JPH0251978A - Image encoder - Google Patents

Image encoder

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JPH0251978A
JPH0251978A JP63202876A JP20287688A JPH0251978A JP H0251978 A JPH0251978 A JP H0251978A JP 63202876 A JP63202876 A JP 63202876A JP 20287688 A JP20287688 A JP 20287688A JP H0251978 A JPH0251978 A JP H0251978A
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JP
Japan
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zero
data
unit
inverse
orthogonal transformation
Prior art date
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Pending
Application number
JP63202876A
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Japanese (ja)
Inventor
Koyo Nakagawa
幸洋 中川
Morihito Shiobara
守人 塩原
Toshiyuki Yoshitake
敏幸 吉武
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of JPH0251978A publication Critical patent/JPH0251978A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize a speed-up with the reduction of arithmetic circuits by executing an inverted orthogonal transformation processing corresponding to the non-zero information of orthogonally transformed data. CONSTITUTION:Since parts, where a bit assignment is zero, are contained in a large quantity in the orthogonally transformed data being quantized, the non-zero formation to indicate the part, where the bit assignment is not zero, is extracted by a non-zero extracting part 111. One of plural arithmetic means 113 to execute the inverted orthogonal transformation corresponding to the non-zero information is selected by a selecting means 115 according to the non-zero information. Thus, a useless operation to the part, where the bit assignment is zero, is evaded, the high-speed operation of the inverted orthogonal transformation processing is realized, and the restoration processing of image data compressed in an orthogonal transformation encoding system can be executed at high speed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 撮要 産業上の利用分野 従来の技術(第5図、第6図) 発明が解決しようとする課題(第7図、第8図)課題を
解決するための手段(第1図) 作用 実施例(第2図〜第4図) 発明の効果 〔概 要〕 直交変換符号化方式による画像符号化装置に関し、 直交変換データの内容に対応して逆直交変換処理の高速
演算を実現し、画像データの復元処理の高速化を可能に
することを目的とし、 原画像データの直交変換を行なう直交変換部と、この直
交変換処理により得られた直交変換データに所定のビッ
ト割当てを行なって量子化し、量子化された直交変換デ
ータを画像蓄積部その他に送出する量子化部と、この量
子化された直交変換データを取り込みその逆量子化を行
なう逆量子化部と、この逆量子化処理により得られた直
交変換データの逆直交変換を行ない、復元画像データを
得る逆直交変換部とを備えた画像符号化装置において、
量子化された直交変換データから、そのビット割当てが
零でない部分を示す非零情報を抽出する非零抽出手段を
備え、逆直交変換部は、非零情報に対応した逆直交変換
を行なう複数の演算手段と、非零情報に応じてこの複数
の演算手段の一つを選択する選択手段とを含み構成する
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Field of Industrial Use Prior Art (Figures 5 and 6) Problems to be Solved by the Invention (Figures 7 and 8) To Solve the Problems Means (Fig. 1) Working Examples (Figs. 2 to 4) Effects of the Invention [Summary] Regarding an image encoding device using an orthogonal transform encoding method, an inverse orthogonal transform is performed corresponding to the content of orthogonal transform data. With the aim of realizing high-speed calculations and speeding up image data restoration processing, we have developed an orthogonal transform unit that performs orthogonal transformation of the original image data, and an orthogonal transform data that is obtained by this orthogonal transformation processing. A quantization unit that performs predetermined bit allocation, quantizes, and sends the quantized orthogonal transformation data to an image storage unit and other devices, and an inverse quantization unit that takes in this quantized orthogonal transformation data and performs inverse quantization. and an inverse orthogonal transform section that performs inverse orthogonal transform on the orthogonal transform data obtained by this inverse quantization process to obtain restored image data,
The inverse orthogonal transform unit includes a plurality of inverse orthogonal transforms that perform inverse orthogonal transforms corresponding to the non-zero information. The apparatus includes a calculation means and a selection means for selecting one of the plurality of calculation means in accordance with the non-zero information.

〔産業上の利用分野〕 本発明は、直交変換符号化方式により画像データの符号
化を行ない、またその復号化により画像データの復元を
行なう画像符号化装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an image encoding device that encodes image data using an orthogonal transform encoding method and restores the image data through decoding.

特に、画像データの復元処理の高速化を可能にする画像
符号化装置に関する。
In particular, the present invention relates to an image encoding device that enables high-speed restoration processing of image data.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

膨大な画像データを効率的に蓄積するためには、符号化
によるデータ量の圧縮が必要になる。この画像符号化方
式には各種の方式が提案されているが、圧縮率が高くか
つ復元画像の劣化が少ない高品質の画像符号化方式とし
ては、予測符号化、ブロック符号化、直交変換符号化、
ベクトル量子化などがある。
In order to efficiently store huge amounts of image data, it is necessary to compress the amount of data through encoding. Various methods have been proposed for this image coding method, but predictive coding, block coding, orthogonal transform coding are the best image coding methods that have a high compression rate and less deterioration of restored images. ,
Examples include vector quantization.

