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JPS6051133B2 - natural logarithm converter - Google Patents
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JPS6051133B2 - natural logarithm converter - Google Patents

natural logarithm converter

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JPS6051133B2
JPS6051133B2 JP55174270A JP17427080A JPS6051133B2 JP S6051133 B2 JPS6051133 B2 JP S6051133B2 JP 55174270 A JP55174270 A JP 55174270A JP 17427080 A JP17427080 A JP 17427080A JP S6051133 B2 JPS6051133 B2 JP S6051133B2
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JP
Japan
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data
bit
natural logarithm
digital data
normalized
Prior art date
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JP55174270A
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Japanese (ja)
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和秀 岩田
茂樹 柴山
信敏 中山
幸信 伊藤
栄太郎 西原
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/02Digital function generators
    • G06F1/03Digital function generators working, at least partly, by table look-up
    • G06F1/035Reduction of table size
    • G06F1/0356Reduction of table size by using two or more smaller tables, e.g. addressed by parts of the argument
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種の物理量を示すデータをパイプライン方式
で簡易に自然対数変換することのできる自然対数変換装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a natural logarithm conversion device that can easily perform natural logarithm conversion of data representing various physical quantities using a pipeline method.

コンピューターX線断層撮影装置におけるX線吸収係数
の演算処理を始めとして、計測された物理量データを自
然対数変換することが要求されるシステムが非常に多い
There are many systems that require natural logarithmic transformation of measured physical quantity data, including calculation processing of X-ray absorption coefficients in computerized X-ray tomography devices.

例えば上記装置では入射X線の強度を10、物体を透過
したX線の強度を11物体のX線吸収係数をμ、物体の
X線透過長をXとしたとき、として示される。
For example, in the above device, the intensity of the incident X-ray is 10, the intensity of the X-ray transmitted through the object is 11, the X-ray absorption coefficient of the object is μ, and the X-ray transmission length of the object is X.

これを自然対数変換すると、として示されることから、
上記強度の比(IO/1)と距離Xを計測することによ
つて極めて簡易にX線吸収係数μを求めることが可能と
なる。。ところが現在実用化されている上記装置にあつ
ては、一方向当り512個のデータを得、これを60紡
向についてそれぞれ求めて3072ω個のデータを得て
各部位のX線吸収係数μをマトリックス状に求め、これ
らによソー枚の診断画像を構成している。従つて、これ
らのデータを全て自然対数変換する必要があり、自然対
数変換処理の高速化が必須となつている。このような自
然対数変換処理を行う装置には、級数展開を用いるもの
やテーブル検索を行うものが提唱され、実用化されてい
るが、前者は処理精度が悪い上計算所要時間が長いと云
う欠点を有しており、また後者は入力データ長によつて
はメモリ容量が極めて膨大になると云う欠点を有してい
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、データを正規化してテーブル
検索を行わしめ、これを補正処理する,ことによつて簡
易に且つ精度良く自然対数変換データを得ることを可能
とし、且つバイブライン演算を導入することによつて実
質的に変換処理所要時間の短縮化を図つた簡易で実用性
の高い構成の自然対数変換装置を提供することにある。
When this is transformed into natural logarithms, it is shown as
By measuring the intensity ratio (IO/1) and the distance X, the X-ray absorption coefficient μ can be determined very easily. . However, with the above-mentioned device that is currently in practical use, 512 pieces of data are obtained per direction, and this is calculated for each of the 60 spinning directions to obtain 3072ω pieces of data, and the X-ray absorption coefficient μ of each part is calculated as a matrix. These images are used to construct diagnostic images. Therefore, it is necessary to perform natural logarithmic transformation on all of this data, and it is essential to speed up the natural logarithmic transformation processing. Devices that perform such natural logarithm conversion processing have been proposed and put into practical use, such as those that use series expansion and those that perform table search, but the former has the disadvantage of poor processing accuracy and long calculation time. The latter has the disadvantage that the memory capacity becomes extremely large depending on the input data length. The present invention was made in view of these circumstances.
The purpose of this is to normalize the data, perform a table search, and perform correction processing to make it possible to easily and accurately obtain natural logarithm-transformed data, and also to introduce the Vibrine calculation. It is an object of the present invention to provide a natural logarithm conversion device having a simple and highly practical configuration that can substantially shorten the time required for conversion processing.

