DE69023941T2

DE69023941T2 - System zur Verarbeitung eines quantisierten Vektors.

Info

Publication number: DE69023941T2
Application number: DE69023941T
Authority: DE
Inventors: Yasuji Hirabayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2010-02-28
Also published as: EP0388043A1; EP0388043B1; DE69023941D1; US5751856A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vektorquantisierung verwendenden Dekodierer für quantisierte Vektoren, und dem es möglich ist, stark miteinander korrelierende Informationsquellen, beispielsweise Audioinformationen oder Bildinformationen, zu komprimieren. Diese Beschreibung offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Erstellen des Codebuches dafür, ein System zum Übertragen quantisierter Vektoren und ein die Vektorquantisierung verwendendes Bildverarbeitungsgerät.
Die Vektorquantisierung ist als ein wirksames nicht permanentes Informationscodierverfahren bekannt.
Die Vektorquantisierung, die eine Vielzahl von Informationsdaten verarbeitet, steht stets dem kritischen Problem des Verringerns der Eingangsdatenmenge gegenüber, da die Verarbeitungszeit und die Größe der Hardware jeweils exponentiell im Verhältnis zur Anzahl der zu bearbeitenden Datenwörter ansteigt.
Bilddaten sind beispielsweise manchmal gemäß den folgenden Schritten vektor-quantisiert: Zerlegen von Bilddaten in Blockeinheiten; Aufgliederung der einer orthogonalen Transformation wie beispielsweise diskreter Fouriertransformation und diskreter Kosinustransformation zu unterziehenden Bilddaten, um die Bilddaten somit in Frequenzdaten umzuwandeln; und die umgewandelten Daten somit einer Vektorquantisierung zu unterziehen. Die vorstehend beschriebene Vektorquantisierung verwendet die Eigenschaften der orthogonal transforinierten Bilddaten, wodurch Energie in dem niederfrequenten Band konzentriert ist und die Redundanz dadurch eingeschränkt werden kann. Wenn Bilddaten vektor-quantisiert werden, wird der Hochfrequenzanteil, von dem selten intensive Energie ausgeht, zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen orthogonalen Transformation einer Haskierungsverarbeitung unterzogen.
Als ein Ergebnis der vorstehend beschriebenen Verarbeitungen wird während der ersten Stufe der gesamten Vektorquantisierung die Anzahl von Datenwörtern verringert. Die vorstehend beschriebene Vektorquantisierung betreffende Vorschläge wurden in der USSN 261276 und 312775 gemacht. (Nun jeweils als US 5157743 und US 5162923 veröffentlicht.)
Wenn das vorstehend beschriebene Verfahren des Maskierens des Hochfrequenzanteils des Bildes verwendet wird, wird die Eingangsdatenmenge für die Vektorquantisierung verringert. Deshalb kann die zum Wiederauffinden des Ausgangsvektors erforderliche Anzahl von Berechnungen eingeschränkt werden. Während der vorstehend beschriebenen Wiederauffindungs-Verarbeitung haben die Vektordaten in dem Codebuch, auf das Bezug genommen wird, herkömmlicherweise keine den Eingangsdaten ähnlichen Hochfrequenzdaten. Der Grund dafür liegt darin, daß der erwartete Wert des Umwandlungskoeffizienten der Basis, in dem eine Hochfrequenz vorliegt, "0" ist, wenn das gesamte einzugebende Bild berücksichtigt wird.
Die vorstehend beschriebene Vektorquantisierung, bei der Hochfrequenzdaten entfernt werden, wird dazu führen, daß ein relativ hochqualitatives quantisiertes Bild erhalten wird, selbst wenn sie auf ein herkömmliches Bild angewendet wird. Jedoch können kritische Quantisierungsfehler in den Abschnitten mit scharfen Kanten oder Strukturen mit dünnen Linien nicht verhindert werden. Zudem können einige Bilder, beispielsweise feine Bilder von einem Pixel Breite, ohne die Hochfrequenzkomponenten überhaupt nicht reproduziert werden.
Die Verschlechterung der Bildqualität aufgrund der vorstehend beschriebenen Quantisierungsfehler wird aufgrund des weit verbreiteten Gebrauchs hochpräziser Bilder zu einem noch kritischeren Problem.
Als ein Verfahren zum Kompensieren der maskierten Hochfrequenzkomponente könnte es in Betracht gezogen werden, die Verarbeitung des Zuführens einer Störsignalkomponente zu dem Hochfrequenzbereich zu verwenden, deren mittlerer Pegel 0 ist. Jedoch kann das vorstehend beschriebene Verfahren das oben beschriebene Problem nicht vollständig überwinden, und was schlimmer ist, ein weiterer kritischer Fehler kann auftreten. Obwohl das vorstehend beschriebene Problem selbstverständlich überwunden werden kann, wenn eine Anordnung vorgesehen ist, bei der das vorstehend beschriebene Maskieren des Hochfrequenzbandes nicht verwendet wird, kann die Vektorquantisierung nicht praktisch verwendet werden, da das Verarbeitungssystem im Verhältnis zur Anzahl der Frequenzkomponenten, auf die Bezug genommen wird, exponentiell anwächst.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zum Dekodieren eines quantisierten Vektors zu schaffen, dem es möglich ist, einen Ausgangsvektor zu erzeugen, der die Originalinformation annähert, wenn der Ausgangsvektor aus einem vektor-quantisierten Code erzeugt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zum Übertragen eines quantisierten Vektors zu schaffen, dem beides möglich ist, Steigern einer Wiederauffindungsgeschwin digkeit in einem Codebuch und Verbessern der Qualität des Ausgangsvektors auf der Dekodierungsseite, wenn die quantisierten Daten erzeugt oder codiert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Signalverarbeitungsgerät zu schaffen, dem es möglich ist, die Qualität der Daten in dem Hochfrequenzband des Eingangssignals zu verbessern.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen in der Vektorquantisierungsverarbeitung verwendbaren Vektor- Quantisierer zu schaffen, dem es möglich ist, gemäß dem Ergebnis einer Klassifikation der Eigenschaften der Hochfrequenzinformation der Eingangsdaten das Codebuch zu wechseln.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Dekodiergerät mit: einem Dekodiergerät, das Einrichtungen zum Dekodieren eines Codes umfaßt, der einen ersten Satz von Frequenzkomponenten eines Signals codiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiereinrichtung einen zweiten Satz von nicht in dem empfangenen Code codierten Frequenzkomponenten zu dem ersten Satz von Frequenzkomponenten hinzufügt, wobei eine angenommene Korrelation zwischen dem ersten und zweiten Satz von Frequenzkomponenten verwendet wird. Die Erfindung kann beispielsweise auf Audio- oder Bildsignale angewendet werden.
