Цифровой ранговый фильтр видеосигнала телевизионного изображения

 

Изобретение относится к радиотехнике и вычислительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия фильтрации. Цифровой ранговый фильтр содержит входной блок памяти 1 , состоящий из (п+1 ) регистров памяти 2; п компараторных

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (У1) Н 04 И 7/18, Н 03 К 17/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йод

Ъ

Ф с

ВыхОд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ 1ННТ СССР (21) 4740756/09 (22) 04.07.89 (46) 23.12.91. Бюл. Н 47 (71) Физико-математический институт ии. Г.В. Карпенко (72) P.È. Паленичка (53) 621 ° 397 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1327281, кл. Н 03 К 17/04, 1987.

Л(1700 67 А 1

2 (54) ЦИФРОВОИ РАНГОВцй ФИЛ TP ВИДЕОСИГНАЛА ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиотехнике и вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение быстродействия фильтрации. Цифровой ранговый фильтр содержит входной блок памяти 1, состоящий из (и+1 ) регистров памяти 2; и компараторных

17 00767 ячеек 3, и блоков совпадения ч сумматор 5, выходной умножитель 6, блок памяти коэффициентов 7 и генератор тактовых импульсов 8. Компараторная ячейка 3 состоит иэ регистра ранговой статистики, двух компараторов, двух арифметико-логических блоков и

Изобретение относится к радиотех- 15

Нике и вычислительной технике и может быть использовано для фильтрации видеосигнала телевизионного изображен ия е

Целью изобретения является по- 20 йышение быстродействия.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема цифрового рангового фильтра видеосигнала телевизионного изображения (ЦРФВТИ); на 25 фиг.2 — структурная схема компара.торной ячейки; на фиг.3 - логическая схема первого арифметико-логического блока.

Цифровой ранговый фильтр видеосиг- yg нала телевизионного изображения содержит входной блок 1 памяти, состоящий иэ (n+1) регистров памяти 2, где n - порядок Фильтра, и компараорных ячеек 3, и блоков совпадения (умножителей на постоянный коэффициент), сумматор 5, выходной умножи,тель 6, блок 7 памяти коэффициентов и генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ). Компараторная ячейка 3 состоит из регистра 9 ранговой статистики, первого и второго компараторов

10 и 11, первого и второго арифметико-логических блоков 12 и 13, первого и второго коммутаторов 14 и 15.

Первый арифметико-логический блок

12 состоит иэ двух элементов И и элемента ИЛИ-НЕ. Второй арифметикологический блок 13 выполнен в виде коммутатора для двум одноразрядных входов (сигналов), имеющего одноразрядный управляющий вход.

ЦРФВТИ осуществляет обобщенную ранговую фильтрацию входного сигнала, представленного в цифровой Форме, по следующему соотношенио: двух коммутаторов. Цель изобретения достигается за счет введения и компа раторных ячеек и (и+1)-ro регистра памяти, а также организации параллельно-конвейерного режима работы.

1 з. -,. Ф-лы, 3 ил.

А . где Т )X(k-n-1 ),...,X(k)J - i-я ранговая статистика для п последователь-. ных текущих отсчетов сигнала;

УЬ) — значение k-го отсчета на выходе Фильтра;

- весовой коэффициент;

- коэффициент усиления (нор .м,рования).

В случае, когда P = 1, о(, = 1, где i = (и+ 1 )/2, а остальные весовые коэффициенты равны О, осуществляется медианная Фильтрация сигнала, котооая очень эффективна для устранения импульсных почех. Если ф; = 1, i = 1, 2,...и и,8 = /и, о получим обычный сглаживающий Филь р, реализующий операцию усреднения. При других значениях коэффициентов Фильтра получаются фильтры, которь е могут быть использованы для решения различных частных задач цифровой Фильтрации.

ЦРФВТИ работает следующим образом.

Отсчеты входного сигнала последовательно в соответствии с частотой ГТИ

8 поступают на информационный вход

ЦРФВТИ, который является входом первого регистра 2 памяти. С выхода первого регистра 2 памяти - 1 отсчет сигнала X(i) и (i-n)-й отсчет

X(i-и) с выхода (n+1) ão регистра

2,, памяти одновременно поступают на первый и второй входы каждой из и компараторной ячейки 3,. В совокупности все п компараторных ячеек 3 образуют блок параллельно" сортиров- . ки и чисел (отсчетов сигнала), который предназначен для параллельного вычисления всех ранговых статистик для п последовательных отсчетов сиг" нала X(k-и+1),...,X(k). Каждая компараторная ячейка 3;. содержит регистр 9 ранговой статистики, в который в конце i-ro такта работы ЦРФВТИ записывается значение j-й ранговой

