Магистрально-модульные средства обработки изображений

Ввод данных в ОЗУ изображений осуществляется от источника видеосигнала через устройство сопряжения.

Управление системой возложено на универсальную ЭВМ, связанную с устройствами отдельной управляющей магистралью. Обмен данными управляющей ЭВМ и ОЗУ изображений производится также по этой магистрали.

Обработка изображения осуществляется модулями конвейера. Данные на вход конвейера поступают из ОЗУ изображений и с выхода конвейера записываются в ОЗУ изображений.

Рассмотрим более подробно отдельные узлы предлагаемой системы.

ОЗУ изображений представляет собой запоминующее устройство со страничной организацией, работающее в режиме постоянного отображения (вывода) записанной информации. Каждая страница ОЗУ позволяет хранить один кадр размером 512*512 отсчетов. Особенностями данного ОЗУ являются возможность работы в режиме "чтение - модификация - запись" и наличие в составе блока ОЗУ собственного арифметико-логического устройства, позволяющего записать в ОЗУ результаты операций над его содержимым и данными с конвейера, причем в ту же страницу, из которой данные читались. Возможная структурная схема ОЗУ изображений приведена на рис. 2.

Генераторы разверток предназначены для образования развертки изображения по строкам, столбцам и линиям произвольной формы, например по кривой Гильберта-Пеано [8] .

Конвейер обрабатывающих модулей несет основную вычислительную нагрузку в системе. Каждый модуль может выполнять одну или несколько операций по обработке изображений.

Подразумевается, что модули, осуществляющие обработку в "скользящем окне", имеют собственную буферную память и требуют однократной подачи каждого отсчета входного изображения для обработки всего кадра. Возможный состав функций модулей в конвейере:

• -    поэлементная обработка (табличные преобразования);

• -    линейная пространственная фильтрация (обработка окном З^х3; 5^Х5 и больших размеров);

• -    нелинейная пространственная обработка (медианный и другие ранговые фильтры, операции математической морфологии).

Каждый модуль в конвейере может работать в двух основных режимах: "обработка" и "прозрачность". В режиме "обработка" модуль выполняет свою функцию согласно предварительной настройке, в режиме "прозрачность" - просто передает данные со входа на выход.

Нужный алгоритм обработки изображения организуется заданием режимов "обработка" и "прозрачность" для модулей конвейера. Если набор модулей конвейера

Рис. 2. Структурная схема ОЗУ изображений: 03У1 ... ОЗУЫ - страничные ОЗУ изображений; АЛУ;

М1 . . . Мк - модули конвейера

не позволяет произвести обработку за один проход, возможна повторная обработка с предварительной перенастройкой модулей.

Очевидно, что с помощью такой организации системы легко реализуются алгоритмы обработки последовательного типа, например согласно блок-схеме, изображенной на рис . 3 .

В то же время обычно затруднительно реализовать алгоритмы с параллельными ветвями, ака, например, изображенный на рис. 4. Однако введение в ОЗУ изображения арифметико-логического устройства

(АЛУ), как описано выше, позволяет реализовать и такие алгоритмы.

Система обработки изображении, о* полненная на основе предложенной структурной схемы, может обеспечить высокую гибкость вычислений при сохранении приемлемой стоимости и высокой производительности, характерных для конвейерных систем. Наличие собственного АЛУ в запоминующем устройстве изображений позволит реализовать достаточно просто ряд алгоритмов, недоступных конвейерным системам.

Рис. 3. Блок-схема последовательного алгоритма обработки изображения.

F1 ... Fk - функции обработки

Рис. 4. Блок-схема параллельнопоследовательного алгоритма обработки изображения

Так, например, посредством вычислительного устройства с описанной организацией легко осуществить алгоритм "нерезкого маскирования", недоступный для обычной конвейерной системы. Возможна также реализация всех алгоритмов, использующих два изображения как входные данные для вычисления третьего изображения.

Важной чертой предлагаемой структуры является возможность использовать в конкретном варианте комплектации систе мы оазличный набор модулей конвейера как по числу, так и по наименованиям. Б минимальной конфигурации системы можно иметь ОЗУ изображений на две страницы и один модуль поэлементного преобразования. Добавление модулей в состав конвейера не потребует переделок аппаратуры, величина задержки, вносимая вновь включенным в конвейер модулем, может быть учтена перепрограммированием генераторов разверток.

Предложена структурная схема системы обработки изображений конвейерного типа, обладающая высокой гибкостью в организации вычислений и позволяющая реализовать большое число алгоритмов обработки изображений "низкого уровня" в высоком темпе за счет применения специализированных вычислительных модулей в специальной организации ОЗУ изображений. При вы полнении алгоритмов, прямо не реализуемых вычислительными модулями конвейера, производительность системы остается достаточно высокой.

Система обработки изображений, построенная таким образом, позволит быстро производить перекомпоновку аппаратной части в зависимости от решаемых задач и требований производительности.