RU2101756C1 - Device of rank filtration of structured signals - Google Patents
Device of rank filtration of structured signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101756C1 RU2101756C1 SU4928382A RU2101756C1 RU 2101756 C1 RU2101756 C1 RU 2101756C1 SU 4928382 A SU4928382 A SU 4928382A RU 2101756 C1 RU2101756 C1 RU 2101756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- delay elements
- block
- output
- delay
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в специализированных вычислительных устройствах при обработке массивов данных в реальном масштабе времени, например для обработки двумерных структурных сигналов, в частности в автоматизированных системах обработки изображений. The invention relates to computer technology and is intended for use in specialized computing devices when processing data arrays in real time, for example, for processing two-dimensional structural signals, in particular in automated image processing systems.
Известно устройство для сравнения чисел, содержащее четыре счетчика, блок памяти, два регистра, схему сравнения, генератор тактовых импульсов, RS-триггер, D-триггер, пять элементов И, три элемента ИЛИ, два инвертора, элемент задержки и одновибратор [1]
Устройство позволяет реализовать вычисление результатов операции экстремальной фильтрации массива из N элементов за N•n тактов, где n - длина фильтрующей апертуры.A device for comparing numbers, containing four counters, a memory unit, two registers, a comparison circuit, a clock, RS-trigger, D-trigger, five AND elements, three OR elements, two inverters, a delay element and a one-shot [1]
The device allows to calculate the results of the operation of extreme filtering of an array of N elements in N • n cycles, where n is the length of the filtering aperture.
Недостатком устройства являются низкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности. The disadvantage of this device is low speed and limited functionality.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для экстремальной фильтрации, содержащее элемент сравнения, сумматор, три регистра, три элемента задержки, элемент ИЛИ, вычислитель и умножитель [2]
Устройство реализует метод вычисления оценок результата операции экстремальной фильтрации путем аппроксимации результатов операции определения экстремальных значений по совокупности непересекающихся интервалов выборки сигнала.Closest to the technical nature of the claimed device is a device for extreme filtering, containing a comparison element, an adder, three registers, three delay elements, an OR element, a calculator and a multiplier [2]
The device implements a method for calculating estimates of the result of the operation of extreme filtering by approximating the results of the operation of determining extreme values from the set of disjoint intervals of the signal sampling.
Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, т.к. устройство не позволяет формировать оценки результатов операции ранговой фильтрации. The disadvantage of this device is limited functionality, because the device does not allow the formation of estimates of the results of the operation of ranking filtering.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет формирования оценок значений результатов операции ранговой фильтрации. The aim of the invention is the expansion of functionality by forming estimates of the values of the results of the operation of ranking filtering.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ранговой фильтрации структурных сигналов, содержащее три элемента задержки, введены первый и второй преобразователи кодов, группа элементов задержки, причем все элементы задержки объединены в К блоков элементов задержки, К бинарных ранговых фильтров, где К количество опорных признаков, причем информационный вход устройства соединен с входом первого преобразователя кодов, соответствующие выходы которого соединены с входами соответствующих блоков элементов задержки, выходы i-го блока элементов задержки соединены с соответствующими входами i-го бинарного рангового фильтра, выход которого соединен с входом второго преобразователя кодов, выход которого является выходом устройства, тактовые входы блоков элементов задержки объединены и соединены с тактовым входом устройства.This goal is achieved by the fact that the first and second code converters, a group of delay elements, all delay elements are combined into K blocks of delay elements, K binary rank filters, where K is the number of reference elements, are introduced into the device for ranking filtering of structural signals containing three delay elements signs, moreover, the information input of the device is connected to the input of the first code converter, the corresponding outputs of which are connected to the inputs of the corresponding blocks of delay elements, the outputs of the ith the block of delay elements are connected to the corresponding inputs of the i-th binary rank filter, the output of which is connected to the input of the second code converter, the output of which is the output of the device, the clock inputs of the blocks of delay elements are combined and connected to the clock input of the device.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: двух преобразователей кодов, k блоков элементов задержки и k бинарных ранговых фильтров, а также их связями между собой. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the presence of new blocks: two code converters, k blocks of delay elements and k binary rank filters, as well as their interconnections.
Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию ''Новизна''. Thus, the proposed device meets the criterion of `` Novelty. ''
Блок элементов задержки может быть реализован как последовательное соединение соответствующего количества элементов задержки на один такт работы либо как сдвиговый регистр соответствующей длины. A block of delay elements can be implemented as a series connection of the corresponding number of delay elements per one clock cycle or as a shift register of the corresponding length.
В качестве элементов задержки на один такт работы могут быть использованы параллельные регистры или сдвиговые регистры на MS-триггерах, которые широко известны. Бинарный ранговый фильтр может быть реализован как блок постоянной памяти, в ячейках которого реализуется таблично вычисление результатов функции сложения и затем сравнения полученного результата с порогом. Бинарный ранговый фильтр может быть реализован как блок постоянной памяти, в ячейках которого реализуется таблично вычисление результатов функции сложения и затем сравнения полученного результата с порогом. Бинарный ранговый фильтр можно также реализовать как последовательное соединение блока постоянной памяти, в ячейках которого реализуется табличное вычисление результатов функции сложения значений на его входах, и компаратора, реализующего операцию сравнения. As delay elements for one clock cycle, parallel registers or shift registers on MS triggers, which are widely known, can be used. A binary rank filter can be implemented as a block of read-only memory, in the cells of which the table computes the results of the addition function and then compares the result with a threshold. A binary rank filter can be implemented as a block of read-only memory, in the cells of which the table computes the results of the addition function and then compares the result with a threshold. A binary rank filter can also be implemented as a serial connection of a read-only memory block, in the cells of which a tabular calculation of the results of the function of adding values at its inputs and a comparator that implements the comparison operation is implemented.
На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства; на фиг. 2 схема блока элементов задержки для окрестности, где τ элемент задержки на один такт работы устройства, размерами 3х3 элемента; на фиг.3 пример возможной реализации бинарного рангового фильтра при помощи многовходового сумматора (реализованного как блок ПЗУ) и компаратора. In FIG. 1 presents a block diagram of the inventive device; in FIG. 2 is a diagram of a block of delay elements for a neighborhood, where τ is a delay element for one clock cycle of the device, 3x3 element sizes figure 3 an example of a possible implementation of a binary rank filter using a multi-input adder (implemented as a ROM unit) and a comparator.
Устройство содержит преобразователь 1 кодов, блоки 2.1, 2.2, 2.K элементов задержки, бинарные ранговые фильтры 3.1, 3.2. 3.K, второй преобразователь 4 кодов, информационный вход 5 устройства, тактовый вход 6 устройства, выход 7 устройства. The device contains a code converter 1, blocks 2.1, 2.2, 2.K of delay elements, binary rank filters 3.1, 3.2. 3.K, second code converter 4, information input 5 of the device, clock input 6 of the device, output 7 of the device.
Информационный вход 5 устройства соединен с входом преобразователя 1 кодов, i-й выход преобразователя 1 кодов соединен с входом блока 2.i элементов задержки. Выходы блока 2.i элементов задержки соединены с входами бинарного рангового фильтра 3.i. Выход бинарного рангового фильтра 3.i соединен с i-ым входом преобразователя 4 кодов. Выход преобразователя 4 кодов является выходом 7 устройства. Тактовые входы блоков 2.1, 2.2,2.k элементов задержки объединены и соединены с тактовым входом в устройства.Information input 5 of the device is connected to the input of the converter 1 codes, i-th output code converter 1 is connected to the input of delay element block 2.i. The outputs of the delay element block 2.i are connected to the inputs of the binary rank filter 3.i. The output of the binary rank filter 3.i is connected to the i-th input of the code converter 4. The output of the converter 4 codes is the output 7 of the device. The clock inputs of blocks 2.1, 2.2,2.k of the delay elements are combined and connected to the clock input of the device.
Перед началом изложения принципов работы устройства целесообразно учесть следующее. Before starting the presentation of the principles of operation of the device, it is advisable to consider the following.