このような画像符号化方式の中で直交変換符号化方式は
、画像の性質や人間の視覚特性を効率よく利用して圧縮
率を高め、高品質化を図った優れた方式と言える。すな
わち、この直交変換符号化方式は、原画像データを直交
変換により空間周波数スペクトルのパラメータに変換し
た後に量子化し、復元はその逆の処理を行なうことによ
り、高圧縮率かつ高品質な画像符号化を可能にしている
Among these image encoding methods, the orthogonal transform encoding method can be said to be an excellent method that efficiently utilizes the properties of images and human visual characteristics to increase the compression rate and achieve high quality. In other words, this orthogonal transform encoding method converts the original image data into spatial frequency spectrum parameters by orthogonal transform, then quantizes it, and performs the reverse process for restoration, thereby achieving high compression rate and high quality image encoding. is made possible.

第5図は、直交変換符号化方式の一つであるコサイン変
換方式を用いた従来の画像符号化装置の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional image encoding device using a cosine transform method, which is one of orthogonal transform encoding methods.

図において、入力部501は、原画像503を例えば2
56 X 256画素に標本化して圧縮部510に送出
する。圧縮部510では、入力された原画像データをブ
ロック分割部511に取り込み、例えば32 X 32
 (1024)個のブロックに分け、それぞれ8×8画
素の部分画像データとして、各ブロックごとにコサイン
変換部513および量子化部515を介してデータ圧縮
が行なわれる。
In the figure, an input unit 501 inputs an original image 503 into two
It is sampled into 56×256 pixels and sent to the compression unit 510. The compression unit 510 takes the input original image data into the block division unit 511, and divides the input original image data into, for example, 32 x 32
The data is divided into (1024) blocks, and data compression is performed for each block as partial image data of 8×8 pixels via a cosine transform unit 513 and a quantizer 515.

一般に、NXN (上述の例ではN=8)画素の部分画
像データをf(m、n)(m、nは0,1.2゜・・・
、N−1)とすると、コサイン変換部513では次式に
基づ(コサイン変換が行なわれる。
Generally, partial image data of NXN (N=8 in the above example) pixels is expressed as f(m, n) (m, n is 0, 1.2 degrees...
, N-1), the cosine transform unit 513 performs cosine transform based on the following equation.

−・・−(1) ただし、u、vは0,1,2.−、N−1c(u、v)
=      (u=v=o)= 1  (その他) このようにして得られたNXN画素に対応するNXN個
の2次元のコサイン変換データF(u、v)は、各ブロ
ックの部分画像データf (m、 n )に対する2次
元の空間周波数スペクトル分布を示すデータとなる。な
お、その分布は画像の種類に応じて統計的偏りを有する
-...-(1) However, u and v are 0, 1, 2. -, N-1c(u,v)
= (u=v=o)=1 (Others) The NXN two-dimensional cosine transform data F(u, v) corresponding to the NXN pixels obtained in this way is the partial image data f ( The data represents a two-dimensional spatial frequency spectrum distribution for m, n). Note that the distribution has statistical bias depending on the type of image.

続いて、量子化部515では、直交変換後のデータの統
計的偏りおよび人間の視覚特性の空間周波数に対する感
度その他を考慮し、コサイン変換データF(u、v)に
適当な量子化ビット数を割当て、量子化(符号化)によ
るデータ圧縮が行なわれる。
Next, the quantization unit 515 assigns an appropriate number of quantization bits to the cosine transformed data F(u,v), taking into consideration the statistical bias of the data after orthogonal transformation, the sensitivity of human visual characteristics to spatial frequency, etc. Data compression is performed by allocation and quantization (encoding).

ここで得られた圧縮データ(量子化されたコサイン変換
データ)は、画像蓄積部521に蓄積される。また、蓄
積されたデータは所定の操作(例えば検索処理)に応じ
て復元部530に転送される。
The compressed data (quantized cosine transform data) obtained here is stored in the image storage section 521. Further, the accumulated data is transferred to the restoration unit 530 in response to a predetermined operation (for example, search processing).

復元部530では、量子化部515と逆の処理を行なう
逆量子化部531で、NXN個のコサイン変換データF
’(u、v)が復号化され、続いて逆コサイン変換部5
33で次式に基づ(逆コサイン変換が行なわれ、各ブロ
ックの復元部分画像データf’(m、n)が得られる。
In the restoration unit 530, an inverse quantization unit 531 that performs processing opposite to that of the quantization unit 515 converts NXN pieces of cosine transformed data F.
'(u, v) is decoded, and then the inverse cosine transform unit 5
At step 33, inverse cosine transformation is performed based on the following equation, and restored partial image data f'(m, n) of each block is obtained.

ただし、m、nは0,1,2.−、N−1このようにし
て得られたNXN画素の復元部分画像データf’(m、
n)は、もとの部分画像データf (m、 n )によ
く対応しており、各プロ・ンクごとの復元部分画像デー
タを例えば1024個得る二色により、表示部505に
はもとの原画像によく対応した256 X 256画素
の復元画像507を表示させることができる。
However, m and n are 0, 1, 2. -, N-1 The restored partial image data f'(m,
n) corresponds well to the original partial image data f (m, n), and by using two colors to obtain, for example, 1024 pieces of restored partial image data for each pro-nk, the display unit 505 displays the original partial image data. A restored image 507 of 256 x 256 pixels that closely corresponds to the original image can be displayed.

