RU2289161C1 - Device for processing two-dimensional and three-dimensional images - Google Patents

Device for processing two-dimensional and three-dimensional images Download PDF

Info

Publication number
RU2289161C1
RU2289161C1 RU2005104660/09A RU2005104660A RU2289161C1 RU 2289161 C1 RU2289161 C1 RU 2289161C1 RU 2005104660/09 A RU2005104660/09 A RU 2005104660/09A RU 2005104660 A RU2005104660 A RU 2005104660A RU 2289161 C1 RU2289161 C1 RU 2289161C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
input
processor
information
inputs
Prior art date
Application number
RU2005104660/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005104660A (en
Inventor
Валерий Александрович Бимаков (RU)
Валерий Александрович Бимаков
Егор Валерьевич Бимаков (RU)
Егор Валерьевич Бимаков
Original Assignee
Валерий Александрович Бимаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Александрович Бимаков filed Critical Валерий Александрович Бимаков
Priority to RU2005104660/09A priority Critical patent/RU2289161C1/en
Publication of RU2005104660A publication Critical patent/RU2005104660A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2289161C1 publication Critical patent/RU2289161C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: computer engineering; two-dimensional and three-dimensional images processing problem.
SUBSTANCE: device consists of processor matrix, control unit, rotation junction, pressure junction, memory junction matrixes, commutation unit, volume detection junction, and code former. Additional informational input is introduced in the device in every matrix processor local memory input commutator, memory junction matrix, additional pressure junction inputs, connected with processor matrix outputs, additional control unit outputs, connected with additional commutation unit inputs. For each k-th matrix control signal matrix collection of elements is divided into non-overlapping subsets; for each subset first cascade amplifier is introduced. The whole set of m-th cascade amplifiers is divided into non-overlapping subsets; for each m-th cascade amplifiers, excluding the last one, an m+1 cascade amplifier is introduced, output of which is connected with input of every amplifiers of m-th cascade; last cascade amplifiers inputs are connected with corresponding outputs of control unit.
EFFECT: increased speed and accuracy of two-dimensional and three-dimensional images processing.
56 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для решения задач обработки двумерных и трехмерных изображений. Может быть применено в стационарных и бортовых системах технического зрения, ориентации и навигации автономных роботов, в системах автоматизированного проектирования для анализа и синтеза объектов сложной геометрической формы. Отличительной особенностью устройства является высокое быстродействие и возможность применения такого способа программной обработки сцен, когда роль элементарных операндов выполняют не отдельные элементы описания геометрических объектов, а целые двумерные и трехмерные изображения, содержащие внутри себя обрабатываемые геометрические объекты. Наряду с упрощением процесса программирования такой способ позволяет создавать программы, инвариантные по отношению к геометрической форме обрабатываемых объектов и пространственному положению объектов внутри изображений. Высокое быстродействие, небольшие габариты и надежность позволят создавать роботы с принципиально новым уровнем автономности.The invention relates to computer technology, is intended to solve the problems of processing two-dimensional and three-dimensional images. It can be applied in stationary and on-board systems of technical vision, orientation and navigation of autonomous robots, in computer-aided design systems for the analysis and synthesis of objects of complex geometric shapes. A distinctive feature of the device is its high speed and the possibility of using such a method of programmed processing of scenes when the role of elementary operands is performed not by individual elements of the description of geometric objects, but by whole two-dimensional and three-dimensional images containing processed geometric objects inside themselves. Along with simplifying the programming process, this method allows you to create programs that are invariant with respect to the geometric shape of the processed objects and the spatial position of the objects inside the images. High speed, small size and reliability will allow you to create robots with a fundamentally new level of autonomy.

Известно устройство для параллельной обработки трехмерных сцен [1, 2], представляющее собой многопроцессорную SIMD-систему и состоящее из однородной процессорной матрицы формата А×А×А (где А - целое число), блока программного управления, узлов поворота, сжатия, памяти изображений. В устройстве высокая скорость обработки трехмерных сцен достигается за счет глубокого распараллеливания основных процедур обработки сцен (теоретико-множественных операций, анализа объектов на пересекаемость, процедур вычисления площадей и объемов, геометрических преобразований поворота, переноса, сжатия), осуществляемых над бинарными трехмерными изображениями формата А×А×А. Недостатком этого устройства является небольшая скорость обработки двумерных изображений высокого разрешения из-за низкой степени распараллеливания геометрических преобразований переноса, поворота, сжатия бинарных изображений формата

Figure 00000002
.A device for parallel processing of three-dimensional scenes [1, 2], which is a multiprocessor SIMD system and consisting of a homogeneous processor matrix of the format A × A × A (where A is an integer), a program control unit, rotation, compression, image memory units, is known . In the device, a high speed of processing three-dimensional scenes is achieved by deeply parallelizing the basic procedures for processing scenes (set-theoretic operations, analysis of objects for intersection, procedures for calculating areas and volumes, geometric transformations of rotation, transfer, compression) performed on binary three-dimensional images of the A × format A × A. The disadvantage of this device is the low processing speed of two-dimensional high-resolution images due to the low degree of parallelization of geometric transformations of transfer, rotation, compression of binary images of the format
Figure 00000002
.

Наиболее близким к заявленному устройству является усовершенствованный вариант указанного устройства [3], содержащий в своем составе помимо средств высокопараллельной обработки бинарных изображений А×А×А также средства высокопараллельной обработки бинарных изображений

Figure 00000002
. Кроме того, данное устройство позволяет выполнять ввод и вывод бинарных изображений формата А×А с высокой степенью параллелизации.Closest to the claimed device is an improved version of the specified device [3], which contains in addition to means for highly parallel processing of binary images A × A × A as well as means for highly parallel processing of binary images
Figure 00000002
. In addition, this device allows you to input and output binary images of format A × A with a high degree of parallelization.

Недостатками прототипа являются: низкая точность и скорость решения задач обработки изображений. Недостатки вызваны: 1) низкой точностью и низкой скоростью вычисления объема (площади) одноцветного содержимого бинарного изображения; 2) низкой скоростью выполнения переноса и поворота составных изображений высокого и сверхвысокого разрешения; 3) низкой скоростью определения граничных координат одноцветного объекта на бинарном изображении; 4) низкой скоростью выполнения сжатия изображений; 5) нерациональным способом соединения памяти изображений с процессорной матрицей; 6) низкой скоростью ввода информации в процессорную матрицу; 7) низкой максимально допустимой частотой управления процессорной матрицей.The disadvantages of the prototype are: low accuracy and speed of solving image processing problems. The disadvantages are caused by: 1) low accuracy and low speed of calculating the volume (area) of the monochrome content of the binary image; 2) low speed of transfer and rotation of composite images of high and ultra-high resolution; 3) low speed of determining the boundary coordinates of a single-color object in a binary image; 4) low speed of image compression; 5) in an irrational way of connecting the image memory with the processor matrix; 6) low speed of information input into the processor matrix; 7) the low maximum allowable frequency of the processor matrix control.

Первая причина обусловлена тем, что для подсчета числа процессорных элементов (ПЭ) матрицы А×А×А, имеющих на выходе сигнал логической «1», в прототипе использован аналоговый сумматор 43 и импульсный вольтметр 44 [3], каждый i-й вход которого соединен с выходом i-го процессорного элемента матрицы А×А×А; цифровой код суммы формируется путем аналого-цифрового преобразования сигнала-результата суммирования [1]. Если U1 - уровень логической «1», U0 - уровень логического «0», то, так как U1>0, U0>0, U1/U0<100 для А≈10 будет A3×U0>10×U1, т.е. аналого-цифровое вычисление общего числа пикселей трехмерного бинарного изображения А×А×А, имеющих состояние «1» (другими словами, вычисление объема единичного содержимого бинарного изображения А×А×А), не может быть осуществлено с точностью до одного пикселя. Точное определение объема требует дополнительных процедур обработки. Кроме того, время такого аналого-цифрового вычисления велико, при большом разрешении процессорной матрицы амплитуда сигнала с выхода аналогового сумматора может достигать нескольких десятков и сотен вольт, понятно, что время переходных процессов будет здесь чрезвычайно большим. Неудачным является и способ подключения входов сумматора к процессорной матрице. Непосредственная связь с выходами процессоров приведет к переключениям элементов сумматора (а значит, и к дополнительному энергопотреблению) при любом изменении состояния выходов процессоров, даже в том случае, когда отсутствует необходимость в измерении объема. Кроме того, вычисление объема в прототипе выполняется с помощью отдельной команды без распараллеливания процесса выполнения этой процедуры с другими операциями (например, поворотами и сдвигами).The first reason is due to the fact that to calculate the number of processor elements (PE) of the A × A × A matrix having a logical 1 signal at the output, the prototype uses an analog adder 43 and a pulse voltmeter 44 [3], each i-th input of which connected to the output of the i-th processor element of the matrix A × A × A; the digital code of the sum is formed by analog-to-digital conversion of the signal-result of the summation [1]. If U 1 is the logical “1” level, U 0 is the logical “0” level, then, since U 1 > 0, U 0 > 0, U 1 / U 0 <100, for A≈10 there will be A 3 × U 0 > 10 × U 1 , i.e. analog-to-digital calculation of the total number of pixels of a three-dimensional binary image A × A × A having the state “1” (in other words, the calculation of the volume of a single content of the binary image A × A × A) cannot be carried out with an accuracy of one pixel. Accurate volume determination requires additional processing procedures. In addition, the time of such an analog-to-digital calculation is large, with a high resolution of the processor matrix, the amplitude of the signal from the output of the analog adder can reach several tens and hundreds of volts, it is clear that the transient time will be extremely long here. The method of connecting the inputs of the adder to the processor matrix is also unsuccessful. Direct connection with the outputs of the processors will result in switching elements of the adder (and, therefore, additional power consumption) for any change in the status of the outputs of the processors, even when there is no need to measure the volume. In addition, the calculation of the volume in the prototype is performed using a separate command without parallelizing the process of performing this procedure with other operations (for example, rotations and shifts).

Вторая причина является существенной по причине важности обработки составных изображений в прикладных задачах. В большинстве задач полное размещение объектов внутри изображений возможно только при разрешении S>100. В то же время разрешение процессорной матрицы А×А×А в настоящее время не может превышать А=100 (для бортовых устройств этот показатель еще значительно меньше) из-за причин, связанных с необходимостью обеспечения приемлемых габаритов, надежности, энергопотребления и стоимости устройства. В связи с этим обработка изображений высокого разрешения может быть осуществлена только путем их пофрагментной обработки. При этом наибольшая скорость обработки трехмерных изображений достигается, когда одновременно обрабатываемым фрагментом является фрагмент А×А×А; а наибольшая скорость обработки двумерных изображений достигается, если одновременно обрабатываемым фрагментом является фрагмент

Figure 00000002
. Обработка составных изображений mA×mA×mA (где m>1 - целое) связана с обменом информацией между отдельными фрагментами А×А×А этих изображений, такой обмен сопровождается необходимостью организации временного хранения передаваемой информации. В прототипе обмен целыми фрагментами А×А×А (при поворотах на углы n×90° и при параллельном переносе на m×А шагов содержимого составных изображений, где n, m - целые числа) с наибольшей скоростью осуществляется внутри процессорной матрицы. В то же время конструкция прототипа и его система команд позволяют выполнять обмен целыми фрагментами А×А×А в матрице только с одновременным осуществлением поворота передаваемых фрагментов на углы, кратные 90°, а это замедляет скорость выполнения параллельных переносов (из-за необходимости восстановления углового положения сдвинутого изображения после процедуры переноса). Кроме того, в прототипе любое обращение к памяти изображений (и при записи - команда ВВЫВ [2], и при чтении - команда ЧПИ [3]) сопровождается сдвигом фрагмента А×А×А на шаг, что при организации одношагового переноса составного бинарного изображения mA×mA×mA (где m>2) становится излишним и приводит к необходимости осуществления временного хранения сдвигаемого фрагмента А×А×А в локальной памяти матрицы. Но такое хранение в матрице прототипа, как было сказано выше, связано с необходимостью последующего восстановления угловой пространственной ориентации сохраненного фрагмента. Все это отрицательным образом сказывается на скорости обработки составных изображений в прототипе.The second reason is significant because of the importance of processing composite images in applications. In most tasks, the full placement of objects inside images is possible only at a resolution of S> 100. At the same time, the resolution of the A × A × A processor matrix cannot currently exceed A = 100 (for on-board devices, this figure is much lower) due to reasons related to the need to ensure acceptable dimensions, reliability, power consumption and cost of the device. In this regard, processing of high-resolution images can be carried out only by fragment-by-fragment processing. Moreover, the highest processing speed of three-dimensional images is achieved when the fragment being processed simultaneously is a fragment A × A × A; and the highest processing speed of two-dimensional images is achieved if the fragment being simultaneously processed is a fragment
Figure 00000002
. The processing of composite images mA × mA × mA (where m> 1 is an integer) is associated with the exchange of information between the individual fragments A × A × A of these images, this exchange is accompanied by the need to organize temporary storage of the transmitted information. In the prototype, the exchange of whole fragments A × A × A (during rotations by angles n × 90 ° and parallel transfer by m × A of the steps of the contents of composite images, where n, m are integers) with the highest speed is carried out inside the processor matrix. At the same time, the prototype design and its command system allow the exchange of entire fragments A × A × A in the matrix only with simultaneous rotation of the transmitted fragments by angles that are multiples of 90 °, and this slows down the speed of parallel transfers (due to the need to restore the angular position of the shifted image after the transfer procedure). In addition, in the prototype, any access to the image memory (during writing, the command EXIT [2], and when reading, the command NIP [3]) is accompanied by a shift of the fragment A × A × A by a step, which when organizing a one-step transfer of a composite binary image mA × mA × mA (where m> 2) becomes redundant and leads to the need for temporary storage of the shifted fragment A × A × A in the local memory of the matrix. But such storage in the matrix of the prototype, as mentioned above, is associated with the need for subsequent restoration of the angular spatial orientation of the saved fragment. All this negatively affects the processing speed of composite images in the prototype.

Третья причина вызвана отсутствием в прототипе средств для высокоскоростного определения положения объекта на бинарном изображении и определения габаритных размеров объекта, это значительно увеличивает время решения задач обработки плоских и пространственных изображений. Так, вычисление крайней левой х-й координаты одноцветного объекта (образованного всеми пикселями изображения с яркостью 1) произвольной формы достигается в прототипе только путем многократного последовательного выполнения одношагового сдвига бинарного изображения, содержащего объект произвольной формы, вправо (в направлении

Figure 00000003
) с одновременным анализом содержимого этого сдвинутого изображения на пустоту. В момент выхода объекта за пределы изображения определяется искомая х-я координата.The third reason is caused by the lack in the prototype of means for high-speed determination of the position of the object in the binary image and determination of the overall dimensions of the object, this significantly increases the time it takes to solve the problems of processing flat and spatial images. So, the calculation of the extreme left xth coordinate of a single-color object (formed by all pixels of an image with brightness 1) of an arbitrary shape is achieved in the prototype only by repeatedly sequentially performing a one-step shift of a binary image containing an arbitrary shape object to the right (in the direction
Figure 00000003
) with the simultaneous analysis of the contents of this shifted image to void. At the moment the object leaves the image, the desired xth coordinate is determined.

