SU1297213A1 - Цифровой фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки изображений на этапе предварительной обработки данных двоичных изобргокений. Цель изобретени  - повышение точности. Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что цифровой фильтр включает в себ  блок 1 регистров сдвига, п (п - пор док фильтра) блоков 3 посто нной пам ти, селектор 4 минимума, коммутатор синхронизатор 6, состо щий из генератора 7 тактовых импульсов и делител  8 частоты, причем селектор минимума содержит п элементов ИЛИ, элемент И, п элементов ИСКЛЮЧАКШЩЕ ИЛИ, п триггеров и дешифраторов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Q N3 х ю ;«:

Description

J12

Изобретение относитс  к вычислительной технике и технической кибернетика и может быть использовано в системах цифровой обработки на этапе предварительной обработки данных дно- ичных изображений.

Цель изобретени  - повьпиение точности коррекции двоичных изображений путем обеспечени  оптимальной двухмерной фильтрации изображений, искаженных импульсным шумом..

На фиг.1 показана структурна  схема предлагаемого цифрового фильтра; на фиг,2 - в пределах окна (апертуры ) размерами 5x5 три локальные области усреднени , общее число которых равно дев тиj на фиг.3 - структурна  схема селектора минимума.

Оптимальный фильтр содержит блок 1 регистров сдвига, состо щий из двоичных разр дов, где Е - количество элементов (отсчетов) изображени  в одной строке, т.е. длина -: строки изображени , п блоков 2 посто нной пам ти (ПЗУ) (п - пор док фильтра ), п регистров 3 сдвига, селектор 4 минимума, коммутатор (мультиплексор ) 5, синхронизатор 6, состо щий из генератора 7 тактовых импульсов и делител  8 частоты.

Селектор минимума (фиг.З) содержи п элементов ИЛИ 9, п-входовой элемен И 10, п элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, п триггеров 12, дешифратор 13,

Данное устройство осуществл ет оптимальную фильтрацию двоичного изображени  с использованием алгоритма локального усреднени  по одной из дев ти возможных областей в пределах окна размерами 5x5, Перва  из областей, котора  иллюстрируетс  на фиг.2а,  вл етс  симметричной и состоит из дев ти точек. Остальные восемь попарно пересекающихс  областей соответствуют восьми возможным направлени м и содержат по семь элементов кажда . На фиг,26 показана область второго направлени , а на фиг.2в - область п того направлени . Эти восемь областей усреднени  соответствуют восьми угловым фрагментам различных уравнений. Дп  каждой точк входного двоичного изображени  (ijj вычисл ютс  локальные средние значени  по точкам .этих областей

, (i J)05

О, в противном случае,

13 2

где k 1,9;

Уц - k-  область усреднени ; COj.. - количество точек k-й области усре,цнени  (О,9, при );

а - среднее значение по k-й области .

Затем вычисл ютс  локальные дисперсии d 1 по этим дев ти област м следующим образом:

- - И- gCi,J)-aJ .

(ioKW

Значени  результата оптимальной фильт рации f(i,j) определ ютс  выражением

f(i,j) dp,

где , min frf,

1 -6 k 9,

т.е. решение принимаетс  по минимуму локальной .дисперсии.

Цифровой фильтр работает следующим образом.

Элементы входного двоичного изображени  в процессе строчной развертки изображени  последовательно поступают на вход блока 1 регистра сдвига , состо щего из (4L + 5) разр дов. Частота следовани  элементов изображени  определ етс  частотой импульсов синхронизации на первом выходе синхронизатора 6, который  вл етс  выходом делител  8 частоты. Частота импульсов на выходе делител  частоты в четыре раза меньще частоты ГТИ 7, При поступлении тактового импульса с синхронизатора на тактовый вход сдвигом блока проходит сдвиг в нем информации на один разр д и запись очередного элемента входного изображени  в первый разр д регистрации . В каждом такте работы устройства в 25 разр дах блока 1 сдвиговых регистров, которые показаны на фиг.1 формируетс  окрестность текущего элемента изображени  (окно) размерами 5x5. Локальные средние значени  а I лpкaльныe дисперсии d|, где k I ,п вычисл ютс  таблично с помощью п ПЗУ 2. Входы k-ro ПЗУ 2 соединены с выходами тех разр дов блока 1 регистра сдвига, в которых хран тс  элементы изображени  k-й локальной области. Например, п разр дов адресного входа первого ПЗУ 2 соединены с выходами пентра.пь- ньгх разр дов блока 1 регистра сдвит л И1 окна размерами 5x5, (дщержимое