第6図は、このような画像符号化装置を用いた画像デー
タベースシステムの一例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of an image database system using such an image encoding device.

なお、第5図に示す画像符号化装置の各部と同様のもの
は同一符号で示す。
Components similar to those of the image encoding device shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals.

図において、原画像503はスキャナその他の入力部5
01で読み込まれて圧縮部510に送出され、ここで圧
縮された画像データはホストコンピュータ541を介し
て画像データベース(画像蓄積部521)543に蓄積
される。画像データベース543に蓄積された画像デー
タは、ユーザからの要求によって検索されると、ホスト
コンピュータ541、通信網(LAN、その他)545
を介して、転送効率を高めるために圧縮されたままの形
で各復元部530に転送され、表示部505には上述し
た復元処理により得られた復元画像507が表示される
In the figure, the original image 503 is captured by a scanner or other input unit 5.
01 and sent to the compression unit 510, and the image data compressed here is stored in the image database (image storage unit 521) 543 via the host computer 541. When the image data stored in the image database 543 is retrieved based on a request from a user, it is sent to the host computer 541 and the communication network (LAN, etc.) 545.
The image is transferred to each restoration unit 530 in a compressed form to improve transfer efficiency, and a restored image 507 obtained by the above-described restoration processing is displayed on the display unit 505.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、このような直交変換符号化方式では、(1)
式および(2)式に示すように、2次元の画像データに
対して膨大な数の乗算と加算の各演算処理が必要であり
、直交変換およびその逆直交変換に伴う処理時間が長く
なる問題点があり、その高速化が要求されている。
By the way, in such orthogonal transform encoding method, (1)
As shown in equations and (2), a huge number of multiplications and additions are required for two-dimensional image data, and the processing time associated with orthogonal transformation and its inverse orthogonal transformation is long. There is a need to speed up the process.

この要求に応える高速化の一例として、例えば画像デー
タの逆直交変換処理では、(2)式に示す2次元逆コサ
イン変換の式を次式に示すように、縦方向と横方向の各
1次元逆コサイン変換に分解することにより、バタフラ
イ演算による高速演算アルゴリズムを利用した高速処理
が可能になっている。なお、(1)式においても同様で
ある。
As an example of speeding up to meet this demand, for example, in inverse orthogonal transform processing of image data, the two-dimensional inverse cosine transform shown in equation (2) can be transformed into one-dimensional in the vertical direction and one-dimensional in the horizontal direction, as shown in the following equation. By decomposing into inverse cosine transformation, high-speed processing using a high-speed calculation algorithm using butterfly calculation is possible. Note that the same applies to equation (1).

このような高速演算アルゴリズムの利用により、演算回
数がN2のオーダからN Iog2 Nのオーダになり
、従来においても相応の高速化が実現されているが、特
に第6図に示すような複数のユーザにより画像データベ
ースが検索されるシステムでは、復元処理の頻度が高く
なっており、その逆直交変換処理における一層の高速化
が望まれている。
By using such a high-speed calculation algorithm, the number of calculations has increased from the order of N2 to the order of N Iog2N, and a corresponding increase in speed has been achieved in the past, but especially when multiple users as shown in Figure 6 In a system in which an image database is searched by , the frequency of restoration processing is increasing, and further speeding up of the inverse orthogonal transformation processing is desired.

ここで、圧縮部510の量子化部515で量子化された
直交変換データのビット割当ての状態、および逆コサイ
ン変換部533の処理に用いられる高速演算アルゴリズ
ムについて説明する。
Here, the state of bit allocation of the orthogonal transform data quantized by the quantization unit 515 of the compression unit 510 and the high-speed calculation algorithm used in the processing of the inverse cosine transformation unit 533 will be described.

第7図は、量子化されたコサイン変換データのビット割
当ての一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of bit allocation of quantized cosine transform data.

図において、u(0〜7)Xv (0〜7)の各周波数
スペクトル成分には、0〜8ビツトのビット割当てが行
なわれる。例えば、U=O1V=0の直流スペクトル成
分には8ビツトが割当てられる。なお、量子化された直
交変換データにはビット割当てが「0」の部分が多く含
まれているが、これは、画像が近くの濃度どうしの相関
が一般的に高く、低周波スペクトルに情報が集中する傾
向にあるためである。
In the figure, bits of 0 to 8 bits are assigned to each frequency spectrum component u(0 to 7)Xv(0 to 7). For example, 8 bits are assigned to the DC spectrum component of U=O1V=0. Note that the quantized orthogonal transformation data contains many parts where the bit assignment is "0", but this is because the correlation between nearby densities in the image is generally high, and information is contained in the low frequency spectrum. This is because they tend to concentrate.

第8図は、1次元の高速逆コサイン変換アルゴリズムを
説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a one-dimensional fast inverse cosine transform algorithm.

図において、「・」は接点端子、「O」は加算演算であ
り、線上の正弦関数値、余弦関数値および「−1」の各
値は、それらの値がそれぞれ乗算されることを示してい
る。
In the figure, "・" is a contact terminal, "O" is an addition operation, and the sine function value, cosine function value, and each value of "-1" on the line indicate that those values are multiplied. There is.

