Пристрій цифрової обробки зображень

Пристрій цифрової обробки зображень, що 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, який відрізняється тим, що додатково містить регістр нижнього граничного 3 дами пристрою, а їх виходи з'єднані із входами четвертого цифрового медіанного фільтра, досягається тим, що додатково містить три входи, 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 четвертого цифрового 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. Порівняльний аналіз технічного рішення, яке заявляється, із прототипом дозволяє зробити висновок, що пристрій цифрової обробки зображень, який заявляється, відрізняється тим, що додатково містить три входи, 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 четвертого цифрового 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. Суть корисної моделі пояснюється за допомогою креслень, де на фіг. 1 представлена структурна схема пристрою цифрової обробки зображень. На фіг. 2а показане вихідне зображення, а на фіг. 2б показане вихідне зображення, спотворене в результаті одночасного впливу сильних імпульсних перешкод типу «сіль» і «перець» з ймовірностями виникнення 0.3 кожна. На фіг. 3а, 3б, 3в показані результати однократної обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. На фіг. 4а, 4б, 4в показані результати послідовної двократної обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. На фіг. 5а, 5б, 5в показані результати послідовної трикратної обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. Пристрій цифрової обробки зображень конструктивно містить (див. фіг. 1, 2, 3): перші три ци 59001 4 фрові медіанні фільтри - 1; четвертий цифровий медіанний фільтр - 1'; регістр нижнього граничного значення - 2; регістр верхнього граничного значення - 3; блок управління - 4; мультиплексор - 5. Пристрій цифрової обробки зображень працює таким чином (див. фіг. 1). Відомі пристрої цифрової обробки зображень здійснюють обробку зображень у ковзному вікні розміру 3  3 пікселів (див. [1], фіг. 1). Цифрові відліки значень пікселів w lk , l  1,2,3; k  1,2,3 з ковзного вікна W  wlk двовимірного масиву вихідного зображення в qбітовому паралельному коді надходять на відповідні входи перших трьох цифрових медіанних фільтрів пристрою цифрової обробки зображень (див. фіг. 1), причому на входи двох цифрових медіанних фільтра надходять значення елементів лівого w11, w 21, w 31 і правого w13, w 23, w 33  стовпців ковзного вікна W , а на входи третього цифрового медіанного фільтра надходять значення елементів w11, w 21, w 31 верхнього рядка ковзного вікна W . На десятий вхід пристрою цифрової обробки зображень надходить значення центрального елемента w 22 ковзного вікна W . Три перших цифрові медіанні фільтри 1 формують результат обробки даних окремі рядки вікна W у вигляді медіани трьох елементів лівого і правого стовпців і верхнього рядка ковзного вікна W відповідно до наступних співвідношень відповідно: w1  medw11, w 21, w 31 ; (1a) w 2  medw11, w12, w13  ; (1б) w 3  medw13 , w 23 , w 33  , (1в) де w11, w 21, w 31, w13 , w 23 , w 33  - елементи лівого і правого стовпців ковзного вікна W ; w11, w12, w13  - елементи верхнього рядка ковзного вікна W ; meda, b, c - функція медіани трьох елементів a, b, c , яка визначається формулою: meda, b, c  a  b  b  c   c  a ; (2) a  b  mina, b ; (3) a  b  c  max a, b, c  . (4) де: meda, b, c - функція медіани трьох елементів a, b, c ; mina, b - мінімальний елемент із пари елементів a, b ; max a, b, c  - максимальний елемент із трійки елементів a, b, c . Четвертий цифровий медіанний фільтр 1' формує результат у обробки даних з виходів трьох перших цифрових медіанних фільтрів у вигляді їхньої медіани відповідно до співвідношення: y  medw1, w 2, w 3  ; (5) де w1, w 3 медіани елементів лівого w11, w 21, w 31 і правого w13, w 23, w 33  стовпців ковзного вікна W відповідно; w 2 - медіана елементів верхнього рядка w11, w12, w13  ковзного вікна W. 5 59001 Конструкція цифрових медіанних фільтрів 1,1' (див. фіг. 1) аналогічна конструкції цифрових медіанних фільтрів прототипу (див. [2], фіг. 1), структурна схема яких показана на фіг. 2, [2]. Обчислення медіани в кожному із чотирьох цифрових медіанних фільтрів здійснюється відповідно до співвідношення (2) таким чином (див. [2], фіг. 2). Три цифрових відліки a, b, c в q-бітовому паралельному коді надходять на три входи цифрового медіанного фільтра, причому кожний із трьох сигналів a, b, c надходить одночасно на два селектори мінімального елемента 2 (див. [2], фіг. 2), у кожному з яких здійснюється відбір мінімального із двох вхідних сигналів відповідно до співвідношення (3). Далі