Ausführungsbeispiele dieser Erfindung nutzen die Tatsache aus, daß eine Vielzahl von Signalwerten, die in einer eindimensionalen oder einer zweidimensionalen Richtung einander benachbart angeordnet sind, um somit einen Block auszubilden, dazu neigen, miteinander korreliert zu sein.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind zum Zeitpunkt des Wiederauffindens nur der erste Satz von Frequenzkomponenten erforderlich. Deshalb kann die Wiederauffindungsgeschwindigkeit gesteigert werden und die zwei Komponentenabschnitte können übertragen werden. Als ein Ergebnis kann die Qualität der Wiedergabe des Originalsignals verbessert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Hadamard-Transformation als eine orthogonale Transformation verwendet.
Gemäß derartiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfaßt die Ausgabeeinrichtung Einrichtungen, um den Ausgangsvektor einer inversen orthogonalen Transformation zu unterziehen.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können Codebücher der codierungsseitigen Einrichtung und der decodierungsseitigen Einrichtung im Hinblick auf den ersten Ausgangsvektorkomponentenabschnitt (erster Satz von Frequenzkomponenten) von einem gemeinsamen Typ sein. Deshalb kann der Dekodierungsvorgang zuverlässig durchgeführt werden. Da der zweite Ausgangsvektorkomponentenabschnitt (zweiter Satz) ausgelassen ist, kann zudem die Wiederauffindungsgeschwindigkeit auf der Codierungsseite gesteigert werden, oder die Kapazität der Codebuch-Speichereinrichtung kann verringert werden.
Andere Aufgaben und Vorteile außer den vorstehend erörterten sind für den Fachmann auf dem Gebiet aus der Beschreibung eines folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung offensichtlich: In der Beschreibung wird Bezug auf eine beigefügte Zeichnung genommen, die einen Teil hiervon bildet, und die ein Beispiel der Erfindung darstellt. Ein derartiges Beispiel ist jedoch nicht erschöpfend für die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, und deshalb wird Bezug auf die Patentansprüche genommen, die der Beschreibung zum Bestimmen des Schutzumfangs der Erfindung folgen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das ein erstes Ausführungsbeispiel darstellt, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Bildsignal-Codierer/Dekodierer angewendet wird;
Fig. 2A stellt die Struktur der Matrixelemente dar, die mittels Hadamard-Transformation erhalten werden können;
Fig. 2B stellt die Struktur der Sequenzdaten dar, die mittels Hadamard-Transformation erhalten werden können;
Fig. 2C stellt eine Maske zum Maskieren der Hochfrequenzkomponenten sowie die zum Maskieren der Gleichkomponenten dar;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Vektor-Quantisierers für die Codiererseite gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 stellt die Bit-Verteilung bei einem Skalar-Quantisierer 31 dar, der gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Vektor-Quantisierer 4 enthalten ist;
Fig. 5 stellt die Struktur eines Codebuches 5b für die Dekodiererseite gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar;
Fig. 6 stellt die Struktur eines die Bildqualität verbessernden Geräts dar, das das Prinzip der vorliegenden Erfindung ausnutzt;
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel darstellt, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Kopiergerät verwendet wird;
Fig. 8 ist eine Perspektivansicht, die das Erscheinungsbild des in Fig. 7 gezeigten Kopiergeräts darstellt;
Fig. 9 ist eine Ansicht des inneren Aufbaus des in Fig. 7 und 8 gezeigten Kopiergeräts;
Fig. 10A ist ein Blockschaltbild, das die Struktur einer Komprimierungseinrichtung bzw. Komprimierers 303 darstellt; Fig. 10B ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines L*-Komprimierers darstellt;
Fig. 11a bis 11d stellen die Maskierungsposition bei einer Hochfrequenzmaskierungsschaltung dar;
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines Vektor-Quantisierers 407 darstellt;
Fig. 13A bis 13D sind Tabellen, die die Datenstruktur in einem Codebuch 408 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 12 darstellen;
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur einer Erweiterungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 12 darstellt; und
Fig. 15 stellt die grundlegende Funktion der Hadamard- Transformation zur Verwendung in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung dar.
In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Sequenz" verwendet werden, um auf räumliche Frequenzdaten Bezug zu nehmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zum gemeinsamen Vektorquantisieren einer Vielzahl von miteinander korrelierenden Datenworten geeignete Informationen verarbeitet, wobei die Informationen Bildinformationen oder Audioinformationen sind. Dann werden Ausführungsbeispiele beschrieben werden, bei denen die vorliegende Erfindung bei der Vektorquantisierung von Bilddaten angewendet wird.

