JP2001112007A - Image compressor and image expander - Google Patents

Image compressor and image expander

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JP2001112007A
JP2001112007A JP28514599A JP28514599A JP2001112007A JP 2001112007 A JP2001112007 A JP 2001112007A JP 28514599 A JP28514599 A JP 28514599A JP 28514599 A JP28514599 A JP 28514599A JP 2001112007 A JP2001112007 A JP 2001112007A
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JP
Japan
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pixel
image
correlation
optimal
pixels
Prior art date
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Pending
Application number
JP28514599A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigetoshi Noda
重利 納田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the compression rate in no loss compression of a three- dimensional image signal. SOLUTION: A three-dimensional optimum adaptive encoding means 100 receives a three-dimensional digital image signal, and a pixel correlation evaluation means 101 calculates the evaluation of the correlation among prescribed respective pixels that can be referred to belonging to current referenced pixels and elapsed referenced pixels of a prediction object pixel. An optimum value calculation means 102 obtains a set of selected pixels or a proper optimum function maximizing the correlation between the pixels on the basis of the evaluation of the correlation to calculate an optimum value. An optimum adaptive encoding means 103 encodes the object pixel on the basis of the calculate optimum value to generate an encoded signal. An entropy encoding means 200 applies entropy encoding to the encoded signal to generate a three- dimensional no loss compression image signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は画像圧縮装置及び画
像伸張装置に関し、特に静止画連写画像や動画像といっ
た時間的な相関関係を持つ複数の画面から構成される3
次元画像の無損失画像圧縮を行う画像圧縮装置とその圧
縮画像信号の伸張を行う画像伸張装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image compression device and an image decompression device, and more particularly to a plurality of screens having a temporal correlation, such as a still image continuous image and a moving image.
The present invention relates to an image compression device that performs lossless image compression of a two-dimensional image and an image expansion device that expands the compressed image signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今はマルチメディア分野が発展し、静
止画像や動画像等、大量の画像がネットワークに流れて
いる。また、高解像度のデジタルスチルカメラも普及
し、画像コンテンツマーケットも膨大になってきた。こ
れらの画像のアーカイブ、流通、編集等において、特に
放送局や医療分野等、画質を劣化なしに、すなわち無損
失圧縮することが求められている。特に、静止画カメラ
で連写した画像や、一般的動画像(ビデオカメラで撮影
した画像や、アニメ等)等の時間的な相関関係を持つ複
数の画面から構成される3次元画像の情報量は膨大にな
るため、圧縮率を高めることが必須である。このような
圧縮・伸張の過程を経ても基の情報が保存できる無損失
(Lossless)画像圧縮方法として、種々の方法
が知られているが、そのうちの一つの手法である3次元
予測型DPCM処理について説明する。
2. Description of the Related Art Recently, the field of multimedia has been developed, and a large amount of images such as still images and moving images are flowing through networks. In addition, high-resolution digital still cameras have become widespread, and the image content market has become enormous. In archiving, distributing, editing, and the like of these images, there is a demand for lossless compression of image quality, particularly in broadcast stations and medical fields, without deterioration. In particular, the amount of information of a three-dimensional image composed of a plurality of screens having a temporal correlation such as an image continuously shot by a still image camera and a general moving image (an image shot by a video camera, an animation, etc.). It is indispensable to increase the compression ratio because of the huge volume. Various methods are known as a lossless image compression method that can retain the original information even after such a compression / expansion process. One of these methods is a three-dimensional predictive DPCM process. Will be described.

【0003】図18は、従来の3次元予測型DPCM処
理を行う画像圧縮装置の構成図である。従来の画像圧縮
装置は、予測誤差を算出する3次元予測型DPCM50
0と、予測誤差のエントロピー符号化を行うエントロピ
ー符号化手段200とから構成される。3次元予測型D
PCM500は、3次元デジタル画像信号を入力し、画
面内及び画面間において適応演算された予測値と対象画
素との差分信号である予測誤差を算出する。また、エン
トロピー符号化手段200は、3次元予測型DPCM5
00で算出された予測誤差について、ハフマン符号化ま
たは算術符号化により、可変長の符号化を行い、圧縮さ
れたコードを出力する。
FIG. 18 is a configuration diagram of a conventional image compression apparatus that performs a three-dimensional prediction type DPCM process. A conventional image compression apparatus includes a three-dimensional prediction type DPCM 50 for calculating a prediction error.
0 and entropy encoding means 200 for performing entropy encoding of the prediction error. 3D prediction type D
The PCM 500 receives a three-dimensional digital image signal, and calculates a prediction error which is a difference signal between a target pixel and a prediction value adaptively calculated within a screen and between screens. Also, the entropy encoding means 200 is a three-dimensional prediction type DPCM5
The prediction error calculated in 00 is subjected to variable-length coding by Huffman coding or arithmetic coding, and a compressed code is output.

【0004】3次元予測型DPCM500の行うDPC
M符号化について説明する。DPCM符号化では、対象
画素x_iと、その周辺画素あるいは過去画素から予測
した予測値p_iと、からその差分信号d_iを算出す
る。具体例で説明する。図19は、3次元画像における
画素対応関係を示している。例えば、動き検出にて、ほ
ぼ静止画と見なせる領域では、対象画素Pの予測値p
は、経時参照画素x’0を用いて、
DPC performed by three-dimensional prediction type DPCM500
The M encoding will be described. In the DPCM encoding, a difference signal d_i is calculated from a target pixel x_i and a prediction value p_i predicted from its surrounding pixels or past pixels. A specific example will be described. FIG. 19 shows a pixel correspondence in a three-dimensional image. For example, in a region that can be regarded as a still image in motion detection, the prediction value p of the target pixel P
Is calculated using the temporal reference pixel x′0.

【0005】[0005]

【数1】 p=x’0 ……(1) とすることができる。また、例えば動画と見なされる領
域では、Pの周辺画素により予測処理を行う。適応処理
を行う予測処理の場合、対象画素との間の誤差が最も小
さい画素値や、いくつかの画素の平均値を算出した値、
等から予測値が選択される。このとき選択された計算モ
ードを表す特殊コードを付加する。例えば、p=x1を
選択した場合の特殊コードSVはSV=1とし、p=y
1を選択した場合はSV=2とする、等である。この特
殊コードは、一般的に、ある適当なスキャンブロック、
例えばスキャンライン毎にヘッダー情報として付加され
る。
## EQU00001 ## p = x'0 (1) For example, in a region regarded as a moving image, prediction processing is performed using pixels around P. In the case of the prediction process in which the adaptive process is performed, the pixel value with the smallest error from the target pixel, the value obtained by calculating the average value of some pixels,
For example, a predicted value is selected. At this time, a special code indicating the selected calculation mode is added. For example, the special code SV when p = x1 is selected is SV = 1, and p = y
When 1 is selected, SV = 2, and so on. This special code is generally used to identify some suitable scan block,
For example, it is added as header information for each scan line.

【0006】また予測化DPCM出力として、差分信号
d_iは、次の式で得られる。
[0006] As a predicted DPCM output, a difference signal d_i is obtained by the following equation.

【0007】[0007]

【数2】 d_i=x_i−p_i …(2) ここで、予測値p_iは、上記説明の適応処理により選
択された予測関数である。
D_i = x_ip−p_i (2) Here, the predicted value p_i is a prediction function selected by the adaptive processing described above.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の3次元
の無損失圧縮を行う画像圧縮装置は、圧縮率が低く、実
用化に適さないというという問題がある。
However, the conventional image compression apparatus for performing three-dimensional lossless compression has a problem that the compression ratio is low and is not suitable for practical use.

【0009】上記説明の3次元の無損失圧縮では、ある
適当なスキャンブロック、例えばスキャンライン毎に計
算モードを可変にしている。このような処理は、実際の
画像の特徴に応じた最適処理ではないため、予測精度が
よくない場合が発生する。また、同一スキャンブロック
では固定の計算モードとなり、画素によっては差分信号
が大きくなり予測精度がよくない場合が発生するため、
スキャンブロック単位の適応処理では圧縮率の向上への
寄与が少なくなる。このように、従来の無損失圧縮で
は、予測精度を向上させることができず、従って圧縮率
を向上させることが難しかった。
In the three-dimensional lossless compression described above, the calculation mode is made variable for each appropriate scan block, for example, for each scan line. Since such processing is not optimal processing according to the characteristics of an actual image, there are cases where prediction accuracy is poor. In the same scan block, a fixed calculation mode is set, and a difference signal is increased depending on a pixel, and a case where prediction accuracy is not good occurs.
In the adaptive processing in units of scan blocks, the contribution to the improvement of the compression ratio is reduced. As described above, in the conventional lossless compression, the prediction accuracy cannot be improved, and therefore, it has been difficult to improve the compression ratio.

【0010】一方、画素毎に適応処理を行い各画素に特
殊コードを付加する場合は、情報ビット数が増加してし
まうため圧縮率が必ずしも向上しない。このように、従
来の無損失圧縮手法は圧縮率が低いために、実際にはほ
とんど普及していない。
On the other hand, when adaptive processing is performed for each pixel and a special code is added to each pixel, the number of information bits increases, so that the compression ratio is not necessarily improved. As described above, the conventional lossless compression technique has hardly been widely used because of its low compression ratio.

【0011】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、3次元の無損失圧縮において圧縮率を高める
ことの可能な画像圧縮装置及びこの画像圧縮装置により
圧縮された圧縮画像信号を伸張する画像伸張装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an image compression apparatus capable of increasing a compression ratio in three-dimensional lossless compression, and a compressed image signal compressed by the image compression apparatus. An object of the present invention is to provide an image decompression device for decompression.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、静止画連写画像や動画像といった時間的
な相関関係を持つ複数の画面から構成される3次元画像
の無損失画像圧縮を行う画像圧縮装置において、3次元
デジタル画像信号を入力し、予測対象画素の現参照画素
及び経時参照画素に属する所定の参照可能な画素個々の
相関関係を評価する画素相関評価手段と、前記画素相関
評価に基づいて画素間の相関を最大ならしめるような最
適値を算出する最適値算出手段と、前記最適値に基づい
て対象画素を符号化し、符号化信号を生成する最適適応
符号化手段と、前記符号化信号をエントロピー符号化す
るエントロピー符号化手段と、を備えたことを特徴とす
る画像圧縮装置、が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a three-dimensional lossless image composed of a plurality of screens having a temporal correlation such as a continuous image of a still image and a moving image is provided. In the image compression device for performing compression, a three-dimensional digital image signal is input, and pixel correlation evaluation means for evaluating a correlation of each of predetermined referenceable pixels belonging to a current reference pixel and a temporal reference pixel of a prediction target pixel, and Optimal value calculating means for calculating an optimum value for maximizing the correlation between pixels based on pixel correlation evaluation, and optimal adaptive coding means for coding a target pixel based on the optimum value and generating a coded signal And an entropy encoding unit for entropy encoding the encoded signal.

【0013】このような構成の画像圧縮装置は、3次元
デジタル画像信号を入力し、画素相関評価手段によって
予測対象画素の現参照画素及び経時参照画素に属する所
定の参照可能な画素個々の相関関係の評価を算出し、最
適値算出手段により画素間の相関を最大とする、例え
ば、画素の選択組または適当な最適関数を求めて最適値
を算出する。最適適応符号化手段では、算出された最適
値に基づいて対象画素の符号化を行う。エントロピー符
号化手段では、符号化された信号にエントロピー符号化
を施し、3次元の無損失圧縮画像信号を生成する。
The image compressing apparatus having such a configuration receives a three-dimensional digital image signal, and the pixel correlation evaluation means correlates the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel. Is calculated, and the optimum value is calculated by, for example, obtaining a selected set of pixels or an appropriate optimum function to maximize the correlation between pixels by the optimum value calculating means. The optimal adaptive encoding means encodes the target pixel based on the calculated optimal value. The entropy coding means performs entropy coding on the coded signal to generate a three-dimensional lossless compressed image signal.

【0014】また、静止画連写画像や動画像といった時
間的な相関関係を持つ複数の画面から構成される3次元
画像を無損失画像圧縮した圧縮画像信号を伸張する画像
伸張装置において、最適適応符号化後にエントロピー符
号化された前記画像圧縮信号を復号化するエントロピー
復号化手段と、対象画素の現参照画素及び経時参照画素
に属する所定の参照可能な画素個々の相関関係を評価す
る画素相関評価手段と、前記画素相関評価に基づいて画
素間の相関を最大ならしめるような最適値を算出する最
適値算出手段と、前記最適値に基づいて、符号化信号か
ら対象画素を復号化する最適適応復号化手段と、を備え
たことを特徴とする画像伸張装置、が提供される。
In an image decompression apparatus for decompressing a compressed image signal obtained by losslessly compressing a three-dimensional image composed of a plurality of screens having a temporal correlation such as a continuous image of a still image and a moving image, the optimum adaptation is provided. Entropy decoding means for decoding the image compression signal which has been entropy-encoded after encoding, and pixel correlation evaluation for evaluating the correlation between individual referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the target pixel Means, an optimum value calculating means for calculating an optimum value for maximizing a correlation between pixels based on the pixel correlation evaluation, and an optimum adaptation for decoding a target pixel from a coded signal based on the optimum value. An image decompression device comprising: a decoding unit.

【0015】このような構成の画像伸張装置は、上記画
像圧縮装置により圧縮された3次元の圧縮画像信号を入
力し、エントロピー復号化手段により圧縮画像信号のエ
ントロピー復号化を行う。また、画素相関評価手段によ
って対象画素の現参照画素及び経時参照画素に属する所
定の参照可能な画素個々の相関関係を評価し、最適値算
出手段により画素間の相関を最大とする画素の選択組ま
たは適当な最適関数を求めて最適値を算出する。最適適
応復号化手段は、最適値に基づいてエントロピー復号化
された圧縮画像信号の復号化を行い、対象画素を復号化
する。
An image decompression device having such a configuration receives a three-dimensional compressed image signal compressed by the image compression device and performs entropy decoding of the compressed image signal by entropy decoding means. The pixel correlation evaluation unit evaluates the correlation of each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the target pixel, and the optimum value calculation unit selects a pixel that maximizes the correlation between the pixels. Alternatively, an optimal value is calculated by finding an appropriate optimal function. The optimal adaptive decoding means decodes the compressed image signal subjected to the entropy decoding based on the optimal value, and decodes the target pixel.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態で
ある画像圧縮装置の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an image compression device according to an embodiment of the present invention.

【0017】本発明に係る画像圧縮装置は、時間的な相
関関係を持つ複数の画面から構成される3次元デジタル
画像信号を入力し、最適適応処理を行って3次元デジタ
ル画像信号を符号化する3次元最適適応符号化手段10
0と、符号化された画像信号をさらにエントロピー符号
化するエントロピー符号化手段200とから構成され
る。
An image compression apparatus according to the present invention inputs a three-dimensional digital image signal composed of a plurality of screens having a temporal correlation and performs an optimal adaptive process to encode the three-dimensional digital image signal. Three-dimensional optimal adaptive coding means 10
0 and entropy coding means 200 for further entropy coding the coded image signal.

【0018】3次元最適適応符号化手段100は、予測
対象画素の所定の参照可能な画素個々の相関関係を評価
する画素相関評価手段101と、画素相関評価手段10
1の画素相関評価に基づき最適値を算出する最適値算出
手段102と、最適値に基づいて対象画素を符号化する
最適適応符号化手段103と、から構成される。
The three-dimensional optimal adaptive coding means 100 includes a pixel correlation evaluation means 101 for evaluating the correlation of each of the predetermined referenceable pixels of the prediction target pixel, and a pixel correlation evaluation means 10.
The optimum value calculating means 102 calculates an optimum value based on the pixel correlation evaluation of No. 1 and the optimum adaptive coding means 103 codes a target pixel based on the optimum value.

