SU1700767A1 - Цифровой ранговый фильтр видеосигнала телевизионного изображени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и вычислительной технике. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  фильтрации. Цифровой ранговый фильтр содержит входной блок пам ти 1 , состо щий из (п+1 ) регистров пам ти 2; п компараторных

Description

+

сг

С

оъ -а

31

 чеек 3, п блоков совпадени  k, сумматор 5, выходной умножитель 6, блок пам ти коэффициентов 7 и генератор тактовых импульсов 8. Компараторна   чейка 3 состоит из регистра ранговой статистики, двух компараторов, двух арифметико-логических блоков и

Изобретение относитс  к радиотехнике и вычислительной технике и может быть использовано дл  фильтрации видеосигнала телевизионного изображен и .

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи .

На фиг. приведена структурна  электрическа  схема цифрового рангового фильтра видеосигнала телевизионного изображени  (ЦРФВТИ); на фиг.. - структурна  схема компара- торной  чейки; на фиг.З логическа  схема первого арифметико-логического блока.

Цифровой ранговый фильтр видеосиг нала телевизионного изображени  содержит входной блок 1 пам ти, состо щий из (п+1) регистров пам ти 2, где п - пор док фильтра, п компараторных  чеек 3, п блоков совпадени  k (умножителей на посто нный коэффициент ), сумматор 5, выходной умножитель 6, блок 7 пам ти коэффициентов и генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ). Компараторна   чейка 3 состоит из регистра 9 ранговой статистики , первого и второго компараторов 10 и 11, первого и второго арифметико-логических блоков 12 и 13j первого и второго коммутаторов k и 15. Первый арифметико-логический блок 12 состоит из двух элементов И и элемента ИЛИ-НЕ. Второй арифметике- логический блок 13 выполнен в виде коммутатора дл  двух одноразр дных входов (сигналов), имеющего одноразр дный управл ющий вход.

ЦРФВТИ осуществл ет обобщенную ранговую фильтрацию входного сигнала представленного в цифровой форме, по следующему соотношению:

Y(k) (k-n+J),,..,X(k)

1 ы L d)J

двух коммутаторов. Цель изобретени  достигаетс  за счет введени  п компа раторных  чеек и (п-М)-го регистра пам ти, а также организации параллельно-конвейерного режима работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

s

0

5

0

5

0

5

0

5

где Т; x(k-n-1 ) , ...fx(k)- i-  рангова  статистика дл  п последователь-, ных текущих отсчетов сигнала;

Y(k) - значение k-ro отсчета на 1 выходе фильтра;

Otl весовой коэффициент; А - коэффициент усилени  (нор .м ровани ).

В случае, когда ft 1 , tfj 1 , где i (п+1 )/2, а остальные весовые коэффициенты равны 0, осуществл етс  медианна  фильтраци  сигнала, котора  очень эффективна дл  устоанени  импульсных помех. Если 0ij 1, i 1, 2,...п и fb 1/п, то получим обычный сглаживающий фильтр, реализующий операцию усреднени . При других значени х коэффициентов фильтра получаютс  фильтры, которые могут быть использованы дл  решени  различных частных задач цифровой фильтрации.

ЦРФВТИ работает следующим образом.

Отсчеты входного сигнала последовательно в соответствии с частотой ГТИ 8 поступают на информационный вход ЦРФВТИ, котооый  вл етс  входом первого регистра } пам ти. С выхода первого регистра 2 пам ти i-и отсчет сигнала X(i) и (1-п)-й отсчет X(i-n) с выхода (п+1)-го регистра 2 пам ти одновременно поступают на первый и второй входы каждой из п компараторной  чейки 3;. В совокупности все п компараторных  чеек 3 образуют блок параллельной сортировки п чисел (отсчетов сигнала), который предназначен дл  параллельного вычислени  всех ранговых статистик дл  п последовательных отсчетов сигнала X(k-n+1),...,X(k). Кажда  ком- параторна   чейка 3{ содержит регистр 9 ранговой статистики, в который в конце 1-го такта работы ЦРФВТИ записываетс  значение j-й ранговой

статистики iR (i) Т : fX(i-n+1),..., X(i)J. Компараторные  чейки З; реализуют параллельный алгоритм рекурсивного вычислени  всех ранговых статистик последовательности п отсчетов

Rj(i-l), при X(i)5 Rj(i-l) X(i-n);

Rj(i-l), при X(i)Ј Rj(i-l)x(i-n);

мин (x(i)j RJH(i-1)j, при X(i) R/(i-1)bX(i-n);

макс x(i) ; Rj-1(i-1)j, при X(i)jЈ F,/(i-1) Ј X(i-n) .

