JPH07123276A - Digital compression coding method for picture signal - Google Patents

Digital compression coding method for picture signal

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JPH07123276A
JPH07123276A JP28561193A JP28561193A JPH07123276A JP H07123276 A JPH07123276 A JP H07123276A JP 28561193 A JP28561193 A JP 28561193A JP 28561193 A JP28561193 A JP 28561193A JP H07123276 A JPH07123276 A JP H07123276A
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JP
Japan
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gene
parameter
image signal
digital compression
mapping function
Prior art date
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Pending
Application number
JP28561193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Jiyosawa
裕尚 如沢
Noboru Sonehara
曽根原  登
Kazunari Nakane
一成 中根
Hiroshi Kodera
博 小寺
Tomio Kishimoto
登美夫 岸本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To improve the quality of an approximated picture and to reduce the processing time by using an optimizing method so as to optimize and estimate a parameter used for description of a nonlinear reduction map function. CONSTITUTION:An input picture signal 1 is given to a function parameter estimate section 2. The estimate section 2 optimizes and estimates a map function parameter 4 used to describe a nonlinear reduction map function 3 by using a map function parameter optimization section 7. Thus, an arithmetic quantity required for estimating a parameter is considerably reduced and the estimate of the parameter is made efficient. Furthermore, the optimization section 7 preferably has an initial gene generation stage in which a parameter describing a nonlinear reduction map function is mapped into a symbol string called a gene and has a gene evolution stage in which a gene control such as crossover, reversing and mutation is applied repetitively to a mass of generated initial genes thereby replacing a gene with a low adaptability with a newly generated excellent succeeding gene for sorting.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像通信、画像記録、
コンピュ―タグラフィックスなどの分野に適用し得る画
像信号のデジタル圧縮符号化方法に関する。
The present invention relates to image communication, image recording,
The present invention relates to a digital compression encoding method of an image signal applicable to fields such as computer graphics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、画像信号を離散コサイン変換(
Discrete Cosine Transfrom )することを伴って、画像
信号をデジタル圧縮符号化する、という画像信号のデジ
タル圧縮符号化方法が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image signal is subjected to discrete cosine transform (
Discrete Cosine Transfrom ) has been proposed as a digital compression encoding method for image signals, in which an image signal is digitally compression encoded.

【0003】この画像信号のデジタル圧縮符号化方法に
よれば、画像信号の離散コサイン変換によって、画像信
号成分の多くが低次係数に集中するため、画像信号の確
率分布が最低次離散コサイン係数ほど高くなり、よって
画像信号の圧縮を、確率分布が平坦な原画像信号に比し
容易に行うことができる。
According to this digital compression coding method for image signals, most of the image signal components are concentrated in the low-order coefficients due to the discrete cosine transform of the image signals, so that the probability distribution of the image signals is as low as the lowest-order discrete cosine coefficient. Therefore, the image signal can be compressed more easily than the original image signal having a flat probability distribution.

【0004】また、従来、画像信号を離散コサイン変換
することと、画像信号の人間の視覚感度の低い広域成分
を粗量子化(あるいは切捨て)する処理を行うこととを
組合せて、画像信号をデジタル圧縮符号化する、という
画像信号のデジタル圧縮符号化方法も提案されている。
Further, conventionally, the image signal is digitally combined by performing a discrete cosine transform of the image signal and a process of roughly quantizing (or truncating) a wide-area component of the image signal having low human visual sensitivity. A digital compression encoding method of an image signal called compression encoding has also been proposed.

【0005】このような画像信号のデジタル圧縮符号化
方法によれば、画像信号を、画像信号を離散コサイン変
換することだけによって画像信号をデジタル圧縮符号化
する場合に比し、より一層圧縮することができる。
According to such a digital compression encoding method of an image signal, the image signal is further compressed as compared with the case where the image signal is digital compression encoded only by performing the discrete cosine transform of the image signal. You can

【0006】しかしながら、画像信号の離散コサイン変
換による画像信号の圧縮限界が、レ―ト歪み理論によっ
て規定されるため、画像信号を高い圧縮率でデジタル符
号化するのに一定の限度がある、という欠点を有してい
た。
However, since the compression limit of the image signal by the discrete cosine transform of the image signal is defined by the rate distortion theory, there is a certain limit in digitally encoding the image signal at a high compression rate. It had drawbacks.

