Устройство для вычисления двумерной свертки

Устройство для вычисления двумерной свертки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) С 06 F 1)/347

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬ|ТИЯМ, ПРИ ГННТ СССР (21) 4655690/24 (22) 27 02 Яа (46) 07,01.91. Бюл. № 1 (72) А.В.Василькевич и М.H.ßöèèèpñêI=,é (53) 681. 333 (088. 8) (56) Зарубежная радиоэлектроника, 1987, № 7, с.86, рис.1.

Воробейчик F..À.Ôèëüòðàöèÿ изображений при вводе видеоинформации в ЭВМ.-М.: ВИНИТИ, 1984, № 6726, с.3-5, рис.1, 2. (54) УСТРОЙСТВО JAN(ВЫЧИСЛЕНИЯ пВУМЕРНОЙ СВЕРТКИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных систем, „„SU,„, 16193ОЗ 1 функционирующих в реальном масштабе времени Пель изобретения сокращение аппаратурных затрат. устройство содержит сдвиговые регистры f и 2, сумматоры 3-8, умнажители 9-11, буферные регистры 12-17, вход 18 тактовых импульсов, информационный вход 19 устройства, группу входов 20-22 задания коэффициентов ядра свертки, информационный выход 23 устройства. Устройство гозволяет вычислять двумерную свертку исходного массива о . " симметричным относи1) тельно центра ядром а р, (1, р. = 1; 3) .

Организация вычислений в конвейерном режиме обеспечивает высокое быстродействие устройства. 2 ил.

1619303 а а| а|

Краевые эффекты в предлагаемом устройстве на учитываются.

Устройство работает следующим образом.

Отсчеты двумерного массива поступают на информационный вход 19 уст- 4 ройства по строкам и заполняют регистры 1 и 2 сдвига, длина каждого из которых составляет М (M — количест- . во элементов в строке). Начиная с.такта 2M+1, когда в регистре 1 сдвига 45 записаны отсчеты первой строки, а в регистре 2 сдвига отсчеты второй строки, устройство вычисляет точный результат свертки согласно выражению (1) . 50

Рассмотрим работу устройства в произвольный момент. времени, когда в регистр 1 записаны отсчеты (i-1)-,й строки, в регистр 2 — отсчеты i-й строки, а на информационный вход 19 устройства поступают отсчеты (i+1)-й строки. .В этом случае в устройстве обраба-, тываются отсчеты трех смежных строк

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении с»пециализированных вычислительных систем, функционирующих в реальном масштабе времени.

Бель изобретения - сокращение аппаратурных затрат.

На фиг. 1 изображена схема уст- 10 ройства, на фиг. 2 — временная диаграмма функционирования устройства.

Устройство содержит сдвиговые регистры 1 и 2, сумматоры 3-8, умножители 9-11, буферные регистры 12-17, вход 18 тактовых импульсов, информационный вход 19 устройства, группу входов 20-22 задания-коэффициентов ядра свертки, информационный выход

23 устройства. 20

Устройство позволяет вычислять двумерную свертку b; исходного масси1) ва Ь с коэффициентами ядра свертки а 11 согла"но выражению

Ь". =,К„ Ь; . -а, (1)

Р-1 ) Р Р

- I N j = Г;М, причем коэффициенты ядра свертки обладают симметрией относительно центра окна вида а а«а

ao af дв умер н ог о ма с с ив а, к от орые пос т упают в следующей последовательности: (i-1) -я строка: ..., Ь; 1;, Ь -1,)«1 -,). ...„,, " ° д я строка:, Ь;:,, Ь 1

1)+1 ),jt Z,)+ Э и+1)-я строка: ..., Ь;,, b

b °, b ° b

1t1, j«1 1 1, )«2 |+11j+ 3

Таким образом, в такте (М i+ j-1) на первый вход сумматора 3 с выхода регистра 1 сдвига поступает отсчет

b »1 .,, а на второй вход сумматора (3 через информационный вход 19 устройства поступает отсчет b 1, на

Н11)-1 вход регистра 14 с выхода регистра 2 сдвига поступает. отсчет Ь; 1(фиг.2).

1ормирование результата свертки

Ь выделено на временной диаграм1) ме утолщенными линиями.