【0019】画素相関評価手段101は、予測対象画素
の現参照画素及び経時参照画素に属する所定の参照可能
な画素個々の相関関係を評価する。3次元画像について
説明する。図2は、本発明の一実施の形態である画像圧
縮装置における3次元画像の画素対応関係を示してい
る。図に示したように、静止画連写画像や動画像等の3
次元画像は、所定の画面が時系列に並べられているもの
と見なすことができる。例えば、予測対象画素が属する
画像を現参照画像とすると、その前後には、時間的に過
去になる画像と、未来になる画像が存在する。このよう
に、現参照画像と時間的に区切られた参照画像を経時参
照画像とする。例えば、動き検出にてほぼ静止画と見な
せる領域では、現参照画像の画素と、経時参照画像の画
像の対応関係は、点線で示すようになる。図に示した現
参照画像の画素x1、x2、y0は、経時参照画像1の
同一位置にあるx’1、x’2、y’0と対応する。こ
のように、時間を隔てた所定の画素を参照画素とするこ
とができる。また、現参照画像内の予測対象画素の周囲
にある所定の画素も参照画素とすることができる。例え
ば、図の現参照画像のx1を予測対象画素とすると、経
時参照画素のx’1と、現参照画像のx1周辺の画素で
あるx2、y1等を参照画素とすることができる。この
ように、画素相関評価手段101では、予測対象画素の
現参照画素及び経時参照画素に属する所定の参照可能な
画素個々の相関関係評価を行う。所定の参照画素は、上
記説明の参照画素のうち、所定の条件を満たす画素、例
えば、現参照画像の方向特徴によって決まる所定の幾何
構造領域内にある画素である。
The pixel correlation evaluation means 101 evaluates the correlation between each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel. The three-dimensional image will be described. FIG. 2 shows a pixel correspondence of a three-dimensional image in the image compression apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The two-dimensional image can be regarded as a predetermined screen arranged in time series. For example, assuming that the image to which the pixel to be predicted belongs is the current reference image, before and after that, there are an image that becomes temporally past and an image that becomes future. In this manner, the reference image temporally separated from the current reference image is set as the temporal reference image. For example, in a region that can be regarded as a still image by motion detection, the correspondence between pixels of the current reference image and images of the temporal reference image is indicated by a dotted line. Pixels x1, x2, and y0 of the current reference image shown in the figure correspond to x'1, x'2, and y'0 at the same position of the temporal reference image 1. In this way, predetermined pixels separated by time can be set as reference pixels. Also, a predetermined pixel around the prediction target pixel in the current reference image can be set as a reference pixel. For example, assuming that x1 of the current reference image shown in the figure is the prediction target pixel, x'1 of the temporal reference pixel and x2, y1, etc., which are pixels around x1 of the current reference image can be set as reference pixels. As described above, the pixel correlation evaluation unit 101 evaluates the correlation of each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel. The predetermined reference pixel is a pixel that satisfies a predetermined condition among the reference pixels described above, for example, a pixel that is in a predetermined geometric structure area determined by a directional feature of the current reference image.

【0020】相関関係評価は、一般的な相関計算である
類似度または距離等を用いる。例えば、類似度の例とし
て、集合論的類似度を選ぶ。所定の条件によって選択さ
れる参照可能な現参照画素をxn、yn、zn、他、と
し、経時参照画素をtとすると、m組の類似度Smは、
The correlation evaluation uses similarity or distance, which is a general correlation calculation. For example, a set-theoretic similarity is selected as an example of the similarity. Assuming that the current reference pixels that can be referred to and selected by a predetermined condition are xn, yn, zn, and others, and that the temporal reference pixel is t, m sets of similarities Sm are:

【0021】[0021]

【数3】 Sm=(min{xn,yn,zn,t,,,})/(max{xn,yn, zn,t,,,})<=1 ……(3) と表すことができる。値が高いほど類似度が高くなり、
1で相関は最大となる。nは適当な選択された番号であ
り、周辺画素は複数の選択を許す。また、距離の例とし
てチェビシェフ距離を選べば、m組の距離Dmは、
Sm = (min {xn, yn, zn, t ,,}) / (max {xn, yn, zn, t ,,}) <= 1 (3) . The higher the value, the higher the similarity,
At 1 the correlation is maximum. n is an appropriate selected number, and the surrounding pixels allow multiple selections. If Chebyshev distance is selected as an example of the distance, m sets of distances Dm are:

【0022】[0022]

【数4】 Dm=Σ|Δm{xn,yn,zn,t,,,}|>=0 ……(4) と表すことができる。ここで、Δm{}は、各画素間の
m組の差分値を得る関数であって、値が小さいほど相関
は高くなり、0で最大となる。
Dm = Σ | Δm {xn, yn, zn, t,...} |> = 0 (4) Here, Δm {} is a function for obtaining m sets of difference values between pixels, and the smaller the value, the higher the correlation, and the correlation becomes maximum at 0.

【0023】図1に戻って説明する。最適値算出手段1
02は、画素相関評価手段101により算出された画素
間の相関が最大となる選択組または適当な最適関数を求
めて最適値を算出する。式(3)で表される類似度の場
合、最大相関は、max{Sm}となり、式(4)で表
される距離の場合、最大相関は、min{Dm}とな
る。以下、類似度で説明する。距離の場合、類似度の逆
関数となる。相関を最大とする画素組を選択する選択型
の場合、最適値SPは、
Returning to FIG. Optimal value calculation means 1
In step 02, an optimum value is calculated by obtaining a selected set or an appropriate optimum function that maximizes the correlation between pixels calculated by the pixel correlation evaluation means 101. In the case of the similarity represented by Expression (3), the maximum correlation is max {Sm}, and in the case of the distance represented by Expression (4), the maximum correlation is min {Dm}. Hereinafter, the similarity will be described. In the case of the distance, it is an inverse function of the similarity. In the case of a selection type that selects a pixel set that maximizes the correlation, the optimal value SP is

【0024】[0024]

【数5】 SP=Select{xn,yn,zn,t,,,}for max{Sm} ……(5) と表す。ここで、Selectは、画素組の選択を表
す。また、演算型の場合の最適値SP’は、
SP = Select {xn, yn, zn, t,..., {For max} Sm} (5) Here, “Select” indicates selection of a pixel set. In addition, the optimal value SP ′ for the arithmetic type is

【0025】[0025]

【数6】 SP’=round[f(Select{xn,yn,zn,t,,,}fo r max{Sm})] ……(6) と表すことができる。round{f(x)}は、ある
関数f(x)の整数化を表す。f()は、for以下の
条件のもとで最適な値を算出する最適関数である。ま
た、SPやSP’を属性aによって制限することもでき
る。属性aによって制限された最適値をSP’’_a
は、
SP ′ = round [f (Select {xn, yn, zn, t,..., {For max} Sm})] (6) round {f (x)} represents conversion of a certain function f (x) into an integer. f () is an optimal function for calculating an optimal value under a condition of for or less. Also, SP and SP 'can be restricted by the attribute a. The optimal value limited by the attribute a is SP '' _ a
Is

【0026】[0026]

【数7】 SP’’_a=SP_a or SP’_a ……(7) と表すことができる。属性aには、周辺画素値への距離
的重み、周辺画素の幾何的重み、等がある。ここでは、
何らかの周辺画素に適当な重み制限を加える処理である
とする。
SP ″ _a = SP_a or SP′_a (7) The attribute a includes a distance weight to the peripheral pixel value, a geometric weight of the peripheral pixel, and the like. here,
It is assumed that the processing is to apply an appropriate weight restriction to some peripheral pixels.

【0027】最適適応符号化手段103は、最適値算出
手段102の算出した最適値に基づいて、符号化処理を
行う。符号化処理には、予測化DPCM手法、片階層サ
ブバンド変換手法、マルチレイヤー片階層サブバンド変
換手法等ある。それぞれの詳細については後述する。
The optimum adaptive coding means 103 performs coding processing based on the optimum value calculated by the optimum value calculation means 102. The encoding process includes a predictive DPCM method, a one-layer subband conversion method, a multi-layer one-layer subband conversion method, and the like. The details of each will be described later.

【0028】エントロピー符号化手段200は、3次元
最適適応符号化手段100の出力である符号化信号にエ
ントロピー符号化処理を施し、3次元無損失圧縮画像信
号を生成する。エントロピー符号化手法として、ハフマ
ン符号、ゴロムライス符号、算術符号等が知られてい
る。本発明に係る画像圧縮装置では、これらの手法のう
ち適当なものを選択する。
The entropy coding means 200 performs an entropy coding process on the coded signal output from the three-dimensional optimal adaptive coding means 100 to generate a three-dimensional lossless compressed image signal. Huffman codes, Golomb-Rice codes, arithmetic codes, and the like are known as entropy coding methods. The image compression apparatus according to the present invention selects an appropriate one of these methods.

【0029】このような構成の画像圧縮装置の動作につ
いて説明する。3次元最適適応符号化手段100に3次
元デジタル画像信号が入力すると、画素相関評価手段1
01により所定の参照画素個々の相関評価が行われる。
まず、予測対象画素の周辺にて動きの検出を行う。動き
検出は、例えば、現参照画像と時間の隔たったt方向の
経時参照画像の画素との差分をとり、その評価を行う。
動き検出の結果、ほぼ静止画と見なせる領域であれば、
予測対象画素の参照画素として、t方向の画素を加え
る。一方、動画と見なせる領域では、同一画像内の所定
の周辺画素のみを参照画素とする。また、動きベクトル
計算による局部動き位置補正後に、再び動き検出を行う
こともできる。これは、経時参照画像の動きのある局部
との最適処理となる。最適値算出手段102は、算出さ
れた相関評価を入力し、画素間の相関が最大となる選択
組または適当な最適関数を求めて、最適値を算出し、最
適適応符号化手段103に出力する。最適適応符号化手
段103は、最適値に基づき3次元デジタル画像信号の
符号化を行う。上記説明の最適適応処理により符号化さ
れた信号のエントロピーは減少している。エントロピー
が減少した符号化信号をエントロピー符号化手段200
でエントロピー符号化することにより、高い圧縮率の無
損失圧縮画像信号が生成される。
The operation of the image compression apparatus having such a configuration will be described. When a three-dimensional digital image signal is input to the three-dimensional optimal adaptive encoding means 100, the pixel correlation evaluation means 1
01, the correlation evaluation of each predetermined reference pixel is performed.
First, motion detection is performed around the prediction target pixel. In the motion detection, for example, a difference between the current reference image and a pixel of the temporal reference image in the t direction separated by time is obtained, and the evaluation is performed.
As a result of the motion detection, if the area is almost a still image,
A pixel in the t direction is added as a reference pixel of the prediction target pixel. On the other hand, in a region that can be regarded as a moving image, only predetermined peripheral pixels in the same image are set as reference pixels. Also, after local motion position correction by motion vector calculation, motion detection can be performed again. This is an optimal process for a moving local part of the temporal reference image. The optimum value calculation means 102 receives the calculated correlation evaluation, finds a selected set or an appropriate optimum function that maximizes the correlation between pixels, calculates an optimum value, and outputs the optimum value to the optimum adaptive coding means 103. . The optimal adaptive encoding unit 103 encodes a three-dimensional digital image signal based on the optimal value. The entropy of the signal encoded by the optimal adaptation process described above is reduced. The coded signal having the reduced entropy is converted into an entropy coded unit 200
, A lossless compressed image signal having a high compression ratio is generated.

【0030】次に、上記説明の画像圧縮装置により圧縮
された3次元圧縮画像信号を伸張する画像伸張装置につ
いて説明する。図3は、本発明の一実施の形態である画
像伸張装置の構成図である。
Next, an image decompression device for decompressing a three-dimensional compressed image signal compressed by the above-described image compression device will be described. FIG. 3 is a configuration diagram of an image decompression device according to an embodiment of the present invention.

【0031】本発明に係る画像伸張装置は、上記説明の
画像圧縮装置により圧縮された3次元圧縮画像信号をエ
ントロピー復号化するエントロピー復号化手段400
と、復号化された信号を最適適応処理により復号化する
3次元最適適応復号化手段300とから構成される。
An image decompression device according to the present invention comprises an entropy decoding means 400 for entropy decoding a three-dimensional compressed image signal compressed by the above-described image compression device.
And a three-dimensional optimal adaptive decoding means 300 for decoding the decoded signal by optimal adaptive processing.

【0032】3次元最適適応復号化手段300は、対象
画素の所定の参照可能な画素個々の相関関係を評価する
画素相関評価手段301と、画素相関評価手段301の
画素相関評価に基づき最適値を算出する最適値算出手段
302と、最適値に基づいて対象画素を復号する最適適
応復号化手段303と、から構成される。
The three-dimensional optimal adaptive decoding means 300 evaluates the correlation of each of the predetermined referenceable pixels of the target pixel, and calculates the optimum value based on the pixel correlation evaluation of the pixel correlation evaluation means 301. It comprises an optimum value calculating means 302 for calculating, and an optimum adaptive decoding means 303 for decoding the target pixel based on the optimum value.

【0033】画素相関評価手段301は、所定の参照可
能な要素個々の画素相関評価を計算する。画素相関の評
価は、上記説明の画像圧縮装置の画素相関評価手段10
1と同様の処理であり、画像圧縮装置と同じ評価結果を
得る。また、一般に、画像の枠近辺では存在する参照画
素が制約されるため、最適処理をしない処理等で代用す
る。最適値算出手段302は、この画素相関の評価に基
づき相関が最大になる組を選択し、最適値を算出する。
最適値の算出は、上記説明の画像圧縮装置の最適値算出
手段102と同様の処理であり、画像圧縮装置と同じ最
適値を得る。このように、本発明に係る画像伸張装置の
画素相関評価手段301と最適値算出手段302の行う
最適適応演算処理は、本発明に係る画像圧縮装置の画素
相関評価手段101と最適値算出手段102の行う最適
適応演算処理と同じ処理を行う。
The pixel correlation evaluation means 301 calculates a pixel correlation evaluation for each of predetermined referenceable elements. The evaluation of the pixel correlation is performed by the pixel correlation evaluation means 10 of the image compression apparatus described above.
1 is the same as that of the first embodiment, and the same evaluation result as that of the image compression apparatus is obtained. In general, since reference pixels existing near the frame of an image are restricted, processing that does not perform optimal processing is substituted. The optimum value calculating means 302 selects a pair having the maximum correlation based on the evaluation of the pixel correlation, and calculates an optimum value.
The calculation of the optimum value is the same processing as that of the above-described optimum value calculating means 102 of the image compression apparatus, and obtains the same optimum value as that of the image compression apparatus. As described above, the optimal adaptive arithmetic processing performed by the pixel correlation evaluation unit 301 and the optimum value calculation unit 302 of the image decompression device according to the present invention is performed by the pixel correlation evaluation unit 101 and the optimum value calculation unit 102 of the image compression device according to the present invention. Perform the same processing as the optimal adaptive calculation processing performed by.

【0034】最適適応復号化手段303は、エントロピ
ー復号化手段400の出力信号と、最適値算出手段30
2で算出した最適値とから、対象画素を復号化する。エ
ントロピー復号化手段400は、上記説明の画像圧縮装
置により圧縮された3次元圧縮画像信号のエントロピー
復号化し、これを3次元最適適応復号化手段300に出
力する。
The optimum adaptive decoding means 303 outputs the output signal of the entropy decoding means 400 and the optimum value calculating means 30
The target pixel is decoded from the optimum value calculated in step 2. The entropy decoding unit 400 performs entropy decoding of the three-dimensional compressed image signal compressed by the above-described image compression device, and outputs this to the three-dimensional optimal adaptive decoding unit 300.

【0035】このような構成の画像伸張装置の動作につ
いて説明する。3次元圧縮画像信号を入力し、エントロ
ピー復号化手段400でエントロピー復号化を行い、こ
れを3次元最適適応復号化手段300に出力する。ま
た、画素相関評価手段301により予測対象画素の所定
の参照可能な画素個々の相関関係を評価し、最適値算出
手段302で最適値を算出する。この最適適応処理は、
上記説明の画像圧縮装置で行う処理と同一であり、同一
の結果が得られる。最適適応復号化手段303では、得
られた最適値と、エントロピー復号化手段400でエン
トロピー復号化がされた3次元圧縮画像信号とから、対
象画素を復号する。
The operation of the image decompression device having such a configuration will be described. The three-dimensional compressed image signal is input, entropy-decoded by the entropy decoding means 400, and output to the three-dimensional optimal adaptive decoding means 300. The pixel correlation evaluation unit 301 evaluates the correlation of each of the predetermined referenceable pixels of the prediction target pixel, and the optimum value calculation unit 302 calculates the optimum value. This optimal adaptation process
The processing is the same as the processing performed by the image compression apparatus described above, and the same result is obtained. The optimal adaptive decoding means 303 decodes the target pixel from the obtained optimal value and the three-dimensional compressed image signal entropy-decoded by the entropy decoding means 400.

