RU125749U1

RU125749U1 - NONLINEAR FORMING SYSTEM

Info

Publication number: RU125749U1
Application number: RU2012132369/08U
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Стремоухов; Сергей Владимирович Чистяков; Александр Витальевич Шмойлов; Александр Васильевич Тезин; Владимир Александрович Ягупов
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-03-10

Abstract

Нелинейная формирующая система, содержащая генератор шума, мультиплексоры, генератор случайных чисел, блок управления, устройство визуального вывода, блок анализа, состоящий из блоков декодирования кодовых групп и фильтров нижних частот, причем выходы блока анализа подключены к входам блока управления, a s выходов i-й группы вторых выходов последнего связаны с соответствующими первыми s входами i-го блока последовательных сумматоров, s выходов i-го блока последовательных сумматоров связаны с соответствующими s входами; i-го мультиплексора, выходы n мультиплексоров подключены к соответствующим n входам устройства визуального вывода, первый, второй и третий дополнительные выходы блока управления подключены соответственно к входу генератора шума, первому и второму входам генератора случайных чисел, выходы которого подключены ко входам n мультиплексоров, а четвертый дополнительный выход блока управления в параллель связан с дополнительными входами каждого блока последовательных сумматоров, причем i-е блоки последовательных сумматоров содержат по s последовательных сумматоров, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блоки нелинейных цифровых фильтров, выходы которых подключены к первым входам блоков последовательных сумматоров, i-я (i=1, 2, …, n) группа выходов генератора шума по s (s≥1) выходов в каждой группе подключена к соответствующим первым s входам i-го блока нелинейных цифровых фильтров, к вторым s входам которого подключены соответствующие s выходов i-й группы первых выходов блока управления, вторые s входов i-го блока последовательных сумматоров подключены к соответствующим s выходам i-го блока нелине�A nonlinear forming system comprising a noise generator, multiplexers, a random number generator, a control unit, a visual output device, an analysis unit consisting of code group decoding units and low-pass filters, the outputs of the analysis unit being connected to the inputs of the control unit, as the outputs of the ith groups of second outputs of the latter are connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of sequential adders, s outputs of the i-th block of sequential adders are connected to the corresponding s inputs; of the ith multiplexer, the outputs of n multiplexers are connected to the corresponding n inputs of the visual output device, the first, second and third additional outputs of the control unit are connected respectively to the input of the noise generator, the first and second inputs of the random number generator, the outputs of which are connected to the inputs of n multiplexers, and the fourth additional output of the control unit in parallel is connected with additional inputs of each block of sequential adders, and the ith blocks of sequential adders contain s after sequential adders, characterized in that it further comprises blocks of non-linear digital filters, the outputs of which are connected to the first inputs of the blocks of sequential adders, the i-th (i = 1, 2, ..., n) group of outputs of the noise generator according to s (s≥1) outputs in each group it is connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of non-linear digital filters, to the second s inputs of which the corresponding s outputs of the i-th group of the first outputs of the control unit are connected, the second s inputs of the i-th block of sequential adders are connected to the corresponding s outputs am i-th nonlinear block

Description

Полезная модель относится к вычислительной технике, а именно к области обработки или формирования изображений. В частности, заявленная нелинейная формирующая система может быть использована для формирования (синтеза) векторного случайного поля с заданными статистическими характеристиками синтезируемой реализации, учитывающая нелинейные взаимосвязи между элементами исходного изображения (модели изображения).The utility model relates to computer technology, namely to the field of processing or imaging. In particular, the claimed nonlinear forming system can be used to generate (synthesize) a vector random field with given statistical characteristics of the synthesized implementation, taking into account nonlinear relationships between elements of the original image (image model).

Известен способ генерирования векторных сигналов (см., например, патент Японии №60-73788, опубл. 1987 г.). Устройство, реализующее данный способ, содержит последовательно соединенные генератор случайных чисел, сумматор, буферную память. Кроме того, генератор случайных чисел взаимно соединен с еще одной буферной памятью. Однако указанное устройство способно генерировать узкий класс векторных сигналов, определяемых постоянной линейной шириной, что является его недостатком.A known method of generating vector signals (see, for example, Japanese patent No. 60-73788, publ. 1987). A device that implements this method, contains a series-connected random number generator, adder, buffer memory. In addition, the random number generator is interconnected with another buffer memory. However, this device is capable of generating a narrow class of vector signals defined by a constant linear width, which is its drawback.