< Beschreibung des Prinzips>

Im allgemeinen korrelieren Bilddatenworte stark miteinander. Beim Zerlegen eines Bildes in gleichförmige Blöcke erzeugte Spektren, wobei der innere Teil von jedem der Blöcke frequenzanalysiert wird, zeigen Muster, die häufig auftauchen können. Deshalb gibt es ein Hochfrequenzspektrum, das mit Bezug auf ein gewisses Niederfrequenzspektrum leicht erzeugt werden kann. Das heißt, es gibt die Beziehung zwischen dem Hochfrequenzabschnitt und dem Niederfrequenzabschnitt eines durch Frequenzanalysieren eines Bildblockes erhaltenen Spektrums.
Durch p bezeichnete Bilddaten, die in Blockeinheiten zerlegt wurden, werden herkömmlicherweise durch BLKp bezeichnet, die erhaltbar sind aus:
wobei n: Anzahl von Datenworten in einem Block
fi: Basis der orthogonalen Transformation
In diesem Zustand ist angenommen, daß die Frequenz um so größer ist, je größer i oder fi ist. Das Spektrum Bp von BLKp wird ausgedrückt durch:
Bp= (ap1 ap2, ap3, ..., apn) ...(2)
Der erwartete Wert von apj mit Bezug auf die gesamten Vektoren (p = 1, 2, 3, ...) des eingegebenen Bildes ist 0, wenn der Konversionskoeffizient bzw. Umwandlungskoeffizient apj der j-ten (j»1) Hochfrequenz betrachtet wird. Wenn jedoch nur ein eingegebenes Bild, dessen Niederfrequenzbandspektrum ein gewisses Muster zeigt, muß der Umwandlungskoeffizient apj der Hochfrequenz aufgrund der Korrelation mit einem Niederfrequenzspektrum in einem um einen gewissen Wert zentrierten Bereich verteilt sein. Wenn die Energie des Niederfrequenzbandes groß ist, ist ferner auch die Energie des Hochfrequenzbandes groß. Deshalb ist der zusammen mit dem Niederfrequenzbandmuster mit hoher Energie und durch Verändern von p erhaltene erwartete Wert von apj nicht 0.
Es ist angenommen, daß das Spektrum für einen Block (durch eine Zahl p bezeichnet) eines einzugebenden Bildes Sp ist (Dimension n), während ein Spektrum Sp1 (Dimension m) auf niedrige Frequenz bezogen ist und ein Gleichgewichtsspektrum bzw. Balancespektrum Spn (Dimension n-m) auf eine hohe Frequenz bezogen ist. Zudem ist angenommen, daß der Umwandlungskoeffizient apj (j»1) zu Spn gehört. Das heißt, die folgenden Beziehungen gelten:
Sp = (ap1, ap2, ..., apm, apm+1, ..., apn)
Sp1 = (ap1, ap2, ..., apm, 0, 0, 0, ..., 0)
Spn = (0, 0, 0, ..., apm+1, apm+2, .., apj, ..., apn)
Sp = Sp1 + Spn ... (3)
Wie gezeigt, ist der durch Verändern von p für das gesamte eingegebene Bild erhaltene Mittelwert des j-ten Koeffizienten apj gleich 0. Andererseits ist angenommen, daß die Dispersion bzw. Varianz des j-ten Koeffizienten apj für die gesamten Blöcke des eingegebenen Bildes V ist. Zudem ist angenommen, daß ein gewisser quantisierter Vektor, der einem eingegebenen Bildblockspektrum P entspricht, gleich
Cp= (Cp1, Cp2, Cp3, ..., Cpm, 0, 0, 0, . ., 0) ... (4)
ist.
(1) Zuerst wird der Fehler beim Durchführen des Abbildens von Sp auf Cp betrachtet. Das Abbilden von Sp auf Cp entspricht dem herkömmlichen Verfahren, bei dem das Hochfrequenzband maskiert (abgeschnitten) wird. Der erwartete Wert des quadratischen Fehlers von apj aller Eingaben, über alle Werte von p, wird: Vj.
(2) Dann werden Fehler betrachtet, wenn angenommen wird, daß ein Satz von Hochfrequenzstörsignalvektoren ist, und das Abbilden von Sp zu Cp + Np durchgeführt wird. Der vorstehend beschriebene Fall entspricht dem im Stand der Technik beschriebenen Fall, in dem Hochfrequenzstörsignale zum Zeitpunkt des Dekodierungsvorgangs hinzugefügt werden. Das heißt, unter der Annahme, daß ein Satz von Hochfrequenzstörsignalvektoren Np ausgedrückt ist durch
Np = (0, 0, 0, ..., 0, npm+1, npm+2, ..., npj, ..., npn) ...(5)
und die Dispersion bzw. Streuung des Koeffizienten npj der Hochfrequenz für diesen Satz für alle Eingaben Vj beträgt (was derselbe Wert bei der Dispersion von apj ist), wird der erwartete Wert des quadratischen Fehlers von apj all er Eingaben zu: 2Vj.
Wenn Hochfrequenzstörsignale hinzugefügt werden, wird deshalb der Fehlerpegel im Vergleich zu einem Fall, in dem das Hochfrequenzband abgetrennt wird, vergrößert.
(3) Dann wird ein Fall betrachtet, bei dem eine Abbildung von Sp zu Cp + E durchgeführt wird. Bei dieser Betrachtung ist E wie folgt definiert. Ein Bildvektorsatz, der aus eingegebenen Bilddaten besteht, deren Niederfrequenzabschnitt auf einen quantisierten Vektor Cp ab gebildet ist, wird als Qp bezeichnet, ausgedrückt durch:
Qp = (qp1, qp2, ..., qpm, qpm+1, .., qpn) ... (6)
das heißt, Qp &epsi; Sp und eine Abbildung von Qp auf C (Maskierung) ist durchgeführt. Unter der Annahme, daß der Mittelwert und die Streuung von qi für alle Eingaben (alle Werte von p) jeweils ei und vi sind, und E ist wie folgt definiert:
E = (0, 0, 0, ..., em+1, em+2,..., ej, ...en) ...(7)
Unter der Annahme, daß eine Abbildung von Sp auf Cp + E im Fall einer gewissen Eingabe S durchgeführt wurde, wird der erwartete Wert des quadratischen Fehlers von apj zu vj.
(4) Dann wird der Fall betrachtet, in dem eine Abbildung von Sp zu Cp + Qpn erfolgt. Es ist vorausgesetzt, daß nur der Hochfrequenzabschnitt des Bildvektorsatzes Qp, durch Abbilden des vorstehend beschriebenen Niederfrequenzabschnittes auf Cp ausgebildet, und ausgedrückt durch
Qpn = (0, 0, ..., qpm+1, ..., qpj, ...,qpn) ...(8)
der Abbildung von Sp zu Cp + Qpn unterzogen wird. Der erwartete Wert des quadratischen Fehlers von apj wird 2vj, wenn Qpn zu Qp gehört, unabhängig von Qpn
Es wird erwartet, daß vj kleiner ist als Vj. Deshalb kann der Quantisierungsfehler der Abbildung von Sp auf Cp + E kleiner gemacht werden, als bei der Abbildung von Sp zu Cp. Zudem wird vi kleiner, wenn die Korrelation zwischen dem Spektrumvektor Spi in dem Niederfrequenzbereich des eingegebenen Bildes und dem Hochfrequenzumwandlungskoeffizienten stark ist.
Wie vorstehend beschrieben, beträgt der Fehler beim Abbilden von Sp auf Cp gleich 2Vj. Andererseits beträgt der Fehler beim Abbilden von Sp auf Cp + E gleich vj, und der Fehler beim Abbilden von Sp auf Cp + Qpn beträgt 2vj. Wenn es eine starke Korrelation gibt, die der folgenden Beziehung genügt:
Vj < Vj / 2 .. (9)
wird deshalb der Quantisierungsfehler geringer sein als beim Abbilden von S auf Cp, wenn das Abbilden mit einem optionalen Qpn wie folgt durchgeführt wird:
Sp Cp + Qpn ... (10)
Somit kann die Bildqualität durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf die vektorquantisierung des Bildes verbessert werden. Dann wird ein System zum Vektorquantisieren eines Bildes, Übertragen des vektor-quantisierten Bildcodes, und Dekodieren des empfangenen Codes (ein erstes Ausführungsbeispiel), ein Gerät, bei dem das obige Prinzip für eine Verbesserung der Bildqualität verwendet wird, und ein Gerät gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Kopiergerät angewendet wird, beschrieben werden.
Erstes Beispiel:
Anwendung auf ein Bildvektor-Quantisierungs/Dekodierungsgerät