Четвертая причина объясняется неправильным выбором оси сжатия для моделирования геометрических преобразований осевого сжатия над содержимым бинарных изображений А×А в узлах 4 [3] сжатия и отсутствием аппаратных средств для моделирования центрального сжатия изображений А×А с предельной степенью распараллеливания. В прототипе роль оси сжатия выполняет прямая PR [2], проходящая через центр квадрата А×А и параллельная стороне этого квадрата. Это сокращает общее число коэффициентов, сжатие изображения на которые могло бы быть реализовано с высокой степенью распараллеливания. Кроме того, решение некоторых прикладных задач обработки изображений (например, задачи построения трехмерных изображений по плоским стереоизображениям в реальном масштабе времени) требуют многократного выполнения центрального сжатия фрагментов А×А на фиксированный коэффициент. В прототипе такое преобразование может быть выполнено только путем последовательного выполнения нескольких осевых сжатий и поворотов, что снижает скорость решения задачи.The fourth reason is due to the wrong choice of the compression axis for modeling geometric transformations of axial compression over the contents of binary A × A images in nodes 4 [3] of compression and the lack of hardware for modeling central compression of A × A images with a maximum degree of parallelization. In the prototype, the role of the compression axis is played by the straight line PR [2], passing through the center of the square A × A and parallel to the side of this square. This reduces the total number of coefficients for which image compression could be implemented with a high degree of parallelization. In addition, the solution of some applied image processing problems (for example, the tasks of constructing three-dimensional images from flat stereo images in real time) require multiple central compression of A × A fragments by a fixed coefficient. In the prototype, such a transformation can only be performed by sequentially performing several axial contractions and rotations, which reduces the speed of solving the problem.

Пятая причина обусловлена тем, что в прототипе входы данных памяти изображений соединены непосредственно с выходами данных процессорной матрицы, а выходы данных памяти изображений соединены с входами матрицы только через блок коммутации. В результате стало невозможным совместить входы данных памяти изображений с ее выходами данных. Такой способ подключения делает невозможным обмен памяти изображений с узлами ввода-вывода изображений, минуя локальную память процессорной матрицы, это увеличивает время выполнения ввода-вывода, делает локальную память матрицы еще более дефицитным ресурсом. Кроме того, такое подключение удорожает дополнительное наращивание памяти изображений, снижает надежность устройства.The fifth reason is due to the fact that in the prototype the inputs of the image memory data are connected directly to the outputs of the processor matrix, and the outputs of the image memory data are connected to the inputs of the matrix only through the switching unit. As a result, it became impossible to combine the inputs of the image memory data with its data outputs. This connection method makes it impossible to exchange image memory with image input / output nodes, bypassing the local processor matrix memory, this increases the I / O execution time, and makes the local matrix memory an even more scarce resource. In addition, such a connection increases the cost of additional image memory, reduces the reliability of the device.

Шестая причина вызвана низкой скоростью ввода больших массивов данных в устройство. Так, при вводе оцифрованных фотоизображений в память прототипа значения разрядов кода яркости одного фотопикселя вводятся в матрицу процессоров через различные входы этой матрицы. Тем самым нарушается соответствие между введенной информацией об яркости пикселя и его у-ми и z-ми координатами в матрице А×А×А. Из-за особенностей процесса обработки изображений в рассматриваемых устройствах (который предполагает наличие такого соответствия между информацией об яркости пикселя и положением этой информации в матрице А×А×А) данный способ ввода требует выполнения дополнительных процедур для переноса введенной информации о каждом фотопикселе в свой процессор матрицы, координатно соответствующий этому фотопикселю. Кроме того, наличие в прототипе только одного узла ввода изображений не позволяет быстро вводить в устройство стереоизображения с целью построения на их основе трехмерных моделей объектов фотографируемых сцен. Отсутствуют также в прототипе и аппаратно-программные средства для параллельного ввода данных с выходов массивов датчиков (например, тактильных) в процессорную матрицу А×А×А устройства, в связи с чем ввод данных с выходов таких датчиков возможен только через внешний интерфейс блока управления прототипа. Перечисленное снижает скорость ввода изображений.The sixth reason is caused by the low speed of entering large amounts of data into the device. So, when entering digitized photo images into the memory of the prototype, the values of the bits of the brightness code of one photo pixel are entered into the processor matrix through various inputs of this matrix. Thus, the correspondence between the entered information about the brightness of the pixel and its y-th and z-th coordinates in the matrix A × A × A is violated. Due to the peculiarities of the image processing process in the devices under consideration (which assumes the existence of such a correspondence between the pixel brightness information and the position of this information in the A × A × A matrix), this input method requires additional procedures to transfer the entered information about each photo pixel to its processor matrix coordinate corresponding to this photo pixel. In addition, the presence in the prototype of only one node input images does not allow you to quickly enter into the device stereo images in order to build on their basis three-dimensional models of objects of photographed scenes. The prototype also lacks hardware and software for parallel input of data from the outputs of sensor arrays (for example, tactile) into the processor matrix A × A × A of the device, and therefore data input from the outputs of such sensors is possible only through the external interface of the prototype control unit . The above reduces the speed of image input.

Седьмая причина объясняется тем, что в прототипе каждый k-й сигнал управления процессорной матрицей поступает из блока управления ко всем ПЭ-м матрицы по одной и той же проводной линии. Поскольку ПЭ-в много и они распределены в пространстве, паразитные емкости и сопротивления проводных линий высоки, что снижает максимально допустимую частоту управления матрицей. Простое умощнение управляющего выхода с целью увеличения скорости перезаряда паразитных емкостей неэффективно, т.к. с возрастанием тока увеличивается площадь печатных проводников (что приводит к росту паразитных емкостей) и возрастает уровень помех. Используемые элементная база и несуще-соединительная конструкция прототипа не позволяют уменьшить габариты устройства и повысить плотность монтажа. Все это снижает максимально-допустимую частоту управления процессорной матрицей, а значит, и уменьшают вычислительную производительность устройства в целом.The seventh reason is due to the fact that in the prototype every k-th control signal of the processor matrix comes from the control unit to all the PE-m of the matrix on the same wire line. Since there are many PE-ins and they are distributed in space, the stray capacitances and resistances of the wire lines are high, which reduces the maximum permissible matrix control frequency. The simple refinement of the control output in order to increase the rate of recharge of stray capacitances is inefficient, because with increasing current, the area of printed conductors increases (which leads to an increase in stray capacitances) and the level of interference increases. The used elemental base and the supporting structure of the prototype do not allow to reduce the dimensions of the device and increase the density of installation. All this reduces the maximum allowable frequency of the processor matrix control, and therefore reduces the computing performance of the device as a whole.

Целью изобретения является повышение скорости и точности обработки двумерных и трехмерных изображений.The aim of the invention is to increase the speed and accuracy of processing two-dimensional and three-dimensional images.

Указанная цель достигается тем, что в коммутаторе входа локальной памяти каждого процессора матрицы введен дополнительный информационный вход, соединенный с информационным выходом регистра данного процессора, в каждый процессор матрицы введен дополнительный регистр, информационный вход которого соединен с информационным выходом локальной памяти этого процессора, управляющий вход соединен с дополнительно введенным управляющим выходом блока управления, а информационный выход соединен с соответствующим входом узла определения объема и с соответствующим входом формирователя кода заполнения, узел определения объема выполнен в виде цифрового комбинационного сумматора, формирователь кода заполнения выполнен в виде нескольких, не связанных между собой многовходовых схем ИЛИ, выходы которых соединены с дополнительно введенными информационными входами блока управления, введена матрица узлов буферной памяти, каждый узел которой состоит из двух одноразрядных регистров, информационный вход первого регистра соединен с соответствующим выходом матрицы процессоров, управляющий вход соединен с входом управления записью локальной памяти, информационный выход соединен с информационным входом второго одноразрядного регистра, управляющий вход которого соединен с управляющим входом регистра операнда процессора матрицы, а информационный выход соединен с соответствующими входами блока коммутации, введены дополнительные узлы сжатия, в которых введены дополнительные входы, соединенные с выходами матрицы процессоров, а выходы соединены с информационными входами блока коммутации, информационный вход и информационный выход каждого узла памяти соединен с соответствующим входом матрицы процессоров, являющимся одновременно информационным входом и информационными выходом устройства; введены дополнительные выходы блока управления, связанные с дополнительными входами блока коммутации, дополнительные выходы которого соединены с входами управления подключением информационных выходов датчиков к информационным входам процессорной матрицы, для каждого k-го сигнала управления матрицей множество элементов матрицы разбито на непересекаемые подмножества, для каждого подмножества введен усилитель первого каскада, выход которого соединен с k-м входом управления элемента данного подмножества, все множество усилителей m-го каскада разбито на непересекаемые подмножества, для каждого подмножества усилителей m-го каскада k-го сигнала управления матрицей введен усилитель m+1-го каскада, выход которого соединен с входом каждого усилителя m-го каскада своего подмножества, входы усилителей последнего каскада соединены с выходом блока управления, соответствующим k-му сигналу управления матрицей.This goal is achieved by the fact that an additional information input is connected to the information output of the register of this processor in the input switch of the local memory of each matrix processor, an additional register is introduced into each matrix processor, the information input of which is connected to the information output of the local memory of this processor, the control input is connected with an additionally entered control output of the control unit, and the information output is connected to the corresponding input of the volume detection unit and with the corresponding input of the fill code generator, the volume determination unit is made in the form of a digital combinational adder, the fill code generator is made in the form of several unconnected multi-input OR circuits, the outputs of which are connected to additionally entered information inputs of the control unit, a matrix of buffer nodes is introduced memory, each node of which consists of two single-bit registers, the information input of the first register is connected to the corresponding output of the processor matrix, the input input is connected to the local memory recording control input, the information output is connected to the information input of the second single-bit register, the control input of which is connected to the control input of the operand register of the matrix processor, and the information output is connected to the corresponding inputs of the switching unit, additional compression nodes are introduced in which additional inputs connected to the outputs of the processor matrix, and the outputs are connected to the information inputs of the switching unit, information input and information the output of each memory node is connected to the corresponding input of the processor matrix, which is both an information input and an information output of the device; introduced additional outputs of the control unit associated with additional inputs of the switching unit, the additional outputs of which are connected to the control inputs by connecting the information outputs of the sensors to the information inputs of the processor matrix, for each k-th signal of the matrix control, many matrix elements are divided into disjoint subsets, for each subset the amplifier of the first stage, the output of which is connected to the kth control input of an element of this subset, the whole set of amplifiers of the mth the stage is divided into disjoint subsets, for each subset of amplifiers of the mth stage of the kth matrix control signal, an amplifier m + of the 1st stage is introduced, the output of which is connected to the input of each amplifier of the mth stage of its subset, the inputs of the amplifiers of the last stage are connected to the output a control unit corresponding to the kth matrix control signal.

В отличие от прототипа в заявленном устройстве узел определения объема является полностью цифровой схемой, объем (площадь) объекта изображения вычисляется с точностью до одного пикселя, амплитуда сигналов внутри узла не превышает уровня логической «1». Переходные процессы внутри узла скоротечны, отпадает необходимость в цикле аналого-цифрового преобразования - все это увеличивает скорость обработки изображений. Входы сумматора не соединены непосредственно с выходами ПЭ, поэтому изменение состояния выходов данных ПЭ не приводит к обязательному переключению элементов сумматора и к дополнительному энергопотреблению. Вычисление объема выполняется параллельно с другими операциями (поворотами и сдвигами), что также увеличивает скорость обработки.Unlike the prototype in the claimed device, the volume determination unit is a fully digital circuit, the volume (area) of the image object is calculated with an accuracy of one pixel, the amplitude of the signals inside the unit does not exceed the logical level “1”. Transients inside the node are fleeting, there is no need for a cycle of analog-to-digital conversion - all this increases the speed of image processing. The inputs of the adder are not directly connected to the outputs of the PE, therefore, changing the state of the outputs of these PEs does not lead to the obligatory switching of the elements of the adder and to additional energy consumption. Volume calculation is performed in parallel with other operations (rotations and shifts), which also increases the processing speed.

В отличие от прототипа в заявленном устройстве реализованы команды переноса (ПРН а1, а2; ПРН+; ПPHV а1, а2), позволяющие выполнить перенос содержимого бинарного фрагмента А×А×А без изменения углового положения этого содержимого и за единицы машинных тактов. Кроме того, реализованы безадресные команды (СДВ, СДВ+, СДВУ, ИНЕ+, П1Х, П1Х+, П1XV и др.), позволяющие увеличить скорость обработки двумерных и трехмерных изображений за счет сокращения времени на обновление информации об адресах используемых операндов-изображений. В каждом процессоре матрицы А×А×А аппаратно реализована функция «отрицание равнозначности», часто используемая при сравнении анализируемых изображений с изображением-эталоном.Unlike the prototype, the claimed device implements transfer commands (PRN a1, a2; PRN +; PHV a1, a2) that allow transferring the contents of a binary fragment A × A × A without changing the angular position of this content and per unit of clock cycles. In addition, addressless commands (SDV, SDV +, SDLU, INE +, P1X, P1X +, P1XV, etc.) have been implemented, which increase the processing speed of two-dimensional and three-dimensional images by reducing the time it takes to update information about the addresses of the image operands used. In each processor of the A × A × A matrix, the function “negation of equivalence” is often implemented in hardware, which is often used when comparing the analyzed images with the reference image.

Замена А3-входовой схемы ИЛИ прототипа формирователем кода заполнения бинарного изображения (КЗБИ) в заявленном устройстве позволяет за один цикл обращения к выходам всех процессоров матрицы получить существенно большую информацию о характере распределения содержимого бинарного изображения А×А×А, чем в прототипе, поскольку многоразрядный КЗБИ заявленного устройства гораздо информативней одноразрядного выхода схемы А3-входовой схемы ИЛИ прототипа. Так, в заявленном устройстве для определения граничных х-координат объекта внутри изображения А×А×А требуется всего один цикл обращения к формирователю КЗБИ, а в прототипе для этого необходима уже целая процедура обработки, состоящая из нескольких одношаговых сдвигов содержимого изображения А×А×А и нескольких циклов обращения к А3-входовой схеме ИЛИ.Replacing the A 3- input OR circuit of the prototype with the binary image fill code shaper (KZBI) in the claimed device allows to obtain significantly more information about the nature of the distribution of the contents of the binary image A × A × A in one cycle than in the prototype, since the multi-bit KZBI of the claimed device is much more informative than the single-bit output of the A 3- input circuit OR prototype. So, in the claimed device to determine the boundary x-coordinates of the object inside the image A × A × A, only one cycle of access to the shaper KZBI is required, and in the prototype this requires a whole processing procedure, consisting of several one-step shifts of the contents of the image A × A × A and several cycles of accessing the A 3 input circuit OR.

В узлах сжатия заявленного устройства ось сжатия проходит не по центру квадрата А×А (как в прототипе), а по стороне этого квадрата, поэтому диапазон коэффициентов, осевое сжатие изображения А×А на которые может быть выполнено с предельной степенью распараллеливания, в заявленном устройстве в два раза шире, чем в прототипе. Кроме того, в узлах сжатия заявленного устройства аппаратно реализованы операции центрального сжатия изображения А×А, выполняемые с предельной степенью параллелизации. Все это повышает скорость обработки.In the compression nodes of the claimed device, the compression axis does not pass through the center of the square A × A (as in the prototype), but along the side of this square, therefore, the range of coefficients, axial compression of the image A × A to which can be performed with the maximum degree of parallelization, in the claimed device twice as wide as in the prototype. In addition, the compression nodes of the claimed device are hardware implemented central image compression operations A × A, performed with the utmost degree of parallelization. All this increases the processing speed.

В отличие от прототипа в заявленном устройстве одноименные входы и выходы данных у памяти изображений совмещены и соединены только с одноименными входами процессорной матрицы, в результате число проводных связей и электрических соединений между электронными компонентами устройства стало меньше. Обмен информацией между памятью изображений и узлами ввода-вывода стал возможным без участия процессорной матрицы, что увеличило скорость обмена. Появилась возможность дополнительного наращивания памяти изображений.Unlike the prototype in the claimed device, the inputs and outputs of the same name in the image memory are combined and connected only with the inputs of the processor matrix of the same name, as a result, the number of wire connections and electrical connections between the electronic components of the device has become smaller. The exchange of information between the image memory and input-output nodes became possible without the participation of the processor matrix, which increased the exchange rate. There was an opportunity to further increase the image memory.