Известен векторный генератор (патент РФ №2100842 от 27.12.1997 г.), содержащий генератор шума, блок цифровых фильтров, блок последовательных сумматоров, мультиплексор, устройство визуального вывода, генератор случайных чисел, блок управления. Недостатком данного устройства является то, что он формирует векторное случайное поле (изображение) с произвольными статистическими характеристиками.Known vector generator (RF patent No. 2100842 from 12.27.1997), containing a noise generator, a block of digital filters, a block of sequential adders, a multiplexer, a visual output device, a random number generator, a control unit. The disadvantage of this device is that it forms a vector random field (image) with arbitrary statistical characteristics.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и выбранным в качестве прототипа является векторный синтезатор (патент РФ №2266566 от 20.12.2005), содержащий генератор шума, цифровые фильтры, подключенные к первому входу сумматоров, мультиплексоры, генератор случайных чисел, блок управления, устройство визуального вывода, блок анализа, состоящий из блоков декодирования кодовых групп и фильтров нижних частот, причем выходы блока анализа подключены к входам блока управления, i-я (i=1, 2,…, n) группа выходов генератора шума по s (s≥1) выходов в каждой группе подключена к соответствующим первым s входам i-го блока цифровых фильтров, ко вторым s входам которого подключены соответствующие s выходов i-ой группы первых выходов блока управления, а s выходов; i-ой группы вторых выходов последнего связаны с соответствующими первыми s входами i-го блока последовательных сумматоров, вторые s входов которого подключены к соответствующим s выходам i-го блока цифровых фильтров, s выходов i-го блока последовательных сумматоров связаны с соответствующими s входами; i-го мультиплексора, выходы n мультиплексоров подключены к соответствующим n входам устройства визуального вывода, первый, второй и третий дополнительные выходы блока управления подключены соответственно к входу генератора шума, первому и второму входам генератора случайных чисел, выходы которого подключены к входам n мультиплексоров, а четвертый дополнительный выход блока управления в параллель связан с дополнительными входами каждого блока последовательных сумматоров, причем i-ые блоки цифровых фильтров и последовательных сумматоров содержат соответственно по s узкополосных цифровых фильтров и s последовательных сумматоров.The closest in technical essence to the claimed device and selected as a prototype is a vector synthesizer (RF patent No. 2266566 dated 12/20/2005) containing a noise generator, digital filters connected to the first input of adders, multiplexers, a random number generator, a control unit, a device visual output, analysis unit, consisting of code group decoding units and low-pass filters, the outputs of the analysis unit being connected to the inputs of the control unit, the ith (i = 1, 2, ..., n) group of outputs of the noise generator in s (s≥ 1) you moves in each group is connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of digital filters, to the second s inputs of which are connected the corresponding s outputs of the i-th group of the first outputs of the control unit, and s outputs; the i-th group of the second outputs of the latter are connected with the corresponding first s inputs of the i-th block of sequential adders, the second s inputs of which are connected to the corresponding s outputs of the i-th block of digital filters, s outputs of the i-th block of sequential adders are connected with the corresponding s inputs; i-th multiplexer, the outputs of n multiplexers are connected to the corresponding n inputs of the visual output device, the first, second and third additional outputs of the control unit are connected respectively to the input of the noise generator, the first and second inputs of the random number generator, the outputs of which are connected to the inputs of n multiplexers, and the fourth additional output of the control unit in parallel is connected to the additional inputs of each block of sequential adders, and the i-th blocks of digital filters and serial adders in respectively contain s narrowband digital filters and s sequential adders.

Недостатком прототипа является то, что учет нелинейных статистических зависимости генерируемой случайной реализации осуществляется за счет рандомизации (под рандомизацией понимается случайный характер выбора альтернативы из множества альтернатив в соответствии с некоторым заданным дискретным распределением вероятности), то есть определяется набором параметрических семейств дискретных распределений вероятности, что ограничивает класс генерируемых векторных случайных полей (изображений).The disadvantage of the prototype is that the non-linear statistical dependencies of the generated random implementation are taken into account due to randomization (randomization refers to the random nature of choosing an alternative from a variety of alternatives in accordance with some given discrete probability distribution), that is, it is determined by a set of parametric families of discrete probability distributions, which limits class of generated vector random fields (images).

Задачей полезной модели является разработка нелинейной формирующей системы, позволяющей учитывать нелинейные статистические зависимости между элементами изображений, в том числе те, параметрическое описание характеристик которых затруднено или невозможно, что позволит расширить класс генерируемых векторных случайных полей (изображений).The objective of the utility model is to develop a nonlinear forming system that allows one to take into account nonlinear statistical dependencies between image elements, including those whose parametric description of characteristics is difficult or impossible, which will expand the class of generated vector random fields (images).