Struktur des Geräts

Nun wird mit Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf die Vektorquantisierung eines Bildsignals angewendet wird,
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die gesamte Struktur eines Bildkompressions/Dekodierungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Bildkompressions/Dekodierungssystem umfaßt eine Übertragungsseite mit einem Codierer 50 und einem Übertragungskanal 23, und eine Empfangsseite mit einem Dekodierer 60. Durch eine Bilddatenleitung 20 eingegebene Bilddaten werden als Blockdaten ausgerichtet, die jeweils durch 4 Pixel x 4 Pixel mittels eines Zeilenzwischenspeichers 1 ausgebildet werden, bevor sie mittels eines Hadamard-Konverters 2 einer orthogonalen Umwandlung unterzogen werden. Als ein Ergebnis dieser orthogonalen Transformation werden die Blockdaten von 4 Pixel x 4 Pixel in Gleichkomponentendaten DC und 15-dirnensionale Wechselkomponentendaten AC (A&sub1; bis A&sub1;&sub5;) transformiert, wie in Fig. 2A dargestellt.
Die Gleichkomponentendaten DC werden einem Skalar-Quantisierer 3 zugeführt, in dem sie skalar-quantisiert werden, um so in den Code des skalarquantisierungspegels umgewandelt zu werden. Der Code der Gleichkomponente bzw. der DC-Komponente wird über eine Signalleitung 21 einem Übertrager 6 zugeführt. Andererseits werden die Wechselkomponentendaten AC in einem Vektor-Quantisierer 4 vektor-quantisiert. Das heißt, die Wechselkomponentendaten AC werden aufgrund des zu den niederfrequenten Daten der Wechselkomponentendaten AC gemachten Bezugs einer Vektorquantisierung unterzogen, wobei der Bezug in dem Vektor-Quantisierer 4 erfolgt. Als ein Ergebnis kann der Vektorcode erzeugt werden, wobei der Vektorcode dem Übertrager 6 dann durch eine Signalleitung 22 zugeführt wird. Der Übertrager 6 sammelt die vorstehend beschriebenen Codes über den Übertragungskanal 23 zu dem Dekodierer 60.
Der Empfänger 7 unterteilt die so übertragenen Daten in einem skalar-quantisierten Pegelcode, der eine Gleichkomponente des Bildvektors ist, und einen Vektorcode, der eine Wechselkomponente ist, so daß der skalar-quantisierte Pegelcode dem Dekoder 8, und der Vektorcode dem Dekodierer 9 über entsprechende Leitungen 24 und 25 zugeführt wird. Der Skalar-Decodierer 8 erzeugt den tatsächlichen Gleichkomponentenwert entsprechend dem empfangenen Code, um diesen zu dem Hadamard-Konverter 2 auszugeben. Der Vektor-Decodierer 9 erzeugt niederfrequente Vektordaten und hochfrequente Vektordaten entsprechend dem empfangenen Wechselkomponentencode des Bildes, um diese an den Hadamard-Konverter 2 auszugeben. In diesem Zustand muß berücksichtigt werden, daß der Vektorcode-Decodierer 9 nicht nur den niederfrequenten Vektorcode sondern auch den hochfrequenten Vektorcode erzeugt, der bei dem Codiervorgang in dem Codierer 50 nicht verwendet wurde.
Ein inverser Hadamard-Konverter 2 unterzieht den empfangenen tatsächlichen Gleichkomponentenwert und die niederfrequenten und die hochfrequenten Vektordaten einer inversen Hadamard- Transformation, so daß Blockdaten eines tatsächlichen Bildes wieder ausgebildet werden. Die wieder ausgebildeten Blockdaten werden über einen Parallel-Seriell-Konverter 10 seriell einer Signalleitung 26 zugeführt.
Die Struktur und die Funktion des in Fig. 1 gezeigten Gerätes sind wie vorstehend beschrieben vorgesehen. Nun wird die Funktionsweise des Codierers 50 und des Dekodierers 60 ausführlich beschrieben.