ここで、その−例を示すと、出力Xは、となり、出力y
は、 となり、出力2は −y となり、この2と他方のルート(F′1、F’5、F’
3、F′7)から得られた同様の演算結果とにより、復
元部分画像データf′3およびF′4を算出することが
できる(文献:  W、H,CHEN 、 C,H,S
MITH、S、C。
Here, to give an example, the output X is, and the output y
becomes , and the output 2 becomes -y, and this 2 and the other route (F'1, F'5, F'
3, F'7), the restored partial image data f'3 and F'4 can be calculated (References: W, H, CHEN, C, H, S
MITH, S.C.

FRALICK  、  ”  A   Fast  
 Computation   Algoritbmf
or   Discrete   Co51ne   
Transform     I  E E E丁RA
NSACTIONS  ON  COMMUNICAT
IONS、  Vol、C0M−25゜Nα9. 19
77)  。
FRALICK,” A Fast
Computation Algorithbmf
or Discrete Co51ne
Transform I E E Ding RA
NSACTIONS ON COMMUNICAT
IONS, Vol, C0M-25°Nα9. 19
77).

このような高速演算アルゴリズムにより、8個のコサイ
ン変換データF′。〜F’7から、8個の復元部分画像
データf′。〜f′、を高速に算出することができるが
、この高速演算アルゴリズムでは、乗算回数がその処理
速度を大きく左右しているといえる。
Using such a high-speed calculation algorithm, eight pieces of cosine transform data F' are generated. ~F'7, eight restored partial image data f'. ~f' can be calculated at high speed, but in this high-speed calculation algorithm, it can be said that the number of multiplications greatly influences the processing speed.

したがって、F′。〜F′7がすべて非零であれば16
回の乗算処理が必要となるが、例えばF’+があらかじ
め「Ojとわかっていれば、F’7に対応するcos 
(7π/16)と−5in(7π/16)の乗算は不要
となって乗算回数は14回となり、乗算回数の削減に伴
う処理の高速化を実現できることがわかる。
Therefore, F′. ~16 if all F'7 are non-zero
For example, if F'+ is known in advance as Oj, then the cos corresponding to F'7 is
The multiplication of (7π/16) and -5in (7π/16) is no longer necessary, and the number of multiplications becomes 14, indicating that processing speed can be increased by reducing the number of multiplications.

なお、2次元のコサイン変換データF’(LIIV)か
ら、その復元部分画像データf′(m、n)を演算する
には、v、nの各値ごとにu、mについて高速演算アル
ゴリズムを繰り返すので、その影響はさらに大きいと言
える。
In addition, in order to calculate the restored partial image data f' (m, n) from the two-dimensional cosine transform data F' (LIIV), a high-speed calculation algorithm is repeated for u and m for each value of v and n. Therefore, it can be said that the impact is even greater.

本発明は、以上説明した直交変換データのビット割当て
の状況と、高速演算アルゴリズムの高速化への可能性と
を鑑み、直交変換データの内容に対応して逆直交変換処
理の高速演算を実現し、画像データの復元処理の高速化
を可能にする画像符号化装置を提供することを目的とす
る。
The present invention realizes high-speed computation of inverse orthogonal transform processing corresponding to the content of orthogonal transform data, taking into consideration the bit allocation situation of orthogonal transform data explained above and the possibility of speeding up high-speed computation algorithms. An object of the present invention is to provide an image encoding device that enables high-speed image data restoration processing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は、本発明の原理ブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention.

図において、直交変換部101は、原画像データの直交
変換を行なう構成である。
In the figure, an orthogonal transformation unit 101 is configured to perform orthogonal transformation of original image data.

量子化部103は、この直交変換処理により得られた直
交変換データに所定のビット割当てを行なって量子化し
、量子化された直交変換データを画像蓄積部その他に送
出する構成である。
The quantization unit 103 is configured to allocate predetermined bits to the orthogonal transformation data obtained by this orthogonal transformation process, quantize it, and send the quantized orthogonal transformation data to the image storage unit and others.

逆量子化部105は、この量子化された直交変換データ
を取り込み、その逆量子化を行なう構成である。
The inverse quantization unit 105 is configured to take in this quantized orthogonal transform data and perform inverse quantization.

非零抽出手段111は、量子化された直交変換データか
ら、そのビット割当てが零でない部分を示す非零情報を
抽出する構成である。
The non-zero extraction means 111 is configured to extract non-zero information indicating a portion where the bit allocation is not zero from the quantized orthogonal transform data.

逆直交変換部107は、非零情報に対応した逆直交変換
を行なう複数の演算手段113と、非零情報に応じてこ
の複数の演算手段の一つを選択する選択手段115とを
含み、逆量子化処理により得られた直交変換データの逆
直交変換を行ない、復元画像データを得る構成である。
The inverse orthogonal transform unit 107 includes a plurality of calculation means 113 that performs inverse orthogonal transformation corresponding to non-zero information, and a selection means 115 that selects one of the plurality of calculation means according to the non-zero information. This configuration performs inverse orthogonal transformation on orthogonal transformation data obtained through quantization processing to obtain restored image data.