Устройство предназначено для формирования оценок значения локальных порядковых статистик для структурных сигналов. Структурный сигнал представляет собой совокупность протяженных участков, характеризующихся примерно одинаковым значением сигнала, на границах участков осуществляется резкое скачкообразное изменение значения сигнала. Примером двумерного структурного сигнала является изображение, в частности телевизионное изображение. The device is designed to generate estimates of the value of local ordinal statistics for structural signals. A structural signal is a set of extended sections characterized by approximately the same signal value; at the boundaries of the sections, a sharp abrupt change in the signal value occurs. An example of a two-dimensional structural signal is an image, in particular a television image.
Устройство реализует вычисление оценок значений результатов операции ранговой фильтрации: в каждом такте работы формируется оценка γk значения Rk k-й порядковой статистики для текущей локальной окрестности Q.The device implements the calculation of estimates of the values of the results of the ranking filtering operation: in each step of the operation, an estimate of γ k of the value of R k of the kth ordinal statistics for the current local neighborhood Q is formed.
Устройство реализует вычисление функции вида
γk = ν1•ak + ν2•bk (1)
где γk оценка значения k-ой порядковой статистики для текущей локальной окрестности (множества);
ak оценка максимального возможного значения k-й локальной порядковой статистики для текущей локальной окрестности Q;
bk оценка минимального возможного значения k-й локальной порядковой статистики для текущей локальной окрестности Q;
ν1 и ν2 весовые коэффициенты.The device implements the calculation of a function of the form
γ k = ν 1 • a k + ν 2 • b k (1)
where γ k is the estimate of the value of the kth ordinal statistics for the current local neighborhood (set);
a k an estimate of the maximum possible value of the k-th local order statistics for the current local neighborhood Q;
b k an estimate of the minimum possible value of the k-th local order statistics for the current local neighborhood Q;
ν 1 and ν 2 weights.
ν1 и ν2 задаются следующим образом:
Значения ak и bk определяются следующим образом:
где αj значение j-го разряда оценки ak;
αj ∈ {0, 1};
βj значение j-го разряда оценки bk;
βj ∈ {0, 1};
P разность оценок ak и bk.ν 1 and ν 2 are defined as follows:
The values of a k and b k are defined as follows:
where α j is the value of the jth digit of the estimate a k ;
α j ∈ {0, 1};
β j the value of the jth digit of the estimate b k ;
β j ∈ {0, 1};
P is the difference between the estimates a k and b k .
Значения αj и βj j-х разрядов чисел (оценок) ak и bk определяются из выражений
где -количество чисел Xi в множестве Q, для которых выполняется условие: в j старших разрядов числа xi есть хотя бы одна единица;
sj количество чисел Xi в множестве Q, значение j-го разряда у которых равно единице (не равно нулю);
N количество чисел в множестве Q;
k номер искомой порядковой статистики.The values of α j and β j of the jth digits of numbers (estimates) a k and b k are determined from the expressions
Where - the number of numbers X i in the set Q for which the condition is fulfilled: in j high digits of the number x i there is at least one unit;
s j is the number of numbers X i in the set Q, the value of the jth digit of which is equal to one (not equal to zero);
N is the number of numbers in the set Q;
k is the number of the desired ordinal statistics.
где h1(xi;j) признак наличия в j-ом разряде числа xi единицы;
h2(xi;j) признак наличия в j-старших разрядах числа xi хотя бы одной единицы.
where h 1 (x i; j ) is a sign of the presence in the jth digit of the number x i units;
h 2 (x i; j ) is a sign of the presence in the j-most significant digits of the number x i of at least one unit.
где τ
.
where τ
.
Пример. Пусть текущая локальная окрестность Q содержит 5 (N=5) четырехразрядных числа (P=4):
Q14, 13, 14,3,2}
На основе процедуры, описанной (1) (10) имеем значения оценок для соответствующих порядковых статистик:
Устройство работает следующим образом.Example. Let the current local neighborhood Q contain 5 (N = 5) four-digit numbers (P = 4):
Q14, 13, 14,3,2}
Based on the procedure described in (1) (10), we have the values of the estimates for the corresponding ordinal statistics:
The device operates as follows.