【0007】また、このため、従来、画像信号の自己相
似性に着目して、画像信号を、縮小写像を反復的に繰返
す縮小写像関数システムによって近似表現し、そして、
そのときの縮小写像関数を記述するパラメ―タを符号化
するようにした画像信号のデジタル圧縮符号化方法が提
案されている。
Therefore, conventionally, paying attention to the self-similarity of the image signal, the image signal is approximately represented by a reduction mapping function system that iteratively repeats the reduction mapping, and
There has been proposed a digital compression coding method of an image signal in which a parameter describing a reduction mapping function at that time is coded.

【0008】このような画像信号のデジタル圧縮符号化
方法によれば、画像信号を、上述した離散コサイン変換
を伴ってデジタル圧縮符号化する場合に比し、高い圧縮
率でデジタル符号化することができる。
According to such a digital compression encoding method of an image signal, the image signal can be digitally encoded at a higher compression rate than in the case of performing the digital compression encoding with the discrete cosine transform described above. it can.

【0009】ここで、このような画像信号のデジタル圧
縮符号化方法における写像関数系を述べるに、その写像
関数系としては、線形写像と、非線形写像とがあり、そ
の線形写像における1次元の線形写像(線形変換)は、 xk+1 =axk +b (k=1、2、………、K) ………(1) で表現している。ここで、a<1、すなわち縮小写像で
あれば、初期集合(初期画像)によらない不変集合(ア
トラクタ)が存在するため、任意の初期画像に対して反
復的に縮小写像関数を実行すれば、画像信号を再現する
ことができる。
Here, the mapping function system in such a digital compression coding method for image signals will be described. The mapping function system includes a linear mapping and a non-linear mapping, and the one-dimensional linear mapping in the linear mapping is performed. The mapping (linear transformation) is expressed by x k + 1 = ax k + b (k = 1, 2, ..., K) (1). Here, if a <1, that is, the reduction map, there exists an invariant set (attractor) that does not depend on the initial set (initial image). Therefore, if the reduction map function is repeatedly executed on any initial image, , The image signal can be reproduced.

【0010】また、上述した写像関数系としての線形写
像における2次元の線形変換は、アフィン変換と称さ
れ、
The two-dimensional linear transformation in the linear mapping as the above mapping function system is called an affine transformation,

【数1】 ………………(2) で表現しており、画像の回転、縮小または拡大、平行移
動の組合せを表現することができる。
[Equation 1] ……………… (2) is used to represent a combination of image rotation, reduction or enlargement, and translation.

【0011】さらに、写像関数系としての非線形写像
(非線形変換)は、1次元の非線形写像(非線形変換)
の簡単な例でみて、
Further, the non-linear mapping (non-linear conversion) as a mapping function system is a one-dimensional non-linear mapping (non-linear conversion).
Take a simple example of

【数2】 ………………(3) で表現しており、上述した線形写像(線形変換)で表現
不可能な任意の写像を記述することができる。
[Equation 2] ............ It is expressed by (3), and it is possible to describe any mapping that cannot be expressed by the above-mentioned linear mapping (linear transformation).

【0012】従って、画像信号を、縮小写像関数システ
ムによって近似表現し、そのときの縮小写像関数を記述
するパラメ―タを符号化するようにした画像信号のデジ
タル圧縮符号化方法において、縮小写像が線形写像(線
形変換)(アフィン変換)である場合、画像を回転、縮
小または拡大、平行移動しか表現できないが、縮小写像
が、非線形写像(非線形変換)である場合、とくに、2
次元の非線形写像(非線形変換)である場合、画像を、
回転、縮小または拡大、平行移動の表現の外、ゆがみな
どを加えた様々な非線形の変形を表現し得る。
Therefore, in the digital compression coding method of the image signal, the image signal is approximately expressed by the reduced mapping function system, and the parameters describing the reduced mapping function at that time are coded. In the case of a linear mapping (linear transformation) (affine transformation), an image can only be represented by rotation, reduction or enlargement, and parallel movement, but when the reduction mapping is a non-linear mapping (non-linear transformation), it is
If it is a non-dimensional mapping (non-linear transformation) of dimension,
Various non-linear deformations such as rotation, contraction or enlargement, translation, translation, and distortion can be expressed.