〔作 用〕[For production]

本発明は、量子化された直交変換データに、ビット割当
てが零である部分が多く含まれていることから、非零抽
出部111でビット割当てが零でない部分を示す非零情
報を抽出し、非零情報に対応した逆直交変換を行なう複
数の演算手段113の一つを、その非零情報に応じて選
択することにより、ビット割当てが零である部分に対す
る無駄な演算が回避され、逆直交変換処理の高速演算が
実現される。
In the present invention, since quantized orthogonal transform data includes many parts where the bit allocation is zero, the non-zero extraction unit 111 extracts non-zero information indicating the parts where the bit allocation is not zero, By selecting one of the plurality of arithmetic means 113 that performs inverse orthogonal transformation corresponding to non-zero information according to the non-zero information, unnecessary operations for portions where the bit allocation is zero can be avoided, and the inverse orthogonal High-speed calculation of conversion processing is realized.

すなわち、直交変換データの内容に対応した演算手段に
よる逆直交変換処理を行なうことにより、画像データの
復元処理の高速化を可能にすることができる。
That is, by performing inverse orthogonal transformation processing using arithmetic means corresponding to the content of orthogonal transformation data, it is possible to speed up the restoration processing of image data.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第2図は、本発明画像符号化装置の要部構成の一例を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of main parts of the image encoding device of the present invention.

ここでは、復元部の構成例を示すが、画像符号化装置を
構成する他の入力部、圧縮部(ブロック分割部、コサイ
ン変換部および量子化部)、および表示部は、第5図に
示す従来の画像符号化装置の各部と同等の構成である。
Here, an example of the configuration of the restoration unit is shown, but the other input units, compression units (block division unit, cosine transformation unit, and quantization unit) and display unit that make up the image encoding device are shown in FIG. The configuration is equivalent to each part of a conventional image encoding device.

図において、画像蓄積部から転送される量子化されたコ
サイン変換データは、復元部の逆量子化部201に取り
込まれ、逆量子化(復号化)処理により所定のコサイン
変換データF’(u、v)が得られる。
In the figure, quantized cosine transform data transferred from the image storage section is taken into an inverse quantization section 201 of the restoration section, and predetermined cosine transform data F'(u, v) is obtained.

この2次元のコサイン変換データF’(u + v )
は、縦方向および横方向ごとにそれぞれ逆コサイン変換
を行なう各1次元逆コサイン変換部210.220に順
次送出される。
This two-dimensional cosine transformation data F'(u + v)
are sequentially sent to each one-dimensional inverse cosine transform unit 210 and 220 that performs inverse cosine transform in each of the vertical and horizontal directions.

各1次元逆コサイン変換部210.220ば、コサイン
変換データF’(u、v)の各方向ごとに後述する所定
の非零情報に対応して、それぞれ最小の演算回数により
逆コサイン変換を行なう複数の演算部211゜〜211
)l−1,221゜〜221 N−。
Each of the one-dimensional inverse cosine transform units 210 and 220 performs inverse cosine transform using the minimum number of calculations in each direction of the cosine transform data F'(u,v) in response to predetermined non-zero information, which will be described later. A plurality of calculation units 211° to 211
) l-1,221°~221 N-.

と、その一つを選択するマルチプレクサ(MPX)21
3.223とを有し、バッファ回路231を介して接続
される。
and a multiplexer (MPX) 21 that selects one of them.
3.223, and are connected via a buffer circuit 231.

また、画像蓄積部から転送される量子化されたコサイン
変換データは分岐して、各方向ごとにそのビット割当て
が零でない部分を示す非零情報を抽出する非零抽出部2
41に取り込まれ、得られた各非零情報は選択制御部2
43に送出される。
Furthermore, the quantized cosine transform data transferred from the image storage section is branched to a non-zero extraction section 2 which extracts non-zero information indicating portions where the bit allocation is not zero for each direction.
41 and each obtained non-zero information is sent to the selection control unit 2.
43.

選択制御部243は、この非零情報に応じて、各マルチ
プレクサ213.223にそれぞれ対応する選択制御信
号を送出する。
The selection control unit 243 sends selection control signals corresponding to each multiplexer 213 and 223 in accordance with this non-zero information.

なお、本実施例では、非零抽出手段(第1図、111)
として非零抽出部241を設け、逆直交変換部107の
演算手段(同、113)として、各演算部211゜〜2
1IN−7,221゜〜221N−1を設け、選択手段
(同、115)として選択制御部243およびマルチプ
レクサ213.223が設けられる。
In this embodiment, the non-zero extraction means (111 in FIG. 1)
A non-zero extraction unit 241 is provided as a non-zero extraction unit 241, and each calculation unit 211° to 2
1IN-7, 221° to 221N-1 are provided, and a selection control section 243 and multiplexers 213 and 223 are provided as selection means (115 in the same).

第3図は、各1次元逆コサイン変換部210.220の
動作を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of each one-dimensional inverse cosine transform unit 210 and 220.

以下、第2図および第3図を参照して本実施例の動作に
ついて説明する。
The operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

まず、1ブロツクの量子化されたコサイン変換データの
処理の始めに、バッファ回路231が初期化される。
First, at the beginning of processing one block of quantized cosine transformed data, the buffer circuit 231 is initialized.

