Цифровий гібридний медіанний фільтр
Номер патенту: 63508
Опубліковано: 10.10.2011
Автори: Коробков Микола Григорович, Шостак Анатолій Васильович, Дорошенко Анастасія Юріївна, Дорошенко Юрій Іванович
Формула / Реферат
Цифровий гібридний медіанний фільтр, що містить чотири однакових цифрові медіанні фільтри, причому перші три з них з'єднані паралельно, а четвертий з'єднаний послідовно, при цьому входи перших трьох медіанних фільтрів з'єднані з відповідними групами елементів ковзного вікна розміром 3*3 пікселів, а їх виходи з'єднані із входами четвертого медіанного фільтра, який відрізняється тим, що кожний з чотирьох цифрових медіанних фільтрів містить три однакових компаратори і мультиплексор, причому кожний вхід кожного із компараторів з'єднаний з одним входом одного із двох інших компараторів та з сигнальними входами мультиплексора, вихід першого компаратора з'єднаний з першим керуючим входом мультиплексора, вихід другого компаратора з'єднаний з другим керуючим входом мультиплексора, вихід третього компаратора з'єднаний з третім керуючим входом мультиплексора, причому всі входи й виходи цифрових медіанних фільтрів, а також входи компараторів, сигнальні входи і вихід мультиплексорів є q-бітовими шинами даних.
Текст
УКРАЇНА (19) UA (11) 63508 (13) U (51) МПК G06F 17/18 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ видається під відповідальність власника патенту ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) ЦИФРОВИЙ ГІБРИДНИЙ МЕДІАННИЙ ФІЛЬТР 1 2 (13) 63508 (11) Недоліком зазначеного фільтра є додаткові схемні витрати, необхідні для апаратного обчислення вагової функції, і як наслідок, зменшення швидкодії роботи пристрою. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраного за прототип, є цифровий гібридний медіанний фільтр, що містить чотири цифрові медіанні фільтри, причому перші три з них з'єднані паралельно, а четвертий з'єднаний послідовно, при цьому входи перших трьох медіанних фільтрів з'єднані з відповідними групами елементів ковзного вікна розміром 3*3 пікселів, а їх виходи з'єднані із входами четвертого медіанного фільтра, всі чотири цифрові медіанні фільтри виконані однаково, при цьому кожний з чотирьох цифрових медіанних фільтрів містить три однакових селектори мінімального елемента і один селектор максимального елемента, причому кожний вхід кожного із селекторів мінімального елемента з'єднаний з одним входом одного із двох інших селекторів мінімального елемента, а виходи селекторів мінімального елемента з'єднані із входами селектора максимального елемента, причому всі входи й виходи цифрових медіанних фільтрів, а також селекторів мінімального і максимального елементів є qбітовими шинами даних [Патент на корисну модель № 50590, кл. G06F 17/18, 2010.]. UA Корисна модель належить до галузі обчислювальної техніки, зокрема до цифрових фільтрів для обробки зображень, а саме до цифрових медіанних фільтрів для обробки зображень. Відомий медіанний фільтр, що містить n(n-1)/2 компараторів та (n-1) схем селекції медіан для обчислення медіани з вибірки обсягом n елементів [Huang S. Method and Hardware Apparatus for Implementing an N-sample Median Filter // US Patent 6078213, 2000.]. Недоліком відомого медіанного фільтра є велика кількість послідовно включених схемних елементів, що знижує швидкодію роботи пристрою. Відомий цифровий гібридний медіанний фільтр, що містить чотири цифрові медіанні фільтри, причому перші три з них з'єднані паралельно, а четвертий з'єднаний послідовно, при цьому входи перших трьох медіанних фільтрів з'єднані з відповідними групами елементів ковзного вікна розміром 3*3 пікселів, а їх виходи з'єднані із входами четвертого медіанного фільтра [Bernacchia G., Khriji L., Gabbouj M., Sicuranza G. Hardware Implementation of the Median-Rational Hybrid Filters// Proceedings of the 6- th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems ICECS'99, 1999, pp. 229-232.]