【0036】最適適応処理及び符号化手段について具体
例で説明する。以下、最適適応符号化手段103が、第
1にDPCM符号化を行うDPCM符号化手段である場
合、第2にサブンバンド符号化を行う片階層サブバンド
変換手段である場合、第3に画像信号をレイヤーに分割
しサブバンド符号化を行うマルチレイヤー片階層サブバ
ンド変換である場合、について説明する。また、画像伸
張装置の画素相関評価手段301及び最適値算出手段3
02は、画像圧縮装置の画素相関評価手段101及び最
適値算出手段102と同じであるので省略し、以下の説
明は主として画像圧縮装置について行う。画像圧縮装置
の最適適応符号化処理の説明時に、画像伸張装置の最適
適応復号化処理について説明する。
The optimum adaptive processing and encoding means will be described with a specific example. Hereinafter, if the optimal adaptive encoding unit 103 is a DPCM encoding unit that performs DPCM encoding first, if it is a single-layer subband conversion unit that performs subband encoding, and thirdly, the image signal is A case of multi-layer one-layer sub-band conversion in which sub-band coding is performed by dividing into layers will be described. In addition, the pixel correlation evaluation unit 301 and the optimum value calculation unit 3 of the image decompression device
02 is the same as the pixel correlation evaluation means 101 and the optimum value calculation means 102 of the image compression apparatus, and will not be described, and the following description will be made mainly for the image compression apparatus. When describing the optimal adaptive encoding process of the image compression device, the optimal adaptive decoding process of the image decompression device will be described.

【0037】第1の最適適応符号化手段103がDPC
M符号化手段である場合について説明する。ここでは、
任意の参照可能な画素を選択し最適値を算出する最適D
PCM手法と、参照可能な画素を所定の幾何構造領域に
制限するファン最適DPCM手法とについて説明する。
The first optimal adaptive coding means 103 is a DPC
The case of the M encoding means will be described. here,
Optimal D for selecting any referenceable pixel and calculating the optimal value
The PCM method and the fan-optimal DPCM method for limiting the referenceable pixels to a predetermined geometric structure area will be described.

【0038】まず、最適DPCM手法について説明す
る。図4は、本発明の一実施の形態である最適DPCM
を行う画像圧縮装置の構成図である。図1と同じものに
は同じ番号を付し、説明は省略する。この画像圧縮装置
は、3次元デジタル画像信号を入力し、DPCM符号化
する3次元最適DPCM符号化手段110aを有する。
3次元最適適応符号化手段100aは、予測対象画素の
参照可能な画素個々の相関関係を評価する画素相関評価
手段101aと、画素相関評価手段101aの画素相関
評価に基づき最適値を算出する最適値算出手段102a
と、最適値に基づいて対象画素をDPCM符号化する最
適DPCM符号化手段113と、から構成される。
First, the optimal DPCM method will be described. FIG. 4 shows an optimal DPCM according to an embodiment of the present invention.
1 is a configuration diagram of an image compression device that performs the following. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This image compression apparatus has a three-dimensional optimal DPCM encoding unit 110a that inputs a three-dimensional digital image signal and performs DPCM encoding.
The three-dimensional optimal adaptive coding unit 100a includes a pixel correlation evaluation unit 101a that evaluates the correlation of each of the referenceable pixels of the prediction target pixel, and an optimum value that calculates an optimum value based on the pixel correlation evaluation of the pixel correlation evaluation unit 101a. Calculation means 102a
And an optimal DPCM encoding unit 113 for DPCM encoding the target pixel based on the optimal value.

【0039】画素相関評価手段101aは、画素相関評
価手段101と同様に、予測対象画素の現参照画素及び
経時参照画素に属する所定の参照可能な画素個々の相関
関係を評価する。ここでは、予測画素の属する現参照画
像における予測画素周辺にある参照可能な画素と、さら
に予測画素の周辺にて動きが検出されなかった場合、経
時参照画像の対応する画素を、参照可能な画素とする。
なお、復号時、予測計算のために参照可能な画素は、復
号化が完了した画素(過去画素、直前画素、後方画素)
のみである。従って、符号化のときにも、この制限が適
用される。このような参照可能な画素のうち、任意に選
択された画素について、式(3)の類似度、式(4)の
距離等により、個々の相関関係評価を行う。類似度で説
明する。予測対象画素x_iの適当な周辺画素をx_i
_j、経時参照画素をx_i_tとすると、類似度Sm
は、式(3)から、
The pixel correlation evaluation means 101a, like the pixel correlation evaluation means 101, evaluates the correlation of each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel. Here, the referenceable pixels around the prediction pixel in the current reference image to which the prediction pixel belongs, and further, if no motion is detected around the prediction pixel, the corresponding pixel of the temporal reference image is referred to as the referenceable pixel. And
At the time of decoding, pixels that can be referred to for prediction calculation are pixels for which decoding has been completed (past pixels, previous pixels, and rear pixels).
Only. Therefore, this restriction also applies to encoding. Among the pixels that can be referred to, an arbitrarily selected pixel is subjected to individual correlation evaluation based on the similarity of Expression (3), the distance of Expression (4), and the like. A description will be given of the similarity. An appropriate peripheral pixel of the prediction target pixel x_i is x_i
_J and the temporal reference pixel x_i_t, the similarity Sm
From the equation (3),

【0040】[0040]

【数8】 Sm=(min{x_i_j、x_i_t})/(max{x_i_j、x_ i_t}) ……(8) と表すことができる。距離は類似度とは逆関数の関係に
あるため、説明は省略する。
Sm = (min {x_i_j, x_i_t}) / (max {x_i_j, x_i_t}) (8) Since the distance has an inverse function relationship with the similarity, the description is omitted.

【0041】最適値算出手段102aは、最適値算出手
段102と同様に、画素相関評価手段101aにより算
出された評価値に基づき、画素間の相関が最大となる選
択組または適当な最適関数を求めて最適値を算出する。
選択型の場合、最適値は式(5)のように表される。ま
た、演算型の場合、式(6)のように表される。多くの
場合、式(6)に含まれる最適関数f()は、決定され
た複数参照画素x_i_j、x_i_tの重みw_i_
j、w_i_tの線形結合として取り扱うことができ
る。この場合、予測値p_iは、
The optimum value calculating means 102a, like the optimum value calculating means 102, obtains a selected set or an appropriate optimum function that maximizes the correlation between pixels based on the evaluation value calculated by the pixel correlation evaluating means 101a. To calculate the optimal value.
In the case of the selection type, the optimum value is expressed as in Expression (5). In the case of the arithmetic type, it is expressed as in equation (6). In many cases, the optimal function f () included in Equation (6) is the weight w_i_j of the determined multiple reference pixels x_i_j and x_i_t.
j, w_i_t can be treated as a linear combination. In this case, the predicted value p_i is

【0042】[0042]

【数9】 p_i=round{[i,j]Σw_i_j*x_i_j +[i,t]Σw_i_t*x_i_t} ……(9) と表すことができる。また、重みw_i_j、w_i_
tは、正規化、
(9) p_i = round {[i, j]} w_i_j * x_i_j + [i, t] {w_i_t * x_i_t} (9) Also, weights w_i_j, w_i_
t is normalized,

【0043】[0043]

【数10】 [i,j]Σw_i_j+[i,t]Σw_i_t=1 ……(10) が行われている。[I, j] Σw_i_j + [i, t] Σw_i_t = 1 (10)

【0044】最適DPCM符号化手段113は、最適値
算出手段102aの算出した予測値p_iと、予測対象
画素x_iとの差分信号d_iを算出して符号化を行
う。符号化は、
The optimum DPCM coding means 113 calculates a difference signal d_i between the prediction value p_i calculated by the optimum value calculation means 102a and the pixel x_i to be predicted, and performs coding. The encoding is

【0045】[0045]

【数11】 d_i=x_i−p_i ……(11) と表すことができる。また、式(11)に対する復号化
処理は、
(11) d_i = x_ip-p_i (11) Further, the decoding process for the equation (11) is as follows.

【0046】[0046]

【数12】 x_i=d_i+p_i ……(12) で行うことができる。X_i = d_i + p_i (12)

【0047】このような構成の画像圧縮装置の動作につ
いて説明する。3次元最適DPCM符号化手段110a
に3次元デジタル画像信号が入力すると、画素相関評価
手段101aにより参照可能な画素個々の相関評価が行
われる。動き検出の結果、ほぼ静止画と見なせる領域で
あれば、現参照画像と時間の隔たったt方向の経時参照
画像の画素を参照可能な画素として加え、動画と見なせ
る領域では、同一画像内の所定の周辺画素のみを参照画
素とする。また、動きベクトル計算による局部動き位置
補正後に、再び動き検出を行うこともできる。最適値算
出手段102aは、例えば、式(9)により最適値を算
出する。最適DPCM符号化手段113は、式(11)
のようにDPCM符号化を行う。この最適適応処理によ
りDPCM符号化された信号のエントロピーは減少して
いるため、エントロピー符号化手段200でエントロピ
ー符号化することにより、高い圧縮率の無損失圧縮画像
信号が生成される。また、画像伸張装置は、上記説明と
同様の最適適応処理を行い、式(12)によりDPCM
復号化を行う。
The operation of the image compression apparatus having such a configuration will be described. Three-dimensional optimal DPCM encoding means 110a
When a three-dimensional digital image signal is input to the pixel, a pixel correlation evaluation unit 101a performs a correlation evaluation for each pixel that can be referred to. As a result of the motion detection, if it is a region that can be regarded as a still image, pixels of the temporal reference image in the t direction separated from the current reference image by time are added as referenceable pixels. Only the peripheral pixels of are used as reference pixels. Also, after local motion position correction by motion vector calculation, motion detection can be performed again. The optimum value calculation means 102a calculates the optimum value by, for example, Expression (9). The optimal DPCM encoding means 113 is given by the following equation (11).
The DPCM encoding is performed as follows. Since the entropy of the signal subjected to the DPCM encoding is reduced by the optimal adaptive processing, the entropy encoding by the entropy encoding unit 200 generates a lossless compressed image signal having a high compression rate. Further, the image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and obtains the DPCM by Expression (12).
Perform decryption.

【0048】次に、ファン最適DPCM手法について説
明する。図5は、本発明の一実施の形態であるファン最
適DPCMを行う画像圧縮装置の構成図である。図1及
び図4と同じものには同じ番号を付し、説明は省略す
る。この画像圧縮装置は、3次元デジタル画像信号を入
力し、DPCM符号化する3次元ファン最適DPCM符
号化手段110bを有する。
Next, the fan optimum DPCM method will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs fan-optimal DPCM according to an embodiment of the present invention. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This image compression apparatus has a three-dimensional fan optimal DPCM encoding unit 110b that inputs a three-dimensional digital image signal and performs DPCM encoding.

【0049】3次元ファン最適適応符号化手段100b
は、画像の方向特徴によって決まる所定の幾何構造領域
(以下、ファン領域とする)内にある参照可能な画素個
々の相関関係を評価するファン画素相関評価手段101
bと、ファン画素相関評価手段101bの画素相関評価
に基づき最適値を算出する最適値算出手段102bと、
最適値に基づいて対象画素をDPCM符号化する最適D
PCM符号化手段113と、から構成される。
Three-dimensional fan optimal adaptive coding means 100b
Is a fan pixel correlation evaluation unit 101 that evaluates the correlation of individual referenceable pixels within a predetermined geometric structure area (hereinafter, referred to as a fan area) determined by the directional characteristics of an image.
b, an optimum value calculation unit 102b that calculates an optimum value based on the pixel correlation evaluation of the fan pixel correlation evaluation unit 101b,
Optimum D for subject pixel to DPCM encoding based on optimal value
And PCM encoding means 113.

【0050】ファン画素相関評価手段101bは、画素
相関評価手段101と同様に、予測対象画素の現参照画
素及び経時参照画素に属する所定の参照可能な画素個々
の相関関係を評価する。ここでは、予測画素の属する現
参照画像のファン領域内にある要素を参照可能な画素と
する。また、ファン領域は、現参照画像内にのみ存在す
るものとする。
Similarly to the pixel correlation evaluation means 101, the fan pixel correlation evaluation means 101b evaluates the correlation of each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel. Here, it is assumed that an element in the fan area of the current reference image to which the predicted pixel belongs can be referred to. It is assumed that the fan area exists only in the current reference image.

【0051】ファン領域について説明する。図6は、フ
ァン領域の概念図である。ファン領域とは、画像の複数
の方向特徴によって一意に決定され、その方向によって
決まる幾何構造領域であり、複数のファン領域は互いに
干渉しない。すなわち、任意のファン領域は独立してい
る。これが近似的に成り立つ場合を近似的ファンとい
い、通常の応用においては、近似的ファンを取り扱う。
以下の説明では、ファン領域は近似的ファンを含めたも
のを指す。
The fan area will be described. FIG. 6 is a conceptual diagram of the fan area. The fan region is a geometric structure region uniquely determined by a plurality of directional features of an image and determined by the direction, and the fan regions do not interfere with each other. That is, any fan area is independent. A case where this is approximately established is called an approximate fan, and in an ordinary application, an approximate fan is handled.
In the following description, the fan area indicates an area including an approximate fan.

【0052】ファンを特徴づける適当な変数Aをファン
方向特徴とする。ファンは、この特有の方向特徴(A)
によって決定される。また、ある方向Aによるファン領
域にある要素、画素x、または適当な変換変数x’の集
まりをファン集合、
An appropriate variable A that characterizes the fan is a fan direction characteristic. Fans have this unique directional feature (A)
Is determined by Also, a set of elements, pixels x, or appropriate transformation variables x ′ in the fan area in a certain direction A is set as a fan set,

【0053】[0053]

【数13】 SetF(A、x or x’)={x or x’| Fan(A,x)} ……(13) と定義する。Fan(A,x)は、ファン集合を導く適
当なファン関数を表している。図6に示した(1)リニ
アーファンは、点対称なファン枠領域の最も簡単な例で
ある。(1)の斜線部が、リニアーファンの領域、すな
わちファン集合を示している。また、(2)は、一般化
ファンの概念図であり、(1)と同様斜線部がファン領
域を表している。ファン方向特徴Aは、周辺画素から計
算される。この計算方法には、いろいろな方法があり、
本発明ではそのいずれかを用いる。画像の幾何的方向特
徴は、直交変換した座標でも方向特徴を持ち、幾何的に
直交関係を成す。点対称な幾何図形の特徴を持つファン
集合は、直交変換後も同じ幾何特徴を持つ。
(13) SetF (A, x or x ') = {x or x' | Fan (A, x)} (13) Fan (A, x) represents an appropriate fan function for deriving a fan set. The (1) linear fan shown in FIG. 6 is the simplest example of a point-symmetric fan frame region. The hatched portion in (1) indicates the area of the linear fan, that is, the fan set. Also, (2) is a conceptual diagram of a generalized fan, and the hatched portion represents a fan area as in (1). The fan direction feature A is calculated from surrounding pixels. There are various methods for this calculation.
In the present invention, any one of them is used. The geometric direction feature of the image has a direction feature even at the orthogonally transformed coordinates, and geometrically forms an orthogonal relationship. A fan set having the characteristic of a point-symmetric geometric figure has the same geometric characteristic even after orthogonal transformation.

【0054】図5に戻って説明する。ファン画素相関評
価手段101bは、ファン領域内にある要素、すなわち
ファン集合要素の相関評価を、ファン類似度またはファ
ン距離によって計算する。ファン類似度の一例として、
集合論的類似度を選べば、予測対象画素x_iの適当な
ファン領域内の参照画素をx’_i_jとすると、ファ
ン類似度Fmは、式(3)から、
Referring back to FIG. The fan pixel correlation evaluation unit 101b calculates the correlation evaluation of an element in the fan area, that is, a fan set element, based on the fan similarity or the fan distance. As an example of fan similarity,
If the set-theoretic similarity is selected, and the reference pixel in the appropriate fan area of the prediction target pixel x_i is x′_i_j, the fan similarity Fm is given by the following equation (3).