第3図(a)は、逆量子化部201で得られた2次元の
コサイン変換データF’(u、v)の状態を示す。
FIG. 3(a) shows the state of the two-dimensional cosine transform data F'(u,v) obtained by the inverse quantization section 201.

斜線で示すところは、ビット割当ての非零部分に対応す
る。ここで、u、vはそれぞれOll、・・・7とし、
各1次元のコサイン変換データをそれぞれF′。、F’
l 、・・・、F′、とする。
The hatched area corresponds to the non-zero portion of the bit allocation. Here, u and v are respectively Oll,...7,
Each one-dimensional cosine transformed data is F'. ,F'
Let l,...,F' be.

非零抽出部241では、縦方向(V方向)の非零個数を
各Uごとに求め、さらに横方向(U方向)の最大非零個
数を求める。すなわち、U=O1■、2.3.4に対す
るV方向の各非零個数5.4.3.2、■と、U方向の
非零最大個数5とを求め、非零情報として選択制御部2
43に送出する。
The non-zero extraction unit 241 determines the number of non-zeros in the vertical direction (V direction) for each U, and further determines the maximum number of non-zeros in the horizontal direction (U direction). That is, each number of non-zeros in the V direction 5.4.3.2, ■ for U=O1■, 2.3.4 and the maximum number of non-zeros in the U direction 5 are determined, and the selection control unit selects them as non-zero information. 2
Send to 43.

選択制御部243では、この非零情報に基づいて各1次
元逆コサイン変換部210.220の所定の演算部を選
択するための選択制御信号を作成し、各マルチプレクサ
213.223に送出する。
The selection control section 243 creates a selection control signal for selecting a predetermined calculation section of each one-dimensional inverse cosine transformation section 210.220 based on this non-zero information, and sends it to each multiplexer 213.223.

なお、演算部211゜、221゜は、各1次元のコサイ
ン変換データF’oのみが非零である場合の逆コサイン
変換の演算処理を行ない、演算部2111.2211 
は、コサイン変換データF′。およびF’+のみが非零
である場合の演算処理を行ない、以下同様に演算部21
1?、221.は、コサイン変換データF′。〜F′7
のすべてが非零である場合の演算処理を行なう構成であ
る。
Note that the calculation units 211° and 221° perform calculation processing of inverse cosine transformation when only the one-dimensional cosine transformation data F'o is non-zero, and the calculation units 2111 and 2211
is cosine transformed data F'. and F′+ are non-zero, and the calculation unit 21
1? , 221. is cosine transformed data F'. ~F'7
This configuration performs arithmetic processing when all of are non-zero.

したがって、選択制御部243は、まずU=0の列(F
’。〜F’4が非零)に対応する演算部として、1次元
逆コサイン変換部210の演算部2114を選択するよ
うにマルチプレクサ213を制御し、続いてu=1.2
.3.4のそれぞれに対応して、各演算部2113.2
11K、211..211゜を選択させる。
Therefore, the selection control unit 243 first selects the U=0 column (F
'. The multiplexer 213 is controlled to select the arithmetic unit 2114 of the one-dimensional inverse cosine transform unit 210 as the arithmetic unit corresponding to u=1.2).
.. 3.4, each calculation unit 2113.2
11K, 211. .. 211° is selected.

この縦方向に対する逆コサイン変換の結果(第3図[有
]))は、バッファ回路231に一旦格納される。
The result of this inverse cosine transformation in the vertical direction (see FIG. 3) is temporarily stored in the buffer circuit 231.

次に、選択制御部243は、横方向(U方向)の非零最
大個数5に対応する演算部とし、1次元逆コサイン変換
部220の演算部2214を選択するようにマルチプレ
クサ223を制御し、バッファ回路231内のデータを
横方向に逆コサイン変換し、部分画像データf’(m、
n)(第3図(C))の復元を行なうことができる。
Next, the selection control unit 243 controls the multiplexer 223 to select the calculation unit 2214 of the one-dimensional inverse cosine transformation unit 220 as the calculation unit corresponding to the maximum number of non-zeros in the horizontal direction (U direction), 5, The data in the buffer circuit 231 is inversely cosine transformed in the horizontal direction, and partial image data f'(m,
n) (FIG. 3(C)) can be restored.

このように、各コサイン変換データの非零情報に応じて
、最小の演算回数により逆コサイン変換を行なう演算部
をそれぞれ選択することにより、全体としてその高速化
を実現することができる。
In this way, by selecting the arithmetic units that perform inverse cosine transform with the minimum number of computations depending on the non-zero information of each cosine transform data, it is possible to realize speeding up as a whole.

なお、以上説明した実施例では、非零情報の抽出を復元
部で行なう構成を示したが、画像データの符号化を行な
う圧縮部において、量子化されたコサイン変換データの
非零情報の抽出を行ない、その非零情報を蓄積データに
付加することにより画像蓄積部を介して復元部に通知し
、非零抽出部241がその情報を取り出す構成としても
よい。
In the embodiment described above, the non-zero information is extracted in the restoration section, but the non-zero information from the quantized cosine transform data is extracted in the compression section that encodes the image data. It may be configured such that the non-zero information is added to the accumulated data and notified to the restoration unit via the image storage unit, and the non-zero extraction unit 241 extracts the information.