В отличие от прототипа в заявленном устройстве ввод 2а-уровневых оцифрованных фрагментов А×А фотоизображений осуществляется путем последовательного ввода а бинарных изображений А×А с соблюдением соответствия между разрядным битом кода яркости пикселя и координатным положением этого пикселя на изображении, в результате по окончании ввода отпала необходимость в выполнении дополнительных процедур переноса информации об яркости пикселя из соседних процессоров матрицы в свой процессор матрицы. Кроме того, в состав заявленного устройства введен дополнительный узел ввода фотоизображений, что дало возможность ввода и обработки стереоизображений.Unlike the prototype in the claimed device, the input of 2 a- level digitized fragments A × A of photo images is carried out by sequentially inputting a binary images A × A in compliance with the correspondence between the bit bit of the pixel brightness code and the coordinate position of this pixel in the image, as a result, upon completion of input There is no need to perform additional procedures for transferring information about the brightness of a pixel from neighboring matrix processors to its matrix processor. In addition, the composition of the claimed device introduced an additional site for inputting photo images, which made it possible to input and process stereo images.

В отличие от прототипа в заявленном устройстве используется более совершенная специальная элементная база и другой тип несуще-соединительной конструкции, что позволяет уменьшить габариты устройства и паразитные емкости проводных связей. Кроме того, проводная сеть каждого k-го сигнала управления матрицей расчленена на несколько участков с паразитной емкостью, не превышающей допустимого значения Сдоп. Перезаряд каждого такого участка осуществляется при помощи дополнительно введенного усилителя, транслирующего k-й сигнал управления либо непосредственно от блока управления, либо через последовательную цепочку усилителей-ретрансляторов, площадь (и емкость) проводников при этом не возрастает. Поскольку время перезаряда паразитных емкостей уменьшается, максимально допустимая частота управления процессорной матрицей в заявленном устройстве будет выше, чем в прототипе.Unlike the prototype, the claimed device uses a more advanced special elemental base and another type of supporting-connecting structure, which allows to reduce the dimensions of the device and stray capacitance of wire connections. In addition, the wired network of each k-th signal of the matrix control is divided into several sections with a stray capacitance not exceeding the permissible value of C add . Each such section is recharged using an additionally introduced amplifier that transmits the kth control signal either directly from the control unit or through a serial chain of relay amplifiers, while the area (and capacity) of the conductors does not increase. Since the recharge time of parasitic capacities is reduced, the maximum allowable frequency of the processor matrix control in the claimed device will be higher than in the prototype.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства. На фиг.2 показан общий вид варианта устройства. На фиг.3 изображена принципиальная схема процессорного элемента матрицы А×А×А и показаны основные пути передачи данных внутри и вне матрицы при выполнении операции одношагового переноса бинарного изображения А×А×А в направлении

Figure 00000004
. Фиг.4 поясняет принцип реализации в устройстве одношагового переноса плоских изображений формата
Figure 00000002
в направлениях ОпХп и ОпYп. На фиг.5 показаны системы процессоров матрицы А×А×А, являющиеся замкнутыми относительно своих ортогонально-кольцевых связей (ОКС) и реализуемые при помощи микросхемы БИС24. На фиг.6, 7 изображены вариант схемы узла определения объема и вариант схемы формирователя КЗБИ соответственно. Фиг.8 поясняет реализацию в устройстве операций переноса и поворота составных трехмерных изображений на углы, кратные 90°. На фиг.9, 10, 11, 12, 13 показан полный спектр р-дискретизирующих преобразований, моделирующих повороты бинарного изображения 9×9 на углы 0°<α≤45°. Полный спектр р-дискретизирующих преобразований, моделирующих геометрические преобразования сжатия бинарного изображения 9×9, показан на фиг.14. Фиг.15 иллюстрирует программное сжатие бинарного изображения А×А×А. Фиг.16 поясняет принцип моделирования поворота трехмерных бинарных составных изображений на угол, не кратный 90°. Фиг.17, 18 поясняют принцип моделирования поворота двумерных бинарных составных изображений на угол, не кратный 90°. Фиг.19 поясняет принцип моделирования центрального сжатия двумерных бинарных составных изображений. Фиг.20 поясняет принцип построения трехмерных моделей объектов по их плоским стереоизображениям. Принципиальная схема микросхем БИС24А, БИС24 В, БИС24С, БИС24D показана на фиг.21, их корпуса и расположение выводов показаны на фиг.22. На фиг.23, 24 изображены принципиальные схемы микросхем БИССС и БИСП соответственно. На фиг.25 показан вариант конструкции платы БОХВИ. На фиг.26 представлен чертеж печатных проводников одной из плат БОХВИ. На фиг.27 изображена функциональная схема узла ввода фотоизображений.Figure 1 shows the functional diagram of the device. Figure 2 shows a General view of a variant of the device. Figure 3 shows a schematic diagram of a processor element of the matrix A × A × A and shows the main data transmission paths inside and outside the matrix when performing the operation of a one-step transfer of the binary image A × A × A in the direction
Figure 00000004
. Figure 4 explains the principle of implementation in the device one-step transfer of flat format images
Figure 00000002
in the directions OpHp and OpYp. Figure 5 shows the processor system matrix A × A × A, which are closed relative to their orthogonal-ring bonds (ACS) and implemented using the chip BIS24. Figures 6, 7 show a variant of the circuit of the volume determination unit and a variant of the circuit of the KZBI shaper, respectively. Fig.8 explains the implementation in the device of the transfer and rotation of composite three-dimensional images at angles that are multiples of 90 °. Figures 9, 10, 11, 12, 13 show the full spectrum of p-sampling transformations simulating the rotation of a binary image 9 × 9 at angles 0 ° <α≤45 °. The full range of p-sampling transformations modeling geometric compression transformations of a 9 × 9 binary image is shown in FIG. 15 illustrates software compression of an A × A × A binary image. Fig.16 explains the principle of modeling the rotation of three-dimensional binary composite images at an angle not a multiple of 90 °. 17, 18 explain the principle of modeling the rotation of two-dimensional binary composite images by an angle that is not a multiple of 90 °. Fig. 19 illustrates the principle of modeling central compression of two-dimensional binary composite images. Fig. 20 illustrates the principle of constructing three-dimensional models of objects from their flat stereo images. The circuit diagram of the BIS24A, BIS24 V, BIS24S, BIS24D microcircuits is shown in Fig. 21, their cases and pinouts are shown in Fig. 22. On Fig, 24 shows a schematic diagram of a chip BISSS and BISP, respectively. On Fig shows a variant of the design board BOCHVI. On Fig presents a drawing of the printed conductors of one of the boards BOHVI. On Fig depicts a functional diagram of the node input image.

Устройство состоит из блока 1 управления (БУ) и блока 2 обработки, хранения, ввода и визуализации изображений (БОХВИ). Блок 1 включает в себя центральный управляющий процессор 3 с регистром 4 микрослова и программно-адресуемыми регистрами 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, память 15 программ и данных, контроллеры 16 внешних устройств 17, мультиплексор 18 адреса локальной памяти, элементы 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 И, триггер 29, элемент задержки 30. Связь блока 1 с внешними устройствами осуществляется посредством интерфейса 31. Блок 2 состоит из матрицы 32 процессоров 33, памяти 34 изображений, коммутатора 35 поворотов, узла 36 сжатий, коммутатора 37 циклического переноса, буферной памяти 38, буферной памяти 39, коммутатора 40 3D-сдвигов, коммутатора 41 2DХ-сдвигов, коммутатора 42 2DY-сдвигов, узла 43 определения объема, формирователя 44 кода заполнения бинарного изображения (КЗБИ), узлов 45 ввода фотоизображения, матриц 46 тактильных датчиков, узла 47 отображения, коммутатора 48 слова. Узел 36 состоит из преобразователя 49 сжатий и коммутатора 50 сжатий. Каждый процессор 33 состоит из локальной памяти 51, одноразрядного регистра 52 первого операнда, одноразрядного регистра 53 второго операнда, одноразрядного регистра 54 объема, коммутатора входа локальной памяти, состоящей из схемы 55 ИЛИ, схем 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63 И, кроме того, в процессор 33 входит арифметико-логический узел, состоящий из схемы 64 И-НЕ и схемы 65 «отрицание равнозначности» (сложение по модулю 2). Код микрооперации дешифрируется в матрице 32 дешифраторами 66. Код управления входами матрицы 32 дешифрируется дешифратором 67. Узел 43 определения объема состоит из сумматоров 68, 69, 70. Каждый узел 45 ввода фотоизображений состоит из матрицы 71 ПЗС-приборов 72, коммутаторов 73, аналого-цифровых преобразователей 74, мультиплексоров 75, ключей 76, двоичного счетчика 77, дешифратора 78, схем 79 И, 80 ИЛИ, схемы 81 управления ПЗС.The device consists of a control unit 1 (CU) and a unit 2 for processing, storage, input and visualization of images (BOCHVI). Block 1 includes a central control processor 3 with register 4 microwaves and programmable registers 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, memory 15 programs and data, controllers 16 of external devices 17, multiplexer 18 of the local memory address, elements 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 And, trigger 29, delay element 30. Communication of block 1 with external devices is carried out via interface 31. Block 2 consists of matrix 32 processors 33, memory 34 images, switch 35 turns, node 36 compression, switch 37 cyclic transfer, buffer memory 38, b farm memory 39, switch 40 3D-shifts, switch 41 2DX-shifts, switch 42 2DY-shifts, node 43 for determining the volume, shaper 44 code fill binary images (KZBI), nodes 45 input image, matrices 46 tactile sensors, node 47 display switch 48 words. The node 36 consists of a transducer 49 compression and switch 50 compression. Each processor 33 consists of a local memory 51, a single-bit register 52 of the first operand, a single-bit register 53 of the second operand, a single-bit register 54 of the volume, a local memory input switch, consisting of OR circuit 55, circuits 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63 And, in addition, the processor 33 includes an arithmetic-logical unit, consisting of an AND-NOT circuit 64 and a “denial of equivalence” circuit 65 (modulo 2 addition). The microoperation code is decoded in the matrix 32 by decoders 66. The input control code of the matrix 32 is decoded by the decoder 67. The volume determination unit 43 consists of adders 68, 69, 70. Each photo image input unit 45 consists of a matrix 71 of CCD devices 72, switches 73, and analog digital converters 74, multiplexers 75, keys 76, binary counter 77, decoder 78, AND circuits 79, OR 80, CCD control circuits 81.

Устройство работает следующим образом. В памяти 15 хранятся программы обработки. Каждая команда программы перед ее выполнением извлекается из памяти 15 и размещается в регистрах процессора 3, при этом адрес первого операнда размещается в регистре 11, адрес второго операнда - в регистре 12. Далее дешифрируется код операции извлеченной команды, после чего узлом микропрограммного управления процессора 3 вырабатываются сигналы микроопераций, необходимые для выполнения данной команды. Система команд заявленного устройства включает в себя арифметико-логические команды, команды условного и безусловного перехода, команды БОХВИ. Назначение и способ выполнения всех арифметико-логических команд, команд условного и безусловного перехода полностью определяются выбранной конструкцией процессора 3, памяти 15, интерфейса 31, которые выполняются по одной из известных схем (в частности, за их основу могут быть взяты центральный процессор, оперативная память и интерфейс ЭВМ «Электроника-100/25»). Содержимое одноразрядных слов, хранящихся по одному и тому же адресу в А3-узлах локальной памяти 51 процессоров 33 матрицы 32, в зависимости от выполняемой команды интерпретируется устройством либо как трехмерное бинарное изображение А×А×А, либо как двумерное фонарное изображение формата

Figure 00000002
. На фиг.4 (а, б) показан способ представления содержимого трехмерного бинарного изображения 9×9×9 в виде двумерного бинарного изображения формата 27×27. В таблице 1 перечислены все команды БОХВИ и дано их описание. Каждой команде соответствует своя микропрограмма - набор микрокоманд, последовательное выполнение которых приводит к выполнению операции, заданной в команде. После дешифрации кода операции адрес начального микрослова команды записывается в регистр микроадреса процессора 3. По этому микроадресу из памяти микропрограмм процессора 3 извлекается управляющее микрослово и загружается в регистр 4. Это микрослово содержит управляющее поле, разряды которого используются для генерации сигналов требуемых микроопераций, а также поле следующего микроадреса и поле кода микроветвления. Поле следующего микроадреса содержит базовый микроадрес, который указывает на следующее микрослово при естественной последовательности выборки микрослов. Этот базовый микроадрес может быть модифицирован с целью микроветвления, поле кода микроветвления определяет, какие признаки необходимо проверить и использовать для модификации микроадреса. Часть управляющего поля микрослова образует поле управления БОХВИ, в это поле входят следующие группы двоичных разрядов:The device operates as follows. The memory 15 stores the processing program. Each command of the program before its execution is extracted from the memory 15 and placed in the registers of processor 3, while the address of the first operand is located in register 11, the address of the second operand is in register 12. Next, the operation code of the extracted command is decrypted, after which the processor control microprogram 3 generates microoperation signals needed to complete this command. The command system of the claimed device includes arithmetic-logical commands, conditional and unconditional jump commands, BOCHVI commands. The purpose and method of executing all arithmetic-logical commands, conditional and unconditional transition instructions are completely determined by the selected design of the processor 3, memory 15, interface 31, which are executed according to one of the known schemes (in particular, the central processor, main memory can be taken as their basis and the computer interface "Electronics-100/25"). The content of one-bit words stored at the same address in A 3- nodes of local memory 51 of processors 33 of matrix 32, depending on the command being executed, is interpreted by the device either as a three-dimensional binary image A × A × A, or as a two-dimensional lantern image of the format
Figure 00000002
. Figure 4 (a, b) shows a method for representing the contents of a three-dimensional binary image 9 × 9 × 9 in the form of a two-dimensional binary image format 27 × 27. Table 1 lists all the BOCHVI teams and their description is given. Each command has its own firmware - a set of microcommands, the sequential execution of which leads to the execution of the operation specified in the command. After decryption of the operation code, the address of the initial word of the command is recorded in the microaddress register of processor 3. According to this microaddress, the control microword is extracted from the microprogram memory of processor 3 and loaded into register 4. This microword contains the control field, the bits of which are used to generate signals of the required microoperations, as well as the field next microaddress and microbranch code field. The next microaddress field contains the base microaddress, which indicates the next microwave in the natural sequence of sampling of microwaves. This basic microaddress can be modified for the purpose of microbranching; the field of the microbranching code determines which features should be checked and used to modify the microaddress. Part of the control field of the microword forms the control field of the BOCHVI, the following groups of binary digits enter into this field:

УАЛUAE КОМCOM СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1 разр1 bit 3 разряда3 categories 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1 разр1 bit 1
разр
one
bit

Все команды управления БОХВИ устройства перечислены в таблице 1.All control commands for the BOCHI device are listed in table 1.

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010

Перечисленные команды управления БОХВИ выполняются следующим образом.The listed control commands BOCHVI are performed as follows.