【0055】[0055]

【数14】 Fm=(min{x’_i_j})/(max{x’_i_j})<=1 ……(14) と評価することができる。Fm = (min {x′_i_j}) / (max {x′_i_j}) <= 1 (14)

【0056】最適値算出手段102bは、最適値算出手
段102と同様に、ファン画素相関評価手段101bに
より算出された評価値に基づき、画素間の相関が最大と
なる選択組または適当な最適関数を求めて最適値を算出
する。選択型の場合、最適値は式(5)のように表され
る。また、演算型の場合、式(6)のように表される。
多くの場合、式(6)に含まれる最適関数f()は、決
定された複数参照画素x’_i_jの重みw’_i_j
の線形結合として取り扱うことができる。この場合、予
測値p_iは、
As in the case of the optimum value calculating means 102, the optimum value calculating means 102b selects a selected set or a suitable optimum function which maximizes the correlation between pixels based on the evaluation value calculated by the fan pixel correlation evaluating means 101b. Then, an optimum value is calculated. In the case of the selection type, the optimum value is expressed as in Expression (5). In the case of the arithmetic type, it is expressed as in equation (6).
In many cases, the optimal function f () included in Equation (6) is the weight w′_i_j of the determined multiple reference pixels x′_i_j.
Can be treated as a linear combination of In this case, the predicted value p_i is

【0057】[0057]

【数15】 p_i=round{[i,j]Σw’_i_j*’x_i_j} ……(15) と表すことができる。また、重みw’_i_jは、正規
化、
(15) p_i = round {[i, j] {w'_i_j * 'x_i_j} (15) The weights w′_i_j are normalized,

【0058】[0058]

【数16】 [i,j]Σw’_i_j=1 ……(16) が行われている。[I, j] Σw'_i_j = 1 (16)

【0059】最適DPCM符号化手段113は、3次元
最適DPCM符号化手段110aと同一の処理を行う。
すなわち、式(15)の予測値p_iを用いて、符号化
は式(11)から、
The optimal DPCM encoding means 113 performs the same processing as the three-dimensional optimal DPCM encoding means 110a.
That is, using the prediction value p_i of Expression (15), encoding is performed according to Expression (11).

【0060】[0060]

【数17】 d_i=x_i−round{[i,j]Σw’_i_j*’x_i_j} ……(17) と表すことができる。復号化は、式(12)から、(17) d_i = x_i-round {[i, j]} w'_i_j * 'x_i_j} (17) Decoding is from equation (12):

【0061】[0061]

【数18】 x_i=d_i+round{[i,j]Σw’_i_j*’x_i_j} ……(18) と表すことができる。X_i = d_i + round {[i, j]} w'_i_j * 'x_i_j} (18)

【0062】このような構成の画像圧縮装置の動作につ
いて説明する。3次元ファン最適DPCM符号化手段1
10bに3次元デジタル画像信号が入力すると、ファン
画素相関評価手段101bにより参照可能な画素個々の
相関評価が行われる。ファン画素相関評価手段101b
動画では、同一画像内のファン領域内の画素のみを参照
画素とする。最適値算出手段102bは、例えば、式
(15)により最適値を算出する。最適DPCM符号化
手段113は、式(15)の予測値を用いて、式(1
7)のようにDPCM符号化を行う。この最適適応処理
によりDPCM符号化された信号のエントロピーは減少
しているため、エントロピー符号化手段200でエント
ロピー符号化することにより、高い圧縮率の無損失圧縮
画像信号が生成される。また、画像伸張装置は、上記説
明と同様の最適適応処理を行い、式(18)によりDP
CM復号化を行う。
The operation of the image compression apparatus having such a configuration will be described. Three-dimensional fan optimal DPCM encoding means 1
When a three-dimensional digital image signal is input to 10b, correlation evaluation of each pixel that can be referred to is performed by the fan pixel correlation evaluation unit 101b. Fan pixel correlation evaluation means 101b
In a moving image, only pixels in a fan area in the same image are set as reference pixels. The optimum value calculating means 102b calculates the optimum value by, for example, Expression (15). The optimal DPCM encoding unit 113 uses the predicted value of Expression (15) to calculate Expression (1).
DPCM encoding is performed as in 7). Since the entropy of the signal subjected to the DPCM encoding is reduced by the optimal adaptive processing, the entropy encoding by the entropy encoding unit 200 generates a lossless compressed image signal having a high compression rate. Further, the image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and obtains DP according to Expression (18).
Perform CM decoding.

【0063】第2の最適適応符号化手段103が片階層
サブバンド変換手段である場合について説明する。ここ
では、上記説明の第1の場合と同様に、任意の参照可能
な画素を選択し最適値を算出する最適片階層サブバンド
変換手法と、参照可能な画素をファン領域内に制限する
ファン最適片階層サブバンド変換手法とについて、順次
説明する。
The case where the second optimal adaptive coding means 103 is a one-layer subband conversion means will be described. Here, similarly to the first case described above, an optimal one-layer subband conversion method for selecting an arbitrary referenceable pixel and calculating an optimal value, and a fan optimization for restricting the referenceable pixel within the fan area. The one-layer subband conversion method will be described sequentially.

【0064】最適片階層サブバンド変換手法について説
明する。図7は、本発明の一実施の形態である最適片階
層サブバンド変換を行う画像圧縮装置の構成図である。
図1及び図4と同じものには同じ番号を付し、説明は省
略する。この画像圧縮装置は、3次元デジタル画像信号
を入力し、片階層サブバンド変換(以下、サブバンド変
換とする)する3次元最適サブバンド変換手段120a
を有する。
The optimal one-layer subband conversion method will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.
1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This image compression apparatus receives a three-dimensional digital image signal and performs one-layer sub-band conversion (hereinafter referred to as sub-band conversion) as a three-dimensional optimum sub-band converter 120a.
Having.

【0065】3次元最適サブバンド変換手段120a
は、予測対象画素の参照可能な画素個々の相関関係を評
価する画素相関評価手段101aと、画素相関評価手段
101aの画素相関評価に基づき最適値を算出する最適
値算出手段102aと、最適値に基づいてサブバンド変
換を行う最適サブバンド変換手段123と、から構成さ
れる。
The three-dimensional optimal sub-band converting means 120a
The pixel correlation evaluation unit 101a that evaluates the correlation of each of the referenceable pixels of the prediction target pixel, the optimum value calculation unit 102a that calculates the optimum value based on the pixel correlation evaluation of the pixel correlation evaluation unit 101a, And sub-band conversion means 123 for performing sub-band conversion based on the sub-band conversion.

【0066】画素相関評価手段101aは、3次元最適
DPCM符号化手段110aの画素相関評価手段101
aと同じ処理を行う。すなわち、予測画素の属する現参
照画像における予測画素周辺にある参照可能な画素と、
さらに予測画素の周辺にて動きが検出されなかった場
合、経時参照画像の対応する画素を、参照可能な画素と
し、参照画素個々の相関関係を評価する。例えば、類似
度の評価は、式(8)で行う。
The pixel correlation evaluating means 101a of the three-dimensional optimal DPCM encoding means 110a
The same processing as in a is performed. That is, referenceable pixels around the prediction pixel in the current reference image to which the prediction pixel belongs,
Further, when no motion is detected around the predicted pixel, the corresponding pixel of the temporal reference image is set as a referenceable pixel, and the correlation of each reference pixel is evaluated. For example, the evaluation of the similarity is performed by Expression (8).

【0067】最適値算出手段102aも、3次元最適D
PCM符号化手段110aの最適値算出手段102aと
同じ処理を行う。すなわち、画素間の相関が最大となる
選択組または適当な最適関数を求めて最適値を算出す
る。上記説明と同様、最適関数を決定された複数参照画
素の重みの線形結合として取り扱うと、予測値p_i
は、式(9)で表すことができる。
The optimum value calculating means 102a also has a three-dimensional optimum D
The same processing as that performed by the optimum value calculation unit 102a of the PCM encoding unit 110a is performed. That is, an optimal value is calculated by obtaining a selected set or an optimal function that maximizes the correlation between pixels. As described above, when the optimal function is treated as a linear combination of the determined weights of the plurality of reference pixels, the prediction value p_i
Can be represented by equation (9).

【0068】最適サブバンド変換手段123は、最適値
算出手段102aの算出した予測値p_iに基づき、サ
ブバンド変換を行い、3次元画像信号を所定の帯域に分
割する。帯域分割された低域成分L_iは、基の画素x
_2i、x_(2i+1)を用いて、
The optimum sub-band converting means 123 performs sub-band conversion based on the predicted value p_i calculated by the optimum value calculating means 102a, and divides the three-dimensional image signal into predetermined bands. The band-divided low-frequency component L_i is calculated based on the original pixel x
_2i, x_ (2i + 1),

【0069】[0069]

【数19】 L_i=x_2i+floor(f(L,H)*C) ……(19) と表すことができる。ここで、floor()は、小数
部を切り捨てる関数であり、f(L,H)は、適当な変
換変数である。また、Cは適当な処理係数である。多く
の場合、C=0と見なすことが可能で、この場合、低域
成分L_iは、
L_i = x_2i + floor (f (L, H) * C) (19) Here, floor () is a function for rounding down a decimal part, and f (L, H) is an appropriate conversion variable. C is an appropriate processing coefficient. In many cases, it can be considered that C = 0, in which case the low frequency component L_i is

【0070】[0070]

【数20】 L_i=x_2i ……(20) と表すことができる。また、高域成分H_iは、予測値
p_iを用いて、
L_i = x — 2i (20) Further, the high frequency component H_i is calculated using the predicted value p_i,

【0071】[0071]

【数21】 H_i=x_(2i+1)−p_i ……(21) と表すことができる。式(19)から明らかなように、
予測値p_iを正確に予測することができれば、H_i
は小さな値となり、エントロピーを減少させることがで
きる。
H_i = x_ (2i + 1) −p_i (21) As is clear from equation (19),
If the prediction value p_i can be accurately predicted, H_i
Has a small value, and the entropy can be reduced.

【0072】また、式(20)及び(21)によりサブ
バンド変換符号化された信号の復号化処理は、
The decoding process of the signal subjected to the sub-band transform coding according to the equations (20) and (21) is as follows.

【0073】[0073]

【数22】 x_2i=L_i ……(22)X 22 i = L_i (22)

【0074】[0074]

【数23】 x_(2i+1)=H_i+p_i ……(23) と表すことができる。X_ (2i + 1) = H_i + p_i (23)

【0075】このような画像圧縮装置の動作について説
明する。3次元最適サブバンド変換手段120aに3次
元デジタル画像信号が入力すると、画素相関評価手段1
01aにより参照可能な画素個々の相関評価が行われ
る。動き検出の結果、ほぼ静止画と見なせる領域であれ
ば、t方向の画素を参照可能な画素として加え、動画と
見なせる領域では、同一画像内の所定の周辺画素のみを
参照画素とする。また、動きベクトル計算による局部動
き位置補正後に、再び動き検出を行うこともできる。最
適値算出手段102aは、例えば、式(9)により最適
値を算出する。最適サブバンド変換手段123は、式
(20)及び(21)に表したようにサブバンド変換を
行い、3次元デジタル画像信号を帯域分割する。予測値
p_iは最適適応処理されており、式(21)のより得
られる高域成分H_iのエントロピーは減少しているた
め、エントロピー符号化手段200でエントロピー符号
化することにより、高い圧縮率の無損失圧縮画像信号が
生成される。
The operation of such an image compression device will be described. When a three-dimensional digital image signal is input to the three-dimensional optimal sub-band conversion means 120a, the pixel correlation evaluation means 1
The correlation evaluation of each pixel which can be referred to by 01a is performed. As a result of the motion detection, if it is an area that can be regarded as a still image, pixels in the t direction are added as reference pixels, and in an area that can be regarded as a moving image, only predetermined peripheral pixels in the same image are set as reference pixels. Also, after local motion position correction by motion vector calculation, motion detection can be performed again. The optimum value calculation means 102a calculates the optimum value by, for example, Expression (9). The optimum sub-band conversion unit 123 performs sub-band conversion as shown in Expressions (20) and (21), and divides the three-dimensional digital image signal into bands. Since the predicted value p_i has been optimally adaptively processed and the entropy of the high-frequency component H_i obtained from the equation (21) has been reduced, the entropy coding means 200 performs entropy coding to obtain a high compression ratio without a high compression ratio. A lossy compressed image signal is generated.

【0076】一般には、低域成分L_iに上記説明の最
適適応処理を施し、サブバンド変換を行うことによっ
て、基の3次元デジタル画像信号を階層的に帯域分割す
る。図8は、本発明の一実施の形態である最適片階層サ
ブバンド変換の階層構造を示している。入力した3次元
デジタル画像信号は、上記説明の手順により最適片階層
サブバンド変換が行われ、低域成分L1と高域成分H1
に帯域分割される。さらに、低域成分L1について上記
説明の手順により最適片階層サブバンド変換を行い、低
域成分L2と高域成分H2に帯域分割する。続いて、低
域成分L2を同様に、低域成分L3と高域成分H3に帯
域分割する。さらに、必要に応じて低域成分に上記説明
の手順の最適片階層サブバンド変換を行うことにより、
階層構造を形成する。また、図9は、本発明の一実施の
形態である最適片階層サブバンド変換による画像図を示
している。図8と同じものには同じ番を付す。第1段階
(1)では、3次元デジタル画像信号は最適片階層サブ
バンド変換により、低域成分L1と、高域成分H1とに
帯域分割される。第1段階(1)では、垂直方向に最適
適応サブバンド変換が行われ、低域成分L1は左側、高
域成分H1は右側に納められる。次の第2段階(2)で
は、低域成分L1について、水平方向に最適適応サブバ
ンド変換を行い、低域成分L2、高域成分H2とに分割
する。続く第3段階(3)では、第2段階での低域成分
L2について、垂直方向に最適適応サブバンド変換を行
い、低域成分L3、高域成分H3とに分割する。上記説
明のように、高域成分は、エントロピーが減少してお
り、エントロピー符号化手段200によって、高い圧縮
率で3次元の無損失圧縮画像信号が生成される。
Generally, the optimum adaptive processing described above is applied to the low-frequency component L_i, and subband conversion is performed, thereby hierarchically band-dividing the original three-dimensional digital image signal. FIG. 8 shows a hierarchical structure of the optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention. The input three-dimensional digital image signal is subjected to optimal one-layer subband conversion according to the procedure described above, and the low-frequency component L1 and the high-frequency component H1
Is divided into bands. Further, the optimum one-layer subband conversion is performed on the low-frequency component L1 according to the procedure described above, and the band is divided into a low-frequency component L2 and a high-frequency component H2. Subsequently, the low-frequency component L2 is similarly band-divided into a low-frequency component L3 and a high-frequency component H3. Furthermore, by performing the optimal one-layer subband conversion of the above-described procedure on the low-frequency components as necessary,
Form a hierarchical structure. FIG. 9 shows an image diagram obtained by the optimal one-layer subband conversion according to the embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 8 are denoted by the same numbers. In the first stage (1), the three-dimensional digital image signal is band-divided into a low-frequency component L1 and a high-frequency component H1 by optimal one-layer subband conversion. In the first stage (1), optimal adaptive subband conversion is performed in the vertical direction, and the low-frequency component L1 is placed on the left and the high-frequency component H1 is placed on the right. In the next second step (2), the low-pass component L1 is subjected to optimal adaptive sub-band conversion in the horizontal direction, and divided into a low-pass component L2 and a high-pass component H2. In the following third stage (3), the low-pass component L2 in the second stage is subjected to optimal adaptive sub-band conversion in the vertical direction, and divided into a low-pass component L3 and a high-pass component H3. As described above, the entropy of the high frequency component is reduced, and the entropy encoding unit 200 generates a three-dimensional lossless compressed image signal at a high compression rate.

【0077】また、画像伸張装置は、上記説明と同様の
最適適応処理を行い、式(22)及び(23)により復
号化を行う。次に、ファン最適片階層サブバンド変換手
法について説明する。図10は、本発明の一実施の形態
であるファン最適片階層サブバンド変換を行う画像圧縮
装置の構成図である。図1、図5及び図7と同じものに
は同じ番号を付し、説明は省略する。この画像圧縮装置
は、3次元デジタル画像信号を入力し、サブバンド変換
する3次元ファン最適サブバンド変換手段120bを有
する。
Further, the image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and performs decoding according to equations (22) and (23). Next, the fan-optimized one-layer subband conversion method will be described. FIG. 10 is a configuration diagram of an image compression device that performs fan-optimized one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention. 1, 5, and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. This image compression apparatus has a three-dimensional fan optimum sub-band conversion unit 120b that inputs a three-dimensional digital image signal and performs sub-band conversion.