. U ром 3*3 пікселів, а їх виходи з'єднані із входами четвертого медіанного фільтра, який відрізняється тим, що кожний з чотирьох цифрових медіанних фільтрів містить три однакових компаратори і мультиплексор, причому кожний вхід кожного із компараторів з'єднаний з одним входом одного із двох інших компараторів та з сигнальними входами мультиплексора, вихід першого компаратора з'єднаний з першим керуючим входом мультиплексора, вихід другого компаратора з'єднаний з другим керуючим входом мультиплексора, вихід третього компаратора з'єднаний з третім керуючим входом мультиплексора, причому всі входи й виходи цифрових медіанних фільтрів, а також входи компараторів, сигнальні входи і вихід мультиплексорів є qбітовими шинами даних. (19) (21) u201103302 (22) 21.03.2011 (24) 10.10.2011 (46) 10.10.2011, Бюл.№ 19, 2011 р. (72) ШОСТАК АНАТОЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ДОРОШЕНКО АНАСТАСІЯ ЮРІЇВНА, ДОРОШЕНКО ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, КОРОБКОВ МИКОЛА ГРИГОРОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АЕРОКОСМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. М.Є.ЖУКОВСЬКОГО "ХАРКІВСЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ ІНСТИТУТ" (57) Цифровий гібридний медіанний фільтр, що містить чотири однакових цифрові медіанні фільтри, причому перші три з них з'єднані паралельно, а четвертий з'єднаний послідовно, при цьому входи перших трьох медіанних фільтрів з'єднані з відповідними групами елементів ковзного вікна розмі 3 63508 Недоліком зазначеного фільтра є додаткові схемні витрати, необхідні для апаратного обчислення медіани, і як наслідок, зменшення швидкодії роботи пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом спрощення конструкції цифрового гібридного медіанного фільтра забезпечити зменшення апаратних витрат, необхідних для реалізації цифрового гібридного медіанного фільтра для обробки зображень у ковзному вікні розміром 3*3 пікселів при підвищенні швидкодії роботи пристрою, що дозволяє усунути недоліки прототипу. Задача вирішується тим, що в цифровому гібридному медіанному фільтрі, що містить чотири однакових цифрові медіанні фільтри, причому перші три з них з'єднані паралельно, а четвертий з'єднаний послідовно, при цьому входи перших трьох медіанних фільтрів з'єднані з відповідними групами елементів ковзного вікна розміром 3*3 пікселів, а їх виходи з'єднані із входами четвертого медіанного фільтра, згідно з корисною моделлю, що кожний з чотирьох цифрових медіанних фільтрів містить три однакових компаратори і мультиплексор, причому кожний вхід кожного із компараторів з'єднаний з одним входом одного із двох інших компараторів та з сигнальними входами мультиплексора, вихід першого компаратора з'єднаний з першим керуючим входом мультиплексора, вихід другого компаратора з'єднаний з другім керуючим входом мультиплексора, вихід третього компаратора з'єднаний з третім керуючим входом мультиплексора, причому всі входи й виходи цифрових медіанних фільтрів, а також входи компараторів, сигнальні входи і вихід мультиплексорів є qбітовими шинами даних. Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслень, де на фіг. 1 представлена структурна схема запропонованого пристрою, на фіг. 2 показана структурна схема цифрового медіанного фільтра. Цифровий гібридний медіанний фільтр містить чотири однакових цифрові медіанні фільтри 1, причому перші три з них з'єднані паралельно, а четвертий з'єднаний послідовно, при цьому входи перших трьох медіанних фільтрів 1 з'єднані з відповідними групами елементів ковзного вікна розміром 3*3 пікселів, а їх виходи з'єднані із входами 4 четвертого медіанного фільтра 1, кожний з чотирьох цифрових медіанних фільтрів 1 містить три однакових двовхідних q-бітових компаратори 2 і тривхідний q-бітовий мультиплексор 3, причому кожний вхід кожного із компараторів 2 з'єднаний з одним входом одного із двох інших компараторів 2 та з сигнальними входами мультиплексора 3, вихід першого компаратора 2 з'єднаний з першим керуючим входом мультиплексора 3, вихід другого компаратора 2 з'єднаний з другім керуючим входом мультиплексора 3, вихід третього компаратора 2 з'єднаний з третім керуючим входом мультиплексора 3, причому всі входи й виходи цифрових медіанних фільтрів 1, а також входи