Поставленная задача решается тем, что в нелинейную формирующую систему, содержащую генератор шума, мультиплексоры, генератор случайных чисел, блок управления, устройство визуального вывода, блок анализа, состоящий из блоков декодирования кодовых групп и фильтров нижних частот, причем выходы блока анализа подключены к входам блока управления, a s выходов i-ой группы вторых выходов последнего связаны с соответствующими первыми s входами i-го блока последовательных сумматоров, s выходов i-го блока последовательных сумматоров связаны с соответствующими s входами i-го мультиплексора, выходы n мультиплексоров подключены к соответствующим n входам устройства визуального вывода, первый, второй и третий дополнительные выходы блока управления подключены соответственно к входу генератора шума, первому и второму входам генератора случайных чисел, выходы которого подключены к входам n мультиплексоров, а четвертый дополнительный выход блока управления в параллель связан с дополнительными входами каждого блока последовательных сумматоров, причем i-ые блоки последовательных сумматоров содержат по s последовательных сумматоров, дополнительно включены блоки нелинейных цифровых фильтров, подключенные к первым входам блоков последовательных сумматоров, при этом i-я (i=1, 2,…, n) группа ходов генератора шума по s (s≥1) выходов в каждой группе подключена к соответствующим первым s входам i-го блока нелинейных цифровых фильтров, ко вторым s входам которого подключены соответствующие s выходов i-ой группы первых выходов блока управления, вторые s входов i-го блока последовательных сумматоров подключены к соответствующим s выходам i-го блока нелинейных цифровых фильтров, причем i-е блоки нелинейных цифровых фильтров содержат по s нелинейных цифровых фильтров, включающих в себя элемент задержки, умножители и сумматор.The problem is solved in that in a nonlinear forming system containing a noise generator, multiplexers, a random number generator, a control unit, a visual output device, an analysis unit, consisting of decoding blocks of code groups and low-pass filters, and the outputs of the analysis block are connected to the inputs of the block control, as the outputs of the i-th group of the second outputs of the latter are connected with the corresponding first s inputs of the i-th block of sequential adders, s outputs of the i-th block of sequential adders the s inputs of the ith multiplexer, the outputs of the n multiplexers are connected to the corresponding n inputs of the visual output device, the first, second and third additional outputs of the control unit are connected respectively to the input of the noise generator, the first and second inputs of the random number generator, the outputs of which are connected to the inputs of n multiplexers, and the fourth additional output of the control unit in parallel is connected with additional inputs of each block of sequential adders, and the i-th blocks of sequential adders they contain s consecutive adders each, additionally included are blocks of nonlinear digital filters connected to the first inputs of the consecutive adder blocks, and the ith (i = 1, 2, ..., n) group of noise generator moves along s (s≥1) outputs in each group it is connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of non-linear digital filters, to the second s inputs of which the corresponding s outputs of the i-th group of the first outputs of the control unit are connected, the second s inputs of the i-th block of sequential adders are connected to the corresponding s outputs i th a block of non-linear digital filters, the ith blocks of non-linear digital filters containing s non-linear digital filters, including a delay element, multipliers, and an adder.

Новая совокупность существенных признаков, а именно включение нелинейных цифровых фильтров, позволяет учесть в генерируемой случайной реализации нелинейные статистические зависимости между элементами изображений, в том числе тех, параметрическое описание характеристик которых затруднено или невозможно и тем самым расширить класс генерируемых векторных случайных полей (изображений).A new set of essential features, namely, the inclusion of nonlinear digital filters, allows one to take into account nonlinear statistical dependencies between image elements in the generated random implementation, including those whose parametric description of the characteristics is difficult or impossible and thereby extend the class of generated vector random fields (images).

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленной нелинейной формирующей системы, отсутствуют. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art made it possible to establish that there are no analogs characterized by a set of features identical to all the features of the claimed nonlinear forming system. Therefore, the claimed utility model meets the condition of patentability "novelty."

Заявленное устройство может быть декомпозировано до уровня известных функциональных блоков, модулей, узлов, описанных в литературе, зарегистрированных установленным порядком в патентных реестрах. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".The claimed device can be decomposed to the level of well-known functional blocks, modules, nodes described in the literature, registered in the established order in patent registers. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed device is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - общая структурная схема нелинейной формирующей системы;figure 1 is a General structural diagram of a nonlinear forming system;

на фиг.2 - схема блока управления;figure 2 - diagram of the control unit;

на фиг.3 - схема соединения элементов блока управления;figure 3 - connection diagram of the elements of the control unit;

на фиг.4 - схема блока нелинейных цифровых фильтров;figure 4 - block diagram of non-linear digital filters;

на фиг.5 - схема нелинейного цифрового фильтра;figure 5 - diagram of a nonlinear digital filter;

на фиг.6 - схема блока последовательных сумматоров;figure 6 is a block diagram of a series of adders;

на фиг.7 - схема последовательного сумматора;7 is a diagram of a sequential adder;

на фиг.8 - блок анализа;on Fig - block analysis;

на фиг.9 - блок декодирования кодовых групп.figure 9 is a block decoding code groups.

Нелинейная формирующая система, показанная на фиг.1, содержит генератор шума 1, n блоков нелинейных цифровых фильтров 2.1-2.n, n блоков последовательных сумматоров 3.1-3.n, n мультиплексоров 4.1-4.n, устройство визуального вывода 5, генератор случайных чисел 6, блок управления 7, блок анализа 8.The nonlinear forming system shown in Fig. 1 contains a noise generator 1, n blocks of non-linear digital filters 2.1-2.n, n blocks of sequential adders 3.1-3.n, n multiplexers 4.1-4.n, a visual output device 5, a generator random numbers 6, control unit 7, analysis unit 8.