【0078】3次元ファン最適サブバンド変換手段12
0bは、ファン領域内にある参照可能な画素個々の相関
関係を評価するファン画素相関評価手段101bと、フ
ァン画素相関評価手段101bの画素相関評価に基づき
最適値を算出する最適値算出手段102bと、最適値に
基づいてサブバンド変換を行う最適サブバンド変換手段
123と、から構成される。
Three-dimensional fan optimum sub-band conversion means 12
0b is a fan pixel correlation evaluation unit 101b that evaluates the correlation of each of the referenceable pixels in the fan area, an optimum value calculation unit 102b that calculates an optimum value based on the pixel correlation evaluation of the fan pixel correlation evaluation unit 101b. , An optimal sub-band conversion unit 123 that performs sub-band conversion based on the optimal value.

【0079】ファン画素相関評価手段101bは、3次
元ファン最適DPCM符号化手段110bのファン画素
相関評価手段101bと同じ処理を行う。すなわち、予
測対象画素の属する現参照画像のファン領域内にある要
素を参照可能な画素とし、これらの画素個々の相関を評
価する。例えば、評価方法としてファン類似度を選べ
ば、式(14)により、相関評価値を算出することがで
きる。
The fan pixel correlation evaluation means 101b performs the same processing as the fan pixel correlation evaluation means 101b of the three-dimensional fan optimum DPCM encoding means 110b. That is, elements in the fan area of the current reference image to which the prediction target pixel belongs are referred to as referenceable pixels, and the correlation of each of these pixels is evaluated. For example, if the fan similarity is selected as the evaluation method, the correlation evaluation value can be calculated by Expression (14).

【0080】最適値算出手段102bも、3次元ファン
最適DPCM符号化手段110bの最適値算出手段10
2bと同じ処理を行う。すなわち、画素間の相関が最大
となる選択組または適当な最適関数を求めて最適値を算
出する。例えば、最適関数f()は、決定された複数参
照画素x’_i_jの重みw’_i_jの線形結合とし
て取り扱うと、予測値p_iは、式(15)のように表
すことができる。
The optimum value calculating means 102b is also the optimum value calculating means 10 of the three-dimensional fan optimum DPCM coding means 110b.
The same processing as in 2b is performed. That is, an optimal value is calculated by obtaining a selected set or an optimal function that maximizes the correlation between pixels. For example, when the optimal function f () is treated as a linear combination of the determined weights w′_i_j of the plurality of reference pixels x′_i_j, the prediction value p_i can be expressed as in Expression (15).

【0081】最適サブバンド変換手段123は、3次元
最適サブバンド変換手段120aと同一の処理を行う。
ここで、式(15)で表されるように、最適関数により
得られる最適値をFP{x_(2n−j)}とすると、
符号化は式(20)及び(21)により、低域成分L_
i及び高域成分H_iは、
The optimal sub-band converting means 123 performs the same processing as the three-dimensional optimal sub-band converting means 120a.
Here, as represented by Expression (15), assuming that the optimal value obtained by the optimal function is FP {x_ (2n-j)},
Encoding is performed according to equations (20) and (21) using the low-frequency component L_
i and the high frequency component H_i are

【0082】[0082]

【数24】 L_i=x_2i ……(24)L_i = x_2i (24)

【0083】[0083]

【数25】 H_i=x_(2i+1)−FP{x_(2n−j)} ……(25) と表すことができる。式(24)は、式(20)と同じ
になる。ここで、FPは、ファン最適値を出力する全て
の関数変換を表す。また、復号化は式(22)及び(2
3)とから、
H_i = x_ (2i + 1) −FP {x_ (2n−j)} (25) Equation (24) is the same as equation (20). Here, FP represents all the function conversions that output the fan optimum value. In addition, decoding is performed according to equations (22) and (2).
3) From

【0084】[0084]

【数26】 x_2i=L_i ……(26)## EQU26 ## x_2i = L_i (26)

【0085】[0085]

【数27】 x_(2i+1)=H_i+FP{x_(2n−j)} ……(27) と表すことができる。式(26)は、式(22)と同じ
になる。
X_ (2i + 1) = H_i + FP {x_ (2n−j)} (27) Equation (26) is the same as equation (22).

【0086】このような画像圧縮装置の動作について説
明する。3次元ファン最適サブバンド変換手段120b
に3次元デジタル画像信号が入力すると、ファン画素相
関評価手段101bによりファン領域内にある参照可能
な画素個々の相関評価が行われる。最適値算出手段10
2aは、例えば、式(15)により最適値を算出する。
最適サブバンド変換手段123は、式(24)及び(2
5)に表したようにサブバンド変換を行い、3次元デジ
タル画像信号を帯域分割する。予測値p_iは最適適応
処理されており、式(25)のより得られる高域成分H
_iのエントロピーは減少しているため、エントロピー
符号化手段200でエントロピー符号化することによ
り、高い圧縮率の無損失圧縮画像信号が生成される。ま
た、低域成分L_iに、さらに上記説明の最適適応処理
を施し、サブバンド変換を行うことによって、基の3次
元デジタル画像信号を階層的に帯域分割する。ファン最
適適応処理によってサブバンド変換を行う場合、各階層
各ステージ毎の周辺画素から画像の方向特徴を算出す
る。また、階層構造は、画像の基本構造を保存している
ので、ファン特徴も大部分が保存されている。この特徴
を利用して、低階層のファン演算に、高階層のファン特
徴を利用することも可能である。
The operation of such an image compression device will be described. Three-dimensional fan optimal subband converter 120b
When the three-dimensional digital image signal is input to the fan pixel correlation evaluation unit 101b, the correlation evaluation of each of the referenceable pixels in the fan area is performed. Optimal value calculation means 10
2a calculates an optimum value by, for example, equation (15).
The optimum sub-band converting means 123 calculates the equations (24) and (2)
The sub-band conversion is performed as shown in 5), and the three-dimensional digital image signal is divided into bands. The predicted value p_i has been optimally adaptively processed, and the high-frequency component H obtained from Expression (25)
Since the entropy of _i is reduced, a lossless compressed image signal with a high compression rate is generated by entropy encoding by the entropy encoding unit 200. Further, the above-described optimal adaptation processing is further performed on the low-frequency component L_i to perform sub-band conversion, thereby hierarchically band-dividing the original three-dimensional digital image signal. When performing the sub-band conversion by the fan optimum adaptation process, the directional characteristics of the image are calculated from the peripheral pixels of each stage in each layer. Further, since the hierarchical structure stores the basic structure of the image, most of the fan features are also stored. By utilizing this feature, it is also possible to use the fan feature of the higher hierarchy for the fan calculation of the lower hierarchy.

【0087】画像伸張装置は、上記説明と同様の最適適
応処理を行い、式(26)及び(27)により復号化を
行う。第3の最適適応符号化手段103がマルチレイヤ
ー片階層サブバンド変換手段である場合について説明す
る。マルチレイヤー片階層サブバンド変換には、サブサ
ンプリングするか否かにより、参照画素が逆凹構造とな
る場合(サブサンプリングなし)と、甲羅型構造となる
場合がある。さらに上記説明の第1の場合と同様に、参
照画素をファン領域に制限するか否かで分類し、任意の
参照可能な画素を選択し最適値を算出するマルチレイヤ
ー逆凹構造最適片階層サブバンド手法と参照可能な画素
をファン領域に制限するマルチレイヤー逆凹構造ファン
最適片階層サブバンド手法、マルチレイヤー甲羅構造最
適片階層サブバンド手法とマルチレイヤー甲羅構造ファ
ン最適片階層サブバンド手法、とについて説明する。
The image decompression device performs the same optimal adaptive processing as described above, and performs decoding according to equations (26) and (27). The case where the third optimal adaptive encoding unit 103 is a multi-layer one-layer subband conversion unit will be described. In the multi-layer one-layer sub-band conversion, depending on whether or not sub-sampling is performed, a reference pixel has an inverted concave structure (no sub-sampling) or a shell-shaped structure. Further, as in the first case described above, the reference pixels are classified according to whether they are restricted to the fan area, and any referenceable pixel is selected to calculate an optimum value. A band method, a multi-layer inverted concave fan optimal single layer sub-band method that limits the pixels that can be referred to the fan area, a multi-layer shell structure optimal single layer sub-band method, and a multi-layer shell structure fan optimal single layer sub-band method, Will be described.

【0088】マルチレイヤー逆凹構造最適片階層サブバ
ンド手法について説明する。図11は、本発明の一実施
の形態であるマルチレイヤー逆凹構造最適片階層サブバ
ンド変換を行う画像圧縮装置の構成図である。図1と同
じものには同じ番号を付し、説明は省略する。この画像
圧縮装置は、3次元デジタル画像信号を入力し、マルチ
レイヤー逆凹構造最適片階層サブバンド変換(以下、逆
凹構造最適サブバンド変換とする)する3次元逆凹構造
最適サブバンド変換手段130aを有する。
The multi-layer inverted concave structure optimal single layer sub-band method will be described. FIG. 11 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs multi-layer inverted concave structure optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This image compression apparatus inputs a three-dimensional digital image signal and performs a three-dimensional inverted concave structure optimal subband conversion unit that performs multi-layer inverted concave structure optimal single layer subband conversion (hereinafter referred to as inverted concave structure optimal subband conversion). 130a.

【0089】3次元逆凹構造最適サブバンド変換手段1
30aは、予測対象画素に対して逆凹構造を有する参照
画素個々の相関関係を評価する画素相関評価手段131
aと、画素相関評価手段131aの画素相関評価に基づ
き最適値を算出する最適値算出手段132aと、最適値
に基づいてマルチレイヤーサブバンド変換を行う逆凹構
造最適サブバンド変換手段133と、から構成される。
Three-dimensional inverted concave structure optimal subband conversion means 1
30a is a pixel correlation evaluation means 131 for evaluating the correlation of each reference pixel having an inverted concave structure with respect to the prediction target pixel.
a, an optimum value calculation unit 132a that calculates an optimum value based on the pixel correlation evaluation of the pixel correlation evaluation unit 131a, and an inverted concave structure optimum subband conversion unit 133 that performs multi-layer subband conversion based on the optimum value. Be composed.

【0090】画素相関評価手段131aは、予測対象画
素の現参照画素及び経時参照画素に属する所定の参照可
能な画素個々の相関関係を評価する。ここでは、予測画
素の属する現参照画像における予測画素周辺にある参照
可能な画素と、さらに予測画素の周辺にて動きが検出さ
れなかった場合、経時参照画像の対応する画素を参照可
能な画素とする。現参照画像について説明する。図12
は、逆凹構造を有する画素配列の一例である。マルチレ
イヤー逆凹構造サブバンド変換では、画素をストライプ
状に2分割する。図に示したように、2分割されたスト
ライプ構造のレイヤーのうち、例えば黒丸で示した画素
が属するレイヤーを既知レイヤーとする。また、既知レ
イヤーに属さない画素は、既知レイヤーの画素と、先に
復号化される前方画素とから予測する。最も簡単な例で
は、対象画素pを、黒丸で示した既知レイヤーの画素
と、×印で示した前方画素の逆凹構造を有する参照画素
から予測する。このように、対象画素pの周辺にある逆
凹構造を構成する画素が参照可能な画素となる。
The pixel correlation evaluation means 131a evaluates the correlation between each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel. Here, a referenceable pixel around the prediction pixel in the current reference image to which the prediction pixel belongs, and a pixel that can refer to a corresponding pixel in the temporal reference image when no motion is detected around the prediction pixel. I do. The current reference image will be described. FIG.
Is an example of a pixel array having an inverted concave structure. In the multi-layer inverted concave subband conversion, a pixel is divided into two stripes. As shown in the figure, a layer to which, for example, a pixel indicated by a black circle belongs is a known layer among the layers of the stripe structure divided into two. Further, pixels that do not belong to the known layer are predicted from pixels of the known layer and a preceding pixel that is decoded first. In the simplest example, the target pixel p is predicted from a pixel of a known layer indicated by a black circle and a reference pixel having an inverted concave structure of a front pixel indicated by a cross. In this way, the pixels that constitute the inverted concave structure around the target pixel p are referenceable pixels.

【0091】図11に戻って説明する。画素相関評価手
段131aでは、上記説明の逆凹構造における参照可能
な周辺画素及び経時参照画素m組の画素相関度Cm(x
_2n+d,k,t)を求める。dは、ストライプ構造
から決まるd系列における最適処理に関する適当なサン
プルを示す適当な整数として一般化したものである。ま
た、kは、逆凹構造によって決まる適当な画素を示す整
数であり、tは適当な経時参照画素を示す整数である。
kは、最も簡素な7点逆凹構造の場合、図12に示した
×印の画素であるが、一般には過去のプロセス全ての画
素から適便に選択される。相関は、例えば、類似度Sm
の場合、
Returning to FIG. 11, the description will be continued. In the pixel correlation evaluation means 131a, the pixel correlation degree Cm (x
— 2n + d, k, t). d is generalized as an appropriate integer indicating an appropriate sample for the optimal processing in the d-sequence determined from the stripe structure. Also, k is an integer indicating an appropriate pixel determined by the inverted concave structure, and t is an integer indicating an appropriate temporal reference pixel.
In the case of the simplest seven-point inverted-concave structure, k is a pixel indicated by the symbol x shown in FIG. 12, but is generally conveniently selected from all pixels in the past processes. The correlation is, for example, the similarity Sm
in the case of,

【0092】[0092]

【数28】 Sm=(min{x_2n+d,k,t})/(max{x_2n+d,k, t})<=1 ……(28) と表すことができる。その他、距離等、相関を評価する
手法のいずれかにより画素相関度Cmを算出する。
Sm = (min {x_2n + d, k, t}) / (max {x_2n + d, k, t}) <= 1 (28) In addition, the pixel correlation degree Cm is calculated by any of the methods for evaluating the correlation such as the distance.

【0093】最適値算出手段132aでは、相関Cmを
最大とする最適値Pを算出する。最適値Pは、相関を最
大とする周辺画素組を選択する処理によって得られ、
The optimum value calculating means 132a calculates an optimum value P which maximizes the correlation Cm. The optimal value P is obtained by a process of selecting a peripheral pixel set that maximizes the correlation,

【0094】[0094]

【数29】 P=round{BP{x_(2n+d,k,t)}for max{Cm} } ……(29) と表すことができる。ここで、BP{}は、for以下
の条件のもとで最適な値を算出する最適関数である。ま
た、round{}は、{}内の関数の整数化を表す。
P = round {BP} x_ (2n + d, k, t) {for max {Cm}} (29) Here, BP {} is an optimal function for calculating an optimal value under a condition of for or less. Round {} represents the conversion of the function in {} into an integer.

【0095】また、この処理は最適選択のみならず、画
素毎に処理が連続可変することも含まれる。これは、一
般に最適参照する近傍画素w_pに、最適重みw_pを
乗じた総和として、
This processing includes not only the optimum selection but also the continuous change of the processing for each pixel. This is generally calculated as a sum of the optimally referenced neighboring pixel w_p and the optimal weight w_p.

【0096】[0096]

【数30】 BP(w_p,x_p)=[parameter p]Σw_p*x_p ……(30) と表すこともできる。ここで、重みw_pは、BP (w_p, x_p) = [parameter p] Σw_p * x_p (30) Here, the weight w_p is

【0097】[0097]

【数31】 [parameter p]Σw_p=1 ……(31) となるように、正規化されている。w_pの計算方法に
は、いろいろな手法があり、そのうちのいずれかを適宜
用いることとする。
31 is normalized so that [parameter p] aw_p = 1 (31) There are various methods for calculating w_p, and one of them is used as appropriate.

