SU1497620A1 - Устройство дл сжати двумерных массивов информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике ,в частности, к устройствам данных дистанционных измерений, получаемых, например, с помощью метеорологических спутников Земли. Цель изобретени  - сокращение избыточности передаваемой информации. Дл  достижени  указанной цели в устройство, содержащее синхронизатор 5 и блок 4 сокращени  избыточности по строкам и столбцам, введены формирователи 7 и 8 коэффициентов регрессионного сжати  по строкам и столбцам соответственно, а также соответствующие св зи. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к обработке данных дистанционных измерений, получаемых, например, с помощью метеорологических спутников Земли.

Целью изобретени   вл етс  сокращение избыточност-и передаваемой информации.

Рассмотрим сжатие двумерного массива информации, содержащего N п X m чисел (точек ), где п - число точек в строке массива; m - число точек в столбце массива. Начало координат - в центре массива.

В качестве основных коэффициентов регрессионного сжати  используютс 

величины X ,- формулам:

и X

7j

вычисл емые по

Bli

2

m+l J - 2представл ющие собой безразмерные координаты по строке и столбцу массива данных.

В качестве дополнительных коэффициентов используютс  величины х и

4ik CO

O)

to

вьмисл емые no формулам:

ii

2 1- f г - X „ ,, Х „

п

Ч;

m

Jij

Приведенные наборы значений х ,, i 1 , . . . ,п; х, , j 1 ,.. . ,m рассматриваютс  как компоненты основных наборов коэффициентов регрессионного

1497620

сжати  по строке и столбцу соответ-Дл  восстановлени  информации по

ственно, ах. и х. - как компо-сжатым данным используетс  известненты дополнительных наборов коэф-ное уравнение регрессии

фициентов по строке и столбцу соот-,

ветственно.Т(х , .х) Ь, + Ь,

л/J

Входные данные поступают последо- Ь,, х + + , вательно слева направо строчка за

строчкой.10 определ ющее поверхность наилучшего

Частичные суммы .вычисл ютс  поприближени ,

формулам:Перед вычислением коэффициентов

регрессии b , определ ют вспомогательQ S Т J

1 f- ) Hbie величины, которые остаютс  то нными дл  массива заданных разме ij г, . Zj- Sij ров:

Sai Т 5, Т.-; X S,. ; „г . „ Cv -

J Zj J 2i ii2, - 2 ., I 2,, - ; (,х ; /

а, i , Г к,,; ,

S4J - |х,,. х,. т, --,,,,.) ° -. |/.; ч. i/-,)- ,

i t i - n- i ( --г,)

6j n ij 25 Коэффициенты регрессии наход тс 

из соотношений: Частичные суммы накапливаютс  и

исходного двумерного массива данных.

Исходные данные в двумерном масси- Задава  значени  х, и х4, можно

ве представлены с помощью К , дес -определить восстановленное значение

тичных разр дов цифр. Величины S,,...температуры T,.j в любой строке или

S представл ютс  с помощью К г де-столбце двумерного массива, с тичньпс разр дов, определ емых из Дисперси  воспроизводимости рассоотношени  сматриваемого исходного массива

К 7 1 Л 18 N.S 1, 7 .X - Т )

ь N-I Т,; .

Коэффициент сжати  определ етс  Среднеквадратическое отклонение

из формулыfrvri

)

,,

сд-м-К .

где К - число передаваемых данных На фиг.1 изображена блок-схема уств линию св ;)и.55Р йства дл  сжати  двумерных массиКо ффиписнт сжати  цропорциона-нов информации; на фиг.2 - схема блолен числу точек N исходного массивака сокращени  избыточности; на фиг.З

и линейно во растает с увеличени-схема блока формировани  элементов

ем размеров фрагмента N num.выходного массива; на фиг.4 - схема

М f.

51

формировател  коэффициентов рег ресси онного сжати .

Устройство дл  сжати  двумерных массивов информации (фиг.1) включает источник 1 информации, дискретиза- тор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 сокращени  избыточности по строкам и столбцам, синхронизатор 5, блок 6 пам ти, формирователь 7 коэффициентов регрессионного сжати  по строкам и формирователь 8 коэффициентов регрессионного сжати  по столбцам.

Блок А сокращени  избыточности по строкам и столбцам (фиг,2) содержит шесть одинаковых блоков 9 формировани  элементов выходного массива.

Блок 9 формировани  элементов выходного массива содержит умножители 10 и 11 и накапливающие сумматоры 12 и 13.

Формирователи 7 и 8 коэффициентов регрессионного сжати  по строкам и столбцам соответственно (фиг,4) содержат адресный счетчик 14 по модулю пит соответственно и три блока 15 пам ти.

Устройство дл  сжати  двумерных массивов информации (фиг,4 и 1) работает следующим образом.