При этом i-я (i=1, 2,…, n) группа выходов генератора шума 1, по s (s≥1) выходов в каждой группе, подключена к соответствующим первым s входам i-го блока нелинейных цифровых фильтров 2.i, ко вторым s входам которого подключены соответствующие s выходов i-ой группы первых выходов блока управления 7, s выходов i-ой группы вторых выходов блока управления 7 связаны с соответствующими первыми s входами i-го блока последовательных сумматоров 3.i, вторые s входов которого подключены к соответствующим s выходам i-го блока нелинейных цифровых фильтров 2.i. (2n×s+2) выходов блока анализа 8 подключены к входам блока управления 7, а s выходов i-го блока последовательных сумматоров 3.i связаны с соответствующими s входами i-го мультиплексора 4.i, выходы n мультиплексоров 4.1-4.n подключены к соответствующим n входам устройства визуального вывода 5. Первый (а), второй (б) и третий (с) дополнительные выходы блока управления 7 подключены соответственно к входу генератора шума 1, второму (М) и первому (К) входам генератора случайных чисел 6, а четвертый дополнительный выход (д) блока управления 7 в параллель связан с дополнительными входами каждого блока последовательных сумматоров 3.1-3.n. Причем i-ые блоки нелинейных цифровых фильтров 2.i и последовательных сумматоров 3.i содержат соответственно по s нелинейных цифровых фильтров 2.i-1 - 2.i-s и s последовательных сумматоров 3.i-1 - 3.i-s.Moreover, the i-th (i = 1, 2, ..., n) group of outputs of the noise generator 1, with s (s≥1) outputs in each group, is connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of nonlinear digital filters 2.i , to the second s inputs of which the corresponding s outputs of the i-th group of the first outputs of the control unit 7 are connected, s outputs of the i-th group of the second outputs of the control unit 7 are connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of sequential adders 3.i, the second s inputs which are connected to the corresponding s outputs of the i-th block of nonlinear digital filters 2.i. (2n × s + 2) outputs of the analysis unit 8 are connected to the inputs of the control unit 7, and s outputs of the i-th block of sequential adders 3.i are connected to the corresponding s inputs of the i-th multiplexer 4.i, the outputs of n multiplexers 4.1-4. n are connected to the corresponding n inputs of the visual output device 5. The first (a), second (b) and third (c) additional outputs of the control unit 7 are connected respectively to the input of the noise generator 1, second (M) and the first (K) inputs of the random generator numbers 6, and the fourth additional output (e) of the control unit 7 in parallel is connected with additional The additional inputs of each block of sequential adders 3.1-3.n. Moreover, the i-th blocks of non-linear digital filters 2.i and sequential adders 3.i contain respectively s non-linear digital filters 2.i-1 - 2.i-s and s of sequential adders 3.i-1 - 3.i-s.

Блок управления 7 может быть реализован по схеме, показанной на фиг.2, и включает 2 группы 7-1_1,1 - 7-1_1n×s и 7-1_2,1 - 7-1_2,n×s, по n×s регистров в каждой, 2 группы 7-2_1,1 - 7-2_1,n×s и 7-2_2,1 - 7-22,n×s, по n×s шифраторов в каждой, кроме того, в блоке управления 7 имеется дополнительно 2 регистра 7-1_д1, 7-1_д2 и 2 шифратора 7-2_д1, 7-2_д2, задающий генератор 7-3 и блок переключателей 7-4. При этом выход задающего генератора 7-3 подключен в параллель к входам всех регистров 7-1. К другим трем входам каждого регистра 7-1 подключены соответствующие три выхода каждого шифратора 7-2. На входы всех шифраторов 7-2 подаются нелинейные статистические характеристики случайной реализации или через блок переключателей 7-4 управляющие напряжения.The control unit 7 can be implemented according to the scheme shown in figure 2, and includes 2 groups 7-1 _1,1 - 7-1 _{1n × s} and 7-1 _2,1 - 7-1 _{2, n × s} , n × s registers in each, 2 groups 7-2 _1,1 - 7-2 _{1, n × s} and 7-2 _2,1 - 7-22, n × s, n × s encoders in each, in addition , in the control unit 7 there is an additional 2 registers 7-1 _d1 , 7-1 _d2 and 2 encoders 7-2 _d1 , 7-2 _d2 , the master oscillator 7-3 and the block of switches 7-4. The output of the master oscillator 7-3 is connected in parallel to the inputs of all registers 7-1. The other three inputs of each register 7-1 are connected to the corresponding three outputs of each encoder 7-2. The inputs of all encoders 7-2 are supplied with non-linear statistical characteristics of a random implementation or control voltages through a block of switches 7-4.

Схема соединения каждого из регистров 7-1 и шифраторов 7-2 структурно показана на фиг.3. Кроме того, на фиг.3 также показаны задающий генератор 7-3 и блок переключателей 7-4. При этом выходы А0, A1, A2 каждого из шифраторов 7-2 подключены к входам Д0, Д1, Д2 каждого из регистров 7-1 соответственно. Выход задающего генератора 7-3 подключен к входу С1 каждого из регистров 7-1. Статистические характеристики или управляющее напряжение U через блок переключателей 7-4 подаются на адресные входы I1-I8 каждого шифратора 7-2.The connection diagram of each of the registers 7-1 and encoders 7-2 is structurally shown in figure 3. In addition, figure 3 also shows the master oscillator 7-3 and the block of switches 7-4. The outputs A0, A1, A2 of each of the encoders 7-2 are connected to the inputs D0, D1, D2 of each of the registers 7-1, respectively. The output of the master oscillator 7-3 is connected to the input C1 of each of the registers 7-1. Statistical characteristics or control voltage U through the block of switches 7-4 are supplied to the address inputs I1-I8 of each encoder 7-2.