1 7()Ц 7Е1 7

i-n ),"

i-и); (2) i) + Rg (i-1) ) X(i-и)

i) «» Р7 (i-1) «» X(i-п), статистики К (1) = Т ) fX(i-и+1),..., X(i)7. Компараторные ячейки 3„ реализуют параллельный алгоритм рекурсивного вычисления всех ранговых сТр тистик последовательности и отсчетов

R (i-1), при X(i) Р >(i-1)» Х(К (i-1), при X(i) & R (д 1) ) Х(R (i) мин {X(i); Rj+1((-l)I, при Х( иакс {X(i); Rj-l(i-1), при Х( и

Посредством первого и второго компараторов 10 и 11 реализуется сравне- 15 ние R (i-1) с X(i ) и X(i-n) соответственйо, При этом значение Rj(i-1) хранится в регистре 9 ранговой статистики ° Посредством первого арифметико-логического блока 12 вырабатыва- 20 ется управляющий сигнал для разрешения записи в регистр 9 ранговой статистики очередного значения j-й ранговой статистики. В случае, когда на выходе арифметико-логического блока 12 имеется единичный управляющий сигнал, в регистр 9 ранговой статистики записывается одно из трех значений X(i), R > <(i-1), R>+<(i-1) как новое значение R1(i) согласно, соотношения (2). Для j-й компараторной ячейки 3 результат сравнения X(i) с R 1(i-1) поступает с третьего информационного выхода (j-1)-й ячейки 3 на третий управляющий вход ячейки в виде сигнала ВХ1, а результат сравнения X(i) с R>+((i+1) с упра вляюц)е ro выхода (j+ 1) - и я чейки 3 на управляюц)ий вход в виде сигнала ВХ2. Эти сигналы одновременно 40 подаются на второй и трети" одноразрядные входы второго арифметико-логического блока 13, которые являются информационными входами одноразрядного коммутатора. На первый вход второ- 45 го арифметико-логического блока 13 поступает выходной сигнал "Иеньше" с первого выхода второго компаратора

11. Этот сигнал также подается на пер-вый вход первого. комйаратора 14. В 50 случае, когда этот сигнал является логической единицей, то на выходе первого коммутатора 14 имеется значе- ° ние (двоичный код) числа R> (i-1).

В противоположном случае йа его вы- 55 ходе присутствует значение К + (i-1) q

В зависимости от выходного сигнела второго арифметико-логического блока 13 на выходе второго коммутатора сигнала, s котором j-я яче) ка еь числяет значение j é ранговой статистики R)(i) в 3 — и такте работы ЦРФРТИ

QTHocvITeflbHo входного отсчетà X(i) 15 присутствует или значение X(i) или выходное значение первого коммутатора 14. При поступлении тактового импульса на вход синхронизации регистра 9 ранговой статистики происходит запись в нем выходного значения коммутатора 15. Поскольку вычисления во всех ячейках 3 происходит одновременно, то за один факт работы фильтра в п регистрах 9 ранговой статистики имеется отсортированная пос ледовательность чисел X(k-и+1),. ° ., (Х(1), т.е. значения всех п ранговых статистик относительно k-го отсчета сигнала. Эти значения затем параллельно поступают на вторые входы и блоков 4 совпадения ° Каждый из блоков 4 совпадения реализован в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), в котором И-разрядный ад ресный вход является первым и вторым входами. При этом первые К разрядов адресного входа ПЗУ составляют первый вход, а остальные (И-К) разрядов являются вторым входом блока (совпадения, где ?K )И, например M=11, а к=(3. на первый вход всех блоков 4 совпадения подается одинаковый код (номер) набора коеаоициентое $1(),, где i=1,2,...n, на которые таблично умножаются выходнь .е значения компараторных ячеек 3, т.е. процесс умножения является процессом выборки информации (результата умножения) из ПЭУ.

В блоке 7 памяти коэффициентов записаны коды (номера) наборов постоянных коэФФициентов, на которые таблично умножаются вычисленные ранговые статистики в блоках 4 совпадения.

Конкретный набор коэффициентов в зависимости от решаемой задачи фильтрации задается с управляющего входа

)ЦРФВТИ, который является адресным входом блока 7 памяти коэффициентов.