Vektorquantisierung auf der Codiererseite

16 Worte von aus der Hadamard-Transformation resultierenden Sequenzdaten werden abhängig vom Pegel der Frequenz (vergleiche auch Fig. 23) zu in Fig. 2A gezeigten Blockdaten ausgerichtet. Ein Element (1, 1) eines aus 4 x 4 Sequenzkomponenten ausgebildeten Blocks, dessen Gleichanteil mittels des Skalar-Quantisierers 4 wie vorstehend beschrieben der Skalarquantisierung unterzogen wird.
Die verbleibenden 15 sequenzdatenworte (A&sub1; bis A&sub1;&sub5;) werden als ein 15-dimensionaler Vektor betrachtet. Deshalb werden sie mittels des Vektor-Quantisierers 4 gemäß einem in einem ROM 5a gespeicherten Codebuches der Vektorquantisierung unterzogen. Im wesentlichen ist ein Codebuch 5a für die auf der Codiererseite vorgesehene Vektorquantisierung und ein Codebuch 5b für das auf der Dekodiererseite vorgesehene Dekodieren dasselbe Codebuch. Diese Codebücher Sa und Sb bestehen aus repräsentativen 15-dimensionale Vektoren, die zuvor durch "Training" unter Verwendung einer Vielzahl von Bildern erhalten wurden.
Der Hochfrequenzanteil der dem Vektor-Quantisierer 4 zuzuführenden 15-dimensionalen Wechselkomponentendaten wird, wie in Fig. 2C gezeigt, gleichförmig maskiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise der Hochfrequenzanteil bestimmt, um A&sub3;, A6, A7, A9 bis A15 zu sein, wie in Fig. 2B dargestellt. Deshalb werden A&sub1;, A2, A4, A5 und A8 als der niederfrequente Anteil angesehen. Somit ist die Wechselkomponente der Bilddaten nach der orthogonalen Transformation von den 15-dimensionalen Daten auf 5-dimensionale Daten verringert.
Der Vektor-Quantisierer 4 wählt einen Vektor aus, der dem eingegebenen Vektor von allen in dem Codebuch 5 gespeicherten Vektoren am nächsten kommt, um dessen Indexcode zur Leitung 22 zu übertragen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der nächstgelegene Vektor durch Verwenden eines eine Nachschlagetabelle verwendenden Verfahrens mit einem ROM ausgewählt, bei dem die Skalarquantisierung auch, wie in Fig. 3 gezeigt, als eine Alternative zu Abstandsberechnungen verwendet wird.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Struktur darstellt, bei der der Vektor-Quantisierer 4 und das ROM 5a, in Fig. 1 gezeigt, gemäß dem Nachschlagetabellenverfahren angeordnet sind. Mit Bezug auf diese Zeichnung umfaßt die Struktur eine Hochfrequenzmaskierungsschaltung 30, einen Skalar-Quantisierer 31 und ein ROM 5a. Bezogen auf Fig. 3 wird der Hochfrequenzanteil der Wechseldaten, die hadamard-transformiert wurden, in dem Hochfrequenzmaskierungsabschnitt 30 gleichförmig mit 0 maskiert, wie in Fig. 2C gezeigt. Daten von Elementen A1, A2, A4, A5 und A8, die nicht maskiert wurden, werden dem Skalar-Quantisierer 31 zugeführt, in dem ihre unteren bzw. niederwertigen Bits derart abgetrennt werden, daß eine Bitverteilung wie in Fig. 4 gezeigt erhalten werden kann. Das heißt, die Anzahl von Bits jedes der Elemente Al, A2, A4, A5 und A8 ist jeweils vorgesehen, um "4", "3", "4", "3" und "3" zu sein, und die Gesamtanzahl von Bits wird 17. Ein Ausgangsvektor (der nächstgelegene Vektor) für alle der Eingangszustände der 17 Bit wurde zuvor ausgeführt, und des sen Indexwert wurde in das ROM 5a geschrieben. Somit kann der Index des dem Eingangsvektor nächstgelegenen Vektors unmittelbar zu dem Vektor-Quantisierer 4 übertragen werden.
Wie vorstehend beschrieben kann die Berechnungsgeschwindigkeit in dem Skalar-Quantisierer 31 durch Anwenden einer Maske auf den Hochfrequenzbereich vor der Quantisierung in dem Vektor-Quantisierer 4, wie in Fig. 3 gezeigt, erhöht werden. Zudem kann die Größe der Kapazität des ROM 5a verringert werden, da es lediglich niederfrequente Daten speichern muß.