Каждый i-ый (i=1, 2,…, n) блок нелинейных цифровых фильтров 2.i может быть реализован по схеме, показанной на фиг.4. Каждый блок цифровых фильтров 2.i (см. фиг.5) состоит из s нелинейных цифровых фильтров 2.i-j (j=1, 2,…, s), каждый из которых включает в себя элемент задержки 2.i-j-1, умножители 2.i-j-2 - 2.i-j-5 и сумматор 2.i-j-6. На фиг.5 показано, что входной сигнал (от блока 1) подается параллельно на вход элемента задержки 2.i-j-1 и первые входы умножителей 2.i-j-2 и 2.i-j-3, выход элемента задержки 2.i-j-1 соединен параллельно с первым входом умножителя 2.i-j-5 и со вторым входом умножителя 2.i-j-2, выход которого соединен с первым входом умножителя 2.i-j-4. Отсчеты выходного сигнала снимаются (к блоку 3) с выхода сумматора 2.i-j-6, к входам которого подключаются выходы умножителей 2.i-j-3 - 2.i-j-5, вторые входы которых являются входом управляющих напряжений от блока 7.Each i-th (i = 1, 2, ..., n) block of non-linear digital filters 2.i can be implemented according to the scheme shown in figure 4. Each block of digital filters 2.i (see Fig. 5) consists of s nonlinear digital filters 2.ij (j = 1, 2, ..., s), each of which includes a delay element 2.ij-1, multipliers 2.ij-2 - 2.ij-5 and the adder 2.ij-6. Figure 5 shows that the input signal (from block 1) is supplied in parallel to the input of the delay element 2.ij-1 and the first inputs of the multipliers 2.ij-2 and 2.ij-3, the output of the delay element 2.ij-1 is connected in parallel with the first input of the multiplier 2.ij-5 and with the second input of the multiplier 2.ij-2, the output of which is connected to the first input of the multiplier 2.ij-4. Samples of the output signal are taken (to block 3) from the output of the adder 2.i-j-6, to the inputs of which the outputs of the multipliers 2.i-j-3 - 2.i-j-5 are connected, the second inputs of which are the input of the control voltages from block 7.

Каждый i-ый (i=1, 2,…, n) блок последовательных сумматоров 3.i может быть реализован по схеме показанной на фиг.6 и включает s последовательных сумматоров 3.i-j (j=1, 2,…, s). Каждый последовательный сумматор 3.i-j (см. фиг.7) состоит из сумматора 3.i-j-1 и триггера 3.i-j-2. При этом выход С_n сумматора связан с D входом триггера, Q выход триггера связан с входом C_n+1 сумматора. Выход S сумматора является выходом схемы.Each i-th (i = 1, 2, ..., n) block of sequential adders 3.i can be implemented according to the scheme shown in Fig. 6 and includes s sequential adders 3.ij (j = 1, 2, ..., s) . Each sequential adder 3.ij (see Fig. 7) consists of an adder 3.ij-1 and a trigger 3.ij-2. The output C _{n of the} adder is connected to the D input of the trigger, Q the output of the trigger is connected to the input C _{n + 1 of the} adder. The output S of the adder is the output of the circuit.

Блок анализа 8, показанный на фиг.8, включает (2n×s+2) блоков декодирования кодовых групп 8.1-1 - 8.1-(2n×s+2) и (2n×s+2) фильтров нижних частот 8.2-1 - 8.2-(2n×s+2). Каждый блок декодирования кодовых групп состоит из преобразователя последовательного кода в параллельный 8.1-k-1 (k=1, 2,…, 2n×s-2) и формирователя сигнала 8.1-k-2 (k=1, 2,…, 2n×s+2) (см. фиг.9). Фильтры нижних частот могут быть выполнены, как показано на рисунке 1.22, а (стр.22) в Справочной книге радиолюбителя-конструктора. А.А.Бокуняев, Н.М.Борисов и др.; под ред. Н.И.Чистякова - 2-е изд., исправ. - М.: Радио и связь, 1993 г.The analysis block 8 shown in Fig. 8 includes (2n × s + 2) decoding blocks of code groups 8.1-1 - 8.1- (2n × s + 2) and (2n × s + 2) low-pass filters 8.2-1 - 8.2- (2n × s + 2). Each code group decoding unit consists of a serial-to-parallel parallel converter 8.1-k-1 (k = 1, 2, ..., 2n × s-2) and a 8.1-k-2 signal conditioner (k = 1, 2, ..., 2n × s + 2) (see Fig. 9). Low-pass filters can be performed as shown in Figure 1.22, a (p. 22) in the Reference Book of the amateur radio designer. A.A. Bokunyaev, N.M. Borisov, and others; under the editorship of N.I. Chistyakova - 2nd ed., Rev. - M .: Radio and communications, 1993

Блок управления 7 может быть выполнен на основе известных элементов, так регистр 7-1 может быть выполнен на серийной микросхеме К155 ИР1 как показано на странице 103 в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы - Челябинск: Металлургия, 1989 г. При этом входы данных S1, Д3, выходы данных Q0, Q1, Q2, тактовый вход С2 и вход разрешения параллельной загрузки РЕ не используются.The control unit 7 can be made on the basis of known elements, so register 7-1 can be made on a serial chip K155 IR1 as shown on page 103 in the book by Shilo V.L. Popular digital circuits are Chelyabinsk: Metallurgy, 1989. At the same time, data inputs S1, D3, data outputs Q0, Q1, Q2, clock input C2, and parallel enable enable input PE are not used.