В текущем i-ом такте работы P-разрядный параллельный код текущего отсчета xi сигнала с информационного входа 5 устройства поступает на вход первого преобразователя 1 кодов. В преобразователе 1 кодов осуществляется табличное формирование соответствующих значений h1(xi;j) и h2(xi;j) признаков наличия единиц в соответствующих разрядах числа xi, которые затем поступают на соответствующие выходы преобразователя 1 кодов. Значения признаков h1(xi;j) и h2(xi;j) с соответствующих выходов преобразователя 1 кодов поступают на входы блоков 2.1, 2.2, 2.К элементов задержки (К=2р). Блок 2. m элементов задержки представляет собой последовательное соединение элементов задержки на один такт работы. В блоке 2.m элементов задержки осуществляется задержка на заданное количество тактов работы значений, поступивших ранее в предшествующих тактах работы на вход блока 2.m.In the current i-th operation cycle, the P-bit parallel code of the current sample x i of the signal from the information input 5 of the device is input to the first code converter 1. In the code converter 1, tabular formation of the corresponding values of h 1 (x i; j ) and h 2 (x i; j ) is carried out signs of the presence of units in the corresponding digits of the number x i , which then go to the corresponding outputs of the converter 1 codes. The values of the signs h 1 (x i; j ) and h 2 (x i; j ) from the corresponding outputs of the converter 1 of the codes are fed to the inputs of blocks 2.1, 2.2, 2.K delay elements (K = 2p). Block 2. m delay elements is a series connection of delay elements for one clock cycle. In block 2.m of delay elements, a delay is carried out for a given number of clock cycles of the values received earlier in the previous clock cycles at the input of block 2.m.
Выходы блока 2.m элементов задержки соединены с выходами соответствующих элементов задержки на один такт. В каждом такте работы на соответствующих выходах блока 2.m формируются задержанные на соответствующее количество тактов работы значения соответствующего признака для всех отсчетов, принадлежащих текущей локальной окрестности. В текущем такте работы на соответствующих выходах блока 2.m сформируются значения соответствующего признака для всех отсчетов xj, попадающих в текущую локальную окрестность Q с центральным отсчетом xi, и затем поступают на соответствующие входы бинарного рангового фильтра 3. m. В бинарном ранговом фильтре 3.m, на входы которого поступают значения соответствующих признаков, реализуется табличное вычисление значения соответствующего разряда одной из оценок (ak и bk) согласно выражениям (5) (8). Говоря иначе, в бинарном ранговом фильтре 3.m значения, поступившие на его входы, суммируются и сравниваются с заданным пороговым значением и признак результата сравнения поступает на выход фильтра 3.m.The outputs of the delay element block 2.m are connected to the outputs of the corresponding delay elements by one clock cycle. In each operation cycle, at the corresponding outputs of block 2.m, values of the corresponding attribute delayed by the corresponding number of operation cycles are generated for all samples belonging to the current local neighborhood. In the current cycle, at the corresponding outputs of block 2.m, the values of the corresponding attribute are generated for all samples x j falling in the current local neighborhood Q with a central sample x i , and then they are sent to the corresponding inputs of the binary rank filter 3. m. In the binary rank filter 3.m, at the inputs of which the values of the corresponding attributes are received, a tabular calculation of the value of the corresponding discharge of one of the estimates (a k and b k ) according to expressions (5) (8) is implemented. In other words, in a binary rank filter 3.m, the values received at its inputs are summed up and compared with a predetermined threshold value and a sign of the comparison result is sent to the output of the filter 3.m.
Таким образом, на выходах бинарных ранговых фильтров 3.1, 3.2, 3.K формируются, согласно (5) и (6) значения для заданной порядковой статистики. Значения αj и βj с выходов бинарных ранговых фильтров 3.1, 3.2,3.К поступают на соответствующие входы преобразователя 4 кодов. В преобразователе 4 кодов реализуется табличное формирование согласно (1), (3), (4) на основе полученных значений αj и βj значения γk заданной k-й локальной порядковой статистики. Значение γk с выхода преобразователя 4 кодов поступает на выход 7 устройства. С приходом очередного тактового импульса в блоках 2.1, 2.2,2.К элементов задержки осуществляется прием информации (по переднему фронту тактового импульса) и ее сдвиг (по заднему фронту тактового импульса), на информационном входе 5 устройства формируется параллельный код следующего отсчета xi+1 сигнала и начинается следующий такт работы устройства.Thus, at the outputs of binary rank filters 3.1, 3.2, 3.K, values are formed, according to (5) and (6) for a given ordinal statistics. The values of α j and β j from the outputs of the binary rank filters 3.1, 3.2,3. K go to the corresponding inputs of the converter 4 codes. In the code converter 4, tabular formation is implemented according to (1), (3), (4) based on the obtained values of α j and β j of the value γ k of the given k-th local ordinal statistics. The value of γ k from the output of the converter 4 codes goes to the output 7 of the device. With the arrival of the next clock pulse in blocks 2.1, 2.2.2. To the delay elements, information is received (along the leading edge of the clock pulse) and its shift (along the falling edge of the clock pulse), a parallel code of the next sample x i + is generated at the information input 5 of the device 1 signal and the next cycle of the device starts.