В такте (M1i+ j) с выхода регистра 1 сдвига поступает отсчет Ъ, 1 с выхода регистра 2 сдвига — отсчет

Ь,, по информационному входу 19 поступает отсчет Ь;,, на выходе сум1«11 ) матора 3 появляется сумма с -1 = Ь„, +

+ Ь|«1j а на выходе регистра 14 задержанный на такт отсчет Ь;, В такте (М i + 1+1) с выхода регистра 1 поступает отсчет Ь, 1,1 1, с выхода регистра 2 — отсчет Ь, 1 по информационному. входу 19 поступает отсчет b«+« ),1, на выходе сумма-. тора 3 появляется сумма с = Ъ )»1 +

+ Ь««1,, на выходе регистра 12 — задержанная на такт сумма с 1, на вы- . ходе регистра 14 — задержанный на такт отсчет Ь, 1, на выходе регистра 15 — задержанный на два такта от.счет b;)-«

В такте (M i+ j+2) на выходе сумматора 3 появляется сумма с +1 = Ь;1 +

+ Ъ, 1 )+1 на выходе регистра 12 - задержанная на такт сумма с, на выходе регистра 13 — задержанная íà два такта сумма с 1, на выходе регистра

15 — задержанный на два такта отсчет

Ь;„, а на выходе сумматора 15 появ1,) ляется сумма dy, = b) .,+ Ь, )+1 .

В .такте (M ° x + j+3) на выходе сумматора 4 формируется сумма с ) «+ с «1 — Ь,,,+ Ь1 |,1 1 Ь «)«1+ Ь, +, ) на выходе сумматора 6 формируется сумма с„ + Й) 1= Ъ|,,) + Ь|+1 +

+ Ь,, 1+ Ъ | +1, на выходе регистра

5 16

16 появляется задержанный на три такта отсчет Ь 1,>

В такте (М i + j+4) на выходе умножителя 9 формируется произведение а< (с1 1 + с +1 ), на выходе умножителя 10 — произведение а «(с + 11 ° 1), на выходе регистра 17 появляется задержанный на четыре такта отсчет Ь;, 1,1

В такте (М ° i+ j+5) на выходе сумматора 7 формируется сумма — е, .= а (с + d 1)+а (с1 1+ cj+t ), a ня выходе умножителя 11 формируется произведение à z ° b 1, IЯ

В такте (М i + j+6) ня выходе сумматора .Я формируется результат свертки для отсчета (i, j) Ь;,1

= а, Ь1 + е1„ = а, Ь,1 + а«(Ь11, + Ь, +1,j + Ь,,3-1 + b i f41 )+ а,",Ь;, 1,+

+ Ь+1 j+1 + Ь11)Ф1 + Ь 141 j+1 )

Одновременно с формированием результата ...свертки Ь; происходит фор1 мирование промежуточйых результатов для вычисления последующих результатов свертки Ъ,,11, Ъ;

Дальнейшая работа устройства аналогична описанной.

Формула изобретения

Устройство для вычисления двумерной свертки, содержащее два сдвиговых регистра, шесть сумматоров, шесть буферных регистров и три умножителя, первые информационные входы которых образуют группы входов задания коэффициентов ядра свертки, выход второго сдвигового регистра соединен с информационными входами первого сдвигового регистра и первого буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом второго буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом третьего буферного регистра, выход первого сумматора соединен с вторым информационным входом первого умножителя, выход которого подключен к первому

19303

6 информационному входу второ" î сумматора, второй информационный вход

KQTGpoI подключен к выходу второ-.о умножителя, второй информационный вход которого подключен к выходу третьего сумматора, выход третьего умножителя соединен с первым информационным входом четвертого суммятора, второй информационный вход которого соединен с выходом второгo сумматора, выход четвертого сумматора является информационным выходом устройства, входы синхронизации сдвиговых регистров, сумматоров, умножи,3 телей и буферных регистров объединены и подключены к вхсду тактовых им= пульсов усгройствя,о т л и ч а ю щ е е с я

-.åì,÷òo,ñ целью сокращения аппаратур-.

g0 ных затрат, информационный вход устройства соединен с информационным входом г-oporo сдвигового регистра и первым информационным входом пято. о сумматора, второй информяци25 онный вход которого соединен с выходом первого сдвигового реги"тра, выход пятого сумматора подклю:ен к первому информационному входу первого сумматора н информационному входу четвертого буферного регистра, выход которого подключен к первому информационному входу третьего сумматора и информационному входу пятого буферног" регистра, выход кото35 рого соединен с вторым инфорь:ационным входом первого сумматора, выход второго сдвигового регистра соединен с первым информационным входом шестого сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом второго буферного регистра, выход шестого сумматора соединен с вторым информационным входом третьего сумматора, выход третьего буферного регистра соединен с информационным входом шестого буферного регистра, выход которого соединен с вторым входом третьего умножителя.

