JPS61153764A - 分散型デジタル相関器 - Google Patents

分散型デジタル相関器

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JPS61153764A
JPS61153764A JP27356484A JP27356484A JPS61153764A JP S61153764 A JPS61153764 A JP S61153764A JP 27356484 A JP27356484 A JP 27356484A JP 27356484 A JP27356484 A JP 27356484A JP S61153764 A JPS61153764 A JP S61153764A
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JP
Japan
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data
digital
correlator
parallel
bit
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JP27356484A
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Yoshinori Katou
加藤 慶徳
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 C技術分野] 本発明はハードウェアでの信号処理に必要なデジタル 
ハード コンボルバ(積算演算装置)やデジタル ハー
ド ニーリレイタ(相関器、 Correlator)
として使用される分散型デジタル相関器に関する。
[従来波141f1 この種のハードウェア型デジタル相関器としては、例え
ば米合衆国のTRW LSIプロダクツ社(以下、TR
W社と称する)からTOO−1023Jが市販されてい
るが、ビット数が多く(84ビット)、1次元の誤り訂
正などの直列型で使用するには適している。しかしなが
ら、画像の相関をとるテンプレートマツチングなど並列
をで、例えば32X32ビツトの相関の判別をするとき
には、TDC−1G23Jを32(11分用意しなけれ
ばならず、その部品だけで100万円前後の価格となっ
て実用に供することができない、このように、従来のデ
ジタル相関器はビット数が多すぎて局所並列型で使用す
るには不適切で不経済であり、著しいコスト高を招くと
いう欠点があった。
[目   的] 本発明は、上述の欠点を除去し、並列動作に適した構成
簡潔で廉価な分散型デジタル相関器を提供することを目
的とする。
本目的を達成するため、本発明はデータ、リファレンス
、でスフの入出力端子をそれぞれ独立に有する複数4n
個(nは整数)の単位デジタル相関器と、単位デジタル
相関器の出力の各相関値を合計して全相関値を算出する
パイプラインデジタル加算器とを具備したことを特徴と
する。
[実 施 例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明分散型デジタル相関器の構成の一例を
示す、ここで、510〜517はそれぞれ第2図で後述
する8ビツトの単位デジタル相関器(以下、ニーリレイ
タと称する)であり、各ニーリレイタ510〜517は
ニーリレイタ毎に独立したデータ(被参照データ、以下
、Dと略称する)、リファレンス(参照データ、以下、
Rと略称する)、マスク(マスクデータ、以下、Mと略
称する)のデータ入出力端子DO〜D7.RO〜R7,
MONH3を有するが、Dクロック(データクロック)
Rクロック(リファレンスクロック)9Mクロック(マ
スククロック)の回線は各ニーリレイタ510〜517
に共通に接続している。
また、800は第3図で後述するパイプラインデジタル
サマー(パイプライン式デジタル加算器)であり、上述
の8個のニーリレイタ510〜517の相関値出力を合
計して2の補数表示の並列7ビツトのデータで出力する
。800は第4図で後述するパイプラインデジタルサブ
トラクト(パイプライン式デジタル減算器)である、5
21は閾値を設定可能にするサブトラクトデジタルレジ
スタであり、被減算データ(以下、Sデータと略称する
)を記憶して、クロック(Sクロック)に同期して8ビ
ツトのSデータを出力する。パイプラインデジタルサブ
トラクト900は、パイプラインデジタルサマー800
からの合計値データとサブトラクトデータレジスタ52
1からの被減算データ(Sデータ)との減算を実行して
、2(2進)の補数表示のデータ7ビツト、符号1ビツ
ト(サインビット)の並列8ビツトデータで出力する。
上述のパイプラインデジタルサマー800の内部シフト
レジスタ(a83図参照)のクロックにはDクロックが
用いられ、パイプラインデジタルサブトラクト90Gの
内部シフトレジスタ(第4図参照)はこのDクロックを
インバータ518で反転した反転クロックでラッチされ
る。
第2図は第1図の8ピットコ−リレイタ510〜517
の内部構成例を示す。
ここで、611はデータレジスタとしての8ビツトシフ
トレジスタで、50nsで時間シフトした1ビツトのデ
ータ入力801 とデータクロック602とが入力する
。812はリファレンスレジスタとしての8ビツトシフ
トレジスタで、基準となる比較画像データ(テンプレー
トデータ)等のリファレンスデータ(参照データ)60
3 とリファレンスクロック604とが入力する。θ1
3は相関を実行するビットを規定するマスクレジスタと