Микропрограмма команды П1Х состоит из микрокоманды, в управляющем поле БОХВИ микрослова которой установлены биты:The firmware of the P1X command consists of a micro-command, in the control field of the BOCHI microsword of which the bits are set:

УАЛUAE КОМCOM СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 011011 1one 00 00 1one 00 00 00 00 00

После расшифровки кода команды процессор 3 по тактовому импульсу С1 записывает микрослово команды П1Х в регистр 4 микрослова. После этого мультиплексор 18 адреса соединяет выходы регистра 11 адреса первого операнда с входами ADR процессорной матрицы, а мультиплексоры, образованные дешифраторами 66 и элементами 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, соединяют входы данных локальной памяти 51 с выходами соответствующих процессоров 33 через входы iX1. По тактовому импульсу С2 посредством CWR1 происходит чтение содержимого локальной памяти 51 по адресу ADR в регистры 52, в результате на выходах oD всех процессоров 33 появляется исходное (поворачиваемое) трехмерное бинарное изображение А×А×А, а на входах данных локальной памяти формируется результирующее (повернутое) изображение А×А×А. Одновременно содержимое строки A×1×1 последнего (относительно Ох) слоя А×А×1 записывается в А разрядов программно-адресуемого регистра 13, это обеспечивает возможность передачи данных из БОХВИ в БУ. С приходом С3 сигнал WR запишет повернутое изображение в локальную память процессоров 33 по адресу ADR.After deciphering the command code, the processor 3 by the clock pulse C1 writes the microword of the P1X command to the microword register 4. After that, the address multiplexer 18 connects the outputs of the first operand address register 11 to the ADR inputs of the processor matrix, and the multiplexers formed by decoders 66 and elements 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63 connect the data inputs of the local memory 51 to the outputs respective processors 33 through inputs iX1. By the clock pulse C2, through CWR1, the contents of the local memory 51 are read at the ADR address in registers 52, as a result, the initial (rotatable) three-dimensional binary image A × A × A appears on the outputs oD of all processors 33, and the resulting ( rotated) image A × A × A. At the same time, the contents of the line A × 1 × 1 of the last (with respect to Ox) layer A × A × 1 are recorded in A bits of the program-addressable register 13, this provides the possibility of transmitting data from the BOCHI to the control unit. With the arrival of C3, the WR signal will record the rotated image in the local memory of the processors 33 at the ADR address.

Микропрограмма команды П1Х+ состоит из микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the П1Х + command consists of a micro-command, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 011011 1one 00 00 1one 1one 00 00 00 00 00

Выполнение этой команды отличается от выполнения П1Х только тем, что после записи повернутого изображения в локальную память содержимое регистра 11 увеличивается на 1 по импульсу С4 посредством сигнала +1А1.The execution of this command differs from the execution of P1X only in that after recording the rotated image in the local memory, the contents of register 11 are increased by 1 by pulse C4 by means of a signal + 1A1.

Микропрограмма команды П1ХУ состоит из одной микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the П1ХУ command consists of one micro-command, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 011011 1one 00 1one 1one 00 00 00 00 00 00

Выполнение этой команды отличается от выполнения П1Х только тем, что чтение поворачиваемого изображения из локальной памяти производится одновременно и в регистр 52, и в регистр 54 каждого процессора 33. При этом сигнал CWR3 с выхода элемента 23 И устанавливает триггер-флаг 29 в лог.1 на время выполнения процедуры вычисления, объема и формирования кода КЗБИ. С окончанием чтения в регистры 54 начинается процесс вычисления объема прочитанного изображения А×А×А и формирование кода КЗБИ. Затем сигнал CWR3, пройдя через элемент 30 задержки, сбрасывает триггер-флаг 29 в лог.0, сообщая процессору 3 о завершении процедуры суммирования и процедуры формирования КЗБИ.The execution of this command differs from the execution of P1X only in that the rotated image is read from the local memory simultaneously to register 52 and to register 54 of each processor 33. In this case, the signal CWR3 from the output of element 23 AND sets the trigger flag 29 to log.1 for the duration of the calculation procedure, the volume and the formation of the code KZBI. With the end of reading in the registers 54, the process of calculating the volume of the read image A × A × A and the formation of the code KZBI begins. Then, the signal CWR3, passing through the delay element 30, resets the trigger flag 29 to log.0, informing the processor 3 about the completion of the summation procedure and the procedure for generating the KBDI.

Микропрограмма команды П1Х2 а2, а1 состоит из нескольких микрокоманд, при этом выполнение первых микрокоманд связано с чтением из памяти 15 адреса а1 и адреса а2 с записью прочитанных значений в регистр 11 адреса первого операнда и в регистр 12 адреса второго операнда соответственно (способ организации такого чтения зависит от выбора одной из известных конструкций блока 1). После чтения адресов операндов выполняется микрослово, поле управления БОХВИ которого содержит биты:The firmware of the P1X2 a2, a1 command consists of several microcommands, while the first microcommands are connected with reading address a1 and address a2 from memory 15 and writing the read values to register 11 of the address of the first operand and register 12 of the address of the second operand, respectively (method of organizing such reading depends on the choice of one of the known constructions of block 1). After reading the addresses of the operands, a microword is executed, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 011011 1one 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Запись в локальную память осуществляется посредством следующего микрослова, поле управления БОХВИ которого содержит биты:Writing to the local memory is carried out by means of the following microword, the control field of the BOCHI which contains bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1one 011011 00 00 00 1one 00 00 00 00 00 00

Микропрограмма команды П1Х2У а2, а1 отличается от микропрограммы команды П1Х2 а2, а1 тем, что предпоследнее микрослово имеет разряд ССМ=1.The firmware of the P1X2U a2, a1 command differs from the firmware of the P1X2U a2, a1 command in that the penultimate microword has a bit CCM = 1.

Микропрограмма команды П1 Y состоит из микрокоманды:The firmware of the P1 Y command consists of a micro command:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 100one hundred 1one 00 00 1one 00 00 00 00 00 00

Выполнение команды П1Y отличается от выполнения команды П1Х тем, что здесь выходы oD процессоров 33 соединены с входами локальной памяти через входы iY1.The execution of the P1Y command differs from the execution of the P1X command in that here the outputs oD of the processors 33 are connected to the inputs of the local memory via the inputs iY1.

Микропрограмма команды П1Y+ состоит из микрослова:The firmware of the P1Y + command consists of a microword:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 100one hundred 1one 00 00 1one 1one 00 00 00 00 00

Выполнение команды П1Y+ отличается от выполнения команды П1Х+ тем, что здесь выходы oD процессоров 33 соединены с входами локальной памяти через входы iY1.The execution of the P1Y + command differs from the execution of the P1X + command in that here the outputs oD of the processors 33 are connected to the inputs of the local memory via the inputs iY1.

Микропрограмма команды П1Y2 а2, а1 начинается с чтения адресов а1, а2 (как и в команде П1Х2 а2, а1). По окончании чтения выполняется микрослово, поле управления БОХВИ которого содержит биты:The firmware of the P1Y2 a2, a1 command starts by reading the addresses a1, a2 (as in the P1X2 a2, a1 command). At the end of the reading, a microword is executed, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 100one hundred 1one 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Запись в локальную память осуществляется посредством следующей микрокоманды, поле управления БОХВИ которого содержит биты:Writing to the local memory is carried out by means of the following micro-command, the control field of which the BOCHI contains bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1one 100one hundred 00 00 00 1one 00 00 00 00 00 00

Микропрограмма команды П1Y2V а2, а1 отличается от микропрограммы команды П1Y2 а1, а2 только тем, что имеет значение разряда ССМ=1 в предпоследнем микрослове команды.The firmware of the command P1Y2V a2, a1 differs from the firmware of the command P1Y2 a1, a2 only in that it has a discharge value CCM = 1 in the penultimate microword of the command.

Микропрограмма команды П2Y состоит из микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the P2Y command consists of a micro-command, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 101101 1one 00 00 1one 00 00 00 00 00 00

Выполнение команды П2Y отличается от выполнения команды П1Х тем, что здесь выходы oD процессоров 33 соединены с входами локальной памяти через входы iY2.The execution of the P2Y command differs from the execution of the P1X command in that here the outputs oD of the processors 33 are connected to the inputs of the local memory via the inputs iY2.

Микропрограмма команды П1Z состоит из микрослова, поле управления БОХВИ которого содержит биты:The firmware of the P1Z command consists of a microword whose BOCHI control field contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 110110 1one 00 00 1one 00 00 00 00 00 00

Выполнение команды П1Z отличается от выполнения команды П1Х тем, что здесь выходы oD процессоров 33 соединены с входами локальной памяти через входы iZ1.The execution of the P1Z command differs from the execution of the P1X command in that here the outputs oD of the processors 33 are connected to the inputs of the local memory via the inputs iZ1.

Микропрограмма команды П12+ состоит из микрослова, поле управления БОХВИ которого содержит биты:The firmware of the P12 + command consists of a microword, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2.+ A2. +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 110110 1one 00 00 1one 1one 00 00 00 00 00

Выполнение команды отличается от выполнения команды П1Х+ тем, что здесь выходы oD процессоров 33 соединены с входами локальной памяти через входы iZ1.The execution of the command differs from the execution of the P1X + command in that here the outputs oD of the processors 33 are connected to the inputs of the local memory via the inputs iZ1.

Микропрограмма команды П1ZV состоит из микрослова, управляющее поле БОХВИ которого содержит биты:The firmware of the P1ZV command consists of a microword, the control field of the BOCHI which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 110110 1one 00 1one 1one 00 00 00 00 00 00

Выполнение команды отличается от выполнения команды П1ХУ тем, что здесь выходы oD процессоров 33 соединены с входами локальной памяти через входы iZ1.The execution of the command differs from the execution of the P1XU command in that here the outputs oD of the processors 33 are connected to the inputs of the local memory via the inputs iZ1.

Микропрограмма команды П1Z2 а2, а1 начинается с чтения адресов а1, а2 (как и в команде П1Х2 а1, а2). По окончании чтения выполняется микрослово, поле управления БОХВИ которого содержит биты:The firmware of the P1Z2 a2, a1 command starts by reading the addresses a1, a2 (as in the P1X2 a1, a2 command). At the end of the reading, a microword is executed, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 110110 1one 00 оabout оabout 00 00 00 00 00 00

Запись изображения-результата поворота в локальную память осуществляется посредством следующего микрослова, поле управления БОХВИ которого содержит биты:The image-result of the rotation is recorded in the local memory by means of the following microword, the BOCHI control field of which contains bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1one 110110 00 00 00 1one 00 00 00 00 00 00

Микропрограмма команды П1Z2V a2, а1 отличается от микропрограммы команды П1Z2 а1, а2 только тем, что предпоследняя микрокоманда имеет значение разряда ССМ=1.The firmware of the P1Z2V a2, a1 command differs from the firmware of the P1Z2 a1, a2 command only in that the penultimate microcommand has a discharge value CCM = 1.

Микропрограмма команды СДВ состоит из микрокоманды, поле управления БОХВИ микрослова которой содержит биты:The firmware of the SDV command consists of a micro command, the control field of the BOCHVI microword of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 111111 1one 00 00 1one 00 00 1one 00 00 00

После расшифровки кода команды СДВ центральный процессор 3 по тактовому импульсу С1 записывает микрослово команды СДВ в регистр 4 микрослова. После этого мультиплексор 18 соединяет выходы регистра 11 адреса первого операнда с входами ADR процессорной матрицы, а мультиплексоры, образованные дешифраторами 66 и элементами 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62 и 63, соединяют входы данных локальной памяти 51 с выходами oD соседних (в направлении - Ох) процессоров 33 через входы iD процессоров 33. Входы iD процессоров 33, относящихся к первому (по направлению Ох) слою A×A×1, являются входами процессорной матрицы 32. Выходы oD процессоров 33, относящихся к последнему (по направлению Ох) слою A×A×1 матрицы А×А×А, являются выходами процессорной матрицы 32. По тактовому импульсу С2 посредством сигнала CWR1 происходит чтение содержимого локальной памяти 51 с адресом ADR в регистры 52, данные буферной памяти 39 записываются в буферную память 38. В результате на выходах oD процессоров 33 формируется исходное (сдвигаемое) трехмерное бинарное изображение А×А×А, а на входах данных локальной памяти 51 формируется результирующее (сдвинутое) изображение А×А×А. С приходом С3 сигнал WR запишет сдвинутое изображение в локальную память 51 процессоров 33 по адресу ADR, последний слой A×A×1 исходного изображения запишется в буферную память 39 (фиг.3). В зависимости от значения поля КУВМ (код управления входами матрицы) программно-адресуемого регистра 14, указывающего на источник данных для входов матрицы, выполнение команды СДВ сопровождается:After deciphering the code of the ADD command, the central processor 3, according to the clock pulse C1, writes the microword of the ADD command into the microword register 4. After that, the multiplexer 18 connects the outputs of the register 11 of the address of the first operand to the inputs of the ADR of the processor matrix, and the multiplexers formed by decoders 66 and elements 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62 and 63 connect the data inputs of the local memory 51 with the outputs oD neighboring (in the direction —Ox) processors 33 through the inputs of the iD processors 33. The inputs of the iD processors 33 related to the first (in the direction Ox) layer A × A × 1 are inputs of the processor matrix 32. The outputs oD of the processors 33 related to the last ( in the direction Ox) to the layer A × A × 1 of the matrix A × A × A, are the outputs and the processor matrix 32. By the clock pulse C2, through the signal CWR1, the contents of the local memory 51 with the address ADR are read into the registers 52, the data of the buffer memory 39 are written to the buffer memory 38. As a result, the initial (shifted) three-dimensional binary image is formed on the outputs oD of the processors 33 A × A × A, and the resulting (shifted) image A × A × A is formed at the data inputs of the local memory 51. With the arrival of C3, the WR signal will write the shifted image to the local memory 51 of the processors 33 at the ADR address, the last layer A × A × 1 of the original image is written to the buffer memory 39 (Fig. 3). Depending on the value of the KUVM field (matrix input control code) of the software-addressable register 14 pointing to the data source for the matrix inputs, the execution of the ADD command is accompanied by:

а) КУВМ=0000 - записью содержимого последнего слоя A×A×1 исходного (не сдвинутого) изображения А×А×А в первый слой A×A×1 результирующего (сдвинутого) изображения А×А×А - циклический сдвиг;а) КУВМ = 0000 - by writing the contents of the last layer A × A × 1 of the initial (not shifted) image A × A × A to the first layer A × A × 1 of the resulting (shifted) image A × A × A — cyclic shift;

б) КУВМ=0001 - записью состояния А2 выходов буферной памяти 38 в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А;b) KUVM = 0001 - by recording the state A 2 of the outputs of the buffer memory 38 in the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A;

в) КУВМ=0010 - записью части содержимого последнего слоя А×А×1 исходного изображения А×А×А и части выходов буферной памяти 38 в первый слой А×А×1 результирующего изображения для моделирования операции сдвига плоского изображения

Figure 00000002
на 1 шаг вдоль оси ОпХп (фиг.4 - г, е);c) KUVM = 0010 - by recording part of the contents of the last layer A × A × 1 of the original image A × A × A and part of the outputs of the buffer memory 38 in the first layer A × A × 1 of the resulting image for modeling the operation of shifting a flat image
Figure 00000002
1 step along the axis of OPXn (figure 4 - d, e);

г) КУВМ=0011- записью части содержимого последнего слоя A×A×1 исходного изображения А×А×А и части выходов буферной памяти 38 в первый слой A×A×1 результирующего (сдвинутого) изображения для моделирования операции сдвига плоского изображения

Figure 00000002
на 1 шаг вдоль оси ОпYп (фиг.4 - в, д);d) KUVM = 0011 - by recording part of the contents of the last layer A × A × 1 of the original image A × A × A and part of the outputs of the buffer memory 38 in the first layer A × A × 1 of the resulting (shifted) image to simulate the shift operation of a flat image
Figure 00000002
1 step along the axis OpYn (Fig.4 - c, d);

д) КУВМ=0100 - записью содержимого последнего слоя A×A×1, сжатого на коэффициент k, исходного изображения А×А×А в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А, тип сжатия (осевое или центральное) и номер коэффициента k определяются кодом КЗП (код значения параметра) регистра 14;d) KUVM = 0100 - by writing the contents of the last layer A × A × 1, compressed by a factor k, of the original image A × A × A to the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A, compression type (axial or central ) and the coefficient number k are determined by the KZP code (parameter value code) of register 14;

е)КУВМ=0101-записью состояния А2 выходов памяти 34 изображений в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А;e) KUVM = 0101-recording state A 2 of the outputs of the memory 34 images in the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A;

ж) КУВМ=0110 - записью содержимого последнего слоя A×A×1, повернутого на угол α≤45, исходного изображения А×А×А в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А, номер угла α задан кодом КЗП регистра 14;g) KUVM = 0110 - by writing the contents of the last layer A × A × 1, rotated by an angle α≤45, of the original image A × A × A to the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A, the angle number α is given KZP code of the register 14;

з) КУВМ=0111 - записью состояния А выходов программно-адресуемого регистра 6 в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А в виде А одинаковых строк A×1×1 этого слоя;h) KUVM = 0111 - by writing the state A of the outputs of the software-addressable register 6 into the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A in the form A of identical lines A × 1 × 1 of this layer;

и) КУВМ=1000-записью состояния А2 выходов узла 451 ввода фотоизображения №1 в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А;i) KUVM = 1000-record state A 2 outputs node 451 input photo No. 1 in the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A;

к) КУВМ=1001 - записью состояния А2 выходов узла 452 ввода фотоизображения №2 в первый слой A×A×1 результирующего изображения А×А×А;j) KUVM = 1001 - by recording the state of A 2 outputs of node 452 for inputting photo image No. 2 into the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A;

л) КУВМ=1010 - записью состояния А2 выходов матрицы 461 тактильных датчиков в первый слой А×А×1 результирующего изображения А×А×А;l) KUVM = 1010 - by recording the state of A 2 outputs of the matrix of 461 tactile sensors in the first layer A × A × 1 of the resulting image A × A × A;

Микропрограмма команды СДВ+ состоит из микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the SDV + command consists of a microcommand whose BOCHI control field contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 111111 1one 00 00 1one 1one 00 1one 00 00 00

Выполнение команды СДВ+ отличается от выполнения команды СДВ тем, что с окончанием сдвига сигналы +1А1, +1А2 увеличивают адреса операндов на 1.The execution of the SDV + command differs from the execution of the SDV command in that, with the end of the shift, the signals + 1A1, + 1A2 increase the operand addresses by 1.