1619303

4 т л «4?

-О .- б

4»

5 чв б «« Ъ

-.О"

Ю, 4 4

4 "O

4 Ь

Т б .Оч

«4 .. б 414 в, И J б л ь

Ъ

44

К

»

«С

3 °

ЪК

« ь

L ь ч ч

° б

° «1 Ъ б ч 41 ч

» Ъ (е в 4

4 б

Ь ч

Ь Илv в ч

„u ч

И б б ч е

Ь .в

„ч б

V и 4С

Ъ44 б е

4 ь

О ч

« 4 .Ъ

, V О .J V

° \

ЪО

4 б

«с ч

-О"

4 б

Ъ вва

° Оэ

-е .Э

Ъ

ЪО

\4 б

ЪО

Ъ,О

° Ъ

\ 4

-Ъ .1

Ч ъ ъ ь ч б ч

Ъ 4 ц а

1 4 и л (б б въ б

» б

° « и а

"4

\в б б а

44 -Ч а ф ° ф ОС 4

«4 ч л

Ч б" б

»

v Ъ и

CI б л 4Ъ

J ч

» Ч

«4 ь 4 еб б

Ъ

v б Ъ

4. М б

I и .4 б ь ьъ ъ

CC. е .Ф

Ч ЪО .З

4« б и

-- «

4 ввъ

-ъ а б О ъьъ «в

4 ь е

CI ъ б

Д б Х 4

4О Ь4 б.ь

«О

Ь а а

4ъ

14»«

3 ф О

\ въ ,б -в

«О"

-.О

«I

-.О

«О

ЪЛ

4« б

ЪО" б.Э

«О б

«О

ЪО"

ЪЪ »в ч

4 Ф -ъ

IQ б

v а

4 в чв

,4

v б е

Ъ б

Ъ и

Ч б л б и 4Ъ

v в Э в и Ю .+

4Ъ

\л л

»

I,Э л б

Ф .ъ

Чч л

О

v -? Ф чэ

Ъ

О ч б

Ъб .-Ъ

° О

Ю

Ъ

» и

ЛО

\ 4 й« ъ

Ъ

4 «Ъ

\ в ю" б

-О"

«4

ЪО

I ЪЭЭ"

I л о ЪЪ

Ъ

4Э

4«4

«44 б

«Ю

О а в

Ъ»

4Ъ

foal

-г

»в ч

4 б

4 в

Ъ

Ъ лъ

«О лО

4.1

Э +

%О .в а

R б 111 а

L

4 4 а

4« 4

Ъ б

-Э ъ б Э

Ъ а «О.в °.б, °

Э L

K б

Составитель К.Кухаренко

Техред М.Иоргентал Корректор 0.Кравцова

Редактор М.Бланар

Заказ 50 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Ю

«11 6 ь

° в

Е I

02dÐЪ, Е

+ ч е ЬО

4l

Cf.: C4».„

«4

7 б

I4« б (а б и 7 К

4 4.5

У 7

ЪВО ЭЪЭ

Ъ

Т а

V,: ч

Ф ф ."

И л

-., Y ь ь а ч ч л 4 ь б вЛ

Ъ о ч ь ч

«О б ч и.ь

Zf е

Ъ

4 о

ЪЪ б

F ив в

Ъ б

«О б

° И л

»,в ь

v в«4 б. «7

L

l в

«Ю ъ

К

Ъ .2

«О

6 б

И, J Э ь ьл л

К Э

+ а 4 Ь 4 ч б

«4

I и

44 ь ° ь вл а

I а

Ъ

О" а

° Ъ «4

-2. . бр ЪЪ, И л ч б ь

° J л

v Л а

Ф ь

° .Ъ

4 б вл -Ъ

«О

В .1.

К

4 «в

41 и е б

Ъ ъ 1

О а

11 „4.

4I б Ьу бв

»в б б ь ч, ° ч И

4

4.

«4 л

1Э

Г

«4 ь б

1.4 у«

4 б б

Ъ

4 л ч б б

С» ь

I.,О" ч

-ь .б б и

ЪО

«Ъ

Ъ Я б

Ъ

Ъ 1 ф б

«О б

«О

Ъ а .г

И4 б

ЪО

Ъ«

«О"

1 »