しての8ビツトシフトレジスタで、マスクデータ605
とマスククロック608とが入力する。
また、614は後述の4ビツトシフトレジスタであり、
4ビツトのデータ(符号ビット付の2補数値)607〜
610を出力する。621は符号関数同志の乗算を実行
するエックスクルーシブノアゲート群(以下、EX、N
ORゲート群と称する)であり、上述のデータレジスタ
811 とリファレンスレジスタ812との各出力ビッ
トが入力する8個のEX、NORゲートからなり、その
各EX、NORゲートは両レジスタflitと812の
出力が111%IQ”にかかわらず一致すると信号11
1+1が出力する。
822はEX、NORゲート群821の各出力とマスク
レジスタ813の各出力との論理積演算を個別にする8
個のアンドゲートからなる相関実行制御用アンドゲート
群(以下、ANDゲート群と称する)である0図の破線
で囲む823は、 ANDN−ゲート群3の出力(相関
値)を合計して並列ビットに変換する、つまり一致した
数(相関)をかぞえて並列のデータで出力するパイプラ
イン式のデジタル加算器(パイプラインデジタルサマー
)である。
ANDN−ゲート群2から出力したビット1とビット2
の相関値データは、デジタルサマー623内の1段目6
31のエクスクル−シブオアゲート(以下、EX、OR
ゲートと称する)とANDゲートからなる半加算回路に
入力する。同様に、ビット3と4、ビット5と6.ビッ
ト7と8の相関値データは1段目631の対応する半加
算回路に入る。ここで、831〜636はデジタルサマ
ー623内の各段の回路を示す。
上述の1段目631の各EX、ORゲートと各ANDゲ
ートの出力はそれぞれ別偏に2段目632の2人力のE
X、ORゲートとANDゲートとに入力する。2段目6
32の最下位ANDゲートの出力と次のEX、 ORゲ
ートの出力とは2人力のEX、ORゲートに出力する。
ビット5からビット8までを2段目632の同様な回路
に通過させ、ビット1〜4までの出力とビット5〜8ま
での出力とをたすきかけしたのが3段目833である。
4段目634は3段目633の最下位のANDゲートの
出力と次のEX、ORゲートの出力とを半加算し、前の
段832と同様にEX、ORゲートに出力する。
3段目833.!:4段目834 (7)EX、ORゲ
ート力ら出力した4ビツトの並列データはシフトデータ
814にデータクロック602の反転したタイミングで
ラッチされる。637はこのデータクロック602の反
転を行うインバータである。
。第3図は第1図のパイプラインデジタルサマー800
の内部構成例を示す、ここで、810〜815および8
23はそれぞれ2組の2進データの加算を行うフルアダ
−(全加算器)であり、 820,821゜825は並
列出力データの同期合せを行うシフトレジスタ、824
はDクロー2りを反転するインバータである。
第3図のように、このパイプラインデジタルサマー80
0では、第1図のデジタル相関器群(コーリレイタ群)
510〜517の出力(相関値)をニーリレイタ2個1
組の組毎に2進入力の並列フルアダ一群810〜813
で加算し、その加算結果をフルアダー2個1組の組毎に
次段の2進入力の並列フルアダ一群814,815で加
算し、その加算結果をそれぞれ対応のシフトレジスタ8
20,821でDクロックに同期してラッチする6次い
で、この一対のシフトレジスタ820.821の出力デ
ータを次段のフルアダー823で加算し、この加算結果
をシフトレジスタ825でDクロックの反転クロックで
ラッチする。この処理により、1ビツトのデータ、リフ
ァレンスデータ、マスクデータから最大7ビツト(最大
相関値64)のデータがシフトレジスタ825から並列
に出力する。
第4図は、第1図のパイプラインデジタルサブトラクト
900の内部構成例を示す、ここで、911〜818は
エクスクル−シブオアゲート(以下、EX 、 ORゲ
ートと称する)群であり、第1図のサブトラクトデータ
レジスタ521から入力する被減算数の8ビツトデータ
(サブトラクトデータ)と同レジスタ521から入力す
る1ビツトのアダー/サブトラクトデータ(以下、A/
Sデータと略称する)との排他的論理和演算をビア)毎
に行う。このA/Sデータは例えば、H(、\イ)レベ
ルのときにサブトラクト(マイナス)、L(ロー)レベ
ルのときにアダー(プラス)となる、従って、サブトラ
クトデータレジスタ521のサブトラクトデータD7〜
DOはA/SデータがHレベルのときに上述のEX、O
Rゲート群811〜1118を通ることにより2進の補
数値となる。
また、819は2進入力のフルアダー(全加算器)であ
り、第3図のパイプラインデジタルサヤ−aooの7ビ
ツトデータと上述のEX、ORゲート群911〜818
の8ビツトデータとの加算を行う。
さらに、820はフルアダー819の加算結果をDクロ
ックの反転クロックでラッチするシフトレジスタであり
、821はこのDクロックの反転を行うインバータであ
る。
このように、パイプラインデジタルサブトラクト800
では、デジタルサマー800の並列7ビツトのデータか
らサブトラクトデータレジスタ521の被減数データを
減算するために、まずその被減数データをEX、ORゲ
ート群911〜81Bに入力して2進の補数データにし
、次いでこの補数データとデジタルサマー800の並列
7ビツトデータとをフルアダー919で加算し、この加
算結果をシフトレジスタ820でラッチする。シフトレ
ジスタ820の出力の並列8ビツトデータの中でMSB
(最高桁ビット)をサインビットに使用し、残りが2の
補数(ツースコンブリメント)表示のデータ7ビツト(