компараторів 2, сигнальні входи і вихід мультиплексорів 3 є qбітовими шинами даних. Цифровий гібридний медіанний фільтр працює таким чином. Відомі цифрові медіанні фільтри здійснюють обробку зображень у ковзному вікні розміром 3*3 пікселів. Дев'ять цифрових відліків значень пікселів wlk, l=1, 2, 3; k=1, 2, 3; з ковзного вікна W=||wlk|| двовимірного масиву вихідного зображення в q-бітовому паралельному коді надходять на відповідні дев'ять входів цифрового гібридного медіанного фільтра (фіг. 1). Цифровий гібридний медіанний фільтр формує результат обробки даних у ковзному вікні W у вигляді медіани медіан даних у кожному із трьох рядків значень пікселів ковзного вікна W: y=med(w1, w2, w3) (1) де: w1=med(w11, W 12, w13), l=1, 2, 3 (2) Введемо наступні булеві змінні; у1=1, якщо а с (та у1=0, якщо а > с), (3) у2=1, якщо а b (та у2=0, якщо а > b), (4) у3= 1, якщо с b (та у3=0, якщо с > b). (5) Кожний із трьох перших цифрових медіанних фільтрів 1 формує результат обробки даних окремого рядка вікна W у вигляді медіани трьох елементів даного рядка матриці вікна W відповідно до співвідношення (2) та табл. 1. Таблиця 1 Відсортовані елементи Співвідношення вхідних сигналів сab bас асb bса abс сba а > с та а b та с b а > b та а с та с > b а с та с b та а b c > b та а > с та а > b а b та с > b та а с с b та а > b та а > с Керуючі сигналі мультиплексора 4 у1 у2 у3 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 Четвертий цифровий медіанний фільтр 1 формує результат обробки даних з виходів трьох перших цифрових медіанних фільтрів у вигляді їх медіани відповідно до співвідношення (1) та табл. Медіана (сигнал на виході мультиплексора 4) а а с с b b 1. Обчислення медіани в кожному із чотирьох цифрових медіанних фільтрів здійснюється відповідно до співвідношень табл. 1 наступним чином. Три цифрові відліки а, b, с в q-бітовому паралельному 5 коді надходять на три входи цифрового медіанного фільтра (фіг. 2), причому кожний із трьох сигналів а, b, с надходить одночасно на два двовхідні qбітові компаратори 2, у кожному з яких відбувається порівняння двох вхідних сигналів, та формування логічної змінної або у1, або у2, або у3 відповідно до співвідношень (3) - (5). На виході першого компаратора 2 формується значення у1 для першого керуючого сигналу трівхідного q-бітового мультиплексора 3, на виході другого компаратора 2 у2 для другого керуючого сигналу мультиплексора 3, на виході третього компаратора 2 - у3 для третього керуючого сигналу мультиплексора 3. Залежно від комбінації керуючих сигналів у1, у2 і у3, що надходять на мультиплексор 3, останній 63508 6 забезпечує комутацію того чи іншого вхідного сигналу на вихід пристрою відповідно до табл. 1. Підвищення ефективності застосування цифрового гібридного медіанного фільтра, який заявляється, у порівнянні із прототипом досягається тим, що спрощується конструкція; зменшується число послідовно з'єднаних елементів; зменшується кількість обробок q-бітових сигналів, і як наслідок, підвищується швидкість обробки даних і одержання результату обчислень. Досягається однорідна структура цифрового гібридного медіанного фільтра й зручність його реалізації у вигляді інтегральної схеми. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 63508 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDigital hydrid median filter
Автори англійськоюShostak Anatolii Vasyliovych, Doroshenko Anastasiia Yuriivna, Doroshenko Yurii Ivanovych, Korobkov Mykola Hryhorovych
Назва патенту російськоюЦифровой гибридный медианный фильтр
Автори російськоюШостак Анатолий Васильевич, Дорошенко Анастасия Юрьевна, Дорошенко Юрий Иванович, Коробков Николай Григорьевич
МПК / Мітки
МПК: G06F 17/18
Мітки: гібридний, фільтр, медіанний, цифровий
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-63508-cifrovijj-gibridnijj-mediannijj-filtr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Цифровий гібридний медіанний фільтр</a>
Попередній патент: Водометний рушій
Наступний патент: Спосіб засипки відробленого глибокого кар’єру
Випадковий патент: Спосіб вирощування посадкового матеріалу з рослин in vitro