SU1520541A1 - Оптическое устройство дл вычислени коррел ционной функции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к телевизионной технике и может быть использовано дл  коррел ционной обработки сигналов в измерительных системах. Цель изобретени  - повышение точности вычислени  коррел ционной функции при обработке сигнала изображени . Видеопроцессор содержит преобразователь 1 оптического информационного сигнала в электрический, синхрогенератор 2 импульсов, формирователь 3 строба, блок 4 формировани  адресов, блок 5 управлени , аналого-цифровой преобразователь 6, регистры 7-9, 11, сумматор 10, блок 12 пам ти, делитель 13 на посто нное число и умножитель 14, позвол ет дл  сигнала изображени , ограниченного областью строба, в течение одного кадра телевизионного изображени  вычисл ть с требуемой разр дностью взаимную коррел ционную функцию сигнала и эталона и осуществл ть вывод цифровых значений элементов коррел ционной функции. 3 ил.

Description

сл

ГС

о сд

4i

Изобретение относитс  к телевизионной технике и может быть использовано в измерительных системах, основанных на коррел тщонном приеме сиг- налов.

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние точности вычислени  коррел ционной функции при обработке сигнала изобретени .

На фиг. 1 изображена структурна  схема видеопроцессораi на фиг. 2 - структурна  схема блока адресацииi на фиг. 3 - структурна  схема блока управлени .

Устройство содержит преобразователь 1 оптического информационного сигнала в электрический, синхрогене- ратор 2 импульсов, формирователь 3 строба, блок 4 формировани  адресов, .блок 5 управлени , аналого-цифровой преобразователь (А1Ш) б, регистры 7-9, сумматор 10, регистр 11, блок 12 пам ти, делитель 13 на посто нное число, умножитель 14, информационный выход 15, выход 16 останова. Блок 4 адресов содёртшт счетчики 17-20, дешифраторы 21 и 22 и регистры 23-26.

Блок 5 управлени  содержит формирователь 27 и 28 импульсов, делители 29 и 30 частоты, элемент И 31, счетчик 32, триггеры 33-35, элементы И 36 и 37.

Синхрогенератор 2  вл етс  типовы узлом телевизионной системы, обеспе- чиваюпшм выдачу синхросигналов прин того телевизионного стандарта.

Формирователь 3 строба выполнен по типовой схеме генератора сигнала Окошко.

Умножитель 14 выполнен на основе программируемого посто нного запоминающего устройства (ППЗУ),

Устройство работает следующим образом ,.

Наиболее растространенным методом вычислени  коррел ционной функции на практике при обработке сигнала изображени  в телевизионных системах  вл етс  пр мой множительный метод, Коррел ционна  функци  при этом вы числ етс  по формуле

R(,a) f; Т U,(i,j) -,

,

J - 1),

где lJ,(i,j), 11(1,j) - дискретные

двумерные сигнальные массивы текущего и эталонного изображений размером М X М элементов. На практике размер эталона зачастую можно ограничить меньшим числом К элементов (К М) J

i,j - номер элементов массивов изображений по горизонтали и вертикали . При сквозной нумерации можно использовать одну переменную ij

s, г - параметры смещений эталона относительно изображени  по горизонтали и вертикали.

Как видно из формулы, дл  вычисле- ни  коррел ционной функции необходимо пронумеровать элементы сигнала, иметь мгновенные значени  сигнала и эталона и., (i) и ), осуществить перемножение величин Ui(i) и U2(i) и накопление сумм по всему массиву изображений .

Процессор обеспечивает выполнение всех этих операций по обработке сигнала изображени  объекта за один кадр телевизионной развёртки, В промежутке между активными област ми телевизионной развертки (врем  осуществлени  КСИ) регистр 11 обнулен по вьгходу. Одновременно счетчик 17 открыт дл  счета тактовых импульсов (ТИ), а выход регистра 23 подключен к адресному выходу блока 4 адресации (выхода регистров 24-26 в третьем состо нии), В. каждом пе риоде ТИ формирователи 27 и 28 вырабатывают сигналы соответственно записи информации в регистр 11 и сигнал записи считывани  дл  блока 12, Поскольку вход обнулени  регист{эа 11  вл етс  приоритетнь1м по сравнению с входом синхронизации, во врем  существовани  КСИ, управление по входу синхронизации отсутствует. Сигналом.Запись/считывание в каждую из i- чеек блока 12 (по каждому из адресов) будет записано числ.о О. К началу активной части телевизионной развертки ВП оказываетс  обнуленным.