【0098】逆凹構造最適サブバンド変換手段133で
は、算出された最適値に基づいてサブバンド変換を行
う。サブバンド変換符号化は、
The inverse concave structure optimum sub-band conversion means 133 performs sub-band conversion based on the calculated optimum value. Subband transform coding is

【0099】[0099]

【数32】 L_n=x_2n+d ……(32)L_n = x_2n + d (32)

【0100】[0100]

【数33】 H_n=x_(2n−1+d)−round{BP{x_(2n+d,k,t )}for max{Cm}} ……(33) と表すことができる。H_n = x_ (2n−1 + d) −round {BP} x_ (2n + d, k, t) {for max {Cm} (33)

【0101】上記説明の処理を繰り返すことによって、
画像が階層的に分割されていく。このマルチレイヤー逆
凹構造型は、画像をストライプ構造によってマルチレイ
ヤーへ分割し、他方のレイヤー情報とプロセス情報、す
なわち先に処理が完了した情報の両方から最適処理を行
うという構造を持つ。図13は、マルチイヤー逆凹構造
型最適サブバンド変換の符号化構造を示している。最適
サブバンド変換により2つのレイヤー(U、V)へ分解
し、そして現参照画素と経時参照画素とから構成される
プロセス情報Wとの3つの情報(U、V、W)から画素
毎に連続可変最適重み係数計算される最適処理を行って
いる。
By repeating the processing described above,
The image is divided hierarchically. The multi-layer inverted concave structure type has a structure in which an image is divided into multi-layers by a stripe structure, and an optimum process is performed based on both the other layer information and process information, that is, information that has been previously processed. FIG. 13 shows an encoding structure of a multi-ear inverted concave structure type optimal subband transform. Decomposition into two layers (U, V) by the optimal subband conversion, and continuous for each pixel from three pieces of information (U, V, W) of process information W composed of the current reference pixel and the temporal reference pixel An optimal process for calculating a variable optimal weight coefficient is performed.

【0102】また、逆サブバンド変換復号化は、The inverse sub-band transform decoding is as follows.

【0103】[0103]

【数34】 x_2n+d=L_n ……(34)X 34 n + d = L_n (34)

【0104】[0104]

【数35】 x_(2n−1+d)=H_n+round{BP{x_(2n+d,k,t )}for max{Cm}} ……(35) と表現することができる。X_ (2n-1 + d) = H_n + round {BP} x_ (2n + d, k, t)} for max {Cm} (35)

【0105】このような画像圧縮装置の動作について図
11に戻って説明する。3次元逆凹構造最適サブバンド
変換手段130aに3次元デジタル画像信号が入力する
と、画素相関評価手段131aにより逆凹構造を有する
参照可能な画素個々の相関評価が行われる。さらに、動
き検出の結果、ほぼ静止画と見なせる領域であれば、現
参照画像と時間の隔たったt方向の経時参照画像の画素
を参照可能な画素として加える。動画と見なせる領域で
は、同一画像内の所定の周辺画素のみを参照画素とす
る。また、動きベクトル計算による局部動き位置補正後
に、再び動き検出を行うこともできる。最適値算出手段
132aは、例えば、式(29)または(30)により
最適値を算出する。逆凹構造最適サブバンド変換手段1
33は、式(32)及び(33)に表したようにサブバ
ンド変換を行い、3次元デジタル画像信号をレイヤーに
分割する。予測値は最適適応処理されており、式(3
3)のより得られる高域成分H_nのエントロピーは減
少しているため、エントロピー符号化手段200でエン
トロピー符号化することにより、高い圧縮率の無損失圧
縮画像信号が生成される。
The operation of the image compression apparatus will be described with reference to FIG. When the three-dimensional digital image signal is input to the three-dimensional inverted-concave structure optimal sub-band conversion unit 130a, the pixel correlation evaluation unit 131a evaluates the correlation of each of the referenceable pixels having the inverted-concave structure. Further, as a result of the motion detection, if the area can be regarded as a still image, the pixels of the temporal reference image in the t direction separated from the current reference image by time are added as referenceable pixels. In a region that can be regarded as a moving image, only predetermined peripheral pixels in the same image are set as reference pixels. Also, after local motion position correction by motion vector calculation, motion detection can be performed again. The optimum value calculation unit 132a calculates the optimum value by using, for example, Expression (29) or (30). Inverted concave structure optimal subband converter 1
33 performs subband conversion as represented by equations (32) and (33), and divides the three-dimensional digital image signal into layers. The predicted value has been optimally adaptively processed, and the equation (3)
Since the entropy of the high-frequency component H_n obtained in 3) is reduced, the entropy encoding unit 200 performs entropy encoding to generate a lossless compressed image signal with a high compression ratio.

【0106】また、画像伸張装置は、上記説明と同様の
最適適応処理を行い、式(34)及び(35)により逆
サブバンド変換を行って対象画像信号を復号化する。次
に、マルチレイヤー逆凹構造ファン最適片階層サブバン
ド手法について説明する。図14は、本発明の一実施の
形態であるマルチレイヤー逆凹構造ファン最適片階層サ
ブバンド変換を行う画像圧縮装置の構成図である。図1
及び図11と同じものには同じ番号を付し、説明は省略
する。この画像圧縮装置は、3次元デジタル画像信号を
入力し、逆凹構造ファン最適サブバンド変換する3次元
逆凹構造ファン最適サブバンド変換手段130bを有す
る。
Further, the image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and performs inverse subband conversion according to equations (34) and (35) to decode the target image signal. Next, the multi-layer inverted concave fan optimal single layer sub-band method will be described. FIG. 14 is a configuration diagram of an image compression device that performs multi-layer inverted concave structure fan optimal single layer sub-band conversion according to an embodiment of the present invention. FIG.
The same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 11 and the description will be omitted. This image compression device has a three-dimensional inverted concave fan optimum sub-band conversion unit 130b that receives a three-dimensional digital image signal and converts the inverted concave fan optimum sub-band.

【0107】3次元逆凹構造ファン最適サブバンド変換
手段130bは、ファン領域内にある逆凹構造を有する
参照画素個々の相関関係を評価する画素相関評価手段1
31bと、画素相関評価手段131bの画素相関評価に
基づき最適値を算出する最適値算出手段132bと、最
適値に基づいてマルチレイヤーサブバンド変換を行う逆
凹構造最適サブバンド変換手段133と、から構成され
る。
The three-dimensional inverted concave fan optimum sub-band converting means 130b is a pixel correlation evaluating means 1 for evaluating the correlation of each reference pixel having an inverted concave structure in the fan area.
31b, an optimum value calculating means 132b for calculating an optimum value based on the pixel correlation evaluation of the pixel correlation evaluation means 131b, and an inverted concave structure optimum subband converting means 133 for performing multi-layer subband conversion based on the optimum value. Be composed.

【0108】ファン画素相関評価手段131bは、予測
対象画素の現参照画素及び経時参照画素に属する所定の
参照可能な画素個々の相関関係を評価する。ここでは、
予測画素の属する現参照画像のファン領域内にある要素
を参照可能な画素とする。また、ファン領域は、現参照
画像内にのみ存在するものとする。ファン画素相関評価
手段131bでは、ファン領域内にある逆凹構造を有す
る要素、すなわちファン集合要素の相関評価を、ファン
類似度またはファン距離によって計算する。ファン類似
度の一例として、集合論的類似度を選べば、予測対象画
素x_nの適当なファン領域内の参照画素をx_2n+
d、kとすると、ファン類似度Fmは、式(14)か
ら、
The fan pixel correlation evaluation means 131b evaluates the correlation between the current reference pixel of the prediction target pixel and the predetermined referenceable pixels belonging to the temporal reference pixel. here,
An element in the fan area of the current reference image to which the prediction pixel belongs is set as a referenceable pixel. It is assumed that the fan area exists only in the current reference image. The fan pixel correlation evaluation unit 131b calculates the correlation evaluation of an element having an inverted concave structure in the fan area, that is, a fan set element, based on the fan similarity or the fan distance. As an example of the fan similarity, if a set-theoretic similarity is selected, a reference pixel in an appropriate fan area of the prediction target pixel x_n is defined as x_2n +
Assuming d and k, the fan similarity Fm is calculated from the equation (14) as follows:

【0109】[0109]

【数36】 Fm=(min{x_2n+d,k})/(max{2n+d,k})<=1 ……(36) と表すことができる。Fm = (min {x_2n + d, k}) / (max {2n + d, k}) <= 1 (36)

【0110】最適値算出手段132bでは、相関Fmを
最大とする最適値Pを算出する。最適値Pは、相関を最
大とする周辺画素組を選択する処理によって得られ、
The optimum value calculating means 132b calculates an optimum value P which maximizes the correlation Fm. The optimal value P is obtained by a process of selecting a peripheral pixel set that maximizes the correlation,

【0111】[0111]

【数37】 P=round{FP{x_(2n+d,k)}for max{Fm}} ……(37) と表すことができる。ここで、FP{}は、for以下
の条件のもとで最適な値を算出する最適関数である。ま
た、round{}は、{}内の関数の整数化を表す。
P = round {FP} x_ (2n + d, k) {for max} Fm} (37) Here, FP # is an optimal function for calculating an optimal value under the condition of for or less. Round {} represents the conversion of the function in {} into an integer.

【0112】逆凹構造最適サブバンド変換手段133
は、3次元逆凹構造最適サブバンド変換手段130aの
逆凹構造最適サブバンド変換手段133と同一であり、
算出された最適値に基づいてサブバンド変換を行う。サ
ブバンド変換符号化は、
Inverted concave structure optimal subband conversion means 133
Is the same as the inverse concave structure optimal subband conversion means 133 of the three-dimensional inverted concave structure optimal subband conversion means 130a,
Subband conversion is performed based on the calculated optimum value. Subband transform coding is

【0113】[0113]

【数38】 L_n=x_2n+d ……(38)L_n = x_2n + d (38)

【0114】[0114]

【数39】 H_n=x_(2n−1+d)−round{FP{x_(2n+d,k)} for max{Fm}} ……(39) と表すことができる。式(38)は、式(32)と同じ
になる。
H_n = x_ (2n-1 + d) -round {FP} x_ (2n + d, k)} for max {Fm} (39) Equation (38) is the same as equation (32).

【0115】また、逆サブバンド変換復号化は、The inverse sub-band transform decoding is

【0116】[0116]

【数40】 x_2n+d=L_n ……(40)## EQU40 ## x_2n + d = L_n (40)

【0117】[0117]

【数41】 x_(2n−1+d)=H_n+round{FP{x_(2n+d,k)} for max{Fm}} ……(41) と表現することができる。式(40)は、式(34)と
同じになる。
X_ (2n-1 + d) = H_n + round {FP} x_ (2n + d, k)} for max {Fm} (41) Equation (40) is the same as equation (34).

【0118】このような画像圧縮装置の動作について説
明する。3次元逆凹構造ファン最適サブバンド変換手段
130bに3次元デジタル画像信号が入力すると、ファ
ン画素相関評価手段131bによりファン領域内にある
参照可能な画素個々の相関評価が行われる。最適値算出
手段132aは、例えば、式(37)により最適値を算
出する。逆凹構造最適サブバンド変換手段133は、式
(38)及び(39)に表したようにサブバンド変換を
行い、入力した画像信号をレイヤーに分割する。予測値
は最適適応処理されており、式(39)のより得られる
高域成分H_iのエントロピーは減少しているため、エ
ントロピー符号化手段200でエントロピー符号化する
ことにより、高い圧縮率の無損失圧縮画像信号が生成さ
れる。また、低域成分L_iに、さらに上記説明の最適
適応処理を施し、サブバンド変換を行うことによって、
基の3次元デジタル画像信号を階層的に帯域分割する。
ファン最適適応処理によってサブバンド変換を行う場
合、各階層各ステージ毎の周辺画素から画像の方向特徴
を算出する。また、階層構造は、画像の基本構造を保存
しているので、ファン特徴も大部分が保存されている。
この特徴を利用して、低階層のファン演算に、高階層の
ファン特徴を利用することも可能である。
The operation of such an image compression device will be described. When the three-dimensional digital image signal is input to the three-dimensional inverted concave fan optimum sub-band conversion means 130b, the fan pixel correlation evaluation means 131b evaluates the correlation of each of the referenceable pixels in the fan area. The optimum value calculating means 132a calculates the optimum value by, for example, Expression (37). The inverse concave structure optimal sub-band conversion unit 133 performs sub-band conversion as shown in Expressions (38) and (39), and divides the input image signal into layers. Since the predicted value has been optimally adaptively processed and the entropy of the high-frequency component H_i obtained from the equation (39) has been reduced, the entropy coding unit 200 performs entropy coding to achieve a high compression rate lossless. A compressed image signal is generated. Further, the above-described optimal adaptive processing is further performed on the low-frequency component L_i to perform subband conversion,
The original three-dimensional digital image signal is hierarchically divided into bands.
When performing the sub-band conversion by the fan optimum adaptation process, the directional characteristics of the image are calculated from the peripheral pixels of each stage in each layer. Further, since the hierarchical structure stores the basic structure of the image, most of the fan features are also stored.
By utilizing this feature, it is also possible to use the fan feature of the higher hierarchy for the fan calculation of the lower hierarchy.

【0119】また、画像伸張装置は、上記説明と同様の
最適適応処理を行い、式(40)及び(41)により逆
サブバンド変換を行って対象画像信号を復号化する。次
に、マルチレイヤー甲羅構造最適片階層サブバンド手法
について説明する。図15は、本発明の一実施の形態で
あるマルチレイヤー甲羅構造最適片階層サブバンド変換
を行う画像圧縮装置の構成図である。図1と同じものに
は同じ番号を付し、説明は省略する。この画像圧縮装置
は、3次元デジタル画像信号を入力し、マルチレイヤー
甲羅構造最適片階層サブバンド変換(以下、甲羅構造最
適サブバンド変換とする)する3次元甲羅構造最適サブ
バンド変換手段140aを有する。
Further, the image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and performs inverse subband conversion according to equations (40) and (41) to decode the target image signal. Next, the multi-layer shell structure optimal single layer subband method will be described. FIG. 15 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs one-layer subband conversion optimal for a multi-layer shell structure according to an embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This image compression apparatus has a three-dimensional shell structure optimal sub-band conversion unit 140a that receives a three-dimensional digital image signal and performs multi-layer shell structure optimal one-layer sub-band conversion (hereinafter referred to as shell structure optimal sub-band conversion). .

【0120】3次元甲羅構造最適サブバンド変換手段1
40aは、予測対象画素に対して甲羅構造を有する参照
画素個々の相関関係を評価する画素相関評価手段141
aと、画素相関評価手段141aの画素相関評価に基づ
き最適値を算出する最適値算出手段142aと、最適値
に基づいてマルチレイヤーサブバンド変換を行う甲羅構
造最適サブバンド変換手段143と、から構成される。
[0120] Three-dimensional shell structure optimal subband conversion means 1
Reference numeral 40a denotes a pixel correlation evaluation unit 141 that evaluates the correlation of each reference pixel having a shell structure with respect to the prediction target pixel.
a, an optimum value calculating means 142a for calculating an optimum value based on the pixel correlation evaluation of the pixel correlation evaluating means 141a, and a shell structure optimum subband converting means 143 for performing multi-layer subband conversion based on the optimum value. Is done.

【0121】画素相関評価手段141aは、予測対象画
素の現参照画素及び経時参照画素に属する所定の参照可
能な画素個々の相関関係を評価する。ここでは、予測画
素の属する現参照画像における予測画素周辺にある参照
可能な画素と、さらに予測画素の周辺にて動きが検出さ
れなかった場合、経時参照画像の対応する画素を、参照
可能な画素とする。現参照画像の画素について説明す
る。図16は、甲羅構造を有する画素配列の一例であ
る。マルチレイヤー甲羅構造サブバンド変換では、画素
を交互に2分割する。図に示したように、2重丸で表さ
れたx_(2i+d)の画素番号から構成されるレイヤ
ーと、1重丸で表されたx_(2i−1+d)の画素番
号から構成されるレイヤーとに2分割される。例えば、
x_(2i+d)を既知レイヤーとすると、対象画素p
の周囲の黒丸で示した既知レイヤーに属する画素a、
b、c、dを参照画素として、対象画素pを予測するこ
とができる。このような、参照画素の構造をダイヤモン
ド構造とする。さらに、対象画素pと同一のレイヤーに
属し、先に復号化される前方画素f、gを参照画素に加
えることもできる。このような、参照画素の構造を甲羅
構造とする。このように、最も簡単な例では、対象画素
pを、黒丸で示した既知レイヤーの画素と、×印で示し
た前方画素から成る甲羅構造を有する参照画素から予測
する。ダイヤモンド構造は、甲羅構造の一種であるの
で、以下、甲羅構造の場合について説明する。
The pixel correlation evaluation means 141a evaluates the correlation between the current reference pixel of the prediction target pixel and the predetermined referenceable pixels belonging to the temporal reference pixel. Here, the referenceable pixels around the prediction pixel in the current reference image to which the prediction pixel belongs, and further, if no motion is detected around the prediction pixel, the corresponding pixel of the temporal reference image is referred to as the referenceable pixel. And The pixels of the current reference image will be described. FIG. 16 is an example of a pixel array having a shell structure. In the multi-layer shell structure sub-band conversion, pixels are alternately divided into two. As shown in the figure, a layer composed of pixel numbers x_ (2i + d) represented by double circles and a layer composed of pixel numbers x_ (2i-1 + d) represented by single circles Is divided into two. For example,
If x_ (2i + d) is a known layer, the target pixel p
Pixel a belonging to a known layer indicated by a black circle around
The target pixel p can be predicted using b, c, and d as reference pixels. Such a structure of the reference pixel is a diamond structure. Further, the front pixels f and g belonging to the same layer as the target pixel p and decoded earlier can be added to the reference pixels. Such a structure of the reference pixel is referred to as a shell structure. As described above, in the simplest example, the target pixel p is predicted from the reference pixel having a shell structure including the pixels of the known layer indicated by black circles and the front pixels indicated by crosses. Since the diamond structure is a kind of the shell structure, the case of the shell structure will be described below.

