Пристрій для цифрової обробки зображень

Пристрій для цифрової обробки зображень, який містить цифровий гібридний медіанний фільтр, регістр нижнього граничного значення, регістр верхнього граничного значення, блок управління і мультиплексор, причому дев'ять перших входів цифрового гібридного медіанного фільтра є одночасно першими дев'ятьма входами пристрою, перший вхід блока управління з'єднаний з виходом регістра нижнього граничного значення, другий вхід блока управління є одночасно п'ятим входом пристрою, а третій вхід блока управління з'єднаний з виходом регістра верхнього граничного значення, при цьому вхід регістра нижнього граничного значення є одночасно одинадцятим входом пристрою, а вхід регістра верхнього граничного значення є одночасно дванадцятим входом пристрою, причому перший вхід мультиплексора з'єднаний з виходом цифрового гібридного медіанного фільтра, другий вхід мультиплексора з'єднаний із п'ятим входом пристрою, третій U 2 (19) 1 3 цифровий гібридний медіанний фільтр, який містить чотири цифрові медіанні фільтри, причому всі чотири цифрові медіанні фільтри виконані однаково, і кожний цифровий медіанний фільтр містить три входи і один вихід, при цьому входи перших трьох цифрових медіанних фільтрів є одночасно першими дев'ятьма входами пристрою, а їх виходи з'єднані із входами четвертого цифрового медіанного фільтра, вихід якого є виходом цифрового гібридного медіанного фільтра, регістр нижнього граничного значення, регістр верхнього граничного значення, блок управління і мультиплексор, причому перший вхід блока управління з'єднаний з виходом регістра нижнього граничного значення, другий вхід блока управління є одночасно десятим входом пристрою, а третій вхід блока управління з'єднаний з виходом регістра верхнього граничного значення, при цьому вхід регістра нижнього граничного значення є одночасно одинадцятим входом пристрою, а вхід регістра верхнього граничного значення є одночасно дванадцятим входом пристрою, причому перший вхід мультиплексора з'єднаний з виходом цифрового гібридного медіанного фільтра, другий вхід мультиплексора з'єднаний із десятим входом пристрою, третій вхід мультиплексора з'єднаний з виходом блока управління, а вихід мультиплексора є одночасно виходом пристрою. Недоліком зазначеного пристрою є недостатньо висока якість обробки зображення в умовах впливу сильних імпульсних перешкод внаслідок простоти алгоритму роботи в першу чергу цифрового гібридного медіанного фільтру пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом зміни алгоритму роботи пристрою, а саме, шляхом забезпечення точного обчислення медіани цифровим гібридним медіанним фільтром пристрою, і внесення відповідних змін у конструкцію пристрою, забезпечити підвищення якості обробки зображень в умовах впливу сильних імпульсних перешкод, що дозволяє усунути недоліки прототипу. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій для цифрової обробки зображень, що містить цифровий гібридний медіанний фільтр, регістр нижнього граничного значення, регістр верхнього граничного значення, блок управління і мультиплексор, причому дев'ять перших входів цифрового гібридного медіанного фільтра є одночасно першими дев'ятьма входами пристрою, перший вхід блока управління з'єднаний з виходом регістра нижнього граничного значення, другий вхід блока управління є одночасно пятим входом пристрою, а третій вхід блока управління з'єднаний з виходом регістра верхнього граничного значення, при цьому вхід регістра нижнього граничного значення є одночасно одинадцятим входом пристрою, а вхід регістра верхнього граничного значення є одночасно дванадцятим входом пристрою, причому перший вхід мультиплексора з'єднаний з виходом цифрового гібридного медіанного фільтра, другий вхід мультиплексора з'єднаний із пятим входом пристрою, третій вхід мультиплексора з'єднаний з виходом блока управління, а вихід мультиплексора є одночасно виходом при 67067 4 строю, згідно з корисною моделлю, що цифровий гібридний медіанний фільтр пристрою має десятий вхід, який є десятим входом пристрою та містить групу з дев'яти лічильників, вихідний лічильник, групу з дев'яти елементів НІ, генератор імпульсів, вхідний елемент І, групу з дев'яти забороняючих елементів І, блок підрахунку та групу елементів І, виходи яких є виходом цифрового гібридного медіанного фільтра, причому перший вхід