Цифровой фильтр

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия. Цифровой фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, блоки 2 и 7 постоянной памяти, 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 достигается путем введения весового коэффициента центрального эл-та обрабатываемого локального фрагмента изображения размером 5х5. Повышение быстродействия обеспечивается за счет исключения из числа обрабатываемых эл-тов изображения, заведомо принадлежащих объекту или фону. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU„, 15558

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР

1 (61) 1297213 (21) 4405969/24-09 (22) 07.04.88 (46) 07.04.90. Бюл. Ф 13 (71) .Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко (72) B.Â. Грицик, Р.N. Паленичка и Т.П. Пахолюк (53) 681.32(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

М 1297213, кл. Н 03 Н 17/06, G 06 Р 15/353, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения (51)5 Н 03 Н 17/04, G 06 F 15/353

2 повышение точности и быстродействия.

Цифровой фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, блоки 2 и 7 постоянной памяти, 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 достигается путем введения весового коэффициента центрального эл-та обрабатываемого локального фрагмента изображения размером 5х5, Повыиение быстродействия обеспечивается за счет исключения из числа обрабатываемых элтов изображения, заведомо принадлежащих объекту или фону. 5 ил.

1555824

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано в.системах цифровой обработки изображений и является усоверщенство5 ванием цифрового фильтра по авт.св.

11 1297213.

Цель изобретения - повьппение точности и быстродействия.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема цифрового фильтра; на фиг. 2 показаны в пределах окна (аппертуры) размером 5х5 три локальные области усреднения, общее число которых равно девяти, на фиг. 3 - ло- 15 кальные фрагменты иэображения размерами Зх3, при поступлении которых центральному элементу без проведения вычислений по алгоритму фильтрации присваивается значение "0" или "1" соот.20 ветственно на фиг. 4 и 5 — электрические структурные схемы блока элементов И и синхронизатора.

Цифровой фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, состоящий из 41+5 двоичных разрядов, где 1 — длина стро-. ки изображения, п блоков 2 постоянной памяти (ПЗУ) (и — порядок цифрового фильтра), s регистров 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор 5, регистр

6 коэффициента, (и+1)-й блок 7 постоянной памяти (ПЗУ), блок 8 элементов

И и синхронизатор 9.

Блок 8 элементов И содержит четыре элемента И 10.

Синхронизатор 9 содержит генератор

1 1 тактовых импульсов (ГТИ), делитель

12 частоты и коммутатор 13.

ЦифРовой фильтР осуществляет оп- 40 тимальную фильтрацию двоичного иэображения с использованием модифицированного алгоритма локального усреднения по однбй из девяти возможных областей.

M<(k = 1,9) в пределах окна 1 размером45

5х5. Первая из областей (фиг. 2а) является симметричной и состоит из девяти точек. Остальные восемь попарно пересекающихся областей соответствуют восьми возможным направлениям и содер- 0 жат по семь элементов каждая. На фиг.26 показана область второго направления, на фиг. 2в - область пятого .направления. Эти восемь областей усреднения соответствуют восьми угловым фрагментам различных уравнений. Для каждой точки (i,j) входного изображе-. ния значение функции яркости g(i;j) умножается на весовой коэффициент о, принимающий одно из четырех возможных значений, например 2. Перед началом работы устройства коэффициент О записывается в двухразрядный регистр 6.

Вычисляется локальное среднее значение по точкам областей W„(k = ),9)

a ((i) = ы +7 =) (") - о 5 эЗ

К

0 (Sit)GWK гдеЯ„- количество точек k-й области усреднения (Я,= 9), У,„= 7 приm= 2,9; а — среднее значение по области

Wg °

Затем вычисляются локальные дисперсии d k по этим девяти областям следующим образом:

4 ((.i) = +(s(s,.c)) (5, ) (((„ — а, (i j), (k = 19).

Значение результата оптимальной фильтрации f(i,j) определяется выражением (1) = р. где р = агяппп fd„), 1 «k» 9, т.е. решение принимается по минимуму локально» дисперсии.

Цифровой фильтр работает. следующим образом.