【0122】画素相関評価手段141aでは、上記説明
の甲羅構造における参照可能な周辺画素及び経時参照画
素m組の画素相関度C’m(x_2n+d’,k’,
t)を求める。d’は、ダイヤモンド構造から決まる
d’系列における最適処理に関する適当なサンプルを示
す適当な整数として一般化したものである。また、k’
は、甲羅構造によって決まる適当な画素を示す整数であ
り、tは適当な経時参照画素を示す整数である。k’
は、最も簡素な6点甲羅構造の場合、図16に示した×
印の画素であるが、一般には過去のプロセス全ての画素
から適便に選択される。図15に戻って説明する。相関
は、例えば、類似度S’mの場合、
In the pixel correlation evaluation means 141a, the pixel correlation degree C′m (x_2n + d ′, k ′, k ′) of the referenceable peripheral pixel and the temporal reference pixel m set in the shell structure described above is set.
Find t). d 'has been generalized as a suitable integer indicating a suitable sample for optimal processing in the d' series determined from the diamond structure. Also, k '
Is an integer indicating an appropriate pixel determined by the shell structure, and t is an integer indicating an appropriate temporal reference pixel. k '
Represents the case of the simplest six-point shell structure, as shown in FIG.
The pixel of the mark is generally conveniently selected from all pixels in the past process. Returning to FIG. The correlation is, for example, in the case of the similarity S′m,

【0123】[0123]

【数42】 S’m=(min{x_2n+d’,k’,t})/(max{x_2n+d ’,k’,t})<=1 …(42) と表すことができる。その他、距離等、相関を評価する
手法のいずれかにより画素相関度C’mを算出する。
S′m = (min {x_2n + d ′, k ′, t}) / (max {x_2n + d ′, k ′, t}) <= 1 (42) In addition, the pixel correlation degree C′m is calculated by any of the methods for evaluating the correlation such as the distance.

【0124】最適値算出手段142aでは、相関C’m
を最大とする最適値P’を算出する。最適値P’は、相
関を最大とする周辺画素組を選択する処理によって得ら
れ、
In the optimum value calculating means 142a, the correlation C'm
The optimal value P ′ that maximizes is calculated. The optimal value P ′ is obtained by a process of selecting a peripheral pixel set that maximizes the correlation,

【0125】[0125]

【数43】 P’=round{BP{x_(2n+d’,k’,t)}for max{ C’m}} ……(43) と表すことができる。ここで、BP{}は、for以下
の条件のもとで最適な値を算出する最適関数である。ま
た、round{}は、{}内の関数の整数化を表す。
P ′ = round {BP} x_ (2n + d ′, k ′, t) {for max} C′m} (43) Here, BP {} is an optimal function for calculating an optimal value under a condition of for or less. Round {} represents the conversion of the function in {} into an integer.

【0126】甲羅構造最適サブバンド変換手段143で
は、算出された最適値に基づいてサブバンド変換を行
う。サブバンド変換符号化は、
The shell structure optimum sub-band conversion means 143 performs sub-band conversion based on the calculated optimum value. Subband transform coding is

【0127】[0127]

【数44】 L_n=x_2n+d’ ……(44)L_n = x_2n + d '(44)

【0128】[0128]

【数45】 H_n=x_(2n−1+d’)−round{BP{x_(2n+d’,k ’,t)}for max{C’m}} ……(45) と表すことができる。H_n = x_ (2n−1 + d ′) − round {BP} x_ (2n + d ′, k ′, t) {for max {C′m} (45)

【0129】上記説明の処理を繰り返すことによって、
画像が階層的に分割されていく。また、逆サブバンド変
換復号化は、
By repeating the processing described above,
The image is divided hierarchically. Also, the inverse subband transform decoding

【0130】[0130]

【数46】 x_2n+d’=L_n ……(46)## EQU46 ## x_2n + d '= L_n (46)

【0131】[0131]

【数47】 x_(2n−1+d’)=H_n+round{BP{x_(2n+d’,k ’,t)}for max{C’m}} ……(47) と表現することができる。X_ (2n-1 + d ') = H_n + round {BP} x_ (2n + d', k ', t) {for max {C'm} (47)

【0132】このような画像圧縮装置の動作について説
明する。3次元甲羅構造最適サブバンド変換手段140
aに3次元デジタル画像信号が入力すると、画素相関評
価手段141aにより甲羅構造を有する参照可能な画素
個々の相関評価が行われる。さらに、動き検出の結果、
ほぼ静止画と見なせる領域であれば、現参照画像と時間
の隔たったt方向の経時参照画像の画素を参照可能な画
素として加える。動画と見なせる領域では、同一画像内
の所定の周辺画素のみを参照画素とする。また、動きベ
クトル計算による局部動き位置補正後に、再び動き検出
を行うこともできる。最適値算出手段142aは、例え
ば、式(43)により最適値を算出する。甲羅構造最適
サブバンド変換手段143は、式(44)及び(45)
に表したようにサブバンド変換を行い、3次元デジタル
画像信号を所定のレイヤーに分割する。予測値は最適適
応処理されており、式(45)のより得られる高域成分
H_nのエントロピーは減少しているため、エントロピ
ー符号化手段200でエントロピー符号化することによ
り、高い圧縮率の無損失圧縮画像信号が生成される。
The operation of such an image compression device will be described. Three-dimensional shell structure optimal subband conversion means 140
When a three-dimensional digital image signal is input to “a”, the pixel correlation evaluation unit 141a evaluates the correlation of each of the referenceable pixels having the shell structure. Furthermore, as a result of motion detection,
In a region that can be regarded as a still image, a pixel of the temporal reference image in the t direction separated from the current reference image by a time is added as a referenceable pixel. In a region that can be regarded as a moving image, only predetermined peripheral pixels in the same image are set as reference pixels. Also, after local motion position correction by motion vector calculation, motion detection can be performed again. The optimum value calculation means 142a calculates the optimum value by, for example, Expression (43). The shell structure optimum sub-band conversion means 143 is calculated by the equations (44) and (45).
The sub-band conversion is performed as shown in (1) to divide the three-dimensional digital image signal into predetermined layers. Since the predicted value has been optimally adaptively processed and the entropy of the high-frequency component H_n obtained from Expression (45) has been reduced, the entropy encoding unit 200 performs entropy encoding to achieve a high compression rate lossless. A compressed image signal is generated.

【0133】また、画像伸張装置は、上記説明と同様の
最適適応処理を行い、式(46)及び(47)により逆
サブバンド変換を行って対象画像信号を復号化する。次
に、マルチレイヤー甲羅構造ファン最適片階層サブバン
ド手法について説明する。図17は、本発明の一実施の
形態であるマルチレイヤー甲羅構造ファン最適片階層サ
ブバンド変換を行う画像圧縮装置の構成図である。図1
及び図15と同じものには同じ番号を付し、説明は省略
する。この画像圧縮装置は、3次元デジタル画像信号を
入力し、甲羅構造ファン最適サブバンド変換する3次元
甲羅構造ファン最適サブバンド変換手段140bを有す
る。
The image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and performs inverse subband conversion according to equations (46) and (47) to decode the target image signal. Next, a multi-layer shell structure fan optimal single layer subband method will be described. FIG. 17 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs multi-layer shell structure fan optimal single-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention. FIG.
The same components as those in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This image compression apparatus has a three-dimensional shell structure fan optimum sub-band conversion unit 140b that inputs a three-dimensional digital image signal and converts the shell structure fan optimum sub-band.

【0134】3次元甲羅構造ファン最適サブバンド変換
手段140bは、ファン領域内にある甲羅構造を有する
参照画素個々の相関関係を評価するファン画素相関評価
手段141bと、ファン画素相関評価手段141bの画
素相関評価に基づき最適値を算出する最適値算出手段1
42bと、最適値に基づいてマルチレイヤーサブバンド
変換を行う甲羅構造最適サブバンド変換手段143と、
から構成される。
The three-dimensional shell structure fan optimum subband conversion means 140b includes fan pixel correlation evaluation means 141b for evaluating the correlation between individual reference pixels having a shell structure in the fan area, and pixels of the fan pixel correlation evaluation means 141b. Optimum value calculation means 1 for calculating an optimum value based on the correlation evaluation
42b, a shell-structure optimum sub-band conversion unit 143 that performs multi-layer sub-band conversion based on the optimum value,
Consists of

【0135】ファン画素相関評価手段141bは、予測
対象画素の現参照画素及び経時参照画素に属する所定の
参照可能な画素個々の相関関係を評価する。ここでは、
予測画素の属する現参照画像のファン領域内にある要素
を参照可能な画素とする。また、ファン領域は、現参照
画像内にのみ存在するものとする。ファン画素相関評価
手段141bでは、ファン領域内にある甲羅構造を有す
る要素、すなわちファン集合要素の相関評価を、ファン
類似度またはファン距離によって計算する。ファン類似
度の一例として、集合論的類似度を選べば、予測対象画
素x_nの適当なファン領域内の甲羅構造を有する参照
画素をx_2n+d’、k’とすると、ファン類似度F
mは、式(14)から、
The fan pixel correlation evaluation means 141b evaluates the correlation between the current reference pixel of the prediction target pixel and the predetermined referenceable pixels belonging to the temporal reference pixel. here,
An element in the fan area of the current reference image to which the prediction pixel belongs is set as a referenceable pixel. It is assumed that the fan area exists only in the current reference image. The fan pixel correlation evaluation unit 141b calculates the correlation evaluation of an element having a shell structure in the fan area, that is, the fan set element, based on the fan similarity or the fan distance. As an example of the fan similarity, if a set-theoretic similarity is selected, the reference pixel having a shell structure in an appropriate fan region of the prediction target pixel x_n is x_2n + d ′, k ′, and the fan similarity F
m is given by equation (14).

【0136】[0136]

【数48】 Fm=(min{x_2n+d’,k’})/(max{2n+d’,k’} )<=1 ……(48) と表すことができる。Fm = (min {x_2n + d ', k'}) / (max {2n + d ', k'}) <= 1 (48)

【0137】最適値算出手段142bでは、相関Fmを
最大とする最適値P’を算出する。最適値P’は、相関
を最大とする周辺画素組を選択する処理によって得ら
れ、
The optimum value calculating means 142b calculates an optimum value P 'that maximizes the correlation Fm. The optimal value P ′ is obtained by a process of selecting a peripheral pixel set that maximizes the correlation,

【0138】[0138]

【数49】 P’=round{FP{x_(2n+d’,k’)}for max{Fm }} ……(49) と表すことができる。ここで、FP{}は、for以下
の条件のもとで最適な値を算出する最適関数である。ま
た、round{}は、{}内の関数の整数化を表す。
P ′ = round {FP} x_ (2n + d ′, k ′)} for max {Fm} (49) Here, FP # is an optimal function for calculating an optimal value under the condition of for or less. Round {} represents the conversion of the function in {} into an integer.

【0139】甲羅構造最適サブバンド変換手段143
は、3次元甲羅構造最適サブバンド変換手段140aの
甲羅構造最適サブバンド変換手段143と同一であり、
算出された最適値に基づいてサブバンド変換を行う。サ
ブバンド変換符号化は、
Shell structure optimum sub-band conversion means 143
Is the same as the shell structure optimum sub-band conversion means 143 of the three-dimensional shell structure optimum sub-band conversion means 140a,
Subband conversion is performed based on the calculated optimum value. Subband transform coding is

【0140】[0140]

【数50】 L_n=x_2n+d’ ……(50)L_n = x_2n + d '(50)

【0141】[0141]

【数51】 H_n=x_(2n−1+d’)−round{FP{x_(2n+d’,k ’)}for max{Fm}} ……(51) と表すことができる。式(50)は、式(44)と同じ
になる。
H_n = x_ (2n−1 + d ′) − round {FP} x_ (2n + d ′, k ′) {for max {Fm} (51) Equation (50) becomes the same as equation (44).

【0142】また、逆サブバンド変換復号化は、The inverse sub-band transform decoding is as follows.

【0143】[0143]

【数52】 x_2n+d’=L_n ……(52)X 52 n + d ′ = L_n (52)

【0144】[0144]

【数53】 x_(2n−1+d’)=H_n+round{FP{x_(2n+d’,k ’)} for max{Fm}} ……(53) と表現することができる。式(53)は、式(45)と
同じになる。
X_ (2n-1 + d ') = H_n + round {FP} x_ (2n + d', k ')} for max {Fm} (53) Equation (53) becomes the same as equation (45).

【0145】このような画像圧縮装置の動作について説
明する。3次元甲羅構造ファン最適サブバンド変換手段
140bに3次元デジタル画像信号が入力すると、ファ
ン画素相関評価手段141bによりファン領域内にある
参照可能な画素個々の相関評価が行われる。最適値算出
手段142aは、例えば、式(49)により最適値を算
出する。甲羅構造最適サブバンド変換手段143は、式
(50)及び(51)に表したようにサブバンド変換を
行い、入力した画像信号をレイヤーに分割する。予測値
は最適適応処理されており、式(51)のより得られる
高域成分H_nのエントロピーは減少しているため、エ
ントロピー符号化手段200でエントロピー符号化する
ことにより、高い圧縮率の無損失圧縮画像信号が生成さ
れる。また、低域成分L_nに、さらに上記説明の最適
適応処理を施し、サブバンド変換を行うことによって、
基の3次元デジタル画像信号を階層的に帯域分割する。
ファン最適適応処理によってサブバンド変換を行う場
合、各階層各ステージ毎の周辺画素から画像の方向特徴
を算出する。また、階層構造は、画像の基本構造を保存
しているので、ファン特徴も大部分が保存されている。
この特徴を利用して、低階層のファン演算に、高階層の
ファン特徴を利用することも可能である。
An operation of such an image compression device will be described. When the three-dimensional digital image signal is input to the three-dimensional shell structure fan optimum sub-band conversion unit 140b, the fan pixel correlation evaluation unit 141b performs correlation evaluation of each of the referenceable pixels in the fan area. The optimum value calculating means 142a calculates the optimum value by, for example, Expression (49). The shell structure optimal sub-band conversion unit 143 performs sub-band conversion as shown in Expressions (50) and (51), and divides the input image signal into layers. Since the predicted value has been optimally adaptively processed and the entropy of the high-frequency component H_n obtained by the equation (51) has been reduced, the entropy encoding unit 200 performs entropy encoding to achieve a high compression rate lossless. A compressed image signal is generated. Further, by applying the above-described optimal adaptive processing to the low-frequency component L_n and performing sub-band conversion,
The original three-dimensional digital image signal is hierarchically divided into bands.
When performing the sub-band conversion by the fan optimum adaptation process, the directional characteristics of the image are calculated from the peripheral pixels of each stage in each layer. Further, since the hierarchical structure stores the basic structure of the image, most of the fan features are also stored.
By utilizing this feature, it is also possible to use the fan feature of the higher hierarchy for the fan calculation of the lower hierarchy.