3,129

 чеек пам ти ПЗУ 2 программируетс  таким образом, что в первый разр д одного слова k-ro ПЗУ 2 записываетс  значение локального среднего а, а в остальные четыре разр да слова запи- сываетс  двоичный код локальной дисперсии d. . Таким образом, в каждом такте работы устройства на выходах всех ПЗУ 2 формируютс  двоичные коды локальных средних значений и дисперсий двоичного изображени  дл  дев ти заданных областей. Код i-й локальной дисперсии подаетс  на параллельный вход i-ro регистра 3 сдвига и при поступлении тактового импульса с первого выхода синхронизатора 6 происходит его запись в этот регистр 3 сдвига. С последовательного выхода всех регистров 3 сдвига сигналы, соответствующие пер- вым (старшим) разр дам локальных дисперсий , параллельно поступают на входы селектора 4 минимума. Селектор 4 минимума предназначен дл  определени  двоичного кода номера той локаль ной области изображени , дл  которой в заданном такте работы устройства локальна  дисперси  минимальна. Перед началом определени  минимума входной последовательности п чисел, все п триггеров 12 устанавливаютс  в состо ние О путем синхронизирующего импульса от синхронизатора

6. В каждом такте работы селектора минимума, который задаетс  ГТИ 7, в синхронизаторе 6 определ етс  i-й разр д минимума чисел (на выходе элемента И 10) путем анализа с помощью п элементов ИЛИ 9, п-входового элемента И 10 и п элементов ИСКЛЮЧАЛ.) ЩЕЕ ИЛИ 11 i-x разр дов всех п чисел При этом в нулевом состо нии остаютс  только триггеры 12, соответствующими числами, которые  вл ютс  кандидатами на минимум после анализа i-ro разр да все чисел. После тактов работы селектора минимума, где m - количество разр дов входных чисел (в данном случае ) с помощью дешифратора 13 выполн етс  преобразование входного п-разр дного кода номера минимального числа в позиционный двоичный код, состо щий из log,,N разр дов (где - знак, обо значающий округление до ближайшего целого числа, не меньшего данного). Триггер 12 (или триггеры, если имеетс  несколько одинаковых минимальных

5 0

5

0

34

чисел), который соответствует минимуму остаетс  в состо нии О, а остальные триггеры 12 будут в состо нии 1. Такой преобразователь кода может быть реализован в виде ПЗУ, на п-разр дный адресньш вход которого подаетс  код выходньпс значений п триггеров 1 2 . Код номера . минимального значени  дисперсии по п локальным област м, состо щий из четьфех разр дов, поступает на управл ющий вход мультиплексора 5. В результате этого, на выходе мультиплексора 5 по-  вл етс  локальное среднее значение по той же области, дл  которой дисперси  минимальна, и это значение  вл етс  -очередным элементом выходного изображени  устройства.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Цифровой фильтр, содержащий блок регистров сдвига, п (п - пор док фильтра) блоков посто нной пам ти и коммутатор, причем i-й (i,п) выход блока регистров сдвига подключен к входам i-ro разр да адреса всех блоков посто нной пам ти, входы считывани  которых объединены с тактовым входом блока сдвиговых регистров и подключены к первому выходу синхронизатора , а информационный вход блока регистров сдвига  вл етс  информационным входом фильтра, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повьше- ни  точности, в него введены п регистров сдвига и селектор минимума, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора, выход которого  вл етс  информационным выходом фильтра, i-й информационный вход коммутатора подключен к выходу первого разр да i-ro блока посто нной пам ти, выходы разр дов кроме первого i-ro блока посто нной пам ти подключены к входам соответствующих разр дов i-ro сдвигового регистра, выход которого подключен к i-му информационному входу селектора минимума, тактовый вход которого объединен с тактовым входом i-ro регистра сдвига и подключен к первому выходу синхронизатора , второй выход которого подключен к входу управлени  сдвигом i-ro регистра сдвига.
2. 2. Цифровой фильтр по п. I, о т - личающийс  тем, что селектор минимума содержит п элементов

   512972

   ИЛИ, элемент И, п элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, п триггеров и дешифратор, выход которого  вл етс  выходом се- i лектора, выход i-ro элемента ИЛИ подключен к i-му входу элемента Ни 5 первому входу i-ro элемента ИСКЛЮ- ЧАЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу i-ro триггера , выход которого подключен к вхо136

   ду i-ro разр да дешифратора и первому входу i-ro элемента ИЛИ, второй вход которого  вл етс  i-м информационным входом селектора, выход элеме нта И подключен к втором у входу i-ro элемента ИСКЛЮЧА1ШЦЕЕ ИЛИ, тактовые входы триггеров и тактовый вход дешифратора объединены и  вл ютс  тактовым входом селектора.

   фиг.З

   Редактор Ю.Середа

   Составитель А.Баранов

   Техред М.Ходанич . Корректор М.Самборска 

   :Заказ 794/60 Тираж 902Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие,, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

   Фиг.1