Аналоговые сигналы, представл ющие функцию двух аргументов и получаемые путем сканировани  в фиксированной пр моугольной области пространства аргументов, с выхода источника 1 информации поступают на вход дискретизатора 2, который производит выборку и запоминание мгновенньгх зйа- чений сигнала через фиксированные интервалы времени, обеспечива  тем самым представление двумерной информации в виде набора значений аналогового сигнала, В блоке аналого-цифрового преобразовани  происходит преобразование аналоговых сигналов, поступающих с выхода дискретизатора 2, в двоичный код. Таким образом, набор кодов на выходе аналого-цифрового преобразовател  представл ет собой двумерный числовой массив информации , полученный путем разложени  функции двух аргументов на фиксированное число элементов по m строкам и п столбцам.

Массив m к п кодов с выхода аналого-цифрового преобразовател  поступает на вход блока 4 сокращени  избыточности по строкам и столбцам. На

другие входы блока 4 сокрагцени  избыточности поступают компоненты ос- 1овного, дополнительного и единичного наборой коэффициентов с выхода формировател  7 коэффициентов регрессионного сжати  по строкам с частотой следовани  элементов массива в строках и компоненты основного, до0 полнительного и единичного наборов коэффициентов с выхода формировател  8 коэффициентов регрессионного сжати  по столбцам с частотой следовани  строк в массиве. Компоненты на5 боров коэффициентов представл ют собой фиксированные числовые .константы, необходимые дл  осуществлени  регрессионного сжати  двумерного массива информации. Основной, дополнительный

0 и единичный наборы по строкам содержат п числовых констант каждый, причем компоненты основного набора вычисл ютс  как i )/2, где i - номер компоненты, i 1,2,..,п;

5 компонента дополнительного набора определ етс  как разность квадрата соответствующий компоненты основного набора и суммы квадратов значений всех компонент основного набора, по-

0 деленной на п, компонента единичного набора равна единице. Основной, дополнительный и единичный наборы по столбцам содержат m числовых констант каждый, причем компоненты основного набора вычисл ютс  как j -(m+l)/2, где j - номер компоненты , j l,2,,,,m; j-  компонента дополнительного набора определ етс  как разность квадрата соответствую-

0 щей компоненты основного набора и суммы квадратов значений всех компонент основного набора, поделенной на т, компонента единичного набора равна единице,

5 Компоненты наборов по строкам поступают на входы блока сокращени  избыточности с той же дискретностью во времени, с которой поступает информаци  с выхода аналого-цифрового

0.преобразовател , или с частотой поступлени  элементов массива в строке, а компоненты наборов по столбцам поступают на входы блока сокращени  избыточности с дискретностью во врес мени в п раз меныпе, чем компоненты наборов по строкам, или с частотой поступлени  строк массива.

Блок 4 coKpaiueHHM избыточности обеспечивает преобр.г онание m п

5

компонент входного двумерного массива , п компонент основного набора по строкам, п компонент дополнительного набора по строкам, п компонент единичного набора по строкам, m компонент основного набора по столбцам , in компонент дополнительного набора по столбцам, m компонент единичного набора по столбцам в шесть числовых элементов выходного массива, использу  которые, можно восстановить исходный массив m п элементов. Точность восстановлени  исходного массива будет зависеть от размерности массива и информационных характеристик сжимаемого сигнала. Значени  компонент по строкам и столбцам определ ютс  только размерностью массива исходных данных и не завис т от эначе- чий измер емого сигнала.

Элементы- выходного массива с выходов блока А сокращени  избыточности поступают на вход блока 6 пам ти. Блок 6 пам ти принимает шесть числовых элементов выходного массива от блока 4 сокращени  избыточности после поступлени  всех m п элементов исходного массива. Элементы исходно- го массива могут представл ть фрагмент или подмассив более обширного , двумерного пол  данных. В этом случае оперативное запоминающее устройство выполн ет функцию буферного зап минающего устройства, осуществл ющего временное хранение передаваемой информации, необходимого дл  организации равномерной во времени последовательной передачи элементов выход- ного массива.

Блок 4 сокращени  избыточности по строкам и столбцам работает следующи образом (фиг.2).

Элементы входного массива T;j, гд i - номер столбца,j - номер строки , поступают последовательно с выхода аналого-цифрового преобразовател  на вход (I). На входы (2), (3) и (4) поступают с часто- той следовани  элементов входного массива в строке компоненты основного , дополнительного и единичного набров коэффициентов регрессионного сжати  по строкам, причем каждому эле- менту строки массива соответствует определеннл  компонента каждого набора . На входьг (5), (6) и (7) поступают с частотой следовани  строк вхоного массива компоненты основного, дополнительного и единичного наборов коэффициентов регрессионного сжати  по столбцам, причем каждой строке массива соответствует определенна  компонента каждого набора. На выходах (8)-(13) к моменту окончани  поступлени  элементов входного массива T,-j формируютс  значени  тести элементов выходного массива, представл ющие сжатый образ исходной информации.