три мінімальні значення a  b, b  c, c  a трьох пар сигналів a, b, c надходять на селектор максимального елемента 3 (див. [2], фіг. 2), у якому здійснюється відбір максимального із трьох вхідних сигналів відповідно до співвідношення (4) і обчислюється медіана у вибірки із трьох елементів відповідно до співвідношення (2). Перед початком роботи пристрою цифрової обробки зображень за допомогою регістрів 2 і 3 (див. фіг. 1) встановлюють нижнє h0 і верхнє h1 граничні значення відповідно. На три входи блока управління 4 надходять значення центрального елемента w 22 ковзного вікна W , а також нижнє 6 центрального елемента корисному сигналу або перешкоді відповідно до наступних нерівностей: h0  w 22  h1 ; (6) w 22  h0 ; (7a) h1  w 22 , (7б) де h0 - нижнє граничне значення; h1 - верхнє граничне значення; w 22 - значення центрального елемента ковз ного вікна W . Якщо виконується подвійна нерівність (6), на виході блока управління 4 формується керуючий сигнал C , що дорівнює логічному нулю: C  0 , і приймають рішення щодо належності значення центрального елемента w 22 корисному сигналу. Якщо виконується нерівність (7а) або (7б), то на виході блока управління 4 формується керуючий сигнал C , що дорівнює логічній одиниці: C  1 , і приймають рішення щодо належності значення центрального елемента w 22 ковзного вікна W перешкоді. Керуючий сигнал C з виходу блока управління 4 надходить на мультиплексор 5, який в залежності від логічного значення керуючого сигналу C , здійснює комутацію значення центрального елемента w 22 ковзного вікна W або значення сигналу у з виходу четвертого цифрового медіанного фільтра 1' на вихід пристрою цифрової обробки зображень відповідно до таблиці 1: h0 і верхнє h1 граничні значення з виходів регістрів 2 і 3 відповідно. Блок управління 4, в залежності від значення центрального елемента w 22 ковз ного вікна W встановлює належність значення Таблиця 1 Співвідношення вхідних сигналів w 22  Значення керуючого сигналу на виході блока управління Сигнал на виході пристрою цифрової обробки зображень C z w 22  h0 або h1  w 22 1 y h0  w 22  h1 0 w 22  h0 , h1 Таким чином, керуючий сигнал C на виході блока управління 4 в залежності від співвідношення сигналів на вході w 22, h0 , h1 приймає логічні значення відповідно до таблиці 1, що дозволяє встановити належність значення центрального елемента w 22 корисному сигналу або перешкоді відповідно до нерівностей (6), (7а), (7б). На фіг. 2а показане вихідне зображення, а на фіг. 2б показане вихідне зображення, спотворене в результаті одночасного впливу сильних імпульсних перешкод типу «сіль» і «перець» з ймовірностями виникнення 0.3 кожна. На фіг. 3а, 3б, 3в; 4а, 4б, 4в; 5а, 5б, 5в показано результати статистичного моделювання процесу обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. Статистичне моделювання процесу обробки зображення виконано за допомогою ма тематичного пакету MATHCAD. На фіг. 3а, 3б, 3в показані результати однократної обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. На фіг. 4а, 4б, 4в показані результати послідовної двократної обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. На фіг. 5а, 5б, 5в показані результати послідовної трикратної обробки зображення, спотвореного перешкодами, яка була здійснена аналогом, прототипом і запропонованим пристроєм відповідно. Як випливає з порівняльного аналізу результатів обробки зображення, спотвореного сильними імпульсними перешкодами, запропонований пристрій цифрової обробки зображень забезпечує кращу якість обробки зображення, ніж аналог і прототип. Підвищення ефективності застосування при 7 строю цифрової обробки зображень, який заявляється, у порівнянні із прототипом досягається шляхом зміни алгоритму роботи пристрою і внесення відповідних змін у конструкцію пристрою, а саме, додаткового включення регістру нижнього граничного значення, регістру верхнього граничного значення, блока управління і мультиплексора, за рахунок чого забезпечується підвищення якості обробки зображень в умовах впливу сильних імпульсних перешкод при збереженні швидкодії роботи пристрою. 59001 8 Джерела інформації: 1. Bernacchia G., Khriji L., Gabbouj M., Sicuranza G. Hardware Implementation of the Median-Rational Hybrid Filters// Proceedings of the 6th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems - ICECS'99, 1999, pp. 229-232. стор.229, мал. 1 - аналог. 2. Попов А.О. Цифровий гібридний медіанний фільтр// Патент України 50590, кл. G06F 17/18, 2010, стор. 3, мал. 1. - прототип. 9 59001 10 11 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 59001 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601