10進で最大84)になる。
本例の分散型デジタル相関器は画像領域で利用されるパ
ターンマツチング法を局所並列型のパイプライン処理で
高速に実行することを考慮した相関器である。さらに、
第1図において各ローリレイタ(デジタル相関器)51
O〜517の出力データのDアウト、Mアウト、Rアウ
トを次段のコーリレイタD、M、R端子に順次接続する
と、直列型の64ビツトデジタル相関器になり、上述し
たTRW社のTDC−1023と同一に使用可能となる
次に、上述のように、パイプラインデジタルサブトラク
ト800の出力の並列8ビツトデータに、2の補数表示
を用いた理由を以下に述べる。
まず、デジタルで処理する相関(相関値)R(n)は次
式(1)で与えられる。
R(n)=ΣVl(k)V2(n+k)      ・
” (1)let工 但し、n:データのある一定の時間 m:累積加算数 Vl(k)  :データ、 V2(k)  :参照デー
タまた、コンボリューションY (n)は次式0式% 但し、H(k):インパルス応答を示すデータV(k)
:入力データ 上式(1)、(2)を比較すルト、V2(K) 、!:
H(k)ノ符号(位相)が違うだけで、後は同一である
。従って、本発明の分散型デジタル相関器では二次元の
コンボリューション(合成積分)を考慮して2の補数表
示を採用し、また各単位デジタル相関器(ローリレイタ
)のビット数を最小4ビツトに選択した。
また、本発明の分散型デジタル相関器は簡単な論理素子
を用いて構成できるので、本実施例で示した8ビット単
位デジタル相関器を8個使用する分散型デジタル相関器
を64ピンの集積回路にすることも容易である。
[効  果] 以上説明したようく、本発明によれば、単位デジタル相
関器を複数側内蔵させた分散型に構成しているので、デ
ータの接続方法を変えるだけで直列型にも並列型にも自
由に選択できる。
特に、本発明では、並列型の複数の各最小ビット単位の
単位デジタル相関器に別々にデータを入れて個別に動か
すことができ、局所並列方式による画像処理(テンプレ
ートマツチング)用のコンポリューシ璽ンフィルタとし
て廉価に提供することができる。
さらに、本発明によれば、4ビツトを最小単位として構
成しており、また、2の補数表示で減算処理を行うよう
にしているので、出力ビツト数を少なくできて集積回路
化が簡単となり、例えば一般的な84ビンのICパッケ
ージを使用できる。
また、本発明によれば、要部をパイプライン方式で構成
しているので、略50nsで動作でき高品位テレビのマ
トリックスフィルタとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明分散型デジタル相関器の構成例を示すブ
ロック図、 第2図は第1図のコーリレイタ(単位デジタル相関器)
の内部構成例を示す回路図、 第3図は第1図のパイプラインデジタルサマーの内部構
成例を示すブロック図、 第4図は第1図のパイプラインデジタルサブトラクトの
構成例を示すブロック図である。 510〜517・・・コーリレイタ (単位デジタル相関器) 521・・・サブトラクトデータレジスタ。 800・・・パイプラインデジタルサマー、900・・
・パイプラインデジタル サブトラクト。 810〜815,823.91111・・・フルアダー
、820.821,825.1120・・・シフトレジ
スタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)データ、リファレンス、マスクの入出力端子をそれ
    ぞれ独立に有する複数4n個(nは整数)の単位デジタ
    ル相関器と、 該単位デジタル相関器の出力の各相関値を合計して全相
    関値を算出するパイプラインデジタル加算器とを具備し
    たことを特徴とする分散型デジタル相関器。 2)特許請求の範囲第1項記載の相関器において、各前
    記単位デジタル相関器のデータ、リファレンス、マスク
    の入出力端子の接続を並列または直列に接続することに
    より各前記単位デジタル相関器の並列動作と直列動作と
    を選択することができることを特徴とする分散型デジタ
    ル相関器。 3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の相関器に
    おいて、前記パイプラインデジタル加算器は、所定のレ
    ジスタに記憶した被減算データを前記単位デジタル相関
    器の全相関値から減算するパイプライン並列減算器と、 該減算器により減算された相関値のデータを2の補数形
    式の符号ビット付に直して出力する補数変換器とを具備
    したことを特徴とする分散型デジタル相関器。
JP27356484A 1984-12-27 1984-12-27 分散型デジタル相関器 Pending JPS61153764A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003511957A (ja) * 1999-10-13 2003-03-25 ユー−ナブ マイクロエレクトロニクス コーポレーション 整合フィルタおよびスペクトラム拡散受信機
EP1964275A1 (en) * 2005-12-23 2008-09-03 Nokia Corporation Performing a correlation in reception of a spread spectrum signal

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