автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Алгоритмические и аппаратные средства ортогональных преобразований изображений в видеомагнитных системах

сд; БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

О ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

X. Г' !

УДК 681. 325. 5

МАЧНЕВ АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ

АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ И АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ВИДЕОМАГНИТНЫХ СИСТЕМАХ

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Шнек-1095

Мачнев Александр Григорьевич

Алгоритмические и аппаратные средства ортогональных преобразований изображений в видеомагнитных системах

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических- наук

Подписано к печати 1С. 10. з£е. Формат 60x84 1/16

Офсетная печать. Усл.-печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1.0

Тираж 30 , заказ 465.

Ротапринт БГУИР 220027, г. Минск, ул. П. Бровки 6

Работа выполнена в Институте технической кибернетики Академии наук Беларуси

Научный руководитель: доктор технических наук, ррофессор САДЫХОВ Р. X

Официальные оппоненты: доктор технических наук.

профессор КОДОПЕЛЬКО Е К.

кандидат технических наук, доцент СУПРУН Е а

Оппонирующая организация: НПО "Агат" (г. Цинск)

Защита состоится " 14 " декабря 1995г. на заседании совета по ааиите диссертаций Д 02.16- 01 в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники по адресу: 220027 г. кинск. уд. П. Бровки, 6

. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета информатики и радиоэлектроники.

Автореферат разослан " 1 " ноября 1995г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций.

д. т. н.. профессор

Кешишьян Е А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Цифровая обработка изсбратений находит применение в различных областях: в физике, астрономии, космонавтике, геологии, метеорологии, картографии, медицине, интроскопии (дефектоскопии и неразруиагапем контроле). сельском хозяйстве (прогнозировании урояая по данным спутниковой съемки), автоматизации научных исследований, робототехнике, технической диагностике и других, где изображений выступает в качестве объекта измерений как форма представления информации.

При этом для получения изображений используется электромагнитный (радиоволны, световые видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые волны, рентгеновские и гамма лучи) и акустический диапазоны. Расширение технических возможностей формирования изображений пополняет, в свою очередь, круг задач цифровой, обработки.

Для решения некоторых из этих задач, включая задачу сжатия, иирокое применение получили спектральные методы, основанные на выполнении двумерных ортогональных преобразований, которые целесообразно выполнять аппаратными средствами. В свою очередь, успехи в области СБИС, достигнутые в последние годы, создали необходимые предпосылки для разработки нового класса параллельных вычислительных структур - систолических процессоров, которые благодаря развитому параллелизму и регулярности потока данных обеспечивают высокое быстродействие. Особенно необходимо это в комплексах цифровой обработки и дешифрации космических снимков. Функционирующих, как правило, в режиме реального времени, где оператору для выполнения процедуры дешифрирования оперативно требуется получать и использовать большое количество кадров эталонных изображений. В свою очередь космический снимок представляется па просмотровом экране десятками кадров, что обусловливает задачу сжатия для оперативной передачи из базы данных эталонных изображений, для хранения которых используются видеомагнитяыв средства

Сжатие изображений можно эффективно выполнять на основе ортогональных преобразований в базисе двумерных функций. Поэтому задача разработки быстрых алгоритмов таких преобразований и отображение их на соотвествующие систолические структуры является актуальной.

- л -

Научные исследования по диссертационной работе проводились в холе выполнения теш К 7 (Проблема 1.13.5) "Разработка методов моделирования автоматизированных систем управления экспериментальными исследованиями" и республиканской программы "Кмформатика".

Дель работа Целью работы является разработка алгоритмов ортогональных преобразований в базисе дьумершвс функций Уолша. Хаара, Ешюшиша- Кресте пеона (ВКФ) ¿г создание на их осьове аппаратных средств обработки изображений применительно к вквео-магнитным информационным сисшах:.

Поставленная цель определила следующие ооновиуа задачи:

1. Разработка алгоритмических и аппаратных средств генерирования кусочно-постоянных функций Хаара и двумерных Функций Уолша, Х&ара, • ВКФ.

2. Построение алгоритмов и систолических вычислителей ортогональных преобразований в базисе двумерных функций Уолпа, Хаара, ЕКФ.

3. разработка методики синтеза структур линейных систолических вычислителей в базисах двумерных ортогональных функций.

А. Разработка видеоыагнитной системы записи, хранения и поиска полутоновых изображений и линейного систолического процессора в базисе обобщенных двумерных функций для их сжатия в составе комплекса визуального дешифрирования космических' снимков.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе матричной алгебры, теории секвентного анализа, теории графов и дискретных сигналов на конечных интервалах.

Научная новизна полученных результатов.

1. Предложены алгоритмы и аппаратные средства генерирования кусочно-постоянных функций Хаара последовательного и параллельного типа.

2. Разработаны алгоритмы формирования двумерных дискретных функций Уолша, Хаара, Виленкина-Крестенсона, которые отображены на соответствующие структуры генераторов этих функций.

3. Разработаны алгоритмы выполнения ортогональных преобразований в базисе двумерных функций и соответствующие им структуры линейных систолических вычислителей.

4. Создана методика синтеза линейных систолических вычислителей в базисе, двумерных ортогональных функций.

5. Разработаны алгоритмы и аппаратное средства быстрых двумерных преобразований Уолка.

6. Предложены структуры видеомагнитного устройства записи, хранения и поиска изображений и линейного систолического процессора для их сжатия.

Практическая значимость. Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты могут бить эффективно использованы для создания аппаратных средств цифровой обработки и хранения изображений в системах реального времени.

Разработанные устройства использованы в комплексе технических средств визуального дешифрирования космических снимков и внедрены в НПО 'Точные приборы" (г.Москва).

Экономическая значимость. Предложенная в работе методика синтеза линейных систолических вычислителей в базисе двумерных функций в случае ее включения в состав соответствую^ САПР СБИС молзэг использоваться в качестве коммерческого продукта

Личный вклад соискателя. В совместных работах участие научного руководителя носит постановочный характер, а соискателем разработаны алгоритмы ортогональных преобразований с базисе двумерных Функций и соответствующие им структуры систолических вычислителей. В авторских свидетельствах на изобретение соискатель предложил структуры устройств и алгоритмы их функционирования, а соавторы разработали структуры отдельных блоков и узлов.

Апробация работы. Основные полоягпия диссертационной работы докладывались И обсуждались на 1!еяшународКоЯ конференции по обработке сигналов (г. Рига,1930г.); на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Методы и микроэлектронике сродства цифрового преобразования и обработки сигналов" (г. Рига,1989г.), "Методы и средства обработки сложной графической информации" (г. ГорысиЯ, 1082г., г. !&гашй Новгород, 1991г.), "Проблемы пожарной безопасности здания и сооружений" (г. Москва,1990г.), на Всесоюзной школе-семинаре "Распараллеливание обработки информации" (г. Львов, 1989г.); на Семинарах по однородным вычислительным средам и систолическим структурам. (г.Львов, 1988г 1990г.); на Республиканских конференциях: "Цифровые методы в задачах управления" (г. Днепропетровск,1989г.), "Промышленные САПР в области электроники и вычислительной техники" (г.Брест,

1901г.), "Теория и методы создания интеллектуальных САПР" (г. Шнек. 1994г.).

Опубликовакность результатов. По материалам проведенных исследований опубликовано 29 научных работ, включая 10 статей и тезисов докладов, брошюру, препринт, И авторских свидетельств на изобретение.

Основные положения. выносимые на за ситу.

1. Алгоритмические и аппаратные -средства генерирования кусочно-постоянных функций Хаара и двумерных дискретных функций Уожа, Улара. Виленккна-Кр^-стенссна.

2. Систолические алгоритмы и структуры аппаратных средств ортогональных преобразований в Оазисе двумерных функций.

3. Алгоритм синтеза линейных.систолических вычислителей, озкованвыЯ на врскзаюжностном критерии.

4. Структуры линейного систолического вычислителя двумерных преобразовали? и видесмагнктиего устройства записи, хранения и поиска полутоновых изображений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, изложенных на 114 страницах машинописного текста, иллюстрирована 46 рисунками, размещенными на 35 страницах, список литературы содержат 99 наименований, приложение содержит 3 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

В первой главе диссертационной работы дан обзор видеомагнитных информационных систем, основных принципов их ■ функционирования, а также дискретных ортогональных преобразований, используемых для решения различных оадач цифровой обработки изображений. Показана целесообразность использования систолических процессоров для выполнения преобразований в реальном времени, а для сжатия изображений аппаратными средствами эффективность применения базисов Уолша и Хаара.

, Рассмотрена особенности выполнения вычислений в систолических структурах различной конфигурации, причем отмечено, что наиболее универсальными и простыми являются линейные структура В вавискмосте от назначения массива выбирается тип процессорных элецентов (ГО) и структура локальных связей между ними. Сле-

дуэт отметить, что при решении задач обработки изображений наиболее распространенными в настояшре Еремя являются ГО. ориентированные на операцию умнолешга с накоплением.

Дооведекпый анализ показал, что на структуру систолического процессора определяющее влияние оказывают как алгоритм вычислений, так и способы организации потоков входных и выходных данных. При этом возмоляы дьа подхода к организации вычислений в систолических массива::. Первый - заключается в выборе архитектуры массива и разработке алгоритма вычислений для этой структуры (если нет известного). а второй подход подразумевает разработку алгоритма преобразований с последующей его спстолизациэй. Это приводит к синтезу специализированного вычислителя, который наиболее полно учитывает все особенности алгоритма и обеспечивающего более шсокоз быстродействие, чем универсальный систолический массив. Поэтому возникает, необходимость разработки алгоритмов ортогональных преобразований в базисе двумерных функций и систолических структур их реализующих.

Вторая глава поовяаена построению эффективных алгоритмов формирования кусочно-постоянных функций Хаара, а также двумерных дискретных Функций Уолиа, Хпарэ, Валенкяяа-Крес-тенсона (ВКФ).

С целью повышения быстродействия алгоритма формирования для ненормированных Функций йаара получена следующие рэкуррснтнне соотношения -

ГИ при

- ¿1 при 2^.+ -¡¡¿х<2*к+2$. (1)

1о при иных х£[0,Н-11 .

где 1 - номер функции, 1-0,N-1,

х - OTTR - дискретный аргумент.

л - n+1-P при Р-2,3.....п . ( -0 при Р-0.1),

к - 1-2Р'1 - номер функции з группе порядка Р, J3 - Zn'p - количество отсчетов функции, которые имеют значение +1 (или -1),

N - 2Л - размерность системы функций, п-1,2,3....,

Р - Под г 11+1 - порядок функции (Р-0 при 1-0). Соотношение (1) позволяет по номеру функции параллельно

- б -

формировать все ее значения, а соответствующий генератор шляо использовать для построения базиса двумерных функций Хаара.

Базис двумерных функций Виленкина-Крестенсона. включающий функции Уоша и экспоненциальные функции, можно получить на основе следующего выражения

где V(m,x) и V(n,y) - вектор-строка и вектор-столбец соответствующих ВКФ.

(х)- символ кронекеровского произведения.

Из (2) следует, что если генерировать вектор-строку, а также последовательность значений вектор-столбца заданных функций ВКФ. то последовательно строка за строкой формируется соответствующая двумерная функция.

Аналогичным образом генерируются двумерные функции Хаара:

harim.n.x.y) - har(m,x) @ har(n,y) m.n-0, tM (3)

На основе соотношений (2) и (3) синтезированы генераторы, ориентированные на использование в систолических процессорах, выполняющих ортогональные преобразования в базисе двумерных функций.- В работе приведены структуры таких генераторов, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

Третья глава посвящена разработке алгоритмов двумерного преобразования сигналов в базисе двумерных функций Уолша, Хаара, Виленкина-Крестенсона, которые отображены на соответствующие структуры линейных систолических процессоров.

Двумерное преобразование можно выполнить, используя двумерные функции в соответствующем базисе. В этом случае формируется одна из N2 двумерных функций (где N - размерность преобразования по каждой координате), а коэффициенты преобразования Гип вычисляются следующим образом:

Vtro.n.x.y) - V(m,x)(x)V(n,y) m.n-0,N-l,' ' (2)

где Су, и ау - элементы матриц соответственно значений сиг нала и двумерной функции А( т. п, х, у).

Преобразования в соответствии с (4) хороио реализуются на линейных систолических вычислителях, а рекурсивный алгоритм можно представить в виде

СI - О .

'k И тп —_ и

Ci - Cj + щ&ц , k.j-i.N , Н-2 , (5)

где к - номер шага вычислений, а fJ Л,

Ът- ^Cj . (6)

Определенная вышэ последовательность операций для вычисления C¿ может быть получена за счет конвейерного прохождения cj через N последовательно соединенных ПЭ. Компоненты С/ в начальный момент имеют нулевое значение, а промежуточные результаты cj накапливаются по мере продвижения от одного ГО к другому. Для получения одного коэффициента требуется (2Н-1) тактов, а процессорный элемент содержит умножитель, сумматор и регистр, предназначенный для хранения получаемого в каждом такте результата.

Повысить быстродействие вычислительного процесса в соответствии с (5) и (6) можно за счет его дальнейшего распараллеливания. С этой целью предлагается способ объединения элементов входных массивов в группы по к-2? элементов, а массивы входных данных разбиваются на две равные части, операции над которыми выполняются независимо друг от друга. При этом возможно деление данных на части вдоль строк матрицы или вдоль ее столбцов.

В работе рассматриваются эти варианты и соответствуйте им двухканальнне структуры линейных систолических вычислителей, а на основании анализа их времяслогаюстных характеристик предлагается алгоритм синтеза линейных систолических процессоров в базисе двумерных функций.

При выполнении ряда преобразований с использованием двумерных функций, например. Уолша и лаара, целесообразно проанализировать свойства этих функций. Исследования показали, что двумерные функции, расположенные на одной строке, имеют одинаковые компоненты, а другие составляющие отличаются только знаком.

Следовательно, в процессе вычисления коэффициента fon с

помошью двумерной функции иа1(0,п,х,у) получаются промекуточ-ныэ результаты (по столбцам значений функций), которые можно использовать с соответствующим знаком для получения последующих коэффициентов (1-1.N-1).

Такой алгоритм можно представить следующим образом:

¿-О.Н-1. (7)

аи

ЬзпуСО.п.х.у) , А - . 1-ОГ1. (8)

При этом А - V в случае преобразования Уолша или А - Н для преобразования Хаара. Предлог» иная процедура (8) также хорошо реализуется на линейной систолической структуре, а рекурсивный алгоритм для ее выполнения соответствует (6) и (6). В работе рассматриваются линейные систолические вычислители, реализующие предложенный выше алгоритм и обеспечивающие получение Н и 2!! коэффициентов преобразования.

Четвертая глава посвящена синтезу видеомагнитной системы для комплекса дешифрирования космических снимков, а также таких ее элементов, как систолический процессор для сжатия информации и устройство видеомагнитной записи, поиска и хранения изображений.

В работе предлагается алгоритм и структура линейного систолического вычислителя в базисе двумерных функций Виленки-на-Крестенсона, предназначенного для фильтрации и зонального ко- • дирования изображений, приводится диаграмма работы всех его процессорных элементов в различные временные такты, обосновывается структура и эффективность применения для сжатия линейного систолического процессора Уолша, даются сравнительные характеристики предлагаемых структур по отношению к известным линейным систолическим процессорам двумерных преобразований, ориентированным на СБИС реализацию.

Линейный систолический вычислитель в базисе двумерных функций, Уолша-Качмажа, реализующий сжатие информации, содержит блок регистров, сумматоры , генератор двумерных функций Уолша, сумматор- вычитатель V накапливающие сумматоры , формирователь фун-

М-1

V« - гщ ,

V-'

м в» . оп

где ау - './а!;; £ ка1( О, п, х, у) или ад

кций Уолиа

Еычислитель осуществляет снатие 4:1 блока данных размером 8x8 пикселей и реализован в виде шкета

Производительность процессора составляет 10 млн операций в секунду, а время обработки одного кадра размером 512 х 512 пикселей и 8 разрядами на пиксел составляет 3.7 секунды.

Для хранения эталонных изображений предлагается структура видеомагнитного устройства'на базе кассетного видеомагнитофона

Структура видеомагнитного устройства представлена на рис. 1 и содержит телекамеру, видеомагнитофон, видеопросмотровое устройство (ВПУ), пульт управления, блок формирования адресов. блок управления поиском, блок индикации, контроллер.

Запись информации на видеомагнитную ленту осуществляется при помощи телекамеры или другого источника видеосигнала в виде серии одинаковых телевизионных кадров изображения. Адреса кадров формируются автоматически, начиная с нулевого или с адреса, заданного с пульта по сигналам от датчика расхода ленты и записываются в двоично-десятичном коде на звуковую дорожку ленты. Контроль записываемой информации производится на ВПУ .

Информационная емкость устройства и продолжительность поиска зависят от типа используемой кассеты. Для видеокассеты ВК-<30 емкостью 1000 изображений максимальное время поиска не превышает 17 секунд, а для кассеты BR-180 составляют соответственно 12000 кадров и 2 минуты . Структура устройства защищена авторским свидетельством на изобретение.

Далее синтезирована структура видеомагнитной системы информационного обеспечения процессов дешифрирования космических снимков, содержащая ПЭВМ, устройство видеомагнитной записи, блоки процессорной памяти, линейные систолические процессоры двумерного преобразования Уолша, АЦП и двухканальное автоматизированное рабочее место дешифровщика, включающее контроллер, регистр ввода-вывода. динамическую память, мультиплексор, видеопроцессор. ЦАП. ВПУ.

В приложении приведены функциональные схемы основных компонент разработанного линейного систолического вычислителя Уолша, а также документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы.

Рис. 1.

Структура устройства видеомагнитной записи

- 11 -выводы

В диссертационной работе автором получены следующие результаты:

1. Для формирования кусочно-постоянных функций Хаара разработаны алгоритмы, на основании которых синтезированы структуры генераторов, защищенные авторским! свидетельства)® на изобретение.

2. Предложены алгоритмы генерирования двумерных функций Уолша и Хаара, на основании которых синтезированы структуры генераторов, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

3. Предложен подход к формированию двумерных функций Ви-ленкина-Крестенсона и, в частности, двумерных экспоненциальных Функций, а также получена структура генератора его реализующая.

4. Разработан алгоритм двумерного преобразования сигналов с использованием аппарата двумерных функций, на основании которого синтезированы различные линейные систолические вычислители.

5. Разработан алгоритм определения коэффициентов двумерного преобразования Хаара и Уолша и соответствующие ему структуры вычислителей, обеспечивающие получение N и 2Ы коэффициентов за (2И-1) такт.

6. На основе исследования времясложностных характеристик базовых типов линейных систолических - вычислителей в базисе двумерных функций предложен алгоритм синтеза структуры процессора, ориентированный на СВИС реализацию.

7. Предложен алгоритм вычисления двумерного преобразования Виленкина-Крестенсона, на основании которого синтезирована структура линейного систолического вычислителя, защищенная авторским свидетельством на изобретение.

8. Разработан макет линейного систолического процессора двумерного преобразования Уолша, предназначенного для сжатия информации в видеомагнитной системе и обеспечивающего производительность 10 млн операций в секунду и обработку кадра 512 х 512 пикселей за 3,7 секунды.

9. Предложена структура устройства видеомагнитной"записи для создания оперативных бзз эталонных и картографических данных, обеспечивающего хранение до 12 тысяч изображений и зашл-

- 12 -

ценного авторским свидетельством на изобретение.

Научные результаты диссертационной работы, а также разработанные макеты устройств использованы в комплексе технических средств дешифрирования изображений (тема "Поток", выполнявшаяся в соответствии с договором мезду НТК АНБ и НИИ "Точные приборы" ( г. Москва, РФ) ).

СПИСОК РАБОТ ГО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Machnev A. G., Sadykhov R. H. Algorithm and structure of a unit for Computing a tvro-dlmensional Vilenkin-Ciirestenson transfcirn ln signal processing applications // Proceedings of the Latvian signal processing international conférence, 1990, Vol. 1, P. 316-320.

2. Мачнев A. I'. Синтез систолических вычислителей для двумерных преобразований сигналов // Сб. Алгоритмы и подсистемы автоматизированного логического проектирования цифровых СБИС. -Минск: Ин-т техн. кибернетики АНБ, 1994. - 69-78.

3. Мачнев А. Г. Информационно-поисковое устройство на базе кассетного видеомагнитофона с микропроцессорным управлением // Механизация и автоматизация управления. - 1987, N 3. - С. 45-46.

4. Мачнев А. Г. Времяслокностные характеристики линейных . систолических вычислителей' двумерных преобразований Виленки-на-Крестеноона // ,Сб. Прикладное программное обеспечение. - Львов: Ин-т прикл. проблем механики и математики АН УССР, 1991. - С. 5-13.

5. Мачнев А. Г., Садыхов P. X Структуры систолических спецпроцессоров для двумерной обработки сигналов // Сб. Проблемы построения САПР СБИС. - Шнек: Ин-т техн. кибернетики АН БССР, 1990.- С. 110-116.

6. Мачнев А. Г., Садыхов P. X , Золотой С. А. Алгоритм построения специализированных систолических вычислителей двумерных преобразований // Сб. Технология построения САПР СБИС. - Минск: Интт техн. кибернетики АН БССР, 1939,- С. 58-68.

7. Мачнев А. Г., Садыхов P. X Систолические структуры вычислителей двумерных преобразований Уолша и Хаара // Сб. Многофункциональные систолические структуры.- Львов: Ин-т прикл. проблем механики и математики АН УССР, 1989. - С. 27-32.

8. Мачнев А. Г. Систолические процессоры для выполнения двумерных ортогональных преобразований при обработке изображений

// Нетоды и средства обработки сложной графической информации. Тез. дскл. конф.- Иижн. Новгород, 1991,- С. 154.

9. Мачнев А. Г., Садыхов P. X Алгоритмы формирования двумерных функций Уолиа и Хаара в систолических процессорах // Распараллеливание обработки информации. Тез. докл. конф. - Львов, 1969. - Т. 1.- С. 105-106.

10. Мачнев А. Г., Садыхов P. X. Линейные систолические структуры вычислителей двумерных преобразований // Методы и микроз-локтронные средства цифрового преобразования и обработки сигналов. Тез. докл. конф. - Рига, 1989. - Т. 1,- С. 334-336.

11. Мачнев А. Г. Видеомагнитное устройство для записи,хранения и поиска цветных изображений // Методы и средства обработки сложной графической информации. Тез. докл. конф. - Нижн. Новгород, 1991.- 0. 155.

12. А. с. 1651295. Систолический процессор обобщенного дискретного преобразования // А. Г. Мачнев, P. X Садыхов, С. А. Золотой (СССР). - » 4707951/24; Заявлено 21.06.89, Опубл. Бш. N 19, 1991.

13. А. с. 1453395. Генератор функций Хаара // А. Г. Мачнев, P. X. Садыхов, С. А. Золотой, А. В. Шаренков (СССР). - N 4267304/24; Заявлено 22.06.87, Опубл. Бш.. N 3. 1989.

14. А. с. 1583930. Генератор функций Хаара // А. Г. Мачнев, P. X Садыхов. С. А. Золотой, В. А. Мищенко (СССР). - N 4442843/24; Заявлено 20.06.85, Опубл. Бш. М 29, 1990.

15. А. с. 1425631. Цифровой функциональный генератор //

P. X Садыхов, А. Г. Мачнев, С. А. Золотой. а А. Шаренков (СССР).-N 4216025/24; Заявлено 25.03.87, Опубл. Бюл. N 35. 1988.

16. А. с. 1631535. Цифровой функциональный генератор // А. Г. Мачнев, P. X Садыхов, С. А. Золотой, а А. Мииенки (СССР). -

И 4626378/24; Заявлено 26.12.88, Опубл. Бюл. N 8, 1991.

17. А. с. 1536398. Устройство для быстрого преобразования Уолша-Адамара / P. X Садыхов, А. Г. Мачнев, С. А. Золотой, Б. X Абду-рахманов Б. X (СССР). - N 4414083/24; Заявлено 25.04.88, Опубл. Бки. N 2, 1990.

18. А. о. 1700598. Устройство для управления монтажом магнитной видеозаписи / А. Г. Мачнев, P. X Садыхов, С. М. Беляев, В. М. Ба-харев (СССР). - N 4778390/10; Заявлено 25.01.00, Опубл. Бюл. N 47, 1991.

РЭЗЮЫЗ

Мачнеу Аляксандр Рыгорович. Алгарытм1чныя 1 апаратныя сродм артаганальных пераутварэ.нняу В1дарысау у В1дзамагн1тных сютзмах.

Лвухмерньи функцьи Уолша. Хаара, В1ленк1на-Крэстэнсона, ар-таганальныя пераутварэнн1 в1дарысау, лтейныя с1стал1чныя пра-цэсары, в1дэамагн1тная сютэма

Лвухмерньи пераутварэши в1дарысау выконваюцца апаратныш сродкам1 з выкарысганнем базюа двухмерных функций. Прапаноува-юцца алгарытмы фарм!равання каваякава-пастаянных функций Хаара, двухмерных Уолша, Хаара, В1леик1на-Крэстэнсона, а такеама адпа-ведныя структуры генератарау. Прыводзяцца алгарытмы артаганальных пераутварэнняу у баз ice двухмерных функцый 1 рэал1зуючыя 1х . структуры л1нейных сютал1чных выл!чальн1кау. На падставе часаскладанастного крытэрыю нрапаноуваецца методыка ix с1нтззу.

Разглядаецца алгорытм 1 структура л!нейнага с1стал1чнага выл1чальн1ка двухыернага пераутварзння В1ленк1на-Крэстэнсона, прызначанага для ф1льтрацы1 1 занальнага кадэ1равання В1дарысау. Паказана мэтазгоднасць скарыстання для сщскання в1дарысау пера-утварэння Уолша 1 даецца структура адпаведнага працзсара. Прыводзяцца пара^нальныя характарыстык! распрацаваных мшчальшкау i ьядомых Л1нейных с1стал'1чных працзсарау двухмерных пераутЕа-рэнняу.

Прапаноуваецца структура прыдады В1дзамагн1тнага sanicy, якая выкарыстоуваецца для захавання в1дарысау, а такеама структура. в1дзамагн1тнай сютэмы 1нфармацыйнага вабеспячэння працзсау дэшыфравання касм!чных здымкау. •

РЕЗЮМЕ

Мачнев Александр Григорьевич. Алгоритмические и аппаратные ' средства ортогональных преобразований, изображений в видеомагнит- . ных системах.

Двумерные функции Уолша, Хаара, Виленкина-Крестенсона, ортогональные преобразования изображений, линейные систолические' процессоры, видеомагнитная система.

Двумерные преобразования изображений выполняются аппаратны-

i¡и средствами с использованием базиса двумерных функций. Предлагаются- алгоритмы формирования кусочно-постоянных функций Хаара, двумерных фунгадий Уолша, Хаара, Виленкина-Нрестенсона, а также соответствующие структуры генераторов. Приводятся алгоритмы ортогональных преобразований в базисе двумерных функций и реализующие их структуры линейных систолических вычислителей. На основе г,ренясло:лгастного критерия предлагается методика их синтеза.

Рассматривается алгоритм и структура линейного систолического вычислителя двумерного преобразования Виленки-на-Крес-теисона, предназначенного для фильтрации и зонального кодирования изображения. Показана целесообразность использования .гая сжатия изображений преобразования Уолаа и дается структура соответствующего процессора. Приводятся сравнительные характеристики разработанных вычислителей и известных линейных систолических процессоров двумерных преобразований.

Предлагается структура устройства Еидеомагнитной записи, используемого для хранения изображений, а такте структура Еидеомагнитной системы информационного обеспечения процессов дешифрирования космических снимков.

RESUi.E

Machnev Alexandr Grlgorievch. Algorithmic and hardware tools for orthogonal transforms of images in video magnetic systems.

Key words: two-dimensional Walsh, Haar, Vilenkln-Crostenson functions, orthogonal transforms of images, linear systolic processors, time-complicated characteristics.

The two-dimensional images transforms are executed by hardware tools with the use of two-dimensional functions basis. The algorithms of piecewise constant Haar functions and two-dimensional Walsh, . Haar, Vllenkln-Crestenson functions forming and the structures of corresponding generators are proposed. The algorithms of orthogonal transforms in the basis of the two-dimensional functions and the structures of linear systolic processor for their realization are presented. The methods for their synthesis on the basis of time-cifnplicated criterion are proposed.

The algorithm and the. structure of the linear systolic

prpcessor of two-dimensional Vllenkin-Crestenson transform for filtering and zone coding are considered. The expediency, of the Walsh transform application for Images compression Is shown and the structure of the corresponding processor Is given. The comparative characteristics of the created processors and the krown linear systolic processors for the two-dimensional transforms are presented.

The structure of the device for video magnetic recording, which Is used for images saving, and the structure of the video magnetic system for Information maintenance of cosmic photos decoding processes are proposed.