Vektorrekonstruktion auf der Dekodiererseite

Die Wiedergabe des Ausgangsvektors in dem decodiererseitigen Vektordecodierer 9 wird mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Der Dekodierer 9 empfängt nur den Indexcode für die Vektorquantisierung, der von dem codiererseitigen Vektor-Quantisierer gemäß der niederfrequenten Komponente der Bilddaten erhalten wurde. Der Dekodierer liest die Ausgangsvektordaten aus dem Tabellenspeicher 5b entsprechend dem so empfangenen Indexcode aus. Der in dem ROM 5b gespeicherte Ausgangsvektor enthält nicht nur die Vektordaten für niedrige Frequenzen, sondern ebenso Vektordaten für hohe Frequenzen, wie in Fig. 5 gezeigt. Die zu diesem Zeitpunkt ausgelesenen Daten enthalten Hochfrequenzdaten, die mit der in Fig. 4 gezeigten Maske ausgedrückt sind. Das heißt, da das ROM 5b in seinem Ausgangsvektor nicht nur die niederfrequenten Komponenten sondern auch die hochfrequenten Komponenten enthält, beziehungsweise reserviert, kann sich das reproduzierte Bild nicht verschlechtern.
Zweites Beispiel: Anwendung zur Verbesserung der Bildqualität
Fig. 6 stellt das Konzept eines Geräts zur Bildqualitätsverbesserung dar, bei dem die vorstehendbeschriebenen Prinzipien angewendet werden, um eine Verbesserung der Bildqualität zu erreichen. Das heißt, das in Fig. 1 dargestellte System (das erste Ausführungsbeispiel) dient dazu, das eingegebene Bild mittels vektorquantisierung zu komprimieren, und zum Dekodieren und Reproduzieren der so komprimierten Information nach dem Übertragen oder Speichern derselben. Andererseits dient das Gerät zur Bildqualitätsverbesserung gemäß dem vorliegenden Beispiel dazu, die Bildqualität durch Modifizieren des Bildes in einer derartigen Weise, daß die Zuverlässigkeit der Hochfrequenzkomponente eines Bildes verbessert ist, zu verbessern, wobei das Bild ein Bild ist, dem es an Zuverlässigkeit seiner Hochfrequenzdaten mangelt, wie beispielsweise ein Bild, dem Hochfrequenzdaten fehlen, ein Bild, bei dem die Hochfrequenzdaten ausgelassen sind, oder ein Bild mit einem mit Störsignalen gemischten Hochfrequenzbereich.
Bezogen auf Fig. 6 werden durch Zerlegen des Bildes in Blockeinheiten von m auf n Pixel erhaltene Bilddaten von einer Leitung 40 zugeführt. Die in Blockeinheiten zerlegten Bilddaten werden mittels eines Orthogonal-Konverters 41 orthogonal umgewandelt. Der Orthogonal-Konverter 41 kann der selbe sein wie der Hadamard-Konverter 2. Wenn der Konverter 41 derselbe wie der Konverter 2 ist, haben die Sequenzdaten dieselbe Struktur wie die in Fig. 2A und 2B gezeigten. Die Sequenzdaten werden einem Hochfrequenzmaskierungsabschnitt 42 zugeführt. Die Bestimmung der zu maskierenden Seguenzdaten erfolgt durch in einem Maskierungspositionsspeicher 43 gespeicherte Daten, nachdem sie aus den 15 Sequenzdatenworten ausgewählt wurden. Die Hochfrequenzdaten, deren Zuverlässigkeit ungenügend ist, werden mittels des Hochfreguenzmaskierungsabschnitts 11 abgetrennt. Der Maskierungspositionsspeicher besteht aus einer Speichereinrichtung, beispielsweise einem ROM. Der Maskierungspositionsspeicher 43 speichert beispielsweise die Position des zu maskierenden Elements, wie in Fig. 2C gezeigt. Da die in dem unteren rechten Bereich angeordneten Elemente in dem höherfrequenten Band sind, dienen in dem Maskierungspositionsspeicher 43 gespeicherte Daten im Fall der-Hadamard-Konverters dazu, den verläßlichen Frequenzpegel der Spektrumdaten zu bestimmen. Wenn Wechselkomponenten des Ausgangs des Orthogonal-Konverters 41 durch L + H ausgedrückt sind, da sie eine Summe von Sätzen der Hochfrequenzkomponenten und der Niederfrequenzkomponenten sind, wird der Ausgang des Hochfrequenzmaskierungsabschnitts 42 zu L.
Die von dem Hochfrequenzmaskierungsabschnitt 42 übertragenen Daten L werden einem Wiederauffindungsabschnitt 45 zum Wiederauffinden des nächstgelegenen Vektors zugeführt, und parallel dazu auch einemsynthetisierungsabschnitt 48 zugeführt. Der Synthetisierungsabschnitt 48 synthetisiert den Ausgang des Hochfrequenzmaskierungsabschnitts 42 und den des Niederfrequenzmaskierungsabschnitts 46. In dem Wiederauffindungsabschnitt 45 werden die Abstände von allen in dem Tabellenspeicher Sb gespeicherten Vektoren zu den Daten L von dem Maskierungsabschnitt 42 berechnet. Als ein Ergebnis wird der Vektor zu dem Niederfrequenzmaskierungsabschnitt 46 übertragen, der mit den geringsten räumlichen Abstand angeordnet ist. Das heißt, die in dem Wiederauffindungsabschnitt 45 durchgeführte vektorwiederauffindung ist eher ein einer Musterübereinstimmung ähnlicher Vorgang als eine Vektorquantisierung. Der dem lediglich durch Niederfrequenzsequenzen ausgebildeten, als zuverlässig angesehenen Vektor nächstgelegene Vektor wird wiederaufgefunden, zu dem Hochfrequenzsequenzen hinzugefügt wurden. Dieser wird dem Niederfrequenzmaskierungsabschnitt 46 zugeführt, wobei der Vektor, der in dem Wiederauffindungsabschnitt 45 als der dem eingegebenen Vektor L nächstgelegene wiederaufgefunden wurde, durch L' + H' ausgedrückt wird.
Andererseits maskiert der Niederfrequenzmaskierungsabschnitt 46 das niederfrequente Band der Vektordaten (L' + H'), die mittels des Vektorwiederauffindens erzeugt wurden. Das heißt, der Ausgang des Maskierungsabschnitts 46 wird H'. Der Ausgang L des Hochfrequenzmaskierungsabschnitts 42 und der Ausgang H des Niederfrequenzmaskierungsabschnitts 46 werden dem Synthetisierungsabschnitt 48 zugeführt, in dem sie synthetisiert werden. Das heißt, der Ausgang des Synthetisierungsabschnitts 48 wird zu:
L + H' ...(11) Anders ausgedrückt, werden die Hochfrequenzdaten in den Se quenzdaten mittels des Hochfrequenzmaskierungsabschnitts 42, des Wiederauffindungsabschnitts 45 und des Niederfrequenzmaskierungsabschnitts 46 ersetzt. Die so ersetzten Daten werden durch den Orthogonal-Konverter 47 auf Daten eines tatsächlichen Bildes zurückgeführt, um übertragen zu werden.
Da das somit ersetzte H' der Hochfrequenzanteil des Vektors ist, der als ein Vektor wiederaufgefunden wurde, der eine starke Korrelation zu dem zuverlässigen L hat, wird L + H' in seinem Hochfrequenzband verbessert.
Weiteres Beispiel: Anwendung bei einem Kopiergerät
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das ein drittes Ausführungsbeispiel eines derart aufgebauten Geräts zeigt, wobei die vorliegende Erfindung bei einem Kopiergerät angewendet wird.