【0013】以上のことから、画像信号を線形縮小写像
システムではなく非線形縮小写像システムによって近似
表現し、そのときの非線形写像を記述するパラメ―タを
符号化するようにした画像信号のデジタル圧縮符号化方
法は、上述した他の画像信号のデジタル圧縮符号化方法
よりも有用である。
From the above, the digital compression code of the image signal is such that the image signal is approximated by the non-linear reduction mapping system, not by the linear reduction mapping system, and the parameters describing the non-linear mapping at that time are encoded. The encoding method is more useful than the other digital compression encoding methods for image signals described above.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の、画像信号を非線形縮小写像関数システムによ
って近似表現し、そのときの非線形縮小写像関数を記述
するパラメ―タを符号化するようにした画像信号のデジ
タル圧縮符号化方法の場合、図4に示すように、入力画
像信号1を関数パラメ―タ推定部2に入力し、その関数
パラメ―タ推定部2において、入力画像信号1を精度良
く近似する非線形縮小写像関数パラメ―タ4を、予め指
定された任意の非線形変換を適用し得る写像関数3を用
いて、非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タとし
て、推定し、そして、その関数パラメ―タ推定部2で指
定された非線形縮小写像関数パラメ―タ4を、符号化部
5において、符号デ―タ6に符号化し、その符号デ―タ
6を、伝送または蓄積するようにしているが、その非線
形縮小写像関数パラメ―タ4、従って、非線形縮小写像
関数を記述するパラメ―タを推定するにつき、予め関数
パラメ―タの取り得る値を限定した上で、その全ての組
合せに対して縮小写像を実行し(総当り探索)、縮小写
像による近似画像と入力画像との距離が最小となるパラ
メ―タの組合せを求めるようにしていた。
However, the above-mentioned conventional image in which the image signal is approximately represented by the non-linear reduction mapping function system and the parameters for describing the non-linear reduction mapping function at that time are encoded. In the case of the digital compression encoding method of the signal, as shown in FIG. 4, the input image signal 1 is input to the function parameter estimation unit 2, and the function parameter estimation unit 2 accurately inputs the input image signal 1. An approximate non-linear reduction map function parameter 4 is estimated as a parameter describing the non-linear reduction mapping function by using a mapping function 3 to which a predetermined non-linear transformation can be applied, and the function is estimated. The non-linear reduction mapping function parameter 4 designated by the parameter estimation unit 2 is encoded into the code data 6 by the encoding unit 5, and the code data 6 is transmitted or stored. However, in estimating the non-linear reduction mapping function parameter 4, and thus the parameters describing the non-linear reduction mapping function, the possible values of the function parameters are limited in advance, and The reduction map is executed for all combinations (brute force search) to find the combination of parameters that minimizes the distance between the approximate image and the input image by the reduction map.

【0015】このため、上述した従来の、画像信号を非
線形縮小写像関数システムによって近似表現し、そのと
きの非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タを符号化
するようにした画像信号のデジタル圧縮符号化方法の場
合、関数パラメ―タのとり得る値やパラメ―タ個数が増
加する、という欠点を有していた。
For this reason, the above-mentioned conventional digital compression code of an image signal is obtained by approximating the image signal by a non-linear reduction mapping function system and encoding the parameters describing the non-linear reduction mapping function at that time. In the case of the conversion method, there is a drawback that the value that the function parameter can take and the number of parameters increase.

【0016】また、上述した非線形写像関数パラメ―タ
の推定に、多くの演算量を必要とする、という欠点を有
していた。
Further, there is a drawback that a large amount of calculation is required for estimating the above-mentioned non-linear mapping function parameter.

【0017】また、このため、取り得る関数パラメ―タ
の値を現実的な演算量の範囲に制限することが考えられ
るが、この場合、この限られた解候補集合のみを探索す
るだけでは、真の最適解を得ることが困難である、とい
う欠点を有していた。
For this reason, it is conceivable to limit the values of the possible function parameters to the range of the practical calculation amount. In this case, however, by searching only this limited solution candidate set, It has a drawback that it is difficult to obtain a true optimal solution.

【0018】[0018]

【本発明の目的】よって、本発明の目的は、画像信号を
非線形縮小写像関数システムによって近似表現し、その
ときの非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タを符号
化するようにした画像信号のデジタル圧縮符号化方法に
おいて、非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タの推
定を最適化して行うことにより、近似画像の品質向上な
らびに処理時間の低減を図ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to express an image signal approximately by a non-linear reduction mapping function system, and to encode parameters for describing the non-linear reduction mapping function at that time. In the digital compression coding method, the parameters for describing the non-linear reduction mapping function are optimized and optimized to improve the quality of the approximate image and reduce the processing time.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本願第1番目の発明によ
る画像信号のデジタル圧縮符号化方法は、画像信号を非
線形縮小写像関数システムによって近似表現し、そのと
きの非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タを符号化
するようにした画像信号のデジタル圧縮符号化方法にお
いて、上記非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タ
を、最適化手法を用いて最適化して推定する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a digital compression encoding method for an image signal, wherein the image signal is approximately represented by a non-linear reduction mapping function system, and a parameter for describing the non-linear reduction mapping function at that time is described. In a digital compression coding method of an image signal in which a parameter is coded, parameters for describing the non-linear reduction mapping function are optimized and estimated using an optimization method.

【0001】また、本願第2番目の発明による画像信号
のデジタル圧縮符号化方法によれば、本願第1番目の発
明による画像信号のデジタル圧縮符号化方法において、
非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タの推定の最適
化手法に遺伝的アルゴリズムを適用する。この遺伝子的
アルゴリズムでは、上記非線形縮小写像関数を記述する
パラメ―タを遺伝子と称される記号列にマッピングする
初期遺伝子生成段階と、その初期遺伝子生成段階で生成
される初期遺伝子の集団に対し、交叉、逆転、突然変異
などの遺伝子操作を繰返し施し、適応度の低い遺伝子を
新たに生成された優秀な子遺伝子に入れ換えて淘汰する
遺伝子進化段階とを有する。
According to the digital compression encoding method for an image signal according to the second invention of the present application, in the digital compression encoding method for an image signal according to the first invention of the present application,
A genetic algorithm is applied to an optimization method of parameter estimation that describes a nonlinear reduction mapping function. In this genetic algorithm, for the initial gene generation step of mapping the parameters describing the non-linear reduction mapping function to a symbol string called a gene, and for the population of initial genes generated in the initial gene generation step, It has a gene evolution stage in which gene manipulations such as crossover, inversion, and mutation are repeatedly performed, and low fitness genes are replaced by newly generated excellent offspring genes.

【0020】ここで、遺伝的アルゴリズムについて述べ
るに、それは、生物界の自然淘汰と遺伝現象とを応用し
たモデルであり、集団の構成を、個体(探索問題では解
候補)の集合が外部環境(探索問題では評価関数)に適
応するように、 (1)適応度の高い個体ほど、生存確率が高い(自然淘
汰) (2)古い個体をもとに新しい個体を生成する(遺伝現
象) という規則に基ずき、世代ごとに更新する、ということ
を実行する、というもので、そのような遺伝的アルゴリ
ズムによれば、上述した規則に基ずいているため、例え
ば全個体数が一定であるというような制約(淘汰圧)が
加わると、集団内に競合関係が生じ、より環境に適応し
た個体群が繁殖に成功する。
Here, the genetic algorithm will be described. It is a model that applies natural selection of the living world and a genetic phenomenon, and the composition of the population is determined by the set of individuals (solution candidates in the search problem) in the external environment ( In order to adapt to the evaluation function in the search problem, (1) individuals with higher fitness have higher survival probabilities (natural selection) (2) rules that generate new individuals based on old individuals (genetic phenomenon) Based on the above-mentioned rules, the update is performed for each generation. According to such a genetic algorithm, the total number of individuals is constant because it is based on the rules described above. When such a restriction (selection pressure) is applied, a competitive relationship occurs within the population, and a population more adapted to the environment succeeds in breeding.

【0021】また、ここで、上述した遺伝的アルゴリズ
ムを例示しよう。
Further, the above-mentioned genetic algorithm will be exemplified here.

【0022】いま、各々が長さnの遺伝子(記号)で表
されるM個体からなる個体群X={x1 、………、
M }を考える。
Now, an individual group X = {x 1 , ... ......, consisting of M individuals each represented by a gene (symbol) of length n
x M }.

【0023】手順1:第0世代(世代数t=0)の個体
群X(0)={x1 (0)、………、xM (0)}を、
ランダムに作成し、X(0)の中の各xi (0)に対し
て、適応度v(xi (0))を計算する。
Procedure 1: The population X (0) = {x 1 (0), ..., X M (0)} of the 0th generation (the number of generations t = 0) is
Randomly created, the fitness v (x i (0)) is calculated for each x i (0) in X (0).

【0024】手順2:X(t)の中の各xi (0)に対
して、次の(4)式に示されている選択確率
Step 2: For each x i (0) in X (t), the selection probability shown in the following equation (4)

【数3】 を計算する。[Equation 3] To calculate.

【数4】 ………………(4)[Equation 4] ……………… (4)

【0025】手順3:X(t)の中から2個体x
i (t)及びxj (t)を、選択確率
Step 3: 2 individuals x from X (t)
i (t) and x j (t) are selected probabilities

【数5】 及び[Equation 5] as well as

【数6】 にそれぞれ従いそれぞれ選択する。 (1)2個体に対し、交叉をある確率Pe で適用し、そ
れによって生じる2子孫の中から1つをランダムに選
び、それをxk (t)とする。 (2)xk (t)に、逆転をある確率Pi で施し、その
逆転の施されたxk (t)を新たなxk (t)とする。 (3)xK (t)の各要素に、突然変異をある確率Pm
で適用し、その適用されたxk (t)を再びxk (t)
とする。
[Equation 6] Select each according to. (1) Crossover is applied to two individuals with a certain probability P e , and one is randomly selected from the two descendants generated thereby, which is defined as x k (t). (2) x k (t), applied with a probability P i that a reversal is x k which has been subjected to the reverse (t) as a new x k (t). (3) The probability P m that there is a mutation in each element of x K (t)
And apply the applied x k (t) again to x k (t)
And

【0026】手順4:X(t)の中から、1個体を、あ
る規則に従って選択し、それをxk (t)と入れ換え
る。
Step 4: From X (t), one individual is selected according to a certain rule, and it is replaced with x k (t).

【0027】手順5:適応度v(xk (t))を計算す
る。
Step 5: Calculate the fitness v (x k (t)).

【0028】手順6:終了条件(例えば世代数t=10
00)が満されるまで、世代tを、t←t+1として、
手順2から手順5までを繰返す。
Step 6: End condition (for example, generation number t = 10)
00) is satisfied, the generation t is set as t ← t + 1,
Repeat steps 2 to 5.

【0029】ここで、上述したアルゴリズム中の遺伝的
オペレ―タである、交叉、逆転、突然変異について簡単
に説明する。
Here, the genetic operators, crossover, inversion, and mutation in the above-mentioned algorithm will be briefly described.

【0030】交叉:最も簡単な一点交叉(ワンポイント
クロスオ―バ―)で説明すれば、いま、親となる xi =0010111011 xj =0111100111 で表されている2個体(n=10)が選択されたとすれ
ば、1/(n−1)の確率Pe で、ビット列の切れ目交
叉点(クロスオ―バ― ポイント)を、1つ選ぶ。い
ま、切れ目交叉点が4番目に選ばれたとすれば、親の4
ビット目までと5ビット目以降を入れ換え、 xp =0010|100111 xq =0111|111011 で表されている2つの子孫を作る。
Crossover: Explaining the simplest one-point crossover (one-point crossover), two individuals (n = 10) represented by the parent x i = 0010111011 x j = 0111100111 are selected. If this is the case, one of the break intersection points (crossover points) of the bit string is selected with a probability P e of 1 / (n−1). Now, if the break crossing point is chosen as the fourth, the parent's 4
By exchanging up to the 5th bit and after the 5th bit, two descendants represented by x p = 0010 | 100111 x q = 0111 | 111011 are created.

【0031】そして、それら子孫xp 及びxq 中のいず
れかが選ばれて、それをxk (t)とする。
Then, one of the descendants x p and x q is selected, and it is set as x k (t).

【0032】逆転:最も単純な逆転の場合で説明すれ
ば、xk (t)の遺伝子ビット列から切れ目を2か所ラ
ンダムに選び、切れ目の間のビット列の順序を入れ換え
る。いま、 xk (t)=0111111011 に対し、 011|11110|11 で表されているように、3番目と8番目とに切れ目が選
ばれたとすれば、 011|01111|11 とする。
Inversion: In the simplest case of inversion, two discontinuities are randomly selected from the gene bit sequence of x k (t), and the bit sequence between the discontinuities is changed. If x k (t) = 0111111011 and the cuts are selected at the third and eighth positions as represented by 011 | 11110 | 11, then 011 | 01111 | 11 is set.

【0033】突然変異:交叉により2個体の親から子孫
を作るだけでは、探索する空間の大きさに比べ、限られ
た範囲の子孫しか、生じない。このため、子孫x
k (t)の各ビットの{0、1}を反転させることによ
って、探索範囲を広げる役割をする。
Mutation: Producing offspring from two parents by crossover produces only a limited range of offspring compared to the size of the space to be searched. Therefore, descendant x
Inverting {0, 1} of each bit of k (t) serves to expand the search range.

【0034】[0034]

【作 用】本発明による画像信号のデジタル圧縮符号化
方法によれば、非線形縮小写像関数を記述するパラメ―
タの推定を、最適化手法により、最適化して行うので、
パラメ―タの推定に要する演算量を、パラメ―タを最適
化手法により最適化して推定するようにしていない従来
の画像信号のデジタル圧縮符号化方法の場合に比し大幅
に削減できる。
[Operation] According to the digital compression encoding method of an image signal according to the present invention, a parameter for describing a non-linear reduction mapping function is used.
Since the estimation of the data is optimized by the optimization method,
The amount of calculation required for parameter estimation can be greatly reduced as compared with the conventional digital compression coding method for image signals in which the parameters are not optimized and estimated by the optimization method.

【0035】また、パラメ―タ最適化手段に遺伝的アル
ゴリズムを用いているので、個体数一定という淘汰圧を
遺伝子(写像関数パラメ―タの組合せ)の集団にかける
ことによって集団内に競合関係が生じ、生物の進化の法
則に従ったパラメ―タ最適化が行われる。具体的には、
環境への適応度の高い個体、すなわち非線形縮小写像関
数システムによって得られる近似画像と元の画像との間
の距離が小さいパラメ―タの組合せが生き残りに成功
し、世代とともに進化を繰返し、最終的に最も適応度の
高い関数パラメ―タの組合せを求めることができる。
Further, since the genetic algorithm is used as the parameter optimizing means, a selection pressure of a constant number of individuals is applied to the group of genes (combination of mapping function parameters) to cause a competitive relationship within the group. Occurs, and parameter optimization is performed according to the laws of organism evolution. In particular,
Individuals with high adaptability to the environment, that is, combinations of parameters with a small distance between the approximate image and the original image obtained by the non-linear reduced mapping function system succeeded in surviving, repeated evolution with generations, and finally It is possible to find the combination of function parameters with the highest fitness.

【0036】さらに、遺伝子に逆転や突然変異を作用さ
せることによって、従来法のように予め定められた候補
のみを探索するだけでなく、より広い任意の解候補空間
を探索することも可能となり、局所解への早期収束を避
けることができ、従って、非線形縮小写像関数パラメ―
タを大域的最適解として求めることができ、よって、近
似画像の品質向上を図ることができる。
Further, by applying inversion or mutation to a gene, it is possible not only to search only a predetermined candidate as in the conventional method but also to search a wider arbitrary solution candidate space, It is possible to avoid premature convergence to a local solution, and thus a non-linear reduction map function parameter.
Can be obtained as a global optimum solution, and thus the quality of the approximate image can be improved.

【0037】[0037]

【実施例1】次に、図1を伴って、本発明による画像信
号のデジタル圧縮符号化方法の原理的な実施例を述べよ
う。
Embodiment 1 Next, with reference to FIG. 1, a principle embodiment of a digital compression encoding method of an image signal according to the present invention will be described.

【0038】図1において、図4との対応部分には同一
符号を付して示す。
In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

【0039】図1に示す本発明による画像信号のデジタ
ル圧縮符号化方法の原理的な実施例においては、図4で
前述した従来の画像信号のデジタル圧縮符号化方法の場
合と同様に、入力画像信号1を関数パラメ―タ推定部2
に入力し、その関数パラメ―タ推定部2において、入力
画像信号1を精度良く近似表現する関数パラメ―タ4
を、予め指定された写像関数3を用いて、非線形縮小写
像関数を記述するパラメ―タとして、推定する。
In the principle embodiment of the method for digitally compressing and encoding an image signal according to the present invention shown in FIG. 1, as in the case of the conventional method for digitally compressing and encoding an image signal described above with reference to FIG. Signal 1 is used as a function parameter estimator 2
To the function parameter estimator 2 for accurately expressing the input image signal 1 accurately.
Is estimated as a parameter describing a non-linear reduction mapping function using a mapping function 3 designated in advance.

【0040】しかしながら、本発明による画像信号のデ
ジタル圧縮符号化方法の原理的な実施例においては、関
数パラメ―タ推定部2での関数パラメ―タ4の推定を、
パラメ―タ最適化部7を用いて、最適化して行う。
However, in the principle embodiment of the digital compression encoding method of the image signal according to the present invention, the estimation of the function parameter 4 in the function parameter estimation unit 2 is performed as follows.
The parameter optimization unit 7 is used for optimization.

【0041】また、関数パラメ―タ推定部2から出力さ
れる、パラメ―タ最適化部7で最適化されて推定された
関数パラメ―タ4を、符号化部5において、符号デ―タ
6に符号化し、その符号デ―タ6を、伝送または蓄積す
る。
Further, the function parameter 4 output from the function parameter estimation unit 2 and estimated by the parameter optimization unit 7 is estimated in the encoding unit 5 by the encoding unit 5. , And the code data 6 is transmitted or stored.

【0042】[0042]

【実施例3】次に、図2を伴って、本発明による画像信
号のデジタル圧縮符号化方法の具体的な実施例を述べよ
う。
[Embodiment 3] Next, a concrete embodiment of a digital compression encoding method of an image signal according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0043】図2において、図1との対応部分には同一
符号を付して示す。
In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0044】図2に示す本発明による画像信号のデジタ
ル圧縮符号化方法の具体的実施例においては、図1に示
す本発明による画像信号のデジタル圧縮符号化方法の場
合と同様に、入力画像信号1を関数パラメ―タ推定部2
に入力し、その関数パラメ―タ推定部2において、入力
画像信号1を精度良く近似表現する関数パラメ―タ4
を、予め指定された写像関数3を用い、且つパラメ―タ
最適化部7を用いて最適化して推定する。
In the concrete embodiment of the digital compression encoding method for an image signal according to the present invention shown in FIG. 2, the input image signal is input in the same manner as in the digital compression encoding method for an image signal according to the present invention shown in FIG. 1 is a function parameter estimation unit 2
To the function parameter estimator 2 for accurately expressing the input image signal 1 accurately.
Is estimated by using the mapping function 3 designated in advance and using the parameter optimizing unit 7.

【0045】この場合、パラメ―タ最適化部7におい
て、前述した遺伝子アルゴリズムを適用すべく、初期遺
伝子生成部9を用いて、任意の初期パラメ―タの集団
(群)8を遺伝子と称される記号列にマッピングする操
作を行い、初期遺伝子の集団(群)10を生成・出力
し、次で、初期遺伝子生成部9から出力される初期遺伝
子の集団(群)10を、遺伝子進化部11に入力し、そ
の遺伝子進化部11において、交叉、逆転、突然変異な
どの遺伝子操作を繰返し施し、適応度の低い遺伝子を新
たに生成された優秀な子遺伝子に入れ換えて淘汰するこ
とによって、関数パラメ―タ4を最適化して推定する。
In this case, in the parameter optimization unit 7, in order to apply the above-described gene algorithm, the initial gene generation unit 9 is used to call a group (group) 8 of arbitrary initial parameters as a gene. Is performed to generate and output the initial gene group (group) 10, and then the initial gene group (group) 10 output from the initial gene generation unit 9 is converted into the gene evolution unit 11. , The gene evolution unit 11 repeatedly performs genetic operations such as crossover, inversion, and mutation, and replaces the low-fitness gene with a newly generated excellent offspring gene to eliminate the function parameter. -Optimize and estimate parameter 4.

【0046】また、関数パラメ―タ推定部2から出力さ
れる、最適化された非線形写像関数パラメ―タ4を、符
号化部5において、符号デ―タ6に符号化し、その符号
デ―タ6を、伝送または蓄積する。
The optimized non-linear mapping function parameter 4 output from the function parameter estimation unit 2 is coded into the code data 6 in the coding unit 5, and the code data is coded. 6 is transmitted or stored.

【0047】なお、上述した本発明による画像信号のデ
ジタル圧縮符号化方法の実施例によって伝送または蓄積
された符号デ―タ6は、これを図3に示すように、復号
化部12において、非線形写像関数パラメ―タ13に復
号し、その非線形写像関数パラメ―タ13を、画像再生
部14に入力することによって、この画像再生部11に
おいて、非線形写像関数パラメ―タを用いて再生画像信
号15を得ることができるものである。
The code data 6 transmitted or accumulated according to the above-described embodiment of the digital compression encoding method of the image signal according to the present invention is processed by the decoding unit 12 in a non-linear manner as shown in FIG. The non-linear mapping function parameter 13 is decoded, and the non-linear mapping function parameter 13 is input to the image reproducing unit 14, so that the non-linear mapping function parameter is used in the image reproducing unit 11 to reproduce the reproduced image signal 15 Is what you can get.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明による画像信号のデジタル圧縮符
号化方法によれば、 (1)非線形写像関数パラメ―タの推定をパラメ―タ最
適化手法を用いて行っているので、パラメ―タ推定の効
率化を図ることができ、従って、従来の総当り探索に比
べ処理時間を削減できる、 (2)写像関数パラメ―タの最適化に遺伝的アルゴリズ
ムを適用することにより、従来法のように予め定められ
た候補のみを探索するだけでなく、より広い範囲の解候
補空間を探索することが可能となり、局所解への早期収
束を避け、大域的最適解を求めることができる、 (3)写像関数パラメ―タが大域的最適解として求まる
ので、画像の近似精度が向上し、再生画像の品質向上を
図ることができる、などの効果が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the digital compression coding method for image signals of the present invention, (1) Parameter estimation is performed because the nonlinear mapping function parameter is estimated by using the parameter optimization method. Therefore, the processing time can be reduced compared to the conventional brute force search. (2) By applying the genetic algorithm to the optimization of the mapping function parameters, the conventional method can be used. It is possible not only to search for a predetermined candidate but also to search a wider range of solution candidate spaces, avoiding early convergence to a local solution, and finding a global optimum solution. (3) Since the mapping function parameter is obtained as a global optimum solution, the effect of improving the approximation accuracy of the image and improving the quality of the reproduced image can be obtained.