以下、図面を参照しC本発明の一実施例につき説明する
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本装置による自然対数変換処理の形態を概略的
に示すものであり、入力データXを正規化する第1ステ
ップA1この正規化データを用い3てテーブル検索して
上記入力データXに対する一次近似計算を行う第2ステ
ップB、そして一次近似計算により求められたデータを
前記正規化の情報を用いて補正計算し自然対数変換した
データ′0gxを得る第3のステップCにより構成され
4.る。
FIG. 1 schematically shows the form of natural logarithm conversion processing performed by this device, in which the first step A1 normalizes the input data 4. It consists of a second step B that performs a first-order approximation calculation, and a third step C that corrects the data obtained by the first-order approximation calculation using the normalization information and obtains natural logarithm-transformed data '0gx.4. Ru.

これらの第1乃至第3のステップA,B,Cはバイブラ
イン的に順次実行される。今、ここで入力データXが例
えば第2図に示すように上位8位ビットK1、および下
位8ビットW1からなる16ビットのディジタルデータ
として与えられるものとする。
These first to third steps A, B, and C are sequentially executed in a vibratory manner. Now, assume that the input data X is provided as 16-bit digital data consisting of the upper 8 bits K1 and the lower 8 bits W1, as shown in FIG. 2, for example.

この場合、データxはX=K1●7+W1として表わす
ことができ、第3図にその概略構成を示す装置の入力レ
ジスタ1にセットされる。
In this case, data x can be expressed as X=K1.multidot.7+W1, and is set in input register 1 of the device whose schematic configuration is shown in FIG.

この入力レジスタ1を含むシフト数テーブル2および8
ビットシフタ3は第1のステップAを実行する正規化回
路を構成るものである。正規化処理は、例えばデータが
「0010」の如き、上位ビットに「0」を有するとき
、これを上位ビット方向へビットシフトして正規化デー
タ「1000」を作成するものであり、前記シフト数テ
ーブル2によつてビットシフト数が定められている。即
ち、シフト数テーブル2は、例えば256ワード、4ビ
ットの門容量を有するROMからなり、前記入力データ
Xの上位8位ビットデータK1をアドレス入力してビッ
トシフト数を出力している。このビットシフト数を受け
て8ビットシフタ3は前記データX1をビットシフトし
、最上位ビットに[1」がくるようにデータ変換を行つ
てデータの正規化を行つている。従つて、この8ビット
シフタ3を介して正規化されたデータ?はとして示され
る。
Shift number tables 2 and 8 containing this input register 1
The bit shifter 3 constitutes a normalization circuit that executes the first step A. In the normalization process, when the data has "0" in the upper bits, such as "0010", this is bit-shifted toward the upper bits to create normalized data "1000", and the number of shifts is Table 2 defines the number of bit shifts. That is, the shift number table 2 is composed of, for example, a ROM having a gate capacity of 256 words and 4 bits, and receives the upper 8 bit data K1 of the input data X as an address and outputs the bit shift number. In response to this bit shift number, the 8-bit shifter 3 bit-shifts the data X1, performs data conversion so that [1] is placed in the most significant bit, and normalizes the data. Therefore, the data normalized through this 8-bit shifter 3? is indicated as.

第2ステップBの処理を行う一次近似計算回路Bは、R
OMにて構成された自然対数変換テーブル4、第1補正
テーブル5、乗算器6、加算器7、そしてROMにて構
成された第2補正テーブル8からなる。
The first-order approximation calculation circuit B that performs the process of the second step B is R
It consists of a natural logarithm conversion table 4 made up of OM, a first correction table 5, a multiplier 6, an adder 7, and a second correction table 8 made of ROM.

上記自然対数テーブル4および第1補正テーブル5は前
記正規化データ式の上位8ビットデータK2をアドレス
入力して予め登録されたテーブル情報つまり、一次近似
データと補正データを出力するものである。この補正デ
ータと前記正規化データX2の下位8ビットデータW2
とが乗算器6にて乗算され、この乗算出力データに一次
近似データが加算器7にて加えられて前記正規化データ
?に対して自然対数変換されたデータFOgX2が求め
られている。即ち、前記正規化データ?の自然対数変換
につき考えるととして示される。
The natural logarithm table 4 and the first correction table 5 input the upper 8-bit data K2 of the normalized data formula as an address and output pre-registered table information, that is, primary approximation data and correction data. This correction data and the lower 8 bit data W2 of the normalized data X2
is multiplied by a multiplier 6, and first-order approximation data is added to this multiplication output data by an adder 7 to obtain the normalized data ? Data FOgX2 that has been subjected to natural logarithm transformation is obtained. That is, the normalized data? Considering the natural logarithmic transformation of