Сумматор 5 предназначен для суммирования и чисел и может быть реализо1700767

1 ван в виде древовидной структуры из (n-1) двухвходовых сумматоров. C целью повышения быстродействия ЦРФВТИ сумматор 5 работает в параллельноконвейерном режиме и имеет ) 1од п ( ступеней параллельного попарного суммирования, где g t - знак округления до ближайшего целого, не меньшего данного числа. Выходной умножитель 1О

6 является умножителем на постоянный коэффициент, который может, Сыть реализован в виде ЙЗУ аналогично блоком 4 совпадения на постоянный коэффициент. При этом каждому набору 15 коэффициентов $g;), i = 1,2,...,п соответствует определенное значение

Р В целом,ЦРФВТИ рабртает в параллель- но-конвейерном режиме, т.е. Вычисления в блоках 1,3,4-6 реализуются параллельно и синхронно по тактам путем синхронизации от ГТИ 8. Вследствие этого один отсчет Y(i) результата Фильтрации вычисляется .всего за один такт работы Фильтра,.

Ра счет введения массива п компараторных ячеек и (и+1) -го регистра памяти и организации параллельноконвейерного режима работы ЦРФВТИ

Обладает повышенным быстродействием 3О и возможностью ранговой фильтрации в реальном времени, т.е. в темпе построчной развертки.

Формула изобретен ия

5О

1. Цифровой ранговый фильтр видеосигнала телевизионного изображения, содержац ий последовательно соединенные п регистров памяти, вход первого из которых. является информационным вхс -ом цифрового рангового фильтра видеосигнала телевизионного изображения (ЦРФВТИ), где г. - порядок Фильтра, и блоков совпадения, выходы кото- 5 рых соединены соответственно с входами сумматора, блок памяти коэффициентов, вход которого является входом

ЦРФВТИ, а выход соединен с первыми

Входами и блоков совпадения и первым входом выходного умножителя, выход которого является выходом ЦРФВТИ, а второй вход соединен с выходом сумматора, а также reнератор тактовых импульсОВ (ГТИ) > ВыхОД KGTopoГО соеди 55 нен с синхровходами п регистров памяти и блоков совпадения, сумматора и выходного умножителя, о т л и ч а ю ц1 и и с я тем, что, с целью повышения быстродей".TBèÿ, Введены п компарато рных ячеек и (n+1) -й регистр памяти, вход которого подключен к выходу и-го регистра памяти, при этом выход первого регистра памяти подключен к первым информационным входам всех ком па рато рных я чее к, выход (и+ 1) - го регистра памяти подключен к вторым информационным входам всех компараторных ячеек, первый информационный выход i-й компараторной ячейки соединен с третьим информационным входом (i-1) -й компараторной ячейки и с вторым входом i-ro блока совпадения, где i=1 2,...,n первый управляющий выход j --й "компараторной ячейки соединен с первым управляющим входом (j-1)-й компараторной ячейки, гд

= 2,3,...,", второй и третий управляюц ие входы первой компараторной ячейки подключены к шине логического нуля, первый управляющий и третий информационные входы n=-й компараторной ячейки подключены к шине логической единицы, второй и третий информационные Выходы m-й компараторной ячейки соединены соответственно с вторым и третьим управляющими входами (тп+1)-й компараторной ячейки, где

m = 1,2,...,n-1, при ем выход ГТИ сое. динен с синхровходами (и+1)-ro регистра памяти и всех компараторных ячеек.

2. Фильтрпоп1, отличаюшийся тем, что компараторная ячейка содержит два коммутатора, два компаратора, два арифметико-логических блока, регистр ранговой статистики, при этом выход первого коммутатора через второй коммутатор подключен к первому входу регистра ранговой статистики, выход которого соединен с первыми входами двух компараторов и является первым и вторым информационнь:м выходом компараторной ячейки, первый выход первого компаратора соединен с первым входом первого арифметико-логического блока и является первым управляющим входом

КОмпараторной ячейки BTopoH выход первого компаратора соединен с вторым входом первого арифметико-логического блока и является третьим инФормационным выходом компараторной ячейки, первый выход второго компаратора соединен с третьим входом первого арифметико-логического блока, с первым входом второго арифметикологического блока и первым входом первого коммутатора, второй выход второго компаратора подключен к четвертому входу первого арифметико-логического блока, выход которого соединен с вторым входом регистра ранговой статистики, выход второго арифметико-логического блока подключен к второму входу второго коммутатора, причем второй вход первого компаратора соединен с третьим входом второго компаратора и является первым информационным входом компараторной ячейки, вторым информационным входом которой является второй вход второго компаратора, второй вход первого коммутатора является третьим информационным входом компараторной ячейки, второй вход второго арифметико-логического блока является первым управляющим входом компараторной ячейки, вторым управляющим входом которой яв10 ляется третий вход первого коммутатора, а третьим управляющим входомтретий вход второго арифметико-логического блока, синхровход регистра ранговой статистики является

15 синхровходом компараторной ячейки. И) > fi "Р/

1700767

Составитель 0. Канатчикова

Техред Л.Олийнык Корректор Л, Патай

Редактор Л. Гратилло

Заказ 4478 Тираж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

° Ф

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101