また、選択手段(第1図、115)として、選択制御部
243から出力される選択制御信号によりマルチプレク
サ213.223を切り替える構成を示したが、その選
択制御信号に応じて所定の演算部の動作をイネーブルす
る構成としてもよい。
Furthermore, as the selection means (115 in FIG. 1), a configuration is shown in which the multiplexers 213 and 223 are switched by a selection control signal output from the selection control section 243, but the operation of a predetermined calculation section is performed according to the selection control signal. It is also possible to enable the configuration.

ここで、各1次元のコサイン変換データF′。〜F’t
の・非零個数と、対応する演算部で行なわれる乗算回数
の関係を次表に示す。
Here, each one-dimensional cosine transform data F'. ~F't
The following table shows the relationship between the number of non-zero elements and the number of multiplications performed in the corresponding arithmetic unit.

なお、この表かられかるように、各非零情報に対応して
、それぞれ最小の演算回数により逆コサイン変換を行な
う演算部を設ける場合に対して、例えばF′。に対する
逆コサイン変換、F′。、F′1に対する逆コサイン変
換、F’、 、、7に対する逆コサイン変換、およびF
′。〜F′、に対する逆コサイン変換を行なう4個の演
算部に集約させても、ある程度の高速化を期待すること
ができる。
As can be seen from this table, for the case where a calculation section is provided that performs inverse cosine transformation with the minimum number of calculations for each non-zero information, for example, F'. The inverse cosine transform for, F′. , F′1, inverse cosine transform for F′, , ,7, and F
'. A certain degree of speed-up can be expected even if the calculation units are integrated into four calculation units that perform inverse cosine transformation on ~F'.

表 一般に、画像の濃淡変化の大小に応じて量子化ビット数
の割当てを変えてデータの圧縮率の向上を図っているが
、各ブロックごとのビット割当ての状態を4つのクラス
に分類し、それぞれのクラスに対応した逆直交変換処理
における乗算回数について、その−例を以下に示す。
Table Generally, the data compression rate is improved by changing the allocation of the number of quantization bits according to the magnitude of the change in density of the image, but the state of the bit allocation for each block is classified into four classes, and each An example of the number of multiplications in the inverse orthogonal transform process corresponding to the class is shown below.

第4図は、クラス分けされたビット割当ての状態を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing the status of bit allocation classified into classes.

第4図(a)は、非零部分がU=O1V=Oの斜線部分
であるビット割当ての状B(クラス1)を示す。この場
合の乗算回数は、■方向およびU方向に対して各1回の
合計2回である。
FIG. 4(a) shows bit allocation state B (class 1) in which the non-zero portion is the hatched portion of U=O1V=O. In this case, the number of multiplications is two in total, once each in the ■ direction and the U direction.

第4図(b)は、非零部分がu=0.l、2,3、V=
0.1,2.3の斜線部分であるビット割当ての状B(
クラス2)を示す。この場合の乗算回数は、■方向に対
して8+6+4+1=19回、U方向に対して8 X 
4〜32回の合計51回である。
In FIG. 4(b), the non-zero portion is u=0. l, 2, 3, V=
Bit allocation shape B (shaded part of 0.1, 2.3)
class 2). In this case, the number of multiplications is 8+6+4+1=19 times in the ■ direction, and 8 times in the U direction.
4 to 32 times, a total of 51 times.

第4図(C)は、非零部分がu = O〜7、v−〇〜
7の斜線部分であるビット割当ての状態(クラス3)を
示す。この場合の乗算回数は、■方向に対して16+1
4+12+10+ 8 + 6 + 4 +1〜71回
、U方向に対して16X 8〜128回の合計199回
である。
In Fig. 4(C), the non-zero part is u = O~7, v-〇~
7 shows the bit allocation state (class 3), which is the shaded area. In this case, the number of multiplications is 16+1 for the ■ direction.
4+12+10+8+6+4+1 to 71 times, 16X 8 to 128 times in the U direction, a total of 199 times.

第4図(C)は、非零部分がu = O〜7、■=0〜
7のすべてであるビット割当ての状態(クラス4)を示
す。この場合の乗算回数は、各方向に対して16回をU
方向およびV方向に各8回行なうために16X 8 X
 2〜256回である。
In Fig. 4(C), the non-zero part is u = O ~ 7, ■ = 0 ~
7 (class 4). In this case, the number of multiplications is 16 times in each direction.
16X 8X to perform 8 times each in direction and V direction
2 to 256 times.

なお、各ブロックごとの従来の乗算回数は、非零部分の
状態に左右されないために、クラス4と同様の256回
であった。
Note that the conventional number of multiplications for each block was 256, which is the same as in class 4, since it is not affected by the state of the non-zero portion.

したがって、クラス当たりのブロック数が等しいければ
、平均して (2+51+199+256)/4 =127となり、
従来の乗算回数256に比べて約半分になるので、逆直
交変換処理の大幅な高速化を実現することができる。
Therefore, if the number of blocks per class is equal, on average (2 + 51 + 199 + 256) / 4 = 127,
Since the number of multiplications is approximately half that of the conventional method, which is 256, it is possible to significantly speed up the inverse orthogonal transform processing.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したように、本発明によれば、直交変換データの非
零情報に対応した逆直交変換処理が行なわれ、演算回数
の削減による高速化が実現されるので、直交変換符号化
方式により圧縮された画像データの復元処理を高速に行
なうことが可能になり、実用的には極めて有用である。
As described above, according to the present invention, inverse orthogonal transform processing corresponding to non-zero information of orthogonal transform data is performed, and speeding up is achieved by reducing the number of calculations. This makes it possible to perform high-speed restoration processing of image data, which is extremely useful in practice.

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

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明画像符号化装置の要部構成の一例を示す
ブロック図、 第3図は各1次元逆コサイン変換部の動作を説明する図
、 第4図はクラス分けされたビット割当ての状態を説明す
る図、 第5図は従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
、 第6図は画像データベースシステムの一例を示すブロッ
ク図、 第7図は量子化されたコサイン変換データのビット割当
ての一例を示す図、 第8図は1次元の高速逆コサイン変換アルゴリズムを説
明する図である。 図において、 101は直交変換部、 103は量子化部、 105は逆量子化部、 107は逆直交変換部、 111は非零抽出部、 113は演算手段、 115は選択手段、 201は逆量子化部、 210.220は1次元逆コサイン変換部、211.2
21は演算部、 213.223はマルチプレクサ(MPX)、231は
バッファ回路、 241は非零抽出部、 243は選択制御部である。 本庄gtl倭理7−o−,70 第1図 Ca) 7つスラ6ゝ1丁3尺ヒ゛・、、Y劃ち1山」(態、第 図 (U’) i子Its赦にコ塩゛ソ変換示−7のヒ゛7(−すゴ当
])多“j第7図
FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the main configuration of the image encoding device of the present invention, and FIG. 3 is a diagram explaining the operation of each one-dimensional inverse cosine transform unit. FIG. 4 is a diagram illustrating the status of bit allocation divided into classes; FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional image encoding device; FIG. 6 is a block diagram showing an example of an image database system; The figure is a diagram showing an example of bit allocation of quantized cosine transform data, and FIG. 8 is a diagram explaining a one-dimensional high-speed inverse cosine transform algorithm. In the figure, 101 is an orthogonal transformation section, 103 is a quantization section, 105 is an inverse quantization section, 107 is an inverse orthogonal transformation section, 111 is a non-zero extraction section, 113 is an operation means, 115 is a selection means, and 201 is an inverse quantization section. conversion part, 210.220 is one-dimensional inverse cosine transformation part, 211.2
21 is an arithmetic unit, 213 and 223 are multiplexers (MPX), 231 is a buffer circuit, 241 is a non-zero extraction unit, and 243 is a selection control unit. Honjo gtl Yamari 7-o-, 70 Fig. 1 Ca) 7 sura 6ゝ 1 cho 3 shaku Hi゛..., Y 劃chi 1 mountain'' (state, Fig. (U') i child Its forgiveness Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)原画像データの直交変換を行なう直交変換部(1
01)と、 この直交変換処理により得られた直交変換データに所定
のビット割当てを行なって量子化し、量子化された直交
変換データを画像蓄積部その他に送出する量子化部(1
03)と、 この量子化された直交変換データを取り込み、その逆量
子化を行なう逆量子化部(105)と、この逆量子化処
理により得られた直交変換データの逆直交変換を行ない
、復元画像データを得る逆直交変換部(107)と を備えた画像符号化装置において、 前記量子化された直交変換データから、そのビット割当
てが零でない部分を示す非零情報を抽出する非零抽出手
段(111)を備え、 前記逆直交変換部(107)は、前記非零情報に対応し
た逆直交変換を行なう複数の演算手段(113)と、前
記非零情報に応じてこの複数の演算手段の一つを選択す
る選択手段(115)とを含む ことを特徴とする画像符号化装置。
(1) Orthogonal transformation unit (1) that performs orthogonal transformation of original image data
01), and a quantization unit (1) that allocates predetermined bits to the orthogonal transformation data obtained by this orthogonal transformation process, quantizes it, and sends the quantized orthogonal transformation data to the image storage unit and other devices.
03), an inverse quantization unit (105) that takes in this quantized orthogonal transform data and performs inverse quantization, and an inverse orthogonal transform of the orthogonal transform data obtained by this inverse quantization process to restore it. In an image encoding device comprising an inverse orthogonal transform unit (107) for obtaining image data, non-zero extraction means extracts non-zero information indicating a portion where the bit allocation is not zero from the quantized orthogonal transform data. (111), the inverse orthogonal transform unit (107) includes a plurality of calculation means (113) that performs inverse orthogonal transformation corresponding to the non-zero information, and a plurality of calculation means (113) that performs the inverse orthogonal transformation corresponding to the non-zero information. An image encoding device characterized by comprising a selection means (115) for selecting one.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0470060A (en) * 1990-07-10 1992-03-05 Fujitsu Ltd Method and device for restoring picture data
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US5838825A (en) * 1996-01-17 1998-11-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for decompressing image data which has been compressed using a linear transform
JP2007270245A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Thermal shield coating member and manufacturing method therefor, and thermal shield coating member, gas turbine and sintered body

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