上式中右辺第3項に着目してみればK2・23クJW2
に比して十分大きくなる関係が成立することから、上式
を次のように近似的に示すことが可能となる。 .一
(″<)6tυ 〜 −0細1 〜 (コ
−このうち、8e
0g2は定数として与えられるものであるから、残り2
項の計算を入力データ!に対して行えばよいことになる
If we focus on the third term on the right side of the above equation, we get K2.23ku JW2.
Since a relationship is established that is sufficiently larger than , it is possible to approximately express the above equation as follows. .. 1 (″<)6tυ ~ −0 thin 1 ~ (ko
-Of these, 8e
Since 0g2 is given as a constant, the remaining 2
Input data to calculate terms! It would be a good idea to do this for .

しかして今、データK2は高々8ビットのデータである
から256,ワードのROMを用いて各アドレスに、そ
の変換データを予め登録し、上記データK2をアドレス
入力して変換データEOgK2と17/K2をそれぞれ
求めるようにする。ちなみに8 ′0g2および1/2
8は共に定数であるから、これらを含めたデータを読出
すことにより、(8e0g2+′0gK2)と17/K
2・7を同時に求めることができる。従つて、乗算器6
にて上記1/K2・7とW2との乗算を行い、これに(
8f0g2+EOgK2)のデータを加算器7にて加算
することによつ−てFOgX2なる自然対数変換データ
を簡易に求めることができる。また前記第2補正テーブ
ル8は9ワードのROMからなり、前記ビットシフト数
nに相当した量の自然対数変換データを格納している。
即ち、前記正規化されたデータjは、そのビットシフト
数をnとしたときなる関係を有しており、 として示される。
However, since the data K2 is 8-bit data at most, the converted data is registered in advance at each address using a 256-word ROM, and the data K2 is input into the address, and the converted data EOgK2 and 17/K2 are input. Find each of them. By the way, 8'0g2 and 1/2
Since both 8 are constants, by reading data including these, we can obtain (8e0g2+'0gK2) and 17/K
2 and 7 can be found at the same time. Therefore, multiplier 6
Multiply the above 1/K2・7 by W2, and add (
By adding the data of 8f0g2+EOgK2) in the adder 7, the natural logarithm transformed data FOgX2 can be easily obtained. The second correction table 8 is made up of a 9-word ROM, and stores an amount of natural logarithm conversion data corresponding to the bit shift number n.
That is, the normalized data j has a relationship where n is the number of bit shifts, and is expressed as follows.

しかしてこのNfOg2を前記ビットシフト数nに対応
して求め、第3ステップCにおいて加算器9により、な
る演算を施し、互こに補正計算された自然対数変換デー
タEOgxlが求められている。
Therefore, this NfOg2 is obtained in accordance with the bit shift number n, and in the third step C, the following calculation is performed by the adder 9, and the mutually corrected natural logarithm conversion data EOgxl is obtained.

次表第1〜3表は、前記各テーブル2,4,5,8を形
成するメモリのアドレス構成を示したものである。
Tables 1 to 3 below show the address structure of the memories forming each of the tables 2, 4, 5, and 8.

このようにすればシフト数テーブル2を256ワード4
ビットのROMを用い、またテーブル4,5を一体的に
256ワード、(16+8)ビットのROMを用い、更
に第2補正テーブル8を9ワード16ビットのROMを
用いてそれぞれ実現できるので、装置構成の簡略化を図
ることができる。
In this way, shift number table 2 will be 256 words 4
Tables 4 and 5 can be realized using a ROM of 256 words and (16+8) bits, and the second correction table 8 can be realized using a ROM of 9 words and 16 bits. can be simplified.

以上説明したように本装置によれば、第1〜第3のステ
ップA,B,Cをバイブライン的に順次連続して実行さ
せて入力データXに対する自然対数変換を極めて容易に
、且つ精度よく行い得る。
As explained above, according to the present device, the first to third steps A, B, and C are successively executed in a vibrating manner to perform natural logarithmic transformation on input data X extremely easily and with high precision. It can be done.