【0146】また、画像伸張装置は、上記説明と同様の
最適適応処理を行い、式(52)及び(53)により逆
サブバンド変換を行って対象画像信号を復号化する。な
お、上記の処理機能は、コンピュータによって実現する
ことができる。その場合、画像圧縮装置及び画像伸張装
置が有すべき機能の処理内容は、コンピュータで読み取
り可能な記録媒体に記録されたプログラムに記述してお
く。そして、このプログラムをコンピュータで実行する
ことにより、上記処理がコンピュータで実現される。コ
ンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記
録装置や半導体メモリ等がある。市場を流通させる場合
には、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)
やフロッピーディスク等の可搬型記録媒体にプログラム
を格納して流通させたり、ネットワークを介して接続さ
れたコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワ
ークを通じて他のコンピュータに転送することもでき
る。コンピュータで実行する際には、コンピュータ内の
ハードディスク装置等にプログラムを格納しておき、メ
インメモリにロードして実行する。
Further, the image decompression device performs the same optimal adaptation processing as described above, and performs inverse subband conversion according to equations (52) and (53) to decode the target image signal. Note that the above processing functions can be realized by a computer. In this case, the processing contents of the functions that the image compression apparatus and the image expansion apparatus should have are described in a program recorded on a computer-readable recording medium. Then, by executing this program on a computer, the above processing is realized on the computer. Examples of the computer-readable recording medium include a magnetic recording device and a semiconductor memory. When distributing in the market, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory)
The program may be stored and distributed in a portable recording medium such as a disk or a floppy disk, or stored in a storage device of a computer connected via a network, and transferred to another computer via the network. When the program is executed by the computer, the program is stored in a hard disk device or the like in the computer, loaded into the main memory, and executed.

【0147】[0147]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、3次元
デジタル画像信号を入力し、予測対象画素の所定の参照
可能な画素個々の相関関係を評価し、画素間の相関を最
大とする画素の選択組または適当な最適関数を求めて最
適値を算出する。この最適値に基づいて対象画素の符号
化を行い、さらに、エントロピー符号化し、3次元の無
損失圧縮画像信号を生成する。
As described above, according to the present invention, a three-dimensional digital image signal is input, the correlation of each of the predetermined referenceable pixels of the prediction target pixel is evaluated, and the pixel which maximizes the correlation between the pixels is estimated. An optimal value is calculated by obtaining a selected set of or an appropriate optimal function. The target pixel is coded based on this optimum value, and further subjected to entropy coding to generate a three-dimensional lossless compressed image signal.

【0148】このように、相関を最大とする最適値に基
づく最適適応処理を行っているため、予測値の予測精度
を上げることができる。予測精度が上がることにより、
符号化処理後の符号化信号のエントロピーが減少し、エ
ントロピー符号化時、より圧縮率の高い無損失画像圧縮
信号を生成することができる。また、適応処理するため
の特殊コードを付加する必要がないことも、圧縮率向上
に寄与する。
As described above, since the optimum adaptive processing based on the optimum value that maximizes the correlation is performed, the prediction accuracy of the predicted value can be improved. By increasing the prediction accuracy,
The entropy of the encoded signal after the encoding process is reduced, and a lossless image compression signal with a higher compression rate can be generated during entropy encoding. Further, the fact that there is no need to add a special code for adaptive processing also contributes to an improvement in the compression ratio.

【0149】また、本発明の画像伸張装置は、上記画像
圧縮装置により圧縮された3次元の圧縮画像信号を入力
し、エントロピー復号化を行う。また、対象画素の所定
の参照可能な画素個々の相関関係を評価し、画素間の相
関を最大とする画素の選択組または適当な最適関数を求
めて最適値を算出し、最適値に基づいて対象画素を復号
化する。
Further, the image decompression device of the present invention inputs a three-dimensional compressed image signal compressed by the image compression device and performs entropy decoding. In addition, the correlation of each of the predetermined referenceable pixels of the target pixel is evaluated, the optimal value is calculated by calculating a selected set of pixels or an appropriate optimal function that maximizes the correlation between the pixels, and based on the optimal value, Decode the target pixel.

【0150】このように、画像圧縮装置と同様の処理で
算出された最適値は、画像圧縮時の値と同一となるた
め、適応処理のための特殊コードが付加されなくても、
画像伸張装置単独で算出することができる。このため、
結果として圧縮率向上に寄与する。
As described above, since the optimum value calculated by the same processing as that of the image compression apparatus is the same as the value at the time of image compression, even if a special code for adaptive processing is not added,
It can be calculated by the image decompression device alone. For this reason,
As a result, it contributes to the improvement of the compression ratio.

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

【図1】本発明の一実施の形態である画像圧縮装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an image compression device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態である画像圧縮装置にお
ける3次元画像の画素対応関係を示している。
FIG. 2 shows a pixel correspondence of a three-dimensional image in the image compression apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態である画像伸張装置の構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an image decompression device according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態である最適DPCMを行
う画像圧縮装置の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs optimal DPCM according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態であるファン最適DPC
Mを行う画像圧縮装置の構成図である。
FIG. 5 is a fan optimum DPC according to an embodiment of the present invention.
1 is a configuration diagram of an image compression device that performs M.

【図6】ファン領域の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of a fan area.

【図7】本発明の一実施の形態である最適片階層サブバ
ンド変換を行う画像圧縮装置の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of an image compression device that performs optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施の形態である最適片階層サブバ
ンド変換の階層構造を示している。
FIG. 8 shows a hierarchical structure of optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施の形態である最適片階層サブバ
ンド変換による画像図を示している。
FIG. 9 is a diagram showing an image obtained by an optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施の形態であるファン最適片階
層サブバンド変換を行う画像圧縮装置の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs fan-optimized one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施の形態であるマルチレイヤー
逆凹構造最適片階層サブバンド変換を行う画像圧縮装置
の構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs multi-layer inverted concave structure optimal one-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.

【図12】逆凹構造を有する画素配列の一例である。FIG. 12 is an example of a pixel array having an inverted concave structure.

【図13】マルチイヤー逆凹構造型最適サブバンド変換
の符号化構造を示している。
FIG. 13 shows an encoding structure of a multi-ear inverted concave structure type optimal subband transform.

【図14】本発明の一実施の形態であるマルチレイヤー
逆凹構造ファン最適片階層サブバンド変換を行う画像圧
縮装置の構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram of an image compression device that performs multi-layer inverted concave structure fan optimal single layer sub-band conversion according to an embodiment of the present invention.

【図15】本発明の一実施の形態であるマルチレイヤー
甲羅構造最適片階層サブバンド変換を行う画像圧縮装置
の構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs one-layer subband conversion optimal for a multi-layer shell structure according to an embodiment of the present invention.

【図16】甲羅構造を有する画素配列の一例である。FIG. 16 is an example of a pixel array having a shell structure.

【図17】本発明の一実施の形態であるマルチレイヤー
甲羅構造ファン最適片階層サブバンド変換を行う画像圧
縮装置の構成図である。
FIG. 17 is a configuration diagram of an image compression apparatus that performs multi-layer shell structure fan optimal single-layer subband conversion according to an embodiment of the present invention.

【図18】従来の3次元予測型DPCM処理を行う画像
圧縮装置の構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram of a conventional image compression apparatus that performs a three-dimensional prediction type DPCM process.

【図19】3次元画像における画素対応関係を示してい
る。
FIG. 19 shows a pixel correspondence in a three-dimensional image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…3次元最適適応符号化手段、101…画素相関
評価手段、102…最適値算出手段、103…最適適応
符号化手段、200…エントロピー符号化手段、300
…3次元最適適応復号化手段、301…画素相関評価手
段、302…最適値算出手段、303…最適適応復号化
手段、400…エントロピー復号化手段
100: three-dimensional optimal adaptive encoding means, 101: pixel correlation evaluation means, 102: optimal value calculating means, 103: optimal adaptive encoding means, 200: entropy encoding means, 300
... three-dimensional optimal adaptive decoding means, 301 ... pixel correlation evaluation means, 302 ... optimal value calculating means, 303 ... optimal adaptive decoding means, 400 ... entropy decoding means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C059 KK01 MA05 MA41 MA45 ME02 ME11 NN01 NN24 NN29 PP01 PP04 SS01 SS06 SS12 SS26 TA17 TA21 TA62 TA66 TB04 TC03 TC06 TC13 TD02 UA02 UA05 5J064 AA02 BA04 BA09 BB03 BB12 BC02 BC27 BD03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5C059 KK01 MA05 MA41 MA45 ME02 ME11 NN01 NN24 NN29 PP01 PP04 SS01 SS06 SS12 SS26 TA17 TA21 TA62 TA66 TB04 TC03 TC06 TC13 TD02 UA02 UA05 5J064 AA02 BA04 BA09 BB03 BB12 BC02 BC27 BC27

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 静止画連写画像や動画像といった時間的
な相関関係を持つ複数の画面から構成される3次元画像
の無損失画像圧縮を行う画像圧縮装置において、 3次元デジタル画像信号を入力し、予測対象画素の現参
照画素及び経時参照画素に属する所定の参照可能な画素
個々の相関関係を評価する画素相関評価手段と、 前記画素相関評価に基づいて画素間の相関を最大ならし
めるような最適値を算出する最適値算出手段と、 前記最適値に基づいて対象画素を符号化し、符号化信号
を生成する最適適応符号化手段と、 前記符号化信号をエントロピー符号化するエントロピー
符号化手段と、 を備えたことを特徴とする画像圧縮装置。
An image compression apparatus for performing lossless image compression of a three-dimensional image composed of a plurality of screens having a temporal correlation, such as a still image continuously shot image and a moving image, comprising: A pixel correlation evaluation unit that evaluates a correlation between each of the predetermined referenceable pixels belonging to the current reference pixel and the temporal reference pixel of the prediction target pixel, and maximizes a correlation between the pixels based on the pixel correlation evaluation. Optimal value calculating means for calculating an optimal value, optimal adaptive encoding means for encoding a target pixel based on the optimal value and generating an encoded signal, entropy encoding means for entropy encoding the encoded signal An image compression device, comprising:
【請求項2】 前記画素相関評価手段は、前記予測対象
画素の周辺にて動き検出を行い、動きがない場合に前記
経時参照画素を前記参照可能な画素に加えることを特徴
とする請求項1記載の画像圧縮装置。
2. The method according to claim 1, wherein the pixel correlation evaluation unit performs motion detection around the prediction target pixel, and adds the temporal reference pixel to the referenceable pixel when there is no motion. An image compression device as described in the above.
【請求項3】 前記画素相関評価手段は、画像の方向特
徴によって決まる所定の幾何構造領域内にある要素個々
の相関関係を評価することを特徴とする請求項1記載の
画像圧縮装置。
3. The image compression apparatus according to claim 1, wherein the pixel correlation evaluation unit evaluates a correlation between individual elements in a predetermined geometric structure area determined by a directional feature of the image.
【請求項4】 前記画素相関評価手段の所定の幾何構造
領域は、点対称な任意の形を持つ幾何構造領域であっ
て、前記幾何構造領域は互いに干渉しないことを特徴と
する請求項3記載の画像圧縮装置。
4. The predetermined geometric structure area of the pixel correlation evaluation means is a geometric structure area having an arbitrary point-symmetric shape, and the geometric structure areas do not interfere with each other. Image compression device.
【請求項5】 前記最適値算出手段は、前記画素間の相
関を最大とする要素組を選択し、この選択組を最適値と
することを特徴とする請求項1記載の画像圧縮装置。
5. The image compression apparatus according to claim 1, wherein the optimum value calculating means selects an element set that maximizes the correlation between the pixels, and sets the selected set as an optimum value.
【請求項6】 前記最適値算出手段は、さらに、前記選
択組を最適化する最適関数を算出することを特徴とする
請求項5記載の画像圧縮装置。
6. The image compression apparatus according to claim 5, wherein said optimum value calculating means further calculates an optimum function for optimizing said selected set.
【請求項7】 前記最適値算出手段は、前記選択組の重
み係数を適当な近傍周辺画素の代表相関から前記最適関
数を求めることを特徴とする請求項6記載の画像圧縮装
置。
7. The image compression apparatus according to claim 6, wherein said optimum value calculating means obtains the optimum function from the representative correlation of the neighboring pixels suitable for the selected set of weighting coefficients.
【請求項8】 前記最適値算出手段は、さらに、前記最
適関数を所定の属性によって制限することを特徴とする
請求項6記載の画像圧縮装置。
8. The image compression apparatus according to claim 6, wherein said optimum value calculating means further limits said optimum function by a predetermined attribute.
【請求項9】 前記最適適応符号化手段は、前記最適値
に基づいて前記対象画素をDPCM符号化することを特
徴とする請求項1記載の画像圧縮装置。
9. The image compression apparatus according to claim 1, wherein said optimum adaptive coding means performs DPCM coding on the target pixel based on the optimum value.
【請求項10】 前記最適適応符号化手段は、前記最適
値に基づいて前記3次元画像信号を所定の帯域に分割す
るサブバンド変換を行うことを特徴とする請求項1記載
の画像圧縮装置。
10. The image compression apparatus according to claim 1, wherein said optimal adaptive encoding means performs subband conversion for dividing said three-dimensional image signal into predetermined bands based on said optimal value.
【請求項11】 前記最適適応符号化手段は、前記最適
値に基づいて前記3次元画像信号を既知レイヤーと前記
既知レイヤーに属さない参照可能な画素から予測した予
測値と予測対象画素との差分から成るレイヤーに分割す
るマルチレイヤーサブバンド変換を行うことを特徴とす
る請求項1記載の画像圧縮装置。
11. The optimal adaptive encoding unit calculates a difference between a prediction value obtained by predicting the three-dimensional image signal from a known layer and a referenceable pixel that does not belong to the known layer based on the optimal value and a prediction target pixel 2. The image compression apparatus according to claim 1, wherein a multi-layer sub-band conversion for dividing the image into a plurality of layers is performed.
【請求項12】 前記画素相関評価手段は、前記既知レ
イヤーに属する画素、前記既知レイヤーに属さない前方
画素、及び経時参照画素とを前記参照可能な画素として
画素個々の相関関係を評価することを特徴とする請求項
11記載の画像圧縮装置。
12. The pixel correlation evaluation unit evaluates a correlation of each pixel as a referenceable pixel with a pixel belonging to the known layer, a front pixel not belonging to the known layer, and a temporal reference pixel. The image compression device according to claim 11, wherein:
【請求項13】 前記既知レイヤーに属する画素及び前
記既知レイヤーに属さない前方画素画素は前記予測対象
画素の周りを取り囲む逆凹型構造を形成することを特徴
とする請求項12記載の画像圧縮装置。
13. The image compression apparatus according to claim 12, wherein pixels belonging to the known layer and front pixel pixels not belonging to the known layer form an inverted concave structure surrounding the prediction target pixel.
【請求項14】 前記既知レイヤーに属する画素及び前
記既知レイヤーに属さない前方画素は前記予測対象画素
の周りを取り囲む甲羅型構造を形成することを特徴とす
る請求項12記載の画像圧縮装置。
14. The image compression apparatus according to claim 12, wherein the pixels belonging to the known layer and the front pixels not belonging to the known layer form a shell-shaped structure surrounding the prediction target pixel.
【請求項15】 静止画連写画像や動画像といった時間
的な相関関係を持つ複数の画面から構成される3次元画
像を無損失画像圧縮した圧縮画像信号を伸張する画像伸
張装置において、 最適適応符号化後にエントロピー符号化された前記画像
圧縮信号を復号化するエントロピー復号化手段と、 対象画素の現参照画素及び経時参照画素に属する所定の
参照可能な画素個々の相関関係を評価する画素相関評価
手段と、 前記画素相関評価に基づいて画素間の相関を最大ならし
めるような最適値を算出する最適値算出手段と、 前記最適値に基づいて、符号化信号から対象画素を復号
化する最適適応復号化手段と、 を備えたことを特徴とする画像伸張装置。
15. An image decompression device for decompressing a compressed image signal obtained by losslessly compressing a three-dimensional image composed of a plurality of screens having a temporal correlation such as a still image continuously shot image and a moving image. Entropy decoding means for decoding the image compression signal which has been entropy-encoded after encoding; Means, an optimum value calculating means for calculating an optimum value for maximizing a correlation between pixels based on the pixel correlation evaluation, and an optimum adaptation for decoding a target pixel from an encoded signal based on the optimum value. An image decompression device comprising: decoding means.
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