Элементы входного двоичного изоб ражения в процессе строчной развертки изображения последовательно поступают на вход блока 1 регистров сдвига, состоящего из 41+5 разрядов. Частота следования элементов изображения определяется частотой импульсов синхронизацйй -на первом выходе синхронизатора 9, который является выходом коммутатора 13 °

При поступлении тактового импульса»а тактовый вход блока 1 происходят сдвиг информации в нем на один разряд и запись очередного элемента входного иэображения в первый разряд регистрации. В каждом такте работы устройства в соответствующих 25 разрядах блока 1 сдвиговых регистров формируется окрестность текущего элемента иэображения (окно) раз мерами 5к5. Локальные средние значения dg и локальные дисперсии dy вычис5 155582 ляются таблично с помощью и ПЗУ 2 °

Входы k-ro ПЗУ 2 соединены с выходами тех разрядов блока 1 регистров сдвига в которых хранятt

5 ся элементы изображения k-й локальной области, а также с выходом регистра коэффициента, который определяет значение весового коэффициента с4 . Например, п разрядов адресного входа перво-1р

ro ПЗУ 2 соединены с выходами и центральных разрядов блока 1 регистров сдвига иэ окна размерами 5x5,а (и+1)-й и (и+2)-й разряды адресного входа подключены к выходам регистра б коэффици-15 ента. Содержимое ячеек памяти ПЗУ 2 программируется таким образом, что в первый разряд одного слова k-го ПЗУ

2 записывается значение локального среднего а, а в остальные четыре 20 разряда слова записывается двоичный код локальной дисперсии Й» . Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходах всех ПЗУ 2 формируются двоичные коды локальных средних значе- 25 ний и дисперсий двоичного изображения для девяти заданных областей. Код

i -й локальной дисперсии подается на параллельный вход i-го регистра 3 сдвига и при поступлении тактового им- 3р пульса с »»ep»»oro выхода синхронизатора 9 происходит его запись в этот регистр 3 сдвига.

Входы ПЗУ 7 соединены с выходами девяти центральных разрядов блока регистров сдвига из окна размерами

5х5. В ПЗУ 7 производится сравнение центрального фрагмента размером ЗхЗ рассматриваемого в данном такте окна размером 5Х5 с фрагментами, иэобра- 4р женными на фиг. 3 а,б,в,г. В случае, если происходит совпадение с одним из фрагментов, изображенных на фиг. 3, на выходе ПЗУ 7 появляется сигнал "0", а в случае несовпадения — сигнал 1 . 45

Эти сигналы поступают на входы синхронизатора 9 и блока 8. В случае поступления сигнала "0" на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает импульс делителя 12 частоты на первый управляющий выход синхронизатора 9, вследствие чего в блок 1 регистров сдвига вводится новый элемент изображения, а из ПЗУ 2 по первым pasрядам выходов значения локальных сред 55 них по каждой области попадают в коммутатор 5. При поступлении сигнала

"0",иэ ПЗУ 7 в .блок 8 на четырех раз1 рядах выхода последнего появляется

6 сигнал "0", который поступает в:коммутатор 5. В результате на выходе последнего появляется среднее значе- ние по центральной локальной области размером 3х3. В случае поступления сигнала "1" на вход синхронизатора 9 коммутатор 13 пропускает на первый управляющий выход синхронизатора 9 ° импульс ГТИ 1 1. Такой же импульс появляется и на втором выходе синхронизатора 9. В результате в ПЗУ 2 вычисляются локальные средние значения и дисперсии, первые поступают на и-разрядный вход коммутатора 5, а последние — на буферные регистры 3 сдвига и дальше на селектор 4 минимума. Из селектора 4 минимума код минимального значения дисперсии по и локальным областям, состоящий из четырех разрядов,, поступает на блок 8 и, поскольку на

It It другом входе последнего сигнал 1 проходит дальше в коммутатор 5. В итоге на выходе коммутатора 5 появляется локальное среднее значение по той же области, код которой поступил на другой вход коммутатора 5 из селектора 4 минимума, т.е. области, дпя которой дисперсия минимальна. Это значение является очередным элементом выходного изображения устройства.

За счет введения новых блоков и новых связей предлагаемый фильтр позволяет повысить точность коррекции двоичных изображений объектов путем введения весового коэффициента центрального элемента обрабатываемого локального фрагмента изображения размером Sx5. За счет исключения из числа обрабатываемых элементов изображения, заведомо принадлежащих объекту или фону, фильтр обладает повышенным быстродействием.

Формула изобретения

Цифровой фильтр по авт. св.

Р 1297213, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, введены блок элементов И, регистр коэффициента и (n+1)-й блок постоянной памяти, причем выход селектора минимума подключен через блок элементов И к управляющему входу коммутатора, второй вход блока элементов И и вход синхронизатора соединены с выходом (и+1)-ro блока постоянной памяти, i-й адрес1555824 Ос Я

b 8 г

Составитель С. Музычук

Редактор И. Шмакова Техред А.Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 561 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитента по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскг наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ный вход которого соединен с ь-м выходом блока регистров сдвига, а выходы первого и второго разрядов регистра коэффициента подключены к входам (п+1)-ro и (и+2)-ro разрядов (n+1) блоков постоянной памяти.