しかもメモリ容量も正規化処理を施したことによつて少
なく抑えることができ、システム構成の簡.略化を図り
得る。また上述したバイブライン演算により、或るデー
タX1に対する変換処理が第3ステップで行われている
時点にあつては、次のデータX2に対する演算を第2ス
テップで実行し、更に第1ステップでは更に次のデータ
X3に対す)る演算を実行することができるので実質的
に演算処理所要時間の大幅な短縮化を図り得る。従つて
前述した膨大な量の物理データを自然対数変換する場合
等に、絶大なる効果を奏する。尚、本発明は上記実施例
にのみ限定さるものではない。
Moreover, the memory capacity can be kept small by performing normalization processing, which simplifies the system configuration. It can be simplified. Furthermore, by the above-mentioned vibe line calculation, when the conversion process for a certain data X1 is being performed in the third step, the calculation for the next data Since the calculation can be executed on the next data X3), the time required for calculation processing can be substantially reduced. Therefore, it is extremely effective when natural logarithm transformation is performed on a huge amount of physical data as described above. Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば入力データに対する最大ビットシフト数の設定や
、処理対象とするデータのビット長等は仕様に応じて定
めればよい。またこの仕様に応じてテーブルのメモリ構
成を定めればよいことは勿論のことである。要するに本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。
For example, the maximum number of bit shifts for input data, the bit length of data to be processed, etc. may be determined according to specifications. It goes without saying that the memory structure of the table may be determined in accordance with this specification. In short, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明の一実施例を示すもので、第1図は処理ステ
ップの概略を示す図、第2図は入力データのフォーマッ
トを示す図、第3図は装置全体の概略構成図である。 1・・・・・・入力レジスタ、2・・・・・シフト数テ
ーブル、3・・・・・・8ビツトシスタ、4・・・・・
自然対数テーブル、5・・・・・・第1補正テーブル、
6・・・・・・乗算器、7・・・・・・加算器、8・・
・・・・第2補正テーブル、9・・・加算器。
The drawings show an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a diagram showing an outline of processing steps, FIG. 2 is a diagram showing a format of input data, and FIG. 3 is a schematic diagram of the overall configuration of the apparatus. 1...Input register, 2...Shift number table, 3...8-bit sister, 4...
Natural logarithm table, 5...first correction table,
6... Multiplier, 7... Adder, 8...
...Second correction table, 9...Adder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 Nビットの入力ディジタルデータを格納する入力レ
ジスタと、上記入力ディジタルデータの上位数ビットの
データを入力して該入力ディジタルデータの正規化に必
要なビットシフト数nを予め登録されたテーブルから読
出すシフト数テーブルと、このシフト数テーブルから読
出されたビットシフト数nに従つて前記入力レジスタに
格納された入力ディジタルデータをnビットシフトして
正規化するシフタと、このnビットシフトされて正規化
されたディジタルデータに対する第1の自然対数データ
を求める変換回路と、前記ビットシフト数nに対応する
第2の自然対数データ(nlog2)を求める手段と、
前記第1の自然対数データから上記第2の自然対数デー
タを減算して前記入力ディジタルデータの自然対数変換
データを求める加算器とを具備したことを特徴とする自
然対数変換装置。 2 変換回路は、正規化されたNビットのディジタルデ
ータをkビットの上位ビット群データKと(N−k)ビ
ットの下位ビット群データWとに分け、上記上位ビット
群データKに対する自然対数データlogKを求めると
共に、定数(N−k)lOg2および変数W/K・2^
(^N^−^K^)それぞれ求め、これらの各データを
加算して前記正規化されたNビットのデジタルデータに
対する第1の自然対数データを求めるものである特許請
求の範囲第1項記載の自然対数変換装置。
[Scope of Claims] 1. An input register for storing N-bit input digital data, and inputting data of the upper few bits of the input digital data to predetermine the number n of bit shifts necessary for normalizing the input digital data. a shift number table read from a registered table; a shifter that shifts and normalizes the input digital data stored in the input register by n bits according to the bit shift number n read from the shift number table; a conversion circuit for obtaining first natural logarithm data for n-bit shifted and normalized digital data; and means for obtaining second natural logarithm data (nlog2) corresponding to the bit shift number n;
A natural logarithm conversion device comprising: an adder that subtracts the second natural logarithm data from the first natural logarithm data to obtain natural logarithm conversion data of the input digital data. 2. The conversion circuit divides the normalized N-bit digital data into k-bit upper bit group data K and (N-k) bit lower-order bit group data W, and converts the normalized N-bit digital data into natural logarithm data for the upper bit group data K. In addition to finding logK, constant (N-k)lOg2 and variable W/K・2^
(^N^−^K^) respectively and add these respective data to obtain first natural logarithm data for the normalized N-bit digital data. natural logarithm transformer.
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