Шифратор 7-2 может быть выполнен на серийной микросхеме КМ 555 ИВ1 по рис.1.100 (стр.138), описанному в Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы - Челябинск: Металлургия, 1989 г. При этом на разрешающий вход Е1 напряжение запрета не подается, кроме того два дополнительных выхода GS (групповой сигнал) и ЕО (разрешение от выхода) не используются. На адресные входы I1-I8 подается напряжение низкого уровня от блока анализа или от переключателей блока управления, в качестве которых могут использоваться любые серийные переключатели (например МТ-1).The encoder 7-2 can be performed on a serial chip KM 555 IV1 according to Fig.1.100 (p.138), described in Shilo V.L. Popular digital circuits are Chelyabinsk: Metallurgy, 1989. In this case, the inhibit voltage is not applied to the resolving input E1, in addition, two additional outputs GS (group signal) and ЕО (resolution from the output) are not used. Low voltage is supplied to the address inputs I1-I8 from the analysis unit or from the switches of the control unit, which can be used as any serial switches (for example, MT-1).

Задающий генератор 7-3 можно построить на любых инвертирующих элементах, например, как показано на рисунке 7.9, а (стр.240) в книге Потемкина И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики - М.: Энергоатомиздат, 1988 г. Причем выход задающего генератора 7-3 в параллель подключен к блокам 1, 3, 6 и к шифраторам 7-1.The master oscillator 7-3 can be built on any inverting elements, for example, as shown in Figure 7.9, and (p. 240) in the book of Potemkin I.S. Functional units of digital automation - M .: Energoatomizdat, 1988. Moreover, the output of the master oscillator 7-3 in parallel is connected to blocks 1, 3, 6 and to the encoders 7-1.

Каждый нелинейный цифровой фильтр 2.i-j (i=1, 2,…, n; j=1, 2,…, s) из блока цифровых фильтров 2.i может быть выполнен на основе серийных элементов задержки, умножителей и сумматора по известным схемам, например, представленным в книге Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. Справочник - М.: Радио и связь, 1985 г. на рисунке 2.1 (стр.48) и в книге Ланнэ А.А. Нелинейные динамические системы: синтез, оптимизация, идентификация. - Л.: ВАС, 1985, - 240 с. на рисунке 5.13 (стр.199).Each non-linear digital filter 2.ij (i = 1, 2, ..., n; j = 1, 2, ..., s) from the block of digital filters 2.i can be made on the basis of serial delay elements, multipliers and the adder according to known schemes , for example, presented in the book Goldenberg L.M., Matyushkin B.D., Polyak M.N. Digital signal processing. Handbook - M.: Radio and Communications, 1985 on figure 2.1 (p. 48) and in the book A. A. Lanne. Nonlinear dynamic systems: synthesis, optimization, identification. - L .: YOU, 1985, - 240 p. in figure 5.13 (p. 199).

Каждый последовательный сумматор 3.i-j (i=1, 2,…, n; j=1, 2,…, s) из блока последовательных сумматоров 3.i может быть выполнен на серийных элементах по известным схемам, например, представленным на рисунке 1.114 (стр.150-154) в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы - Челябинск: Металлургия, 1989 г. При этом вход рециркуляции 4, вход управления рециркуляцией 3, слагаемое А, слагаемое В, сумма сумм не используются. Последовательные входы 1, показанные на рис.1.114 вышеупомянутой книги, используются как входы от блоков 2.i и 7 в заявленном устройстве.Each sequential adder 3.ij (i = 1, 2, ..., n; j = 1, 2, ..., s) from the block of sequential adders 3.i can be performed on serial elements according to well-known schemes, for example, presented in Figure 1.114 (p. 150-154) in the book Shilo V.L. Popular digital circuits - Chelyabinsk: Metallurgy, 1989. In this case, the recirculation input 4, the recirculation control input 3, component A, component B, the sum of the amounts are not used. Serial inputs 1, shown in Fig.1.114 of the aforementioned book, are used as inputs from blocks 2.i and 7 in the claimed device.

Каждый мультиплексор 4.i (i=1, 2,…, n) может быть выполнен на основе серийных микросхем. Так, например, в книге Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы - Челябинск: Металлургия, 1989 г. на рисунке 1.102 (стр.140-141), показан мультиплексор на микросхеме К155 КП1, при этом на вход разрешения Е напряжение высокого уровня не подается и адресные входы S0, S1, S2, S3 - запараллеливаются.Each multiplexer 4.i (i = 1, 2, ..., n) can be made on the basis of serial chips. So, for example, in the book Shilo V.L. Popular digital circuits - Chelyabinsk: Metallurgy, 1989, Figure 1.102 (pp. 140-141), shows the multiplexer on the K155 KP1 chip, while high-level voltage is not applied to the resolution input E and address inputs S0, S1, S2, S3 - are parallelized.