вхідного елемента І з'єднаний з виходом генератора імпульсів, вихід вхідного елемента І з'єднаний з першими входами групи забороняючих елементів І, виходи яких з'єднані з входами віднімання відповідних лічильників, вихід вхідного елемента І з'єднаний з входом додавання вихідного лічильника, виходи якого порозрядно з'єднані з першими входами групи елементів І, інверсні виходи ознаки нуля групи лічильників з'єднані відповідно з другими входами групи забороняючих елементів І та входами групи елементів НІ, виходи яких з'єднані з входами блока підрахунку, вихід якого з'єднаний з другими входами групи елементів І та з інверсним входом вхідного елемента І, входи групи лічильників з'єднані з першими дев'ятьма входами пристрою, десятий вхід цифрового гібридного медіанного фільтра підключений до входів скиду лічильників групи та вихідного лічильника, причому дев'ять перших входів й вихід цифрового гібридного медіанного фільтра є k-бітовими шинами даних. На фіг. 1 показана структурна схема пристрою для цифрової обробки зображень, на фіг. 2 - структурна схема цифрового гібридного медіанного фільтра 1 пристрою. Пристрій для цифрової обробки зображень містить (фіг. 1) цифровий гібридний медіанний фільтр 1, регістр нижнього граничного значення 2, регістр верхнього граничного значення 3, блок управління 4 і мультиплексор 5, дев'ять перших входів пристрою 1,…, 9 з'єднані з відповідними елементами ковзного вікна розміром 3*3 пікселів. Дев'ять перших входів цифрового гібридного медіанного фільтра 1 є одночасно першими дев'ятьма входами пристрою, перший вхід блока управління 4 з'єднаний з виходом регістра нижнього граничного значення 2, другий вхід блока управління 4 є одночасно пятим входом пристрою, а третій вхід блока управління 4 з'єднаний з виходом регістра верхнього граничного значення 3, при цьому вхід регістра нижнього граничного значення 2 є одночасно одинадцятим входом пристрою, а вхід регістра верхнього граничного значення 3 є одночасно дванадцятим входом пристрою, причому перший вхід мультиплексора 5 з'єднаний з виходом цифрового гібридного медіанного фільтра 1, другий вхід мультиплексора 5 з'єднаний із пятим входом пристрою, третій вхід мультиплексора 5 з'єднаний з виходом блока управління 4, а вихід мультиплексора 5 є одночасно виходом пристрою. Цифровий гібридний медіанний фільтр 1 пристрою містить (фіг. 2) групу з дев'яти лічильників 91, …, 99, вихідний лічильник 10, групу з дев'яти елементів НІ 71, …, 79, генератор імпульсів 11, вхідний елемент І 12, групу з дев'яти забороняю 5 чих елементів І 61, …, 69, блок підрахунку 13 та групу елементів І 81, …, 8k. Цифровий гібридний медіанний фільтр 1 пристрою має десятий вхід, який є десятим входом пристрою. Виходи групи елементів І 81, …, 8k (де k - розрядність елементів ковзного вікна розміром 3*3 пікселів) є виходом цифрового гібридного медіанного фільтра 1, причому перший вхід вхідного елемента І 12 з'єднаний з виходом генератора імпульсів 11, вихід вхідного елемента І 12 з'єднаний з першими входами групи забороняючих елементів І 61, …, 69, виходи яких з'єднані з входами віднімання відповідних лічильників 91, …, 99, вихід вхідного елемента І 12 з'єднаний з входом додавання вихідного лічильника 10, виходи якого порозрядно з'єднані з першими входами групи елементів І 81, …, 8k, інверсні виходи ознаки нуля групи лічильників 91, …, 99 з'єднані відповідно з другими входами групи забороняючих елементів І 61, …, 69 та входами групи елементів НІ 71, …, 79, виходи яких з'єднані з входами блока підрахунку 13, вихід якого з'єднаний з другими входами групи елементів І 81, …, 8k та з інверсним входом вхідного елемента І 12, входи групи лічильників 91, …, 99 з'єднані з першими дев'ятьма входами пристрою, десятий вхід цифрового гібридного медіанного фільтра 1 підключений до входів скиду лічильників групи 91, …, 99 та вихідного лічильника 10, причому дев'ять перших входів й вихід цифрового гібридного медіанного фільтра 1 є k-бітовими шинами даних. Цифровий гібридний медіанний фільтр прототипу формує результат обробки даних у ковзному вікні розміром 3*3 пікселів W=||w1k|| (де w1k, 1=1,2, 3;k=1,2, 3) у вигляді медіани даних: у=med (med (w11,w21w31), med (w11,w12,w13), med (w13,w23,w33)) (1) Обчислювальний експеримент показав, що при рівномірному розподілі значень вікна 3*3 в діапазоні (0,255) відповідно до алгоритму (1) точно