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

【図1】本発明による画像信号のデジタル圧縮符号化方
法の原理的な実施例を示す系統図である。
FIG. 1 is a system diagram showing a principle embodiment of a digital compression encoding method of an image signal according to the present invention.

【図2】本発明による画像信号のデジタル圧縮符号化方
法の具体的実施例を示す系統図である。
FIG. 2 is a system diagram showing a specific example of a digital compression encoding method of an image signal according to the present invention.

【図3】本発明による画像信号のデジタル圧縮符号化方
法によって符号化されたデータを復号する系を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a system for decoding data encoded by the digital compression encoding method for image signals according to the present invention.

【図4】従来の画像信号のデジタル圧縮符号化方法を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a conventional digital compression encoding method for image signals.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力画像 2 関数パラメ―タ推定部 3 写像関数 4 写像関数パラメ―タ 5 符号化部 6 符号デ―タ 7 写像関数パラメ―タ最適化部 8 初期パラメ―タ群 9 初期遺伝子生成部 10 初期遺伝子群 11 遺伝子進化部 12 復号化部 13 写像関数パラメ―タ 14 画像再生部 15 再生画像 1 input image 2 function parameter estimation unit 3 mapping function 4 mapping function parameter 5 coding unit 6 code data 7 mapping function parameter optimization unit 8 initial parameter group 9 initial gene generation unit 10 initial Gene group 11 Gene evolution unit 12 Decoding unit 13 Mapping function parameter 14 Image reproduction unit 15 Reconstructed image

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小寺 博 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 岸本 登美夫 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Kodera 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Tomio Kishimoto 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo No. Japan Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像信号を非線形縮小写像関数システム
によって近似表現し、そのときの非線形縮小写像関数を
記述するパラメ―タを符号化するようにした画像信号の
デジタル圧縮符号化方法において、 上記非線形縮小写像関数を記述するパラメ―タを、最適
化手法を用いて最適化して推定することを特徴とする画
像信号のデジタル圧縮符号化方法。
1. A digital compression encoding method for an image signal, wherein an image signal is approximately represented by a non-linear reduction mapping function system, and a parameter describing a non-linear reduction mapping function at that time is encoded. A digital compression coding method for an image signal, characterized by optimizing and estimating a parameter describing a reduction mapping function using an optimization method.
【請求項2】 請求項1記載の画像信号のデジタル圧縮
符号化方法において、 上記最適化手法が、上記非線形縮小写像関数を記述する
パラメ―タを遺伝子と称される記号列にマッピングする
初期遺伝子生成段階と、その初期遺伝子生成段階で生成
される初期遺伝子の集団に対し、交叉、逆転、突然変異
などの遺伝子操作を繰返し施し、適応度の低い遺伝子を
新たに生成された優秀な子遺伝子に入れ換えて淘汰する
遺伝子進化段階とを有することを特徴とする画像信号の
デジタル圧縮符号化方法。
2. The digital compression coding method for an image signal according to claim 1, wherein the optimization method maps a parameter describing the non-linear reduction mapping function to a symbol string called a gene. Gene manipulations such as crossover, inversion, and mutation are repeatedly performed on the generation stage and the group of initial genes generated in the initial gene generation stage, and genes with low fitness are transformed into newly generated superior child genes. A method for digital compression encoding of an image signal, characterized in that it has a gene evolution step of replacing and selecting.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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