Schematische Struktur des Kopiergeräts

Das Kopiergerät umfaßt einen Leser-Abschnitt 100, einen Speicherabschnitt 300 und einen Druckerabschnitt 200.
Wie vorstehend beschrieben, bezeichnet Bezugszeichen 100 den Leser-Abschnitt, 115 bezeichnet einen Lesesensor und 118 bezeichnet eine Lichtquelle zur Beleuchtung eines Originals. Bezugszeichen 106 bezeichnet einen Verstärkerabschnitt zum Verstärken eines analogen Bildsignals, das von dem Lesesensor 115 übertragen wird. Das verstärkte analoge Bildsignal wird einem A/D-Konverter 107 zugeführt. Bei dieser Struktur ist der Lesesensor 115 ein CCD-Farbsensor, zu dem Pixel, die jeweils durch R (rot), G (grün), und B (blau) Signale dargestellt sind, seriell übertragen werden, und sie werden von diesem übertragen. Bezugszeichen 108 bezeichnet eine Zwischenspeicherschaltung zum Zwischenspeichern und Halten der B, G und R Signale in dieser sequentiellen Reihenfolge, um simultan die Farbsignale B, G und R für einen Pixel zu übertragen. Bezugszeichen 109 bezeichnet einen Farbumwandlungsabschnitt, bei dem aus den B, G und R Signalen L*, a* und b* Signale erzeugt werden, wobei der Farbumwandlungsabschnitt 109 in der Form einer Nachschlagetabelle aufgebaut ist, die beispielsweise aus einem ROM (Nur-Lese-Speicher) besteht. Deshalb werden die Ausgangssignale von dem Leserab-
Bezugszeichen 300 bezeichnet einen Speicherabschnitt. Der Speicherabschnitt 300 umfaßt eine Komprimierungsschaltung 303, eine Expansionsschaltung 304 und eine Schnittstelle 320 zusätzlich zu einem Bildspeicher 301. Das L* (Helligkeitssignal), a* (Farbsignal) und b* (Farbsignal) werden unabhängig voneinander in der Komprimierungsschaltung 303 komprimiert. Schließlich sind Informationen bezüglich L*, a* und b* über eine vorbestimmte Anzahl von Pixel auf 32 Bit komprimiert, um dem Bildspeicher 301 zugeführt zu werden.
Die ausführliche Funktion davon wird später beschrieben.
Das in dem Bildspeicher 301 gespeicherte Bildsignal wird über eine Übertragungsschnittstelle 320 übertragen oder zu dem Druckerabschnitt 200 übertragen. In dem Fall, in dem es zu dem Druckerabschnitt 200 übertragen wird, wird das in dem Bildspeicher 301 gespeicherte komprimierte Bildsignal mittels einer Expansionseinrichtung 304 ausgelesen und dekodiert, um zu werden, bevor es zu dem Druckerabschnitt 200 übertragen wird.
Der Druckerabschnitt 200 empfängt die von dem Speicherabschnitt 300 übertragenen L*, a* und b* Signale in einem Farbumwandlungsabschnitt 255 davon. Der Farbumwandlungsabschnitt 255 führt die L*, a* und b* Signale im Ansprechen auf einem Befehl eines (aus Darstellungsgründen weggelassenen) unsynchronisierten Schreib-Zeitablauf-Steuerungssignals, das von einer Vielzahl fotoempfindlicher Körper (211C, 211M, 211Y und 211K) ausgeht, mit Umschalten derselben Lasereinheiten (201C, 201M, 201Y und 201K) zu. Ebenso konvertiert der Farbumwandlungsabschnitt auch die Bildsignale in der Form der L*, a* und b* Signale in Bildsignale, die Toner C (cyan), M (magenta), Y (gelb) und K (schwarz) wiedergeben.
Die Lasereinheit gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfaßt 4 Abschnitte 201C, 201M, 201Y und 201K, so daß ein Bild aus C (cyan), M (magenta), Y (gelb) und K (schwarz) auf die fotoempfindlichen Körper (211C, 211M, 211Y und 211K) geschrieben wird. Die Körper (211C, 211M, 211Y und 211K) sind jeweils in Form einer Trommel ausgebildet und so angeordnet, um der entsprechenden Lasereinheit (201C, 201M, 201Y und 201K) zu entsprechen.
Bezugszeichen 1100 bezeichnet einen Betriebsabschnitt. Eine mit dem Abschnitt verbindende CPU 1150 steuert den Leser-, Speicher- und Druckerabschnitt entsprechend den Anweisungen eines Bedieners. Beispielsweise wird der Inhalt des Bildspeichers 301 in Übereinstimmung mit einem Speicher-Löschsignal 1155 gelöscht. Mehrere der CPU 1150 eingegebene Signale, beispielsweise das Ein/Aus-Schaltersignal 1152 für den Druckerabschnitt, das die Laserleistung steuernde APC-Fertig-Signal von einer APC-Schaltung 1004a, und Aufzeichnung-Fertig- Signal 1158 von einer automatischen Aufzeichnungskorrekturschaltung 1401.
Fig. 8 ist eine Perspektivansicht, die das Erscheinungsbild des digitalen Farbkopiergeräts darstellt, das in Fig. 7 gezeigt ist. Bezogen auf Fig. 8, wie vorstehend beschrieben, bezeichnet Bezugszeichen 100 den Farbleser-Abschnitt zum Speichern eines Bildsignals, 300 bezeichnet einen Speicherabschnitt zum Speichern eines komprimierten Bildsignals und 200 bezeichnet einen Farbdruckerabschnitt zum Ausbilden eines Farbbildes und Übertragen desselben. Das Kopiergerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfaßt als Zusatzgeräte einen Sortierer 1300, einen A D F (automatische Dokumentzuführung[Auto Document Feeder]) 1200 und eine Papierstapelvorrichtung 1401.
Der Sortierer 1300 richtet Farbkopierpapierblätter aus. Die ADF 1200 führt automatisch das Originalblatt zu. Die Stapelvorrichtung 1401 stapelt und führt eine große Menge von Kopierpapier zu. Bezugszeichen 1400A und 1400B stellen Papier zuführungsvorrichtungen dar, die gemäß der vorliegenden Erfindung in Form vertikaler Doppelkassetten ausgebildet sind.
Fig. 9 stellt den internen Aufbau des Kopiergeräts gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dar. Die Funktion von jedem der Abschnitte wird später beschrieben. Da Fig. 9 die minimale Struktur zeigt, die zum prinzipiellen Betrieb erforderlich ist, sind die Zusatzgeräte wie z.B. der Sortierer 1300 oder die Papieraufbewahrungsvorrichtung 1401, die in Fig. 8 gezeigt sind, aus der Darstellung ausgelassen.
Nun wird der Leser-Abschnitt 100 mit Bezug auf Fig. 9 ausführlich beschrieben. Bezogen auf Fig. 9 stellt Bezugszeichen 112 eine Originalbeleuchtungslampe dar, die als eine Lichtquelle dient, 113 bezeichnet einen reflektierenden Spiegel, 114 bezeichnet ein Stablinsenarray zum Bündeln des von dem auf dem Originalauflageglas 121 angeordneten Original 122 reflektierten Lichts auf den Lesesensor 115. Eine Abtastvor richtung 118 enthält die Originalbeleuchtungslampe 112, den reflektierenden Spiegel 113, das Stablinsenarray 114, den Lesesensor 115 und eine A/D-Umwandlungsschaltung 117. Die A/D- Umwandlungsschaltung 117 wandelt das von dem Lesesensor 115 durch eine Signalleitung übertragene Bildsignal analog-digi tal um. Die vorstehend beschriebenen Bauteile 112 bis 117, die von der Abtastvorrichtung 118 umfaßt sind, und die Abtastvorrichtung 118 führen lineare Bewegungen aus, die ineinander in der durch einen Pfeil A bezeichneten Richtung integriert sind. Eine Steuerschaltung 120 speichert, berechnet und überträgt ein Bildsignal einer vorbestimmten Anzahl von Bits, wobei diese gemäß diesem Ausführungsbeispiel 8 Bit beträgt, das von dem A/D-Umwandlungsschaltungssubstrat 117 über eine Signalleitung 119 übertragen wird.
Wie in Fig. 9 gezeigt, besteht der Farbdrucker 200 in Form eines 4-fach seriellen Trommeltyps aus 4 Einheiten (205C, 205M, 205Y und 205K), die mittig zu den fotoempfindlichen Trommeln (211C, 211M, 211Y und 211K) angeordnet sind. Jede der Einheiten hat ein Farbentwicklungsgerät, das jeweils Toner unabhängiger Farben enthält. Bezogen auf Fig. 9 entsprechen die Laseroszillatoren (201K, 201Y, 201M und 201C) Farbsignalen, die jeweils K (schwarz), Y (gelb), M (magenta) und C (cyan) darstellen.
Das Kopiergerät enthält einen (zu Darstellungszwecken ausgelassenen) Polygonspiegel, so daß Laserstrahlen in der Hauptabtastrichtung abtasten, wenn der Polygonspiegel rotiert. Somit wird eine Zeile ausgebildet.
Die fotoempfindliche Trommel 211 für eine Einheit rotiert im Uhrzeigersinn, sö daß die Oberfläche des fotoempfindlichen Körpers derselben mittels einer Ladeeinrichtung 212 geladen wird. Somit werden aufgrund des Ein/Ausschaltens des Laserstrahls Bildinformationen auf die Trommel aufgeschrieben. Obwohl das so ausgebildete Bild ein latentes Bild ist, wird das latente Bild mittels einer Entwicklungsbüchse 206 sichtbar gemacht (ein offensichtliches Bild), wenn Farbtoner darauf anhaftet. Das so ausgebildete offensichtliche Bild wird mittels einer Übertragungsladeeinrichtung 202 auf ein mittels einer Zuführungswalze 207 von der Papierkassette 208 Zugeführtes Kopierpapier kopiert. In diesem Fall wird der Rand des Bildes mittels einer Aufzeichnungswalze 250 eingestellt.
Das Kopierpapier wird mittels eines Förderriemens 209 von der Entwicklungseinheit 211C für C (cyan) zu der Entwicklungseinheit 211M für die nächste Farbe M (magenta) gefördert. Somit werden die Tonerbilder während des Fördervorgangs durch die Entwicklungseinheit 211Y für Y (gelb) und die Entwicklungs einheit 211K für K (schwarz) aufeinanderfolgend einander überlagert. Wenn der Farbtoner der vier Farben auf das Kopierpapier aufgebracht wurde, wird das Kopierpapier zu einer Wärmefixiereinrichtung 213 geführt, bei der das Farbbild mittels Wärme fixiert wird; Das Kopierpapier wird dann mittels einer Papieraustragswalze 216 zu einer Kopie-Kassette 215 ausgetragen.