Блок 9 формировани  элемента входного массива работает следующим образом (фиг.3).

На вход (IA) умножител  10 поступают последовательно элементы входного массива Т ,-j , на вход (15) умножител  10 и на вход (16) умножител  1 1 - последовательно компоненты наборов коэффициентов регрессионного сжати  по строкам и столбцам. Умножитель 10 вьтолн ет умножение элементов массива Т ц и компонент наборов коэффициентов регрессионного сжати , поступающих на вход (15), в моменты времени, соответствующие дискретности поступлени  элементов в строках массива Т,, . Сумматор 12 выполн ет суммирование чисел, поступающих с выхода умножител  10, и накопление частичных сумм S:, j - l,2,...,m, произведений, соответствующих строкам массива Т ,- . Умножитель 11 вьтолн ет умножение значений частичных сумм произведений S:, поступающих с частотой следовани  строк массива Т,- с выхода накапливающего сумматора 12, на значени  компонент соответствующего набора коэ(1зфициентов регрессионного сжати , поступающих на вход (16) блока 9 формировани  элементов выходного массив

Умножение в умножителе 1I производитс  с частотой поступлени  значени частичных сумм произведений по строкам S . или с частотой поступлени  строк массива Тjj . Накапливающий сумматор 13 выполн ет суммирование чисел, поступающих с выхода умножител  11, и накопление итоговой суммы произведений.

Таким образом, на выходах блоков (фиг.2) формируютс  шесть чисел, представл ющих собой сжатый образ исходного двумерного массива информации .

9

Claims (3)

1. Формула изобретени

   1,Устройство дл  сжати  двумерных массивов информации, содержащее блок сокра1цени  избыточности по стро кам и столбцам и синхронизатор, управл ющий выход которого соединен с синхровыходом устройства, информационный вход которого соединен с первым информационным входом блока сок- ращени  избыточности по строкам и столбцам, отличаю П1еес 

   тем, что, с целью сокращени  избыточности передаваемой информации, в него введены формирователи коэффицЯ- ентов регрессионного сжати  по строкам и столбцам, первый, второй и третий выходы которых соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и п тым, шестым, седьмым инфор- мационными входами блока сокращени  избыточности по строкам и столбцам, с первого по шестой информационные выходы которого соединены соответственно с первого по шестой информаци- онными выходами устройства, первый и второй счетные , выходы синхронизатор соединены со счетными входами формирователей коэффициентов регрессионного сжати  соответственно по строка и столбпам.
2. 2.Устройство по п.1, о т л и - чающеес , тем, что формирователь коэффициентов регрессионного

   сжати  содержит блоки пам ти основно- -аг тель. элементов выходного массива сого , дополнительного и единичного наборов коэффициентов регрессии соответственно и счетчик, выход которого соединен с адресными входами блоков пам ти основного, дополнительного и единичного наборов коэффициентов регрессии, выходы которых соединены соответственно с первым, вторьм и третьим информационными выходами формировател , счетный вхо которого соединен со счетным входом счетчика.
3. 3. Устройство по п.I, о т л и- чающеес  тем, что блок сокращени  избыточности содержит шесть формирователей элементов выходного массива, выходы которых соединены соответственно с первого по шестой

   О

   информапионными пыходами блока, первый информационный вход которого соединен с первыми информационными входами с первого по шестой формирователей элементов выходного массива, второй информационный вход блока соединен с вторым информационным входом четвертого формировател  элементов выходного массива, третий информационный вход блока соединен с вторыми информационными входами второго и третьего формирователей элементов выходного массива, четвертый инфор- мационньй вход блока соединен с вторым информационным входом первого формировател  элементов выходного массива, п тый информационный вход блока соединен с третьим информационным входом третьего формировател  элементов выходного массива и вторым информационным входом п того формировател  элементов выходного массива, шестой информационный вход блока соединен с вторым информационным входом шестого формировател  элементов выходного массива, седьмой информационный вход блока соединен с третьими информационными входами первого , второго, четвертого, п того и шеЬтого формирователей элементов выходного массива.

   А. Устройство по п.З, о т л и - чающеес  тем, что формирова0

   5

   0

   держит два умножител  и два накапливающих сумматора, выход произведени  первого умножител  соединен с входом первого накапливающего сумматора , выход которого соединен с входом первого множимого второго умножител , выход произведени  которого соединен с входом второго накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным выхо-( дом формировател , первый информационный вход которого соединен с входом первого множимого первого умножител , вход второго множимого которого соединен с вторым информационным входом формировател , третий информационный вход которого соединен с входом второго множимого второго умножител .

   Фиг.1

   Фиг. 2

   Ф(уг.1

   фиг. If