Посредством первого и второго компараторов 1 Г1 и 11 реализуетс  сравне- ние Rj(i-l) с X(i )и X(i-n) соответственно . При этом значение Rj(i-1) хранитс  в регистре 9 ранговой статистики . Посредством первого арифметико-логического блока 12 вырэбатыва- етс  управл ющий сигнал дл  разрешени  записи в регистр 9 ранговой статистики очередного значени  j-й ранговой статистики. В случае, когда на выходе арифметико-логического блока 12 имеетс  единичный управл ющий сигнал, в регистр 9 ранговой статистики записываетс  одно из трех значений X(i) , Rj(i-1), R;f1() как новое значение Rj(i) согласно соотношени  (2). j-й компараторной  чейки 3 результат сравнени  X(i) с Rj-jd-l) поступает с третьего информационного выхода (j-1)n  чейки 3 на третий управл ю- щий вход  чейки в виде сигнала ВХ1, а результат сравнени  X(i.) с Rj+1(i+1) с управл ющего выхода (j + O-й  чейки 3 на управл ющий вход в виде сигнала ВХ2. Эти сигналы одновременно подаютс  на второй и третий одноразр дные входы второго арифметико-логического . блока 13, которые  вл ютс  информационными входами одноразр дного коммутатора. На первый вход второ- го арифметико-логического блока 13 поступает выходной сигнал Меньше с первого выхода второго компаратора 11 . Этот сигнал также подаетс  на пер-- вый вход первого компаратора 1. В случае, когда этот сигнал  вл етс  логической единицей, то на выходе первого коммутатора 1 имеетс  значение (двоичный код числа Rj, (i-1). В противоположном случае на его вы- ходе присутствует значение Rj+(i-1) В зависимости от выходного сигнала второго арифметико-логического блока 13 на выходе второго коммутатора

сигнала, в котором j-   чейка вычисл ет значение j-й ранговой статистики Rl(i) в 1-м такте работы ЦРФВТИ относительно входного отсчета 4(1)

(2)

15 присутствует или значение X(i) или выходное значение первого коммутатора 14. При поступлении тактового импульса на вход синхронизации регистра 9 ранговой статистики происходит запись в нем выходного значени  коммутатора 15- Поскольку вычислни  во всех  чейках 3 происходит одновременно , то за один факт работы фильтра в п регистрах 9 ранговой статистики имеетс  отсортированна  последовательность чисел X(k-n+0

X(k), т.е. значени  всех п ранговых статистик относительно k-ro отсчета сигнала. Эти значени  затем параллельно поступают на вторые входы п блоков k совпадени . Каждый из блоков k совпадени  реализован в виде посто нного запоминающего устройства (ПЗУ), в котором М-разр дный адресный вход  вл етс  первым и вторым входами. При этом первые К разр дов адресного входа ПЗУ составл ют первый вход, а остальные (М-К) разр дов  вл ютс  вторым входом блока совпадени , где 2К М, например , а . На первый вход всех блоков k совпадени  подаетс  одинаковый код (номер) набора коэффициентов (V;. где ,2,...п, на которые таблично умножаютс  выходные значени  компара- торных  чеек 3, т.е. процесс умножени   вл етс  процессом выборки информации (результата умножени ) из ПЗУ. В блоке 7 пам ти коэффициентов записаны коды (номера) наборов посто нных коэффициентов, на которые таблично умножаютс  вычисленные ранговые статистики в блоках 4 совпадени . Конкретный набор коэффициентов в зависимости от решаемой задачи фильтрации задаетс  с управл ющего входа (ЦРФВТИ, который  вл етс  адресным входом блока 7 пам ти коэффициентов. Сумматор 5 предназначен дл  суммировани  п чисел и может быть реалиэован в виде древовидной структуры из (п-1) двухвходовых сумматоров. С целью повышени  быстродействи  ЦРФВТИ сумматор 5 работает в параллельно- конвейерном режиме и имеет Ј ступеней параллельного попарного суммировани , где 3 С знак округлени  до ближайшего целого, не меньшего данного числа. Выходной умножитель 6  вл етс  умножителем на посто нный коэффициент, который может .быть реализован в виде ПЗУ аналогично блоком 4 совпадени  на посто нный коэффициент. При этом каждому набору коэффициентов {&( , i 1,2,...,п соответствует определенное значение ($. В целом,ЦРФВТИ рабртает в параллель но-конвейерном режиме, т.е. вычислени  в блоках 1,3,-6 реализуютс  параллельно и синхронно по тактам путем синхронизации от ГТИ 8. Вследствие этого один отсчет Y(i) результата фильтрации вычисл етс  всего за один такт работы фильтрач.