Во врем  активной области телевизионной развертки преобразователь 1 преобразует оптический сигнал на своем входе в электрический. Синхронизаци  работы преобразовател  осуществл етс  синхрогенератором 2. Bи-. деосигнал с выхода телевизионного датчика преобразуетс  А1Щ 6 в цифровой код, поступающий на информационный вход регистра 7.

Строб, вырабатьгааемый формирователем 3 строба, открывает регистр 7

3 1

дл  прохождени  информации на вход сумматора 10. Однонременно строб разрешает счет тактовых импульсов счетчику 18 и подключает к адресному выходу блока 4 выход регистра 24. Вс элементы разложени  в границах строба нумеруютс . Так же как и во врем  КСИ, в каждом из периодов следовани  тактовых импульсов существуют сигнал синхронизации регистра 11 и записи/ считывани  блока 12. Двоичный код с выхода А1Щ 6 (который также работает синхронно с частотой следовани  элементов разложени ) проходит через регистр 7, сумматор 10 (стробом включен в режим Ug UBHX f.e. А+0), записьшаетс  в регистр 11 сигналом с выхода формировател  27 и в  чейку блока 12 с адресом, сформированным блоком 4 по сигналу с формировател  28.

К окончании строба размером М х М элементов разложени  в  чейках пам ти с номерами от i О до i М х М будет записан двоичный код, соответствующий распределению размаха видеосигналов внутри строба.

Сигнал окончани  кадровой составл ющей строба выхода формировател  3 строба устанавливает в единичное состо ние триггер 33, обнуленный в начале кадра кадровым синхроимпульсом. Этот единичный сигнал открывает дл  )Счета счетчик 19 и подключает к выходной инне блока 4 регистр 25. Вы- .числение коррел ционной функции сигнала, наход щегос  внутри строба, происходит .следующим образом. Последовательность тактовых импульсов преобразуетс  делителем 29 частоты в последовательность с периодом . Коэффи1щент С выбираетс  таким обра Сг

: зом, чтобы во врем  - Т уложилось К

периодов тактовой частоты, где К - размер (в элементах разложени ) эталонного сигнала. Эталонный сигнал, распределение которого задаетс  заранее , исход  из априорных характеристик исследуемого объекта, записы- ваетс  в  чейки умножител  14. Адрес дл  обращени  в  чейкам ШТЗУ вырабатывает 32 через подсчет в

С

- .1-,.... Адрес

дл  обращени  к  чейкам блока 12 (количество равно числу элементов разложени  строба М X М) измен етс  по сигналам с выхода делител  29 часто

каждом полупериоде - - Т,

/

0

05

5 , Q

5

5

5 0

5

0

0

4)6

ты. /|ноичиый 1СОД каждого из М х М элементов, хран щийс  в блоке 12, считываетс , делитс  двоичным делителем 13 (включенным с целью устранени  флуктуаиионных ошибок и выбора разр дности сомножител  умножител  14) и умножаетс  последовательно на все элементы эталона. Результат умножени  через регистр 9 (подключенный в режиме вычислени  коррел ционной функ1щи) транслируетс  на первый вход сумматора 10, работающего в режиме сложени , и складываетс  с содержимым регистра 11. После умножени  на все элементы эталона и суммировани  в i- чейках блока 12 оказываетс  записанным распределение коррел ционной функции сигнала изображени ,- наход щегос  внутри строба и сигнала эталона, хран щегос  в ГШЗУ 14. Дешифратор 21 контролирует по вление числа i на выходе счетчика 19, т.е. момент окончани  вычислени  коррел ционной функции. При срабатывании дешифратора 21 элемент И 36 формирует сигнал сброса триггера 33 (окончание- вычислени  коррел ционной функции) и установки в единичное состо ние в режиме вывода коррел ци- - онной функции. Счётчик 20 открываетс  дл  счета импульсов с выхода делител  30 частоты (коэффициент делени  D может быть задан из практических соотношений, например, чтобы успеть вывести весь массив RCf.ij) до окончани  активной области телевизионного растра), а к адресному выходу блока 4 подк.точаетс  регистр 26. На выходе триггера 8 присутствует единичный сигнал, С периодом ;Т /D на этот выход поступает инфор-, наци , срабатывает дешифратор 22 и управл ющий сигнал через элемент И 37 устанавливает в нулевое состо ние триггер 34 (заканчиваетс  режим вьгаода коррел ционной функции R(, i).i а также в единичное состо ние триггер 35. На его вькоде (выход 16 устройства ) по вл етс  сигнал Останов. Цикл работы видеопроцессора в данном кадре заканчиваетс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Оптическое устройство дл  вычис- ; лени  коррел ционной функции, содержащее аналого-цифровой преобразователь , первый регистр, сумматор, блок пам ти, умножитель, причем выход а