Komprimierungsabschnitt und Expansionsabschnitt

Der in Fig. 7 dargestellte Komprimierungsabschnitt 303 und der Expansionsabschnitt 304 werden ausführlich beschrieben.
Der in Fig. 7 dargestellte Komprimierungsabschnitt 303 ist wie in Fig. 10A gezeigt aufgebaut, so daß die Komprimierung L* und Komprimierungen a* und b* unabhängig voneinander durchgeführt werden. Fig. 10B stellt die internen Blöcke des L* Komprimierungsabschnitts 401 dar.
Bezogen auf Fig. 10B wird das L* Signal einem Zeilenzwischenspeicher 401 zugeführt, in dem es in Blöcke umgewandelt wird, von denen jeder aus 4 Pixeln x 4 Pixeln besteht. Das L* Signal, das in die vorstehend beschriebenen Blöcke unterteilt wurde, wird einer orthogonalen Transformation mittels des Hadamard-Konverters 2 unterzogen, um so in eine Gleichkomponente DC und Wechselkomponente AC unterteilt zu werden. Die Gleichkomponente DC wird zu einem Skalar-Quantisierer 403 übertragen, während Wechselkomponenten zu einer Hochfrequenzmaskierungsschaltung 405 und einer Klassifizie rungseinrichtung 404 übertragen werden. Der Skalar-Quantisierer 403 nimmt lediglich das hächstwertige (MSB) von 8 Bits der so eingegebenen Gleichkomponente DC, um es als einen DC- Code zu übertragen.
Die Klassifizierungseinrichtung 404 klassifiziert die aus 16 Pixeln bestehenden eingegebenen Blockdaten gemäß der Energie des AC-Spektrums und der Abweichung derselben in die folgenden 4 Klassen
Klasse 0 ... unaufgelöst
Klasse 1 ... vertikale Kante
Klasse 2 ... laterale Kante
Klasse 3 ... diagonal
Die vorstehend beschriebenen Klassen werden unter Verwendung von 2 Bits ausgedrückt.
Der Hochfrequenzmaskierungsabschnitt 405 empfängt die AC-Komponente von dem Hadamard-Konverter 2 sowie den durch 2 Bits ausgedrückten und von der Klassifizierungseinrichtung 404 übertragenen Klassencode, so daß eine Hochfrequenzmaskierung wie durch irgendeine der schraffierten Abschnitte, die in Fig. 11A bis 11D gezeigt sind, gemäß dem Wert des so empfangenen Codes, nämlich der Charakteristik des Bildes, durchgeführt wird. Bezogen auf Fig. 11A bis 11D bezeichnen die Abschnitte mit der Markierung x Gleichkomponenten, während die Abschnitte mit Ziffern darin Abschnitte bezeichnen, die einer Skalarquantisierung mittels des Skalar-Quantisierers 406 un terzogen werden.
Der auf den Hochfