446 Hình 16.35 Nguyên mẫu bộ lọc đồng hình. Hình 16.36 Một ảnh truyền hình gốc. Hình 16.37 Ảnh sau khi lọc đồng hình nguyên mẫu. 447 16.9 Lọc trung vị thời gian thực Trong chương 4 chúng ta đã đưa ra khái niệm lọc trung vị, và dùng nó trong một ví dụ. Trung bình trong một lân cận xác định trước được rút ra từ một giá trị lân cận mà số các giá trị lớn hơn giá trị này thì bằng số các giá trị nhỏ hơn giá trị này trong cùng một lân cận. Ứng dụng của lọc trung vị trong tín hiệu TV là để loại bỏ các nhiễu xung. Chúng ta sẽ dùng khái niệm trích và giữ mẫu để phát triển một bộ lọc trung vị. Xem xét ảnh được quét bằng một mẫu 3 3: a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 Ở đây các phần tử trong ảnh được che bằng mẫu được thiết kế như {a i : i = 0,1,…,8}. Một cấu trúc mà đưa ra các bước quét mẫu được cho trong hình 16.38. Cấu trúc này được phát triển chính xác theo lọc trung vị được dựa trên mối quan hệ: Trung bình = (N/2 + 1) cực đại của dãy {a 0 , a 1 , …,a S } ở đây N = số các giá trị. Điều này có thể giải thích rõ ràng hơn thông qua một ví dụ số học. Xem xét các số {7,9,8,2,0,10,11,15,9}. Sắp xếp lại thông qua thứ tự giảm dần chúng ta có {15,11,10,9,9,8,7,2,0}. Trung bình là giá trị lớn nhất thứ năm, là số 9. 448 Hình 16.38 Quét ảnh dùng cửa sổ lọc 3 3. Xem xét lưu đồ trong hình 16.39. Tám giá trị rút ra từ mẫu là đầu vào khối có tên là “mạch điện 1”. Mạch điện 1 xác định giá trị lớn nhất, “max1”, trong số 8 đầu vào. Khối tiếp theo có tên “mạch điện 2 “ dùng đầu vào “max1” và đặt giá trị bằng max1 bằng không. Đầu ra của mạch điện 1 là 8 đầu vào với giá trị lớn nhất đặt bằng không và giá trị lớn nhất của các phần còn lại max2. Mạch điện 3, 4, và 5 có cùng một chức năng như mạch điện 2. Ví dụ tiếp theo trong sơ đồ chứng tỏ rằng đầu ra là trung bình của 3 3. Bây giờ chúng tôi sẽ giải thích thiết kế thực sự của các mạch điện này. Sơ đồ thiết kế của mạch điện 1 được giới thiệu trong hình 16.40a. Mach điện từ 2 đến 5 có sơ đồ khối giới thiệu trong hình 16.40b. Hình 16.40a có một khối tên là “max1” toàn bộ chức năng là xác định giá trị cực đại trong số chín đầu vào. Mạch điện S/H hoạt động như một thanh ghi dịch tương tự, cho phép chuyển dữ liệu từ một khối mạch điện tới một khối khác qua điều khiển của một trung trung tâm, CK. Chức năng của bộ so sánh trong hình 16.40b là đặt giá trị bằng max1 trong số chín đầu vào từ a 0 -a 8 xuống không. Khối có tên max i +1 xác định giá trị cực đại từ chín đầu vào. Bây giờ tất cả các việc mà chúng ta cần làm là thiết kế một mạch mà thực hiện xử lý so sánh, và một trong số đó cho các khối max i . Chúng ta bắt đầu cho thiết kế các khối max i . Tìm giá trị lớn nhất. Một thiết kế để rút ra giá trị lớn nhất của chín đầu vào có thể được giới thiệu trong hình 16.41. Nó hoạt động theo: Nếu a 1 , cho ví dụ, là giá trị cực đại, thì D11 sẽ hoạt động, D12 sẽ bị hiệu chỉnh ngược. Khuếch đại thuật toán 2 sẽ có hồi tiếp qua D11 và R. Bây giờ xem xét mạch điện cho khuếch đại thuật toán 1. Vì a 1 là giá trị lớn nhất, nên a 0 < a 1 , và vì vậy D01 sẽ bị hiệu chỉnh ngược. Cũng như vậy D02 sẽ hoạt động 449 qua một dòng theo vòng lặp chứa R, D02, và mạch ra của khuếch đại thuật toán. Khuếch đại thuật toán 1 sẽ vì thế có hồi tiếp của nó qua D02. Một áp dụng như vậy cho các khuếch đại thuật toán từ 3 đến 9. Rõ ràng mạch điện giữ lại giá trị lớn nhất của {a 0 ,a 1 , …,a 8 }. Hình 16.39 Bộ lọc trung vị. 450 Hình 16.40 Thiết kế sơ đồ khối cho mạch (a). (b) mạch 2 đến 5. 451 Hình 16.41 Mạch định vị giá trị lớn nhất của 8 giá trị. Hình 16.42 Mạch tương đối. Hình 16.43 Một mạch khuếch đại khác. Mạch so sánh. Chức năng của mạch so sánh là làm mất tác dụng các giá trị nằm ngoài chín đầu vào a 0 - a 8 mà bằng giá trị cực đại. Giá trị cực đại được rút ra dùng mạch điện trước. Một mạch điện đưa ra xử lý này được giới thiệu trong hình 16.42. Nó hoạt động theo: Giá trị a 0 -a 8 cộng giá trị cực đại của chúng, max i , là đầu vào các mạch điện. Mạch điện này bao gồm các mạch con, mỗi mạch con chứa một độ khuếch đại khác nhau. (hình 16.43), một mạch điện giá trị thuần tuý (mà cơ bản là một một bộ tách sóng xây dựng từ các khuếch đại thuật toán), và hai chuyển mạch. Nếu a 0 đạt tới giá trị lớn nhất, thì đầu ra của các bộ vi phân là không, các chuyển mạch sw01 và sw02 mở, và dây 0 bị ngắt khỏi a 0 . Nếu không có dòng . 44 6 Hình 16.35 Nguyên mẫu bộ lọc đồng hình. Hình 16.36 Một ảnh truyền hình gốc. Hình 16.37 Ảnh sau khi lọc đồng hình nguyên mẫu. 44 7 16.9 Lọc trung vị thời gian thực Trong chương 4. mạch điện đưa ra xử lý n y được giới thiệu trong hình 16 .42 . Nó hoạt động theo: Giá trị a 0 -a 8 cộng giá trị cực đại của chúng, max i , là đầu vào các mạch điện. Mạch điện n y bao gồm các mạch. Cấu trúc n y được phát triển chính xác theo lọc trung vị được dựa trên mối quan hệ: Trung bình = (N/2 + 1) cực đại của d y {a 0 , a 1 , …,a S } ở đ y N = số các giá trị. Điều n y có thể giải