное значение каждого из разрядов кода элемента маски, начиная с младшего, соответствует единичному значению веса данного элемента окна, то двоичный код 00011111 будет соответствовать весу элемента, равному 5, а двоичный код 00000011 — весу элемента, равному 2, В регистр 2 заносится код числа элементов маски, имеющих ненулевое значение весовой функции. Из внешней схемы управления подается сигнал "Пуск" по управляющей шине. Этот сигнал через элемент

ИЛИ 16 заносит в регистр 7 значение элемента маски с нулевым адресом, записывает содержимое регистра 2 в реверсивный счетчик 8 (при этом попадает сигнал готовности на выходе устройства), триггер 3 устанавливают в единичное состояние, и через третий

12 элемент И по тактовой шине в устройство начинают поступать тактовые импульсы ТИ. Первый ТИ поступает на первые входы первого 10 и второго 11 элементов И. Если в младшем разряде

11 11 сдвигового регистра 7 находится 1 то ТИ проходит через второй 11 элемент И и поступает на управляющий вход накапливающего сумматора 1, прибавляя к его содержимому значение текущего элемента окна, кроме этого, данный ТИ поступает на вход счетчика

9, увеличивая его содержимое на "1", и через второй элемент,14 задержки на сдвигающий вход регистра 7, сдвигая его содержимое на один разряд в

1410058 4

15 сторону младших. Время задержки элемента 14 задержки выбирается исходя из времени выполнения операции сло- . жения сумматором 1. Следующий ТИ вновь через третий 12 элемент И проходит на первый 10 и второй 11 элементы И и при наличии в младшем разряде сдвигового .регистра 7 "1" процесс вычисления повторяется, при наличии в младшем разряде этот ТИ проходит через первый элемент Й 10, изменяет содержимое адресного счетчика 6 так, . что из блоков памяти 4 и 5 выбираются очередные значения элемента "окна из элемента "маски, причем элемент "маски" по сигналу с первого элемента 13 задержки заносится в регистр 7, а элемент "окна" поступает на информационные входы сумматора 1.

Время задержки элемента 13 задержки выбирается исходя из времени цикла блоков 6 и 5. Этот же ТИ поступает на счетный вход реверсивного счетчика 8, уменьшая его содержимое на "1".

По следующему ТИ происходит накопление с учетом веса следующего элемента окна и т.д, до тех пор, пока счетчик 8 не обнулится. Это означает, что накопление суммы элементов окна с учетом их весов в сумматоре 1 завершено, а в счетчике 9 находится делитель для вычисления среднего значения по данному "окну . Отметим, что при использовании восьмиразрядных блоков памяти 4 и 5 и "окна", содержащего не более 36 элементов, необходим 16-разрядный сумматор 1, а содержимое счетчика 9 соответствует.числу циклов суммирования в накапливающем сумматоре 1, которое при указанном условии не превосходит

К = 36 7 = 252, т.е. может быть представлено 8-разрядным двоичным числом.

Обнуление реверсивного счетчика 8 приводит к появлению сигнала готовности на выходе устройства. По этому сигналу сбрасывается в "0" триггер 3 и вычисляется среднее значение текущего окна в блоке деления 15, причем в качестве делимого используется содержимое накапливающего сумматора 1, а в качестве делителя — содержимое счетчика 9. Во время выполнения деления по внешним шинам в блок памяти 4 заносится значение элементов очередного окна, обнуляется содержимое накапливающего значения сумматора 1, счетчика 9, регистра 7 и блока адресации памяти 6. Содержимое блока па20

55 мяти маски 5 и регистра 2 остается прежним. После этого по управляющей шине подается сигнал Пуск", который запускает очередной цикл вычисления скользящего среднего. Результат предыдущего цикла появляется на выходе блока деления 15 по окончании выполнения операции деления и держится на выходной шине устройства в течение всего очередного цикла вычисления, причем результат представлен восьмиразрядным кодом.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для вычисления скользящего среднего, содержащее накапливающий сумматор, триггер, регистр, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности вычисления скользящего среднего двумерного .поля при сканировании его выбранным окном с учетом весовой функции, оно содержит блок. памяти, блок памяти маски, адресный счетчик, сдвиговый регистр, реверсивный счетчик, счетчик, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы задержки, блок деления и элемент ИЛИ, при этом выход адресного счетчика подключен к адресным входам блока памяти маски и блока памяти, выход которого соединен с информационным входом накаплиьающего сумматора, выход которого подключен к входу делимого блока деления, выход которого является информацион— ным выходом устройства, выход регистра подключен к информационному входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с стробирующим входом блока деления, вход делителя которого подключен к выходу счетчика, вход вычитания реверсивного счетчика объединен с счетным входом адресного счетчика, с входом первого элемента задержки и соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к инверсному выходу младшего разряда сдвигового регистра, прямой выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом первого элемента И и подключен к выходу третьего элемента И, пер" вый вход которого является тактовым входом устройства, второй вход третьего элемента И соединен с единичным выходом триггера, вход установки в

"1" которого объединен с первым вхо1410058

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор А.ТЯско

Редактор О.Спесивых

Заказ 3482/46.Тираж 704

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дом элемента ИЛИ с входом приема числа. реверсивного счетчика и является

1 стробирующим входом устройства, вы( ход первого элемента задержки подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи сдвигового регистра, информационный вход которого подключен к.выходу блока памяти маски, информационный вход которого является информационным входом маски устройства, тактовый вход сдвигового регистра соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого объединен с счетным входом счетчика, с таковым входом накапливающего сумматора и подключен к выходу второго элемента

И, информационный вход блока памяти является Информационным входом окна

10 устройства, вход регистра является информационным входом кода числа элементов маски устройства.