медіана визначається приблизно в 33 % випадків, при цьому середньоквадратичне відхилення такої оцінки медиан є великим і приблизно дорівнює 38. Тобто, оцінка медіани у відповідності з (1) є не точною, що і визначає недостатньо високу якість обробки зображення пристроєм в цілому. Запропонований цифровий гібридний медіанний фільтр пристрою цифрової обробки зображень виконує точний алгоритм пошуку медіани відповідно до (2) у=med (w11,w12,w13,w21,w22,w23,w31,w23,w33) (2) Пристрій цифрової обробки зображень працює таким чином (див. фіг. 1,2). Спочатку лічильники 91,…, 99 і вихідний лічильник 10 (фіг. 2) цифрового гібридного медіанного фільтра 1 пристрою встановлюють у початковий (нульовий) стан за одиничним сигналом на вході 10, який подають на їх входи скиду. Потім дев'ять цифрових відліків значень пікселів w1k, 1=1,2, 3; k=1,2, 3 з ковзного вікна W=||w1k|| двовимірного масиву вихідного зображення надходять на відповідні входи дев'яти лічильників 91,…, 99 фільтра (фіг. 2). На виході блоку підрахунку 13 присутній нульовий сигнал, так як вміст лічильників 91,…, 99 не дорівнює нулю і на їх інверсних 67067 6 виходах ознаки нуля зафіксовані одиничні сигнали. Блок підрахунку 13 виконує підрахунок числа одиниць у двійковому числі з непарним числом розрядів, яке формується інверсними значеннями інверсних виходів ознаки нуля лічильників 91,…, 99. На виході блоку підрахунку 13 з'являється одиничний сигнал, коли кількість одиничних сигналів на його входах буде дорівнює або більше 5 і нульовий сигнал - у противному випадку. (Опис і схема блоку підрахунку 13 наведені в А.с. СССР № 1751749 Устройство для подсчета количества единиц в двоичном числе G06F7/52, 1992.) Коли з виходу генератора імпульсів 11 буде подано кількість тактових імпульсів, що відповідає значенню мінімального числа серед дев'яти цифрових відліків, що були записані в лічильниках 91,…, 99, а тепер сформоване у вихідному лічильнику 10, вміст лічильника 9i, де i=1,…,9, в якому записане мінімальне число, стане дорівнювати нулю, на його інверсному виході ознаки нуля з'являється нульовий сигнал, що закриває забороняючий елемент І 6i і відповідно вхід віднімання лічильника 9i. Але на виході блоку підрахунку 13 залишиться нульовий сигнал. Тактові імпульси продовжують надходити на входи віднімання лічильників 91,…, 99, крім вже обнулених лічильників, та на вхід додавання вихідного лічильника 10. Коли з виходу генератора імпульсів 11 буде подано кількість тактових імпульсів, що відповідає значенню медіани серед чисел, що були записані в лічильниках 91,…, 99, а тепер сформоване у вихідному лічильнику 10, вміст лічильника 9j, де j=l, …,9, в якому записана медіана, стане дорівнювати нулю. При цьому всього буде обнулено 5 лічильників, тобто на інверсних виходах ознаки нуля цих лічильників присутні нульові сигнали. Тоді на виході блока підрахунку 13 сформується одиничний сигнал, який подається на інверсний вхід вхідного елемента I 12. Одиничний сигнал на інверсному вході вхідного елемента І 12 припинить надходження тактових імпульсів на вхід додавання вихідного лічильника 10 і на входи віднімання ще не обнулених лічильників групи. Тактові імпульси на входи віднімання лічильників 91,…, 99 і на входи додавання вихідного лічильника 10 не поступають. При цьому у вихідному лічильнику 10 залишається зафіксовано значення медіани серед пікселів ковзного вікна розміром 3*3. Одиничний сигнал з виходу блоку підрахунку 13, будучи поданий на другі входи елементів І 81,…, 8k групи, дозволяє проходження через них на виходи цифрового гібридного медіанного фільтра 1 інформації з виходів вихідного лічильника 10, тобто медіани у. Таким чином здійснюється фільтрація пікселів у вікні розміру 3*3, тобто вибір медіани у цифровим гібридним медіанним фільтром 1 відповідно до алгоритму (2). Перед початком роботи пристрою цифрової обробки зображень за допомогою регістрів 2 і 3 (фіг. 1) встановлюють нижнє h0 і верхнє h1 граничні значення відповідно. На три входи блока управління 4 надходять значення центрального елемента w22 ковзного вікна W, а також нижнє h0 і верхнє 7 h1 граничні значення з виходів регістрів 2 і 3 відповідно. Блок управління 4, в залежності від значення центрального елемента w22 ковзного вікна W встановлює належність значення центрального елемента корисному сигналу або перешкоді відповідно до наступних нерівностей: h0