Микропрограмма команды СДВУ состоит из одной микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the SDLD command consists of one micro command, the control field of which the BOCHI contains bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 111111 1one 00 1one 1one 00 00 1one 00 00 00

Выполнение команды СДВУ отличается от выполнения СДВ только тем, что чтение сдвигаемого изображения из локальной памяти производится одновременно и в регистр 52, и в регистр 54 каждого процессора 33. По окончании чтения начинается процесс вычисления объема прочитанного изображения А×А×А.The execution of the SDLD command differs from the execution of the SDL only in that the shifted image is read from the local memory both to the register 52 and to the register 54 of each processor 33. At the end of the reading, the process of calculating the volume of the read image A × A × A starts.

Выполнение команды СДВ а2, а1 отличается от выполнения команды СДВ только тем, что перед выполнением сдвига из памяти 15 извлекаются адрес а1 (в регистр 11) и адрес а2 (в регистр 12).The execution of the ADD command a2, a1 differs from the execution of the ADD command only in that before the shift is made, address a1 (in register 11) and address a2 (in register 12) are extracted from memory 15.

Микропрограмма команды ПРН+ состоит из двух микрокоманд:The firmware of the PRN + command consists of two microcommands:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 000000 1one 00 00 00 00 00 00 00 00 00

иand

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1one 000000 00 00 00 1one 1one 1one 00 00 00 00

Первая микрокоманда читает исходное (копируемое) бинарное изображение А×А×А из локальной памяти 51 по адресу, хранящемуся в регистре 11, в регистры 52 процессоров 33. Вторая микрокоманда записывает прочитанное изображение в локальную память 51 по адресу, хранящемуся в регистре 12. После копирования содержимое регистров 11 и 12 увеличивается на 1.The first micro command reads the original (copied) binary image A × A × A from the local memory 51 at the address stored in register 11 to the registers 52 of the processors 33. The second micro command reads the read image into the local memory 51 at the address stored in the register 12. After copy the contents of registers 11 and 12 is increased by 1.

Микропрограмма команды ПРН а2, а1 отличается от микропрограммы команды ПРН+ только тем, что перед выполнением двух последних микрокоманд происходит чтение адресов а1, а2 из памяти 15 в регистры 11 и 12 соответственно.The firmware of the PRN command a2, a1 differs from the firmware of the PRN + command only in that before the last two microcommands are executed, the addresses a1, a2 are read from memory 15 to registers 11 and 12, respectively.

Микропрограмма команды ПРНV a1, а2 отличается от микропрограммы команды ПРН а1, а2 тем, что предпоследнее микрослово имеет бит ССМ=1. В результате сразу после чтения копируемого изображения начинается вычисление объема прочитанного изображения и формирование КЗБИ.The firmware of the PRNV command a1, a2 differs from the firmware of the PRN command a1, a2 in that the penultimate microword has the CCM = 1 bit. As a result, immediately after reading the copied image, the calculation of the volume of the read image and the formation of the KBBI begin.

Микропрограмма команды ИНЕ+ состоит из двух микрокоманд:The firmware of the INE + command consists of two microcommands:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1one 001001 1one 00 00 00 00 00 00 00 00 00

иand

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 1one 001001 00 1one оabout 1one 1one 1one 00 00 00 00

При выполнении первой микрокоманды с приходом С2 читается первое изображение-операнд в регистры 52, а при выполнении второй микрокоманды по С2 читается второе изображение-операнд в регистры 53, затем С3 записывает изображение-результат выполненной теоретико-множественной операции (с выходов элементов 62 И-НЕ) в локальную память 51 по адресу второго операнда. После чего содержимое регистров 11 и 12 увеличивается на 1.When the first microcommand is executed with the arrival of C2, the first operand image is read into the registers 52, and when the second microcommand is executed via C2, the second operand image is read into the registers 53, then C3 writes the result image of the set-theoretic operation (from the outputs of elements 62 AND NOT) to local memory 51 at the address of the second operand. After that, the contents of registers 11 and 12 are increased by 1.

Микропрограмма команды ИНЕ а2,а1 отличается от микропрограммы команды ИНЕ+ тем, что перед выполнением двух последних микрослов происходит чтение адресов a1, а2 из памяти 15 в регистры 11 и 12 соответственно.The firmware of the INE a2, a1 command differs from the firmware of the INE + command in that before the last two microswitches are read, addresses a1, a2 are read from memory 15 to registers 11 and 12, respectively.

Микропрограмма команды СМ2+ отличается от команды ИНЕ+ кодом КМО=010. Кодом КМО=010 отличается и микропрограмма команды СМ2 а1, а2 от команды ИНЕ а1, а2.The firmware of the CM2 + command differs from the INE + command by the KMO code = 010. The KMO code = 010 also differs in the firmware of the CM2 a1, a2 command from the INE a1, a2 command.

Микропрограмма команды ЗПИ состоит из одной микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the ZPI command consists of one micro-command, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 111111 1one 00 00 1one 00 1one 1one 00 00 1one

При выполнении команды ЗПИ с приходом СЗ состояние всех А2 входов iD матрицы 32 (источник информации определяется кодом КУВМ) импульсом СЗП записывается в память 34 изображений по адресу АПИ, значение которого расположено в программно-адресуемом регистре-счетчике 7. Одновременно сдвигается на шаг содержимое матрицы по адресу, значение которого хранится в регистре 11 (для обеспечения возможности оперативного контроля записываемой информации). После записи содержимое регистра 7 сигналом +1А3 увеличивается на 1.When the ZPI command is executed with the arrival of the SZ, the state of all A 2 inputs of the iD matrix 32 (the information source is determined by the KUVM code) is recorded by the SZP pulse in the memory of 34 images at the address of the SIA, whose value is located in the programmable address register counter 7. At the same time, the contents are shifted by a step matrix at the address whose value is stored in register 11 (to enable operational control of the recorded information). After recording, the contents of the register 7 signal + 1A3 increases by 1.

Микропрограмма команды ЗУО состоит из одной микрокоманды, поле управления БОХВИ которой содержит биты:The firmware of the ZUO command consists of one micro-command, the BOCHI control field of which contains the bits:

УАЛUAE KMOKmo СР1CP1 CP2CP2 CCMCcm ЗЛПZLP +А1+ A1 +A2+ A2 +A3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 111111 1one 00 00 1one 00 1one 1one 00 1one 00

При выполнении команды ЗУО с приходом С3 состояние всех А2 входов iD матрицы (источник информации определяется кодом КУВМ) импульсом СЗО записывается в память узла 47 отображения по адресу АЛО, значение которого расположено в регистре 5. Одновременно сдвигается на шаг содержимое матрицы 32 по адресу, значение которого хранится в регистре 11 (для обеспечения возможности оперативного контроля записываемой информации). После записи содержимое регистра 5 сигналом +1А3 увеличивается на 1. Конструкция и работа узла 47 не отличаются от конструкции и работы узла отображения прототипа.When the ZUO command is executed with the arrival of C3, the state of all A 2 inputs of the iD matrix (the information source is determined by the KUVM code) is recorded by the SZO pulse in the memory of the display unit 47 at the ALO address, the value of which is located in register 5. At the same time, the contents of the matrix 32 are shifted by a the value of which is stored in register 11 (to enable operational control of the recorded information). After recording, the contents of register 5 by the signal + 1A3 increases by 1. The design and operation of unit 47 do not differ from the design and operation of the prototype display unit.

Сумматор узла 43 определения объема в общем случае может быть выполнен по любой из известных схем двоичных сумматоров [5]. Выбор конкретной схемы сумматора 43 определяется выбором элементной базы процессорной матрицы 32 и способом компоновки электронных компонентов матрицы 32 на платах устройства. Для уменьшения габаритов матрицы А×А×А и повышения тактовой частоты ее управления необходимо размещать компоненты матрицы с максимально возможной плотностью. Поскольку всю процессорную матрицу 32 невозможно разместить на одном полупроводниковом кристалле, процессоры 33 и часть ее межпроцессорных связей реализуются внутри нескольких (от десятков до сотен) кристаллов, другая часть межпроцессорных связей выполняется в виде проводных связей между этими кристаллами. Надежность межкристальных связей определяется применяемым способом выполнения электрического соединения (неразъемные соединения надежнее разъемных).The adder of the volume determination unit 43 in the general case can be performed according to any of the known binary adder schemes [5]. The choice of a specific circuit of the adder 43 is determined by the choice of the element base of the processor matrix 32 and the method of layout of the electronic components of the matrix 32 on the circuit boards of the device. To reduce the dimensions of the A × A × A matrix and increase the clock frequency of its control, it is necessary to place the matrix components with the highest possible density. Since the entire processor matrix 32 cannot be placed on one semiconductor chip, the processors 33 and part of its interprocessor communications are realized within several (tens to hundreds) crystals, and the other part of the interprocessor communications is in the form of wire bonds between these crystals. The reliability of intercrystal connections is determined by the applied method of making an electrical connection (one-piece connections are more reliable than split ones).

Отсюда для повышения надежности устройства необходимо уменьшать число применяемых кристаллов, увеличивать долю внутрикристальных межпроцессорных связей, уменьшать долю разъемных межкристальных соединений. В то же время неоправданное уменьшение разъемных соединений может привести к недопустимому увеличению длины проводных связей или к резкому снижению ремонтнопригодности устройства. Наибольшую долю межпроцессорных связей прототипа составляют ортогонально-кольцевые связи (ОКС), реализующие повороты содержимого матрицы А×А×А на углы n×90° (где n - целое число) вокруг центральных ортогональных осей (Ox,Oy,Oz) куба А×А×А (фиг.5-г). Поэтому целесообразно размещать внутри одного кристалла все процессорные элементы 33 (с их ОКС), соответствующие кубики 1×1×1 которых при поворотах куба А×А×А на углы, кратные 90° градусов, переходят друг в друга. Процессорные элементы, удовлетворяющие этому условию, образуют замкнутую систему относительно своих ОКС. В матрице А×А×А можно выделить 4 типа таких замкнутых процессорных систем (ЗПС1, ЗПС6, ЗПС8, ЗПС24), содержащих 1, 6, 8 и 24 процессорных элементов 33 каждая соответственно (фиг.5). Наиболее многочисленной и универсальной является 24-процессорная замкнутая система (ЗПС24) - фиг.5 (г). В случае размещения ЗПС24 внутри одного кристалла (условно назовем такой кристалл БИС24) все ОКС процессоров 33 данной ЗПС24 тоже размещаются внутри этого кристалла. Возьмем за основу вышеописанный способ упаковки процессоров 33 в кристалле, тогда можно предложить следующую конструкцию узла 43 (фиг.6), допускающую возможность высокоплотной упаковки кристаллов матрицы А×А×А на плате. Узел 43 представляет собой многоступенчатый сумматор, каждая первая ступень 68 которого размещается внутри БИС24, выполняется по схеме параллельного комбинационного сумматора, и суммирует логические состояния с выходов регистров 52 24-х процессоров этого кристалла; вторая ступень 69 сумматора 43 размещается внутри этого же кристалла и суммирует код с выходов первой ступени сумматора 68 своего кристалла с выходным кодом второй ступени 69 соседнего кристалла БИС24.Hence, to increase the reliability of the device, it is necessary to reduce the number of crystals used, increase the share of intra-chip interprocessor connections, and reduce the share of detachable cross-chip connections. At the same time, an unjustified decrease in detachable connections can lead to an unacceptable increase in the length of wire ties or to a sharp decrease in the maintainability of the device. The largest share of prototype interprocess connections is made up of orthogonal-ring connections (ACS), which realize rotations of the contents of the matrix A × A × A by angles n × 90 ° (where n is an integer) around the central orthogonal axes (Ox, Oy, Oz) of the A × cube A × A (FIG. 5-g). Therefore, it is advisable to place all processor elements 33 (with their ACS) inside one crystal, the corresponding cubes 1 × 1 × 1 of which, when the cube A × A × A rotates through angles that are multiples of 90 ° degrees, pass into each other. Processor elements that satisfy this condition form a closed system with respect to their ACS. In the matrix A × A × A, there are 4 types of such closed processor systems (ZPS1, ZPS6, ZPS8, ZPS24) containing 1, 6, 8 and 24 processor elements 33 each, respectively (Fig. 5). The most numerous and universal is a 24-processor closed system (ZPS24) - figure 5 (g). In the case of the placement of ZPS24 inside one crystal (we will call this crystal BIS24 by convention) all the ACS of processors 33 of this ZPS24 are also placed inside this crystal. We take as a basis the above-described method of packaging processors 33 in a chip, then we can offer the following design of the assembly 43 (Fig. 6), which allows high-density packing of crystals of an A × A × A matrix on a board. The node 43 is a multi-stage adder, each first stage 68 of which is located inside the BIS24, is executed according to the parallel combiner adder, and sums the logical states from the outputs of the registers 52 of 24 processors of this crystal; the second stage 69 of the adder 43 is placed inside the same crystal and sums the code from the outputs of the first stage of the adder 68 of its crystal with the output code of the second stage 69 of the neighboring BIS24 crystal.

Суммирование на этом этапе осуществляется последовательно от кристалла к кристаллу (фиг.6), образуя по схеме суммирования последовательную цепь связанных микросхем БИС24 (S-цепь). Из кристаллов БИС24, размещенных на одной стороне платы БОХВИ, формируется несколько таких S-цепей (независимых друг от друга по схеме суммирования). От числа кристаллов БИС24, входящих в самую длинную S-цепь, зависит время выполнения второго этапа суммирования (чем короче S-цепь, тем выше скорость суммирования). Коды частных сумм, снимаемые с выходов ступеней 69 кристаллов, находящихся в конце S-цепей, поступают на входы следующих ступеней-сумматоров 70, выполненных согласно одной из известных схем пирамидальных сумматоров [5] с использованием традиционной элементной базы. Микросхемы ступеней 70 расположены на плате за пределами участков платы, занятых микросхемами БИС24 (фиг.26).Summation at this stage is carried out sequentially from crystal to crystal (Fig.6), forming according to the summation scheme a sequential chain of connected BIS24 microcircuits (S-chain). From these BIS24 crystals placed on one side of the BOCHVI board, several such S-chains are formed (independent of each other according to the summation scheme). The execution time of the second summation stage depends on the number of BIS24 crystals included in the longest S-chain (the shorter the S-chain, the higher the speed of summation). The codes of partial sums taken from the outputs of steps 69 of the crystals located at the end of the S-circuits are supplied to the inputs of the following steps-adders 70, made according to one of the known schemes of pyramidal adders [5] using a traditional element base. The microcircuits of stages 70 are located on the circuit board outside the circuit areas occupied by the BIS24 microcircuits (Fig. 26).