За счет введени  массива п компа- раторных  чеек и (п+1)-го регистра пам ти и организации параллельно- конвейерного режима работы ЦРФВТИ обладает повышенным быстродействием и возможностью ранговой фильтрации в реальном времени, т.е. в темпе построчной развертки.

Claims (2)

1. Цифровой ранговый фильтр видеосигнала телевизионного изображени , содержащий последовательно соединенные п регистров пам ти, вход первого из которых,  вл етс  информационным входом цифрового рангового фильтра видеосигнала телевизионного изображени  (ЦРФВТИ), где п - пор док филът ра, т; блоков совпадени , выходы кото- рых соединены соответственно с входами сумматора, блок пам ти коэффициентов , вход которого  вл етс  входом ЦРФВТИ, а выход соединен с первыми входами п блоков совпадени  и первым входом выходного умножител , выход которого  вл етс  выходом ЦРФВТИ, а второй вход соединен с выходом сумматора , а также генератор тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соеди- нен с синхровходами п регистров пам ти п блоков совпадени , сумматора и выходного умножител , о т л и ч а - ю щ и и с   тем, что, с целью повыше 5 0 5

0

5

0 5 0 5

ни  быстродействи , введены п компа- раторных  чеек и (п+1)-й регистр пам ти , вход которого подключен к выходу n-го регистра пам ти, при этом выход первого регистра пам ти подключен к первым информационным входам всех компараторных  чеек, выход (п+1)-го регистра пам ти подключен к вторым информационным вхбдам всех компзра- торных  чеек, первый информационный выход i-й компараторной  чейки соединен с третьим информационным входом (1-1)-й компараторной  чейки и с вторым входом 1-го блока совпадени , где ,2,...,п, первый управл ющий выход j-й компараторной  чейки соединен с первым управл ющим входом (j-1)-u компараторной  чейки, где j 2,3,...,n, второй и третий управл ющие входы первой компараторной  чейки подключены к шине логического нул , первый управл ющий и третий информационные входы компараторной  чейки подключены к шине логической единицы, второй и третий информационные выходы m-й компараторной  чейки соединены соответственно с вторым и третьим управл ющими входами (т-И)-й компараторной  чейки, где m 1,2,...,п-1, примем выход ГТИ соединен с синхровходами (п-Н)-го регистра пам ти и всех компараторных  чеек.

2. Фильтр по п.1 , о т л и ч a tout и и с   тем, что компараторна   чейка содержит два коммутатора, два компаратора, два арифметико-логических блока, регистр ранговой статистики, при этом выход первого коммутатора через второй коммутатор подключен к первому входу регистра ранговой статистики, выход которого соединен с первыми входами двух компараторов и  вл етс  первым и вторым информационным выходом компараторной  чейки, первый выход первого компаратора соединен с первым входом первого арифметико-логического блока и  вл етс  первым управл ющим входом компараторной  чейки, второй выход первого компаратора соединен с вторым входом первого арифметико-логического блока и  вл етс  третьим информационным выходом компараторной  чейки, первый выход второго компаратора соединен с третьим входом первого арифметико-логического блока, с первым входом второго арифметикелогического блока и первым входом первого коммутатора, второй выход второго компаратора подключен к четвертому входу первого арифметико-ло- гического блока, выход которого соединен с вторым входом регистра ранговой статистики, выход второго арифметико-логического блока подключен к второму входу второго коммутатора, причем второй вход первого компаратора соединен с третьим входом второго компаратора и  вл етс  первым информационным входом компараторной  чейки , вторым информационным входом ко-

торой  вл етс  второй вход второго компаратора, второй вход первого коммутатора  вл етс  третьим информационным входом компараторной  чейки, второй вход второго арифметико-логического блока  вл етс  первым управл ющим входом компараторной  чейки, вторым управл ющим входом которой  вл етс  третий вход первого коммутатора , а третьим управл ющим входом - третий вход второго арифметико-логического блока, синхровход регистра ранговой статистики  вл етс  синхровходом компараторной  чейки.

Фиг. 2

Фиг.З