   лого-цифрового преобразовател  соединен с информационным входом первого регистра, отличающеес  тем, что, с целью повьпиени  точности в него введены преобразователь оптического информационного сигнала в электрический, формирователь строба, синхрогенератор импульсов, блок формировани  адресов, блок управлени , делитель на посто нное число, три регистра, причем блок формировани  адресов содержит четыре счетчика, четыре регистра, два дешифратора,, (блок управлени  содержит два форми- ровател  импульсов, два делител  частоты , три элемента. И, три триггера, счетчик, в блоке формировани  сов счетный вход первого счетчика соединен с счетным входом второго счетчика и с первым выходом синхро- генератора импульсов, вход разрешени  работы первого счетчика соединен с входом разрешени  считывани  первого регистра и с вторым выходом синх- рогенератора импульсов, выход первого счетчика соединен с информационным входом первого регистра, вход разрешени  работы второго счетчика ;соединен с входом разрешени  считы- Звани  второго регистра и с выходом строба формировател  строба, выход :второго счетчика соединен с информационным входом второго регистра,вход разрешени  работы третьего счетчика соединен с входом разрешени  очиты- вани  третьего регистра и с пр мым выходом первого триггер.а блока управлени , счетный вход третьего счетчика соединен с выходом первого делител  блока управлени , вход разрешени  работы четвертого счетчика соединен с входом разрешени  записи четвертого регистра и с пр мым выход второго триггера блока управлени , счетный вход четвертого триггера соединен с выходом второго делител  блока управлени , выход третьего счетчика соединен с информационным входом третьего регистра и через первый дешифратор с первым входом перво го элемента И блока управлени , выход четвертого счетчика соединен с информационным входом четвертого регистра и через второй дешифратор с первым входом второго элемента И бло ка управлени , выходы первого, второго , третьего и четвертого регистров через монтаж 1ое. ИЛИ соединены с ад

   0

   „ 25 , м ресным входом блока пам ти, в блоке управлени  вход первого формировател  импульсов, входы первого и второго делителей частоты и первый вход третьего элемента И соединены с вторым выходом синхрогенератора импульсов , выход первого формировател  импульсов соединен с входом разрешени  записи-считьтвани  первого регистра и через второй формирователь им- jпульсов с входом разрешени  записи- считывани  блока пам ти, выход первого делител  частоты соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом умножител , входы установки в О первого, второго и третьего триггеров соединены с вторьтг-i выходом синхрогенератора импульсов, информационные входы первого и второго триггеров соединены с шиной нулевого потенциала, вход установки в 1 первого триггера соединен с вторым выходом синхрогенератора импульсов , пр мой вькод первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом первого триггера и с входом установки в 1 второго триггера а пр мой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом второго триггера и с входом установки в

   Ч

   третьего триггера, пр мой выход которого  вл етс  выходом признака окончани  работы устройства, синхронизирующий вход и выход преобразовател  оптического сигнала в электрический соединены соответственно с третьим выходом синхрогенератора импульсов и инфо1}мационным входом аналого-цифрового преобразовател , вход запуска которого соединен с первым выходом синхрогенератора импульсов, второй выход которого соединен с входом обнулени  первого регистра, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с информационным входом блока пам ти и выходом первого регистра, выход блока пам ти соединен с информационным входом второго регистра и через делитель на посто нное число с вторым входом умножител , выход которого соединен с информационным входом третьего регистра. Входы разрешени 

   считывани  второго и третьего регистров соединены с пp мы fи выходами соответственно второго и первого триггеров блока управлени , выходы первого, второго и третьего регистров соединены через монтажное ИЛИ с

   1520541

   вторым входом сумматора и  вл ютс  информационным выходом устройства, первый, второй, и третий- входы форьш- ровател  строба соединены соответственно с первым, вторым и четвертым выходами синхрогенераторов импульсов.

   фиг. 2

   CS/1.2

   Cff/f.

   - Haff/f. 11

   Ha ff/i. /«

   Наб/гЛ ffa ff/гЛ Haff

   35

   W

   Фи.г.3