А-разрядный формирователь 44 кода заполнения бинарного изображения (КЗБИ) состоит из А независимых одноразрядных формирователей КЗБИ. Каждый i-й одноразрядный формирователь КЗБИ представляет собой А2-входовую схему ИЛИ, входы которого соединены с выходами регистров 54 всех процессоров 33, принадлежащих i-му слою А×А×1 матрицы. Логическая 1 на выходе j-го одноразрядного формирователя КЗБИ означает, что j-й слой А×А×1 трехмерного бинарного изображения А×А×А, хранящегося в данный момент в регистрах 54 матрицы А×А×А, не пуст (т.е. содержит хотя бы один пиксель 1×1×1 в состоянии лог.1). Выбор конкретной схемы формирователя 44 зависит от выбора элементной базы процессорной матрицы и способа компоновки электронных компонентов матрицы на платах устройства. Если взять за основу вышеописанный способ упаковки процессоров 33 в кристалле БИС24, тогда можно предложить следующую конструкцию узла 44 (фиг.7), допускающую возможность высокоплотной упаковки кристаллов матрицы 32 на плате. В БИС24 вводятся шесть 4-входовых элементов 441 ИЛИ-НЕ, по одному элементу 441 на один слой ЗПС24. Процессоры 33 i-го слоя ЗПС24 (где 0≤i≤5) одновременно входят в состав j-го слоя А×А×1 (где 0≤i≤A-1) процессорной матрицы А×А×А. Каждый элемент 441 является первой ступенью одноразрядного формирователя КЗБИ, вторая ступень 442 выполнена по схеме «монтажное ИЛИ», третья ступень 443 выполнена по схеме И-НЕ и объединяет выходы всех ступеней 442 j-го одноразрядного формирователя КЗБИ.A-bit shaper 44 of the binary image filling code (KZBI) consists of A independent single-bit shapers KZBI. Each i-th single-bit KZBI shaper represents an A 2- input OR circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the registers 54 of all processors 33 belonging to the i-th layer A × A × 1 of the matrix. Logical 1 at the output of the jth single-bit KZBI shaper means that the jth layer A × A × 1 of a three-dimensional binary image A × A × A stored at the moment in the registers 54 of the matrix A × A × A is not empty (i.e. e. contains at least one pixel 1 × 1 × 1 in the state log.1). The choice of a specific circuit of the shaper 44 depends on the choice of the element base of the processor matrix and the method of layout of the electronic components of the matrix on the circuit boards of the device. If we take as a basis the above-described method of packing processors 33 in a BIS24 chip, then we can propose the following design of unit 44 (Fig. 7), which allows high-density packing of matrix crystals 32 on a board. Six 4-input elements 441 OR-NOT are introduced into BIS24, one element 44 1 per one layer of ZPS24. Processors 33 of the i-th layer of ZPS24 (where 0≤i≤5) are simultaneously included in the j-th layer A × A × 1 (where 0≤i≤A-1) of the processor matrix A × A × A. Each element 44 1 is the first stage of the single-bit KZBI shaper, the second stage 442 is made according to the “mounting OR” scheme, the third stage 44 3 is made according to the NAND circuit and combines the outputs of all stages 442 of the j-th single-bit KZBI shaper.

Входы процессорной матрицы 32 одновременно являются информационными входами и выходами устройства и позволяют организовать высокоскоростной ввод-вывод больших массивов информации. В случае использования заявленного устройства для целей очувствления роботов эти входы могут быть использованы для ввода видеоинформации, а также информации, поступающей с выходов матриц 46 тактильных (или других типов) датчиков, моделирующих «рецепторы» робота. Простейший пример матрицы 46 - это массив несвязанных между собой пар контактов, работающих на замыкание и размыкание. Более сложно организованный массив датчиков встречается при вводе фотоизображений с выходов узлов 45.The inputs of the processor matrix 32 are simultaneously information inputs and outputs of the device and allow you to organize high-speed input-output of large amounts of information. In the case of using the claimed device for the purpose of sensing robots, these inputs can be used to enter video information, as well as information coming from the outputs of the arrays of 46 tactile (or other types) sensors that model the robot receptors. The simplest example of a matrix 46 is an array of unconnected pairs of contacts working for closing and opening. A more complex organized array of sensors is encountered when entering photo images from the outputs of nodes 45.

Работу узлов 45 ввода фотоизображений рассмотрим на примере устройства с процессорной матрицей 9×9×9. Световой поток, модулированный по освещенности, через оптическую систему (объективы, оптико-волоконный кабель) поступает на матрицу 71 из 27 ПЗС-приборов 72 (фиг.27). На каждый ПЗС-прибор 72 фокусируется свой участок 9×243 вводимого изображения 243×243. Каждый ПЗС-прибор 72 содержит 9 линеек фоточувствительных элементов по 243 элементов в каждой линейке (фиг.27). Каждая линейка имеет собственный регистр сдвига, поэтому с одного прибора 72 одновременно снимается 9 аналоговых сигналов. С 27 приборов 72 одновременно снимается 243 аналоговых сигнала, соответствующих горизонтальной строке вводимого изображения. ПЗС-приборы 72 объединены в группы по 3 прибора 72 в каждой группе, каждой группе приборов 72 соответствует 9 аналого-цифровых 8-разрядных преобразователей 74. Подключение выходов ПЗС-приборов 72 к входам АЦП-преобразователей 74 осуществляется с помощью коммутаторов 73. Подключение выходов АЦП-преобразователей 74 к входам процессорной матрицы 9×9×9 осуществляется с помощью мультиплексоров 75 и ключей 76. Управляет коммутаторами счетчик 77, при этом младшая часть счетчика (0, 1, 2 разряды) управляет коммутаторами 75, старшая часть счетчика (3, 4 разряды) управляет коммутаторами 73. Кроме того, третьим состоянием выходов коммутаторов 76 управляет выход дешифратора 67 (У8 - для узла 451, У9 - для узла 452). Съем фотоизображения производится командой ЧТФ, состоящей из микрокоманды, поле управления БОХВИ микрослова которой содержит биты:The work of the nodes 45 of the input image will consider the example of a device with a processor matrix 9 × 9 × 9. The luminous flux, modulated by illumination, through the optical system (lenses, fiber optic cable) enters the matrix 71 of 27 CCD devices 72 (Fig.27). Each CCD device 72 focuses its own section of 9 × 243 input image 243 × 243. Each CCD device 72 contains 9 lines of photosensitive elements with 243 elements in each line (Fig.27). Each line has its own shift register, so 9 analog signals are simultaneously taken from one device 72. From 27 devices 72, 243 analog signals corresponding to the horizontal line of the input image are simultaneously taken. CCD devices 72 are combined into groups of 3 devices 72 in each group, each group of devices 72 corresponds to 9 analog-to-digital 8-bit converters 74. The outputs of CCD devices 72 are connected to the inputs of ADC converters 74 using switches 73. Connection of outputs ADC converters 74 to the inputs of the 9 × 9 × 9 processor matrix are implemented using multiplexers 75 and keys 76. The counter 77 controls the switches, while the lower part of the counter (0, 1, 2 bits) controls the switches 75, the oldest part of the counter (3, 4 digits) controls 73. In addition, the third state of the outputs of the switches 76 is controlled by the output of the decoder 67 (Y8 for node 451, Y9 for node 452). The photo image is taken by the CTF team, consisting of a micro command, the control field of the BOCHVI micro-word of which contains the bits:

УАЛUAE КМОKMO СР1CP1 СР2CP2 ССМSSM ЗЛПZLP +А1+ A1 +А2+ A2 +А3+ A3 НУWELL ЗУОZUO ЗПИRFP 00 111111 1one 00 00 00 00 00 00 1one 1one оabout

Сигнал СНУ осуществляет чтение ПЗС-линеек, после чего схема 81 сдвигает прочитанное содержимое на выход ПЗС-приборов 72. Если У8 (У9)=1, сигналы с выходов коммутаторов 74 поступают на входы матрицы 9×9×9. При выполнении команд типа СДВ (или ЗПИ) информация с входов матрицы 32 записывается в первый слой А×А×1 матрицы 32 по адресу, хранящемуся в регистре 11 (или в память 34 по адресу, хранящемуся в регистре 7). После записи сигнал +1А3 добавляет 1 в счетчик 77 и содержимое на входах матрицы 32 меняется. Одновременно изменяется содержимое адресных регистров-счетчиков 5, 7.The SNU signal reads the CCD arrays, after which the circuit 81 shifts the read content to the output of the CCD devices 72. If Y8 (U9) = 1, the signals from the outputs of the switches 74 go to the inputs of the 9 × 9 × 9 matrix. When executing commands like SDV (or RFI), information from the inputs of matrix 32 is recorded in the first layer A × A × 1 of matrix 32 at the address stored in register 11 (or in memory 34 at the address stored in register 7). After recording, the signal + 1A3 adds 1 to the counter 77 and the content at the inputs of the matrix 32 changes. At the same time, the contents of the address register-counters 5, 7 are changed.

Рассмотрим использование вышеописанных команд управления БОХВИ для реализации простейших и наиболее часто используемых процедур обработки изображений высокого разрешения. Принцип обработки таких изображений с помощью заявленного устройства проиллюстрируем на примере трехмерного бинарного составного изображения 3А×3А×3А (фиг.8-а). Вариант размещения этого изображения в локальной памяти 49 матрицы 19 показан на фиг.8 (б) и состоит в размещении всех его 27 фрагментов F(i,j,k) формата А×А×А по 27 последовательным адресам (ADR1...ADR27) памяти 49. Установим взаимно-однозначное соответствие между фрагментами F(i,j,k) изображения 3А×3А×3А и адресом этого фрагмента в памяти 49, тогда параллельный перенос содержимого бинарного изображения 3А×3А×3А на вектор [qA,rA,sA] (где q,r,s - целые числа) сводится к последовательному обмену содержимым между фрагментами А×А×А с адресами ADR1...ADR27 (путем последовательного выполнения команд ПРН) и заполнению освободившихся фрагментов пустым содержимым (при помощи команд СМ2 а1, а1).Consider the use of the above-mentioned BOHVI control commands to implement the simplest and most commonly used high-resolution image processing procedures. The principle of processing such images using the claimed device is illustrated by the example of a three-dimensional binary composite image 3A × 3A × 3A (Fig. 8-a). A variant of placing this image in the local memory 49 of the matrix 19 is shown in Fig. 8 (b) and consists in placing all 27 of its fragments F (i, j, k) of the A × A × A format at 27 consecutive addresses (ADR1 ... ADR27 ) of memory 49. Let us establish a one-to-one correspondence between the fragments F (i, j, k) of the 3A × 3A × 3A image and the address of this fragment in the memory 49, then the parallel transfer of the contents of the binary image 3A × 3A × 3A to the vector [qA, rA , sA] (where q, r, s are integers) is reduced to a sequential exchange of contents between fragments A × A × A with addresses ADR1 ... ADR27 (by sequentially execution of the PRN commands) and filling the freed fragments with empty contents (using the CM2 a1, a1 commands).

Сдвиг составного бинарного изображения 3А×3А×3А на один шаг в направлении Ох уже предполагает обмен слоями А×А×1 между фрагментами F(i,j,k). Программа, реализующая сдвиг изображения 3А×3А×3А на 1 шаг по Ох, приведена на фиг.8 (в).The shift of the composite binary image 3A × 3A × 3A by one step in the direction Ox already implies the exchange of layers A × A × 1 between fragments F (i, j, k). A program that implements a 3A × 3A × 3A image shift by 1 step along Ox is shown in Fig. 8 (c).

Сжатия и повороты изображений А×А×А моделируются в устройстве при помощи т.н. р-дискретизирующих преобразований [2, 6]. При этом весь спектр р-дискретизирующих преобразований, моделирующих повороты бинарного изображения А×А на углы 0°<α≤45°, реализован в устройстве аппаратно (в узлах поворота), а из всего спектра р-дискретизирующих преобразований, моделирующих геометрические преобразования сжатия, часть преобразований (наиболее часто используемых) реализована в БОХВИ аппаратно (в узлах сжатия), другая часть этого спектра реализуется программно. Поясним сказанное на примере устройства с матрицей 9×9×9. Полный спектр р-дискретизирующих преобразований, моделирующих повороты бинарного изображения 9×9 на углы 0°<α≤45°, показан на фиг.9, 10, 11, 12, 13. Полный спектр р-дискретизирующих преобразований, моделирующих геометрические преобразования сжатия бинарного изображения 9×9 относительно стороны формата этого изображения, показан на фиг.14 (на примере сжатия одной строки 9×1). Способ реализации р-дискретизирующих преобразований в узлах поворота и сжатия заявленного устройства не отличается от способа реализации этих преобразований в узлах поворота и сжатия прототипа. Кроме того, устройство позволяет с достаточно высокой скоростью моделировать сжатия бинарных изображений программным способом. Фиг.15 иллюстрирует программное сжатие бинарного изображения А×А×А относительно плоскости грани куба А×А×А формата этого изображения.Compressions and rotations of images A × A × A are simulated in the device using the so-called. p-discretizing transformations [2, 6]. Moreover, the entire spectrum of p-discretizing transformations simulating the rotation of the binary image A × A at angles 0 ° <α≤45 ° is implemented in the device in hardware (at the rotation nodes), and from the whole spectrum of p-discretizing transformations modeling the geometric compression transformations, part of the transformations (the most frequently used) is implemented in BOCHVI in hardware (in compression nodes), another part of this spectrum is implemented in software. Let us explain what was said on the example of a device with a 9 × 9 × 9 matrix. The full spectrum of p-sampling transformations simulating the rotation of a 9 × 9 binary image at angles of 0 ° <α≤45 ° is shown in Figs. 9, 10, 11, 12, 13. The full spectrum of p-sampling transformations simulating geometric transformations of binary compression 9 × 9 images relative to the aspect side of this image is shown in FIG. 14 (for example, compression of a single row 9 × 1). The method of implementing p-discretizing transformations in the nodes of rotation and compression of the claimed device does not differ from the method of implementing these transformations in the nodes of rotation and compression of the prototype. In addition, the device allows a fairly high speed to simulate the compression of binary images programmatically. Fig. 15 illustrates software compression of an A × A × A binary image relative to the face plane of an A × A × A cube format of this image.

Повороты составного бинарного изображения 3А×3А×3А на углы, кратные 90°, вокруг осей Ox, Oy, Oz выполняются последовательным выполнением команд П1Х, П1Y, П1Z, П2Y. Повороты на углы, не кратные 90°, выполняются в общем случае только над содержимым внутреннего куба (3/

Figure 00000011
)A×(3/
Figure 00000011
)A×(3/
Figure 00000011
)A изображения 3А×3А×3А (фиг.16-а), при этом сначала выполняется расшивка внутреннего куба, затем выполняются повороты его отдельных фрагментов А/
Figure 00000011
)×(А/
Figure 00000011
)×(А/
Figure 00000011
) (фиг.16-6), а затем повернутые фрагменты сшиваются в единое трехмерное изображение (фиг.16-в).Rotations of the composite binary image 3A × 3A × 3A by angles multiple of 90 ° around the axes Ox, Oy, Oz are performed by sequential execution of the commands P1X, P1Y, P1Z, P2Y. Rotations by angles not multiple of 90 ° are generally performed only on the contents of the inner cube (3 /
Figure 00000011
) A × (3 /
Figure 00000011
) A × (3 /
Figure 00000011
) A of the image 3A × 3A × 3A (FIG. 16-a), first the internal cube is expanded, then the individual fragments A / A are rotated
Figure 00000011
) × (A /
Figure 00000011
) × (A /
Figure 00000011
) (Fig. 16-6), and then the rotated fragments are stitched into a single three-dimensional image (Fig. 16-c).

Поворот составного бинарного плоского изображения (3

Figure 00000012
)×(3
Figure 00000012
) включает в себя (фиг.17,18): 1) расшивку изображения (фиг.17-в); 2) поворот центрального содержимого фрагментов А×А расшитого изображения (фиг.18-а); 3) сшивание повернутых фрагментов в единое изображение (фиг.18-а). Принцип расшивки, поворота фрагментов расшитого изображения и последующего сшивания повернутых фрагментов в единое изображение дан в описании прототипа.Rotate a composite binary flat image (3
Figure 00000012
) × (3
Figure 00000012
) includes (Fig. 17,18): 1) image alignment (Fig. 17-c); 2) rotation of the central content of fragments A × A of the embroidered image (Fig. 18-a); 3) stitching rotated fragments into a single image (Fig.18-a). The principle of expanding, rotating fragments of the embroidered image and subsequent stitching of the rotated fragments into a single image is given in the description of the prototype.

Сжатие составного бинарного плоского изображения (m

Figure 00000012
)×(m
Figure 00000012
) состоит из:Compression of a composite binary flat image (m
Figure 00000012
) × (m
Figure 00000012
) consists of:

1) сжатия фрагментов

Figure 00000002
(аппаратным или программным способом);1) fragment compression
Figure 00000002
(hardware or software);

2) сшивания сжатых фрагментов

Figure 00000002
в единое изображение (m
Figure 00000012
)×(m
Figure 00000012
). На фиг.19 (д) изображен результат центрального сжатия отдельных фрагментов А×А бинарного изображения, представленного на фиг.17(а). Здесь моделирование центрального сжатия каждого исходного фрагмента А×А (фиг.19-а) относительно центра G этого фрагмента (фиг.19-6) совмещено с моделированием параллельного переноса центра сжатого фрагмента из точки G в точку W (фиг.19 - в, г). На фиг.19 (е) показан окончательный результат сжатия составного изображения после сшивания отдельных сжатых фрагментов А×А в единое составное изображение.2) stitching compressed fragments
Figure 00000002
into a single image (m
Figure 00000012
) × (m
Figure 00000012
) Fig. 19 (e) shows the result of central compression of individual fragments A × A of the binary image shown in Fig. 17 (a). Here, the simulation of the central compression of each source fragment A × A (Fig. 19-a) relative to the center G of this fragment (Fig. 19-6) is combined with the simulation of parallel transfer of the center of the compressed fragment from point G to point W (Fig. 19 - c, d). On Fig (e) shows the final result of compression of the composite image after stitching individual compressed fragments A × A into a single composite image.

Полутоновые составные изображения перед их обработкой в устройстве размещаются в памяти 51 матрицы 32. При этом двоичный код яркости одного пикселя размещается в памяти 51 того процессора 33, который в матрице А×А×А координатно соответствует данному пикселю так, что каждый разряд этого яркостного кода размещается по своему адресу, причем i-e разряды яркостных кодов всех пикселей фрагмента А×А×А расположены в памяти 51 по одному и тому же адресу. Числовая обработка яркостных кодов осуществляется одновременно во всех процессорах 33 последовательно разряд за разрядом (при помощи команд ИНЕ и СМ2, образующих функционально полный булевый базис). Передача яркостных кодов между пикселями-соседями внутри матрицы 19 для реализации числовых процедур, связанных с фильтрацией, сглаживанием изображений, оконтуриванием и выделением поверхностей на изображениях осуществляется при помощи описанных выше одношаговых сдвигов и поворотов на 90°.Before processing them, the grayscale composite images are placed in the memory 51 of the matrix 32. In this case, the binary brightness code of one pixel is located in the memory 51 of the processor 33, which in the A × A × A matrix corresponds to this pixel in such a way that each bit of this brightness code is located at its address, i.e., the bits of brightness codes of all pixels of the fragment A × A × A are located in the memory 51 at the same address. The numerical processing of the brightness codes is carried out simultaneously in all processors 33 sequentially, bit by bit (using the INE and CM2 commands, which form a functionally complete Boolean basis). The transmission of brightness codes between neighboring pixels inside the matrix 19 for the implementation of numerical procedures related to filtering, smoothing images, contouring and highlighting surfaces on images is carried out using the above-described single-step shifts and rotations of 90 °.

Общий принцип построения с помощью заявленного устройства трехмерных моделей объектов по их плоским стереоизображениям поясним на примере построения трехмерной модели криволинейного черного отрезка по его двум плоским изображениям, полученных при фотографировании этого отрезка на белом фоне в двух направлениях, отличающихся на угол φ (фиг.20). Пусть плоское бинарное изображение на фиг.20 (а) - это отфильтрованное изображение криволинейного отрезка, полученное узлом 32, а плоское бинарное изображение на фиг.20 (б) - это отфильтрованное изображение того же криволинейного отрезка, но полученное узлом 31. Синтезируем из каждого указанного плоского изображения два трехмерных изображения следующим образом. Сожмем оба плоских изображения до разрешения mAx mA, разместим сжатое плоское изображение на грани mA×mA составного куба mA×mA×mA перпендикулярно Ох (фиг.20 - в, д). Затем последовательно выполняя mA раз одношаговый сдвиг в направлении Ох и склейку исходного и сдвинутого изображений, получим бинарную модель участка поверхности (фиг.20 - г, е). Для каждого фотоизображения будет своя поверхность. Повернем одну поверхность относительно другой на угол φ (фиг.20 - ж) и выполним над ними теоретико-множественную операцию «пересечение». Результатом операции и будет искомая трехмерная пиксельная модель криволинейного отрезка.We will explain the general principle of constructing three-dimensional models of objects using their flat stereo images using the claimed device as an example of constructing a three-dimensional model of a curved black segment from its two flat images obtained by photographing this segment on a white background in two directions that differ by an angle φ (Fig. 20) . Let the flat binary image in FIG. 20 (a) be the filtered image of the curved line segment obtained by the node 32, and the flat binary image in FIG. 20 (b) be the filtered image of the same curved section, but obtained by the node 31. We synthesize from each the specified flat image two three-dimensional image as follows. We compress both flat images to a resolution of mAx mA, place a compressed flat image on the edge of the mA × mA of the composite cube mA × mA × mA perpendicular to Oh (Fig.20 - c, d). Then, sequentially performing mA once a one-step shift in the direction Ox and gluing together the initial and shifted images, we obtain a binary model of the surface area (Fig.20 - d, f). Each photo will have its own surface. We turn one surface relative to another by an angle φ (Fig.20 - g) and perform the set-theoretic operation “intersection” on them. The result of the operation will be the desired three-dimensional pixel model of the curved segment.

Вариант устройства, габариты которого позволяют использовать его в качестве бортового вычислителя в системе распознавания и ориентации автономного робота, показан на фиг.2. БОХВИ данного устройства включает: процессорную матрицу 9×9×9 (А=9); 729-входовой комбинационный сумматор, формирователь 9-разрядного кода КЗБИ, узлы поворота, узлы сжатия, буферную память, память изображений, узел отображения и узел ввода фотоизображений. БУ выполнен в виде одной платы. Емкость локальной памяти каждой ПЭ-матрицы - 512 бит. Вывод синтезированных изображений осуществляется на экран монитора, ввод фотоизображений осуществляется с помощью двух объективов, связанных с БОХВИ гибкими оптоволоконными кабелями.A variant of the device, the dimensions of which allow it to be used as an on-board computer in the recognition and orientation system of an autonomous robot, is shown in FIG. 2. BOCHVI of this device includes: a 9 × 9 × 9 processor matrix (A = 9); 729-input combiner, 9-bit KZBI code generator, rotation units, compression units, buffer memory, image memory, display unit and photo input unit. BU made in the form of a single board. The capacity of the local memory of each PE matrix is 512 bits. The output of the synthesized images is carried out on a monitor screen, the input of photo images is carried out using two lenses connected to BOCHVI with flexible fiber optic cables.

Для уменьшения габаритов устройства и повышения его надежности в качестве основной элементной базы БОХВИ можно применить 6 типов цифровых специализированных микросхем (условно их обозначим: БИС24А, БИС24В, БИС24С, БИС24В, БИССС, БИСП).To reduce the dimensions of the device and increase its reliability, 6 types of specialized digital circuits can be used as the main element base of the BOCHVI (we will conditionally designate them: BIS24A, BIS24V, BIS24S, BIS24V, BISSS, BISP).

Микросхемы БИС24А, БИС24 В, БИС24С, БИС240 предназначены для построения процессорной матрицы, первых ступеней узла определения объема и формирователя КЗБИ. Эти микросхемы являются аналогами кристалла БИС24, имеют одинаковое функциональное назначение и состав и отличаются только расположением внешних выводов. Использование нескольких типов кристаллов вместо одного типа кристалла БИС24 позволяет повысить тактовую частоту управления за счет высокой плотности монтажа. Каждая из этих микросхем содержит:Chips BIS24A, BIS24 V, BIS24S, BIS240 are designed to build a processor matrix, the first steps of the node for determining the volume and shaper KZBI. These microcircuits are analogs of the BIS24 crystal, have the same functional purpose and composition, and differ only in the location of the external terminals. The use of several types of crystals instead of one type of crystal BIS24 allows you to increase the clock frequency of the control due to the high density of installation. Each of these chips contains:

- 24 процессорных элемента 33, образующих вместе полную замкнутую систему ЗПС-24;- 24 processor elements 33, forming together a complete closed-loop system ZPS-24;

- комбинационный сумматор с 7-разрядным выходом;- combination combiner with 7-bit output;

- 6 формирователей кода заполнения слоя;- 6 shapers code fill layer;

- преобразователь кода суммы.- sum code converter.

Принципиальная схема микросхем БИС24А, БИС24В, БИС24С, БИС240 показана на фиг.21, их корпуса и расположение выводов показаны на фиг.22. Обозначение выводов и их функциональное назначение приведены в табл.2. Микросхемы БИС24А, БИС24 В, БИС24С, БИС240 позволяют реализовать все виды ЗПС процессорной матрицы.The circuit diagram of the BIS24A, BIS24V, BIS24S, BIS240 microcircuits is shown in Fig. 21, their cases and pinouts are shown in Fig. 22. The designation of the findings and their functional purpose are given in table.2. Chips BIS24A, BIS24 V, BIS24S, BIS240 allow you to implement all types of ZPS processor matrix.

Таблица 2table 2 Обозначение выводовPin designation НазначениеAppointment А0...А8A0 ... A8 Адрес (ADR0...ADR8) локальной памяти процессоров П0...П23Address (ADR0 ... ADR8) of the local memory of processors П0 ... П23 ID4...ID11ID4 ... ID11 Входы данных (iD4...iD11) процессоров П4...П11Data inputs (iD4 ... iD11) of processors P4 ... P11 OD4...OD11OD4 ... OD11 Выходы данных процессоров П4...П11The outputs of these processors P4 ... P11 id0...id3, id12...id23id0 ... id3, id12 ... id23 Входы данных (iD0...iD3, iD12...iD23) процессоров П0...П13, П12...П23Data inputs (iD0 ... iD3, iD12 ... iD23) of processors П0 ... П13, П12 ... П23 od0...od3, od12...id23od0 ... od3, od12 ... id23 Выходы данных (oD0...oD3, oD12...oD23) процессоров П0...П13, П12...П23Data outputs (oD0 ... oD3, oD12 ... oD23) of processors П0 ... П13, П12 ... П23 s10...s15s10 ... s15 Выходы (SL0...SL5) формирователя 6-разрядного кода КЗБИ микросхемыThe outputs (SL0 ... SL5) of the shaper 6-bit code KZBI chips CWR1, CWR2, CWR3CWR1, CWR2, CWR3 Управление записью в регистры процессоров П0...П23Managing write to process registers П0 ... П23 WRWr Управление записью в локальную память процессоров П0...П23Management of recording in the local memory of processors П0 ... П23 ism0...ism6ism0 ... ism6 Входы (iS0...iS6) второй ступени сумматораInputs (iS0 ... iS6) of the second stage of the adder osm0...osm6osm0 ... osm6 Выходы (oS0...oS6) второй ступени сумматораOutputs (oS0 ... oS6) of the second stage of the adder INS0,INS1, INS2INS0, INS1, INS2 Адрес кода микрооперацииMicrooperation code address PRPR Управление преобразователем кода суммы (ПР)Controlling the Sum Code Converter (PR) rsrvrsrv РезервReserve

Переключение БИС24 в режим ЗПС24 производится путем отключения ее преобразователя кода суммы (ПР=0).Switching BIS24 to ZPS24 mode is done by disabling its sum code converter (PR = 0).

Для переключения БИС24 в режим ЗПС6 необходимо установить ПР=0 и электрически соединить между собой внешние входы (iD) следующих ПЭ микросхемы:To switch the BIS24 to ZPS6 mode, it is necessary to set PR = 0 and electrically connect the external inputs (iD) of the following PE microcircuits to each other:

1) П0, П1, П2, П3; 2) П4, П5, П6, П7; 3) П8, П9, П10, П11; 4) П12, П13, П14, П15;1) P0, P1, P2, P3; 2) P4, P5, P6, P7; 3) P8, P9, P10, P11; 4) P12, P13, P14, P15;

5) П16, П17, П18, П19; 6) П20, П21, П22, П23.5) P16, P17, P18, P19; 6) P20, P21, P22, P23.

На внешних входах iS0-iS6 сумматора устанавливается лог.0, код суммы снимается только с выходов oS1, oS2, oS3 сумматора микросхемы ((24/4)10=(110)2).Log.0 is set on the external inputs of the iS0-iS6 adder, the sum code is removed only from the outputs oS1, oS2, oS3 of the adder of the microcircuit ((24/4) 10 = (110) 2 ).

Для переключения БИС24 в режим ЗПС8 необходимо установить ПР=1 и электрически соединить внешние входы (iD) следующих ПЭ микросхемы:To switch BIS24 to ZPS8 mode, it is necessary to set PR = 1 and electrically connect the external inputs (iD) of the following PE microcircuits:

1) П0, П9, П23; 2) П1, П5, П22; 3) П2, П6, П13; 4) П3, П10, П14; 5) П4, П17, П21;1) P0, P9, P23; 2) P1, P5, P22; 3) P2, P6, P13; 4) P3, P10, P14; 5) P4, P17, P21;

6) П7, П12, П18; 7) П8, П16, П20; 8) П11, П15, П19.6) P7, P12, P18; 7) P8, P16, P20; 8) P11, P15, P19.

На входах iS0-iS6 сумматора устанавливается лог.0, код суммы снимается с выходов oS0-iS3 сумматора микросхемы.A log.0 is set at the inputs iS0-iS6 of the adder, the sum code is removed from the outputs oS0-iS3 of the adder of the microcircuit.

В режим ЗПС1 микросхема БИС24 переключается путем: 1) соединения всех ее 24 информационных входов iD; 2) на внешних входах сумматора устанавливается лог.0, код суммы снимается с 3-го или 4-го выхода сумматора микросхемы ((24)10=(1100)2).In ZPS1 mode, the BIS24 chip is switched by: 1) connecting all 24 of its iD information inputs; 2) at the external inputs of the adder, log 0 is set, the sum code is removed from the 3rd or 4th output of the adder of the microcircuit ((24) 10 = (1100) 2 ).

Микросхема БИССС предназначена для построения узлов сдвига, узлов сжатия, буферной памяти, 1-го банка памяти изображений. Принципиальная схема микросхемы показана на фиг.23 и состоит из 4 одинаковых одноразрядных частей, с одним входом DI и с одним выходом DO каждая. В БОХВИ каждый i-й вход DI микросхемы БИССС соединен с одноименным выходом матрицы А×А×А, а каждый i-й выход DO соединен с противоположным (по направлению Ox) входом матрицы А×А×А.The BISSS chip is designed to build shear nodes, compression nodes, buffer memory, and the 1st image memory bank. The circuit diagram of the microcircuit is shown in Fig. 23 and consists of 4 identical single-bit parts, with one DI input and with one DO output each. In BOCHVI, each i-th DI input of the BISSS chip is connected to the same output of the A × A × A matrix, and each i-th output DO is connected to the opposite (in the Ox direction) input of the A × A × A matrix.