Устройство работает в параллельном режиме (вычисление в боках 2.1,2.К, 3.1,3К осуществляется параллельно) и в каждом такте работы на выходе 7 устройства будет формироваться значение γk заданной k-й локальной порядковой статистики для текущей скользящей окрестности.The device operates in parallel mode (calculation on the sides 2.1.2.K, 3.1.3K is carried out in parallel) and at each work step, the output γ 7 will generate the value γ k of the specified k-th local ordinal statistics for the current moving neighborhood.
Предлагаемое устройство позволяет формировать оценки значений заданных локальных порядковых статистик для одномерных и двумерных структурных сигналов. Это позволяет расширить функциональные возможности устройства и расширить область его применения. The proposed device allows you to generate estimates of the values of the specified local ordinal statistics for one-dimensional and two-dimensional structural signals. This allows you to expand the functionality of the device and expand its scope.
Устройство работает в параллельном режиме и обладает высоким быстродействием. Это позволяет использовать его в специализированных системах обработки структурных сигналов в реальном масштабе времени, например, в автоматизированных системах обработки изображений. The device operates in parallel mode and has high speed. This allows its use in specialized systems for processing structural signals in real time, for example, in automated image processing systems.
Предлагаемый экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей устройства и области его применения, а также в экономии машинного времени. The proposed economic effect is to expand the functionality of the device and its scope, as well as to save machine time.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4928382 RU2101756C1 (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Device of rank filtration of structured signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4928382 RU2101756C1 (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Device of rank filtration of structured signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2101756C1 true RU2101756C1 (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=21570259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4928382 RU2101756C1 (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Device of rank filtration of structured signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101756C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620199C1 (en) * | 2015-12-08 | 2017-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Rank filter |
-
1991
- 1991-04-16 RU SU4928382 patent/RU2101756C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620199C1 (en) * | 2015-12-08 | 2017-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Rank filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0295464B1 (en) | Rank-order filter | |
RU2101756C1 (en) | Device of rank filtration of structured signals | |
CA1192315A (en) | Systolic computational array | |
RU2024056C1 (en) | Impulse noise smoothing device | |
SU1043666A2 (en) | Access code frequency ranging device | |
RU2012056C1 (en) | Device for situation recognition | |
SU1215162A1 (en) | Digital sinusoidal signal generator | |
SU1509957A1 (en) | Device for selecting indicators of object images | |
RU1809444C (en) | Device for exhaustion of combinations | |
RU2015551C1 (en) | Rank filtering unit | |
SU1101818A1 (en) | Device for extracting square root of sum of two squared numbers | |
RU2037197C1 (en) | Device for solving systems of linear algebraic equations | |
SU1265794A1 (en) | Cascade device for fast fourier transform | |
RU2024934C1 (en) | Device for computing local ordinal statistics | |
SU648988A1 (en) | Digital arrangement for solving simultaneous linear algebraic equations | |
SU1126949A1 (en) | Device for searching data | |
SU932493A1 (en) | Pulse-frequency multiplying-dividing device | |
RU1774377C (en) | Associative memory | |
RU2042187C1 (en) | Device for generation of uniform distribution of random integers | |
RU1807476C (en) | Device for computing extremes | |
RU2030786C1 (en) | Device for formation of estimate of local average value of structural signals | |
SU1608644A1 (en) | Device for processing series code of golden proportion | |
SU1571613A1 (en) | Conveyer correlator | |
SU1401448A1 (en) | Apparatus for implementing boolean symmetrical functions | |
SU1711182A1 (en) | Moving average adaptive evaluator |