В качестве устройства визуального вывода 5 можно использовать монитор ПЭВМ.As a visual output device 5, you can use a PC monitor.

Генератор случайных чисел 6 может быть выполнен по схеме, описанной в Изобретениях стран мира, 1988, №3, авторское свидетельство СССР №1345191 от 15.10.1987 г. При этом входы 9, 10 и выходы 11₁…11_K, указанные на схеме описания указанного изобретения, являются соответственно К, М входами и выходами генератора случайных чисел 6 в заявленном устройстве (см. фиг.1).The random number generator 6 can be performed according to the scheme described in the Inventions of the world, 1988, No. 3, USSR author's certificate No. 1345191 of 10/15/1987. The inputs 9, 10 and outputs 11 ₁ ... 11 _K indicated on the description scheme of the specified invention, are respectively K, M inputs and outputs of the random number generator 6 in the claimed device (see figure 1).

Генератор шума 1 может быть выполнен на основе серийных микросхем (например, на микросхемах К 555 ЛА3 или К 561 ЛА7).The noise generator 1 can be made on the basis of serial microcircuits (for example, on microcircuits K 555 LA3 or K 561 LA7).

Нелинейная формирующая система работает следующим образом. Параметры реализации из канала связи поступают на блок анализа 8, в котором вычисляются ее статистические характеристики и затем подаются на блок управления 7, который осуществляет пересчет этих характеристик в параметры нелинейной формирующей системы. Генератор шума 1 вырабатывает возбуждающий шум

, где n - размерность области реализации случайного шума (множество синтезируемых векторов), S_n - число выходов сигнала шума по каждой реализации (размерность синтезируемого вектора), V - число координат поля, который одновременно поступает на n блоков нелинейных цифровых фильтров 2.i (i=1, 2,…, n) управление которыми осуществляется с блока управления 7 сигналами

. Благодаря тому, что каждый из s нелинейных цифровых фильтров 2.i-j состоит из элемента задержки, умножителей и сумматора, на входы которого подаются соответственно значения входных отсчетов, отсчетов задержанных на интервал дискретизации и результат перемножения входных и задержанных на интервал дискретизации отсчетов, взвешенные за счет умножителей, управление переменными значениями которых осуществляется с блока управления 7, за счет подачи управляющих сигналов (напряжений), представляющих собой результат пересчета статистических характеристик наблюдаемой реализации в параметры нелинейной формирующей системы на выходе каждого из s нелинейных цифровых фильтров 2.i-j получаются сигналы

, которые вычисляются на основе текущих значений шума

по каждой s-ой составляющей, К-го отсчета v-ой координаты векторного случайного поля следующим образом:Nonlinear forming system operates as follows. The implementation parameters from the communication channel are sent to the analysis unit 8, in which its statistical characteristics are calculated and then fed to the control unit 7, which recalculates these characteristics into the parameters of the nonlinear forming system. Noise generator 1 generates exciting noise

, where n is the dimension of the region of realization of random noise (the set of synthesized vectors), S _n is the number of outputs of the noise signal for each implementation (the dimension of the synthesized vector), V is the number of field coordinates that simultaneously arrives at n blocks of nonlinear digital filters 2.i ( i = 1, 2, ..., n) which are controlled from the control unit of 7 signals

. Due to the fact that each of the s non-linear digital filters 2.ij consists of a delay element, multipliers and an adder, the inputs of which are fed, respectively, the values of the input samples, the samples delayed by the sampling interval and the result of multiplying the input and delayed by the sampling interval samples, weighted by multipliers whose variable values are controlled from the control unit 7, due to the supply of control signals (voltages), which are the result of recalculation of statistical characteristics the characteristics of the observed implementation into the parameters of a nonlinear forming system at the output of each of s nonlinear digital filters 2.ij, signals are obtained

that are calculated based on current noise values

for each s-th component of the K-th sample of the v-th coordinate of the vector random field as follows:

где i - текущее значение переменных;where i is the current value of the variables;

j - соответствующий компонент текущего управляющего воздействия

s-м нелинейным цифровым фильтром n-го блока нелинейных цифровых фильтров;j is the corresponding component of the current control action

s-th non-linear digital filter of the nth block of non-linear digital filters;

К_v - К-ый отсчет v-ой координаты векторного случайного поля (v∈V).To _v - the K-th sample of the v-th coordinate of the vector random field (v∈V).

Сигналы

, где

с выходов нелинейных цифровых фильтров 2.i поступают на первые входы соответствующих последовательных сумматоров 3.i. На вторые входы последовательных сумматоров 3.i поступают сигналы трендовых смещений

от блока управления 7. Кроме того, от задающего генератора 7-3 блока управления 7 к каждому из последовательных сумматоров 3.i-j на вход С триггера 3.i-j-2. подается сигнал тактовой частоты для синхронной работы последовательных сумматоров.Signals

where

from the outputs of nonlinear digital filters 2.i go to the first inputs of the corresponding sequential adders 3.i. The second inputs of the sequential adders 3.i receive signals of trend offsets

from the control unit 7. In addition, from the master oscillator 7-3 of the control unit 7 to each of the sequential adders 3.ij to the input C of the trigger 3.ij-2. a clock signal for synchronous operation of sequential adders.

Блок управления 7 управляет генератором случайных чисел 6, а он в свою очередь управляет работой мультиплексоров 4.i. С выходов последовательных сумматоров 3.i сигналы

поступают на соответствующие мультиплексоры 4, управление которыми осуществляется с помощью генератора случайных чисел 6 сигналами

, с помощью которых осуществляется выбор из всего множества последовательностей

, поступающих от последовательных сумматоров 3.i, только одной

последовательности. С выходов соответствующих мультиплексоров сигналы

поступают на устройство визуального вывода 5.The control unit 7 controls the random number generator 6, and he, in turn, controls the operation of multiplexers 4.i. From the outputs of serial adders 3.i signals

arrive at the corresponding multiplexers 4, which are controlled by a random number generator 6 signals

by which the choice is made from the whole set of sequences

coming from sequential adders 3.i, only one

sequence. From the outputs of the respective multiplexers, the signals

arrive at the visual output device 5.

Для синхронной работы используется задающий генератор 7-3 в блоке управления 7. Выходы задающего генератора 7-3 связаны со всеми регистрами 7-1 блока управления 7, с блоками последовательных сумматоров 3.i, с генератором случайных чисел 6.For synchronous operation, the master oscillator 7-3 is used in the control unit 7. The outputs of the master oscillator 7-3 are connected to all registers 7-1 of the control unit 7, to the sequential adder blocks 3.i, to the random number generator 6.

На каждый нелинейный цифровой фильтр 2.i-j из блока нелинейных цифровых фильтров 2.i, на каждый последовательный сумматор 3.i-j из блока последовательных сумматоров 3.i в блоке управления 7 имеется управляющая пара, состоящая из регистра 7-1 и шифратора 7-2. Кроме того, в блоке управления 7 имеются дополнительно две управляющие пары, состоящие из регистра 7-1_1д и шифратора 7-2_1д для управления работой генератора шума 1 и регистра 7-1_2д и шифратора 7-2_2д, для управления генератором случайных чисел 6 соответственно.For each non-linear digital filter 2.ij from the block of non-linear digital filters 2.i, for each sequential adder 3.ij from the block of sequential adders 3.i in the control unit 7 there is a control pair consisting of a register 7-1 and an encoder 7-2 . In addition, in the control unit 7 there are additionally two control pairs consisting of a register 7-1 _1d and an encoder 7-2 _1d for controlling the operation of the noise generator 1 and a register 7-1 _2d and an encoder 7-2 _2d for controlling a random number generator 6 respectively.

Таким образом, формируется векторное случайное поле со статистическими характеристиками синтезируемой реализации, учитывающими нелинейные статистические зависимости между элементами исходных изображений, в том числе те, параметрическое описание характеристик которых затруднено или невозможно.Thus, a vector random field is formed with the statistical characteristics of the synthesized implementation, taking into account non-linear statistical dependencies between the elements of the original images, including those whose parametric description of the characteristics is difficult or impossible.

Математическое моделирование данной нелинейной формирующей системы в среде Mathcad, показывает возможность генерирования векторных случайных полей, обладающих статистическими характеристиками исходных фотореалистичных изображений.The mathematical modeling of this nonlinear forming system in the Mathcad environment shows the possibility of generating vector random fields with statistical characteristics of the original photorealistic images.

Claims

A nonlinear forming system comprising a noise generator, multiplexers, a random number generator, a control unit, a visual output device, an analysis unit consisting of code group decoding units and low-pass filters, the outputs of the analysis unit being connected to the inputs of the control unit, as the outputs of the ith groups of second outputs of the latter are connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of sequential adders, s outputs of the i-th block of sequential adders are connected to the corresponding s inputs; i-th multiplexer, the outputs of n multiplexers are connected to the corresponding n inputs of the visual output device, the first, second and third additional outputs of the control unit are connected respectively to the input of the noise generator, the first and second inputs of the random number generator, the outputs of which are connected to the inputs of n multiplexers, and the fourth additional output of the control unit in parallel is connected with additional inputs of each block of sequential adders, and the ith blocks of sequential adders contain s after sequential adders, characterized in that it further comprises blocks of non-linear digital filters, the outputs of which are connected to the first inputs of the blocks of sequential adders, the i-th (i = 1, 2, ..., n) group of outputs of the noise generator according to s (s≥1) outputs in each group it is connected to the corresponding first s inputs of the i-th block of non-linear digital filters, to the second s inputs of which the corresponding s outputs of the i-th group of the first outputs of the control unit are connected, the second s inputs of the i-th block of sequential adders are connected to the corresponding s outputs am i-th block of nonlinear digital filters, wherein the blocks ie nonlinear digital filters comprise s nonlinear digital filter including a delay element, an adder and multipliers.