БИСП предназначена для построения узла поворота и 2-го банка памяти изображений. Принципиальная схема микросхемы показана на фиг.24 и состоит из 4 одинаковых одноразрядных частей, с одним входом DI и с одним выходом DO каждая. В БОХВИ каждый i-й вход DI микросхемы БИССС соединен с одноименным выходом матрицы А×А×А, а каждый i-й выход DO соединен с противоположным (по направлению Ох) входом матрицы А×А×А.BISP is designed to build a rotation node and a 2nd image memory bank. The circuit diagram of the microcircuit is shown in Fig. 24 and consists of 4 identical single-bit parts, with one DI input and with one DO output each. In BOCHVI, each i-th DI input of the BISSS chip is connected to the same output of the A × A × A matrix, and each i-th DO output is connected to the opposite (in the direction of Ox) input of the A × A × A matrix.

Несущее-соединительная конструкция БОХВИ выполнена по схеме радиоэлектронного блока, описанного в [4], что значительно сокращает габариты устройства, уменьшает длину проводных связей, повышает тактовую частоту управления, обеспечивает ремонтопригодность устройства. Конструктивно БОХВИ состоит из набора плоских механически жестких плат, имеющих одинаковые габариты и связанных между собой специальными разъемными контактами-соединителями, равномерно расположенными по всей плоскости плат (фиг.2, 25-а). Ширина и высота БОХВИ определяются габаритными размерами самой большой платы, содержащей внутри себя ПЭ внешней оболочки матрицы 9×9×9. Наименьшие габариты БОХВИ достигаются в случае размещения микросхем с обеих сторон каждой платы. Вариант монтажной схемы 5-слойной платы, содержащей в себе ПЭ сразу 2 кубовых оболочек (9×9×9, 7×7×7) матрицы 9×9×9 (по кубовой оболочке с каждой стороны платы), показан на фиг.25 (б). На фиг.26 представлен чертеж печатных проводников верхнего слоя фрагмента этой платы (с микросхемами), содержащего тело кубовой оболочки 9×9×9 матрицы. Габаритные размеры всей платы БОХВИ не превышают 180 мм×220 мм. Длина БОХВИ определяется общим числом состыкованных плат (фиг.2). Вся процессорная матрица вместе с 729-входовым сумматором, полным 9-разрядным формирователем КЗБИ и комплектом усилителей управляющих сигналов матрицы, занимают от двух до трех плат. Буферная память, узлы поворота и сжатия, 2 банка памяти изображений занимают еще две платы. Таким образом, минимально необходимый комплект БОХВИ состоит из 4-5 плат. Состав БОХВИ может быть расширен за счет подключения дополнительных плат (например, плат 3-го, 4-го банка памяти изображений, плат высокоскоростного ввода-вывода изображений и др.) к 81-разрядной шине данных.The bearing-connecting structure of the BOCHVI is made according to the scheme of the electronic block described in [4], which significantly reduces the dimensions of the device, reduces the length of wire connections, increases the clock frequency of control, and ensures maintainability of the device. Structurally, the BOCHVI consists of a set of flat mechanically rigid boards having the same dimensions and interconnected by special detachable contact connectors, evenly spaced along the entire plane of the boards (Fig. 2, 25-a). The width and height of the BOCHI are determined by the overall dimensions of the largest board containing inside itself the PE of the outer shell of the matrix 9 × 9 × 9. The smallest dimensions of the BOCHVI are achieved if microcircuits are placed on both sides of each board. An embodiment of the wiring diagram of a 5-layer board containing PE immediately 2 cubic shells (9 × 9 × 9, 7 × 7 × 7) of a 9 × 9 × 9 matrix (cubic shell on each side of the board) is shown in Fig.25 (b) On Fig presents a drawing of the printed conductors of the upper layer of a fragment of this board (with microcircuits) containing the body of the cube shell 9 × 9 × 9 matrix. The overall dimensions of the entire BOCHVI board do not exceed 180 mm × 220 mm. The length of the BOCHVI is determined by the total number of docked boards (figure 2). The entire processor matrix, together with a 729-input adder, a full 9-bit KZBI driver, and a set of matrix control signal amplifiers, occupy from two to three boards. Buffer memory, rotation and compression nodes, 2 banks of image memory occupy two more boards. Thus, the minimum necessary set of BOCHVI consists of 4-5 boards. The composition of the BOCHI can be expanded by connecting additional boards (for example, boards of the 3rd, 4th bank of image memory, boards of high-speed input-output images, etc.) to the 81-bit data bus.

Таким образом, габариты БОХВИ позволяют использовать рассмотренный вариант заявленного устройства в качестве бортового вычислителя и оценить возможную тактовую частоту управления БОХВИ порядка 200-300 МГц. При такой частоте только формальная производительность обработки изображений достигает 150-200 млрд. операций в секунду. Если учесть, что устройство работает на всех этапах обработки изображений (от ввода исходных изображений, принятия решения до синтеза выводимых изображений) исключительно с пиксельными моделями объектов (т.е. здесь отпадает необходимость в смене метода геометрического моделирования - например, в переходе от пиксельного моделирования к моделированию многогранниками и обратно), алгоритмы решения задач более компактны и значительно короче алгоритмов традиционной числовой обработки, операции вычисления объема (площади), формирование КЗБИ выполняются одновременно с другими операциями обработки и имеют высокую степень распараллеливания, не зависящую от геометрической сложности обрабатываемых объектов, то выигрыш в скорости обработки изображений будет значительно выше названной формальной производительности. Устройство позволяет быстро выполнять предобработку исходных изображений, быстро синтезировать сложные трехмерные эталоны объектов и быстро осуществлять сравнение анализируемых объектов с этими эталонами.Thus, the dimensions of the BOHVI allow you to use the considered version of the claimed device as an on-board computer and to evaluate the possible clock frequency of the control of the BOHVI about 200-300 MHz. At this frequency, only formal image processing performance reaches 150-200 billion operations per second. Given that the device operates at all stages of image processing (from inputting source images, making decisions to synthesizing output images) exclusively with pixel models of objects (i.e., there is no need to change the method of geometric modeling, for example, in the transition from pixel modeling to modeling by polyhedra and vice versa), problem-solving algorithms are more compact and much shorter than traditional numerical processing algorithms, volume (area) calculation operations, the formation of KZBI performed simultaneously with other processing operations and have a high degree of parallelization, independent of the geometric complexity of the processed objects, the gain in image processing speed will be significantly higher than the formal productivity mentioned. The device allows you to quickly perform preprocessing of source images, quickly synthesize complex three-dimensional standards of objects, and quickly compare the analyzed objects with these standards.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявленное устройство позволяет повысить скорость и точность обработки изображений. Быстродействие и небольшие габариты устройства дают возможность создать на его основе недорогие очувствленные роботы с чрезвычайно высокой степенью автономности, что, в свою очередь, позволит автоматизировать сферы человеческой деятельности, в настоящее время не подлежащие автоматизации.Thus, in comparison with the prototype of the claimed device can improve the speed and accuracy of image processing. The speed and small dimensions of the device make it possible to create inexpensive sensible robots with an extremely high degree of autonomy on its basis, which, in turn, will automate spheres of human activity that are currently not subject to automation.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Авт. свидетельство СССР №1456965.1. Auth. USSR certificate No. 1456965.

2. Авт. свидетельство СССР №1612307.2. Auth. USSR certificate No. 1612307.

3. Авт. свидетельство СССР №1817109.3. Auth. USSR certificate No. 1817109.

4. Патент на изобретение №2192716.4. Patent for the invention No. 2192716.

5. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. БХВ-Петербург, 2001.5. Ugryumov EP Digital circuitry. BHV-Petersburg, 2001.

6. Авт. свидетельство СССР №1817108.6. Auth. USSR certificate No. 1817108.

Claims (1)

Устройство для параллельной обработки двумерных и трехмерных изображений, содержащее матрицу процессоров, блок управления, матрицу узлов поворота, матрицу узлов сжатия, матрицу узлов памяти, блок коммутации, узел определения объема и формирователь кода заполнения, каждый процессор матрицы содержит локальную память, коммутатор входа локальной памяти и регистры операндов, информационные выходы матрицы процессоров соединены с информационными входами матриц узлов поворота, узлов сжатия, узлов памяти и блока управления, информационные входы матрицы процессоров соединены через блок коммутации с информационными выходами матриц узлов поворота, узлов сжатия и блока управления, группы управляющих входов которого соединены с соответствующими управляющими входами матрицы процессоров, узлов поворота, сжатия, узлов памяти, информационные входы узла определения объема и формирователя кода заполнения соединены с соответствующими выходами процессоров матрицы, а их информационные выходы соединены с соответствующими информационными входами блока управления, отличающееся тем, что в коммутатор входа локальной памяти каждого процессора матрицы введен дополнительный информационный вход, соединенный с информационным выходом регистра данного процессора, в каждый процессор матрицы введен дополнительный регистр, информационный вход которого соединен с информационным выходом локальной памяти этого процессора, управляющий вход соединен с дополнительно введенным управляющим выходом блока управления, а информационный выход соединен с соответствующим входом узла определения объема и с соответствующим входом формирователя кода заполнения, узел определения объема выполнен в виде цифрового комбинационного сумматора, формирователь кода заполнения выполнен в виде нескольких не связанных между собой многовходовых схем ИЛИ, выходы которых соединены с дополнительно введенными информационными входами блока управления, введена матрица узлов буферной памяти, каждый узел которой состоит из двух одноразрядных регистров, информационный вход первого регистра соединен с соответствующим выходом матрицы процессоров, управляющий вход соединен с входом управления записью локальной памяти, информационный выход соединен с информационным входом второго одноразрядного регистра, управляющий вход которого соединен с управляющим входом регистра операнда процессора матрицы, а информационный выход соединен с соответствующими входами блока коммутации, информационный вход и информационный выход каждого узла памяти соединен с соответствующим входом матрицы процессоров, являющимся одновременно и информационным входом, и информационным выходом устройства; введены дополнительные выходы блока управления, соединенные с дополнительно введенными входами блока коммутации, дополнительные выходы которого соединены с входами управления подключением информационных выходов датчиков к информационным входам процессорной матрицы, для k-го сигнала управления матрицей множество элементов матрицы разбито на непересекающиеся подмножества, для каждого подмножества введен усилитель первого каскада, выход которого соединен с k-м входом управления каждого элемента данного подмножества, все множество усилителей m-го каскада разбито на непересекающиеся подмножества, для каждого подмножества усилителей m-го каскада k-го сигнала управления матрицей, кроме последнего каскада, введен усилитель (m+1)-го каскада, выход которого соединен с входом каждого усилителя m-го каскада своего подмножества, входы усилителей последнего каскада соединены с выходом блока управления, соответствующим k-му сигналу управления матрицей.A device for parallel processing of two-dimensional and three-dimensional images, comprising a processor matrix, a control unit, a rotation node matrix, a compression node matrix, a memory node matrix, a switching unit, a volume determination unit and a fill code generator, each matrix processor contains local memory, a local memory input switch and operand registers, information outputs of a processor matrix are connected to information inputs of matrices of rotation nodes, compression nodes, memory nodes and a control unit, information inputs odes of the processor matrix are connected through the switching unit to the information outputs of the matrix of rotation nodes, compression nodes and a control unit, the control input groups of which are connected to the corresponding control inputs of the processor matrix, rotation nodes, compression, memory nodes, the information inputs of the volume determination node and the fill code generator are connected with the corresponding outputs of the matrix processors, and their information outputs are connected to the corresponding information inputs of the control unit, characterized in then an additional information input is connected to the input switch of the local memory of each matrix processor, connected to the information output of the register of this processor, an additional register is entered into each matrix processor, the information input of which is connected to the information output of the local memory of this processor, the control input is connected to the additional control output control unit, and the information output is connected to the corresponding input of the volume determination unit and to the corresponding input of the forms of the fill code driver, the volume determination unit is made in the form of a digital combinational adder, the fill code generator is made in the form of several unrelated multi-input OR circuits, the outputs of which are connected to additionally entered information inputs of the control unit, a matrix of buffer memory nodes is introduced, each node of which consists of of two single-bit registers, the information input of the first register is connected to the corresponding output of the processor matrix, the control input is connected to the control input By recording local memory, the information output is connected to the information input of the second single-bit register, the control input of which is connected to the control input of the operand register of the matrix processor, and the information output is connected to the corresponding inputs of the switching unit, the information input and information output of each memory node is connected to the corresponding matrix input processors, which is both an information input and an information output of the device; additional outputs of the control unit are introduced, connected to the additionally entered inputs of the switching unit, the additional outputs of which are connected to the control inputs by connecting the information outputs of the sensors to the information inputs of the processor matrix, for the k-th signal of the matrix control, the set of matrix elements is divided into disjoint subsets, for each subset the amplifier of the first stage, the output of which is connected to the k-th control input of each element of this subset, the whole set of the mth stage cascade is divided into disjoint subsets, for each subset of amplifiers of the mth stage of the kth matrix control signal, in addition to the last stage, an amplifier of the (m + 1) th stage is connected, the output of which is connected to the input of each amplifier of the mth the cascade of its subset, the inputs of the amplifiers of the last stage are connected to the output of the control unit corresponding to the k-th signal of the matrix control.
RU2005104660/09A 2005-02-21 2005-02-21 Device for processing two-dimensional and three-dimensional images RU2289161C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005104660/09A RU2289161C1 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Device for processing two-dimensional and three-dimensional images

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005104660/09A RU2289161C1 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Device for processing two-dimensional and three-dimensional images

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005104660A RU2005104660A (en) 2006-08-10
RU2289161C1 true RU2289161C1 (en) 2006-12-10

Family

ID=37058926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005104660/09A RU2289161C1 (en) 2005-02-21 2005-02-21 Device for processing two-dimensional and three-dimensional images

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2289161C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516499C2 (en) * 2007-12-18 2014-05-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Transmitting stereoscopic image data through display device interface
RU2705049C1 (en) * 2019-02-05 2019-11-01 Егор Валерьевич Бимаков High-adaptive autonomous mobile robot control device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516499C2 (en) * 2007-12-18 2014-05-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Transmitting stereoscopic image data through display device interface
RU2705049C1 (en) * 2019-02-05 2019-11-01 Егор Валерьевич Бимаков High-adaptive autonomous mobile robot control device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005104660A (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7277449B2 (en) Image preprocessing for generalized image processing
US4622632A (en) Data processing system having a pyramidal array of processors
CN107329734B (en) Apparatus and method for performing convolutional neural network forward operation
EP0607988B1 (en) Program controlled processor
Danielsson et al. Computer architectures for pictorial information systems
JP3026984B2 (en) Multiprocessor system
US5253308A (en) Massively parallel digital image data processor using pixel-mapped input/output and relative indexed addressing
JP2756257B2 (en) Parallel processing system and method
KR100305947B1 (en) Reconfigurable computer architecture for use in signal processing applications
US5173947A (en) Conformal image processing apparatus and method
KR20190139837A (en) Processing device and processing method
JP6826181B2 (en) Computing device and calculation method
US4606066A (en) Programmable image processor
JPH0740252B2 (en) Multi-processor system
CN102483842A (en) Image processing device and image processing method
JPH0642237B2 (en) Parallel processor
CN109478175A (en) The shuffler circuit shuffled in SIMD framework for channel
RU2289161C1 (en) Device for processing two-dimensional and three-dimensional images
CN1081284A (en) Asic prototyper
Broggi et al. The PAPRICA massively parallel processor
CN114996649A (en) Method for realizing matrix decomposition and lower triangular matrix inversion
JP2005514677A (en) Improvements in memory address technology
CN1311405C (en) Image processor
Roska CNN chip set architectures and the visual mouse
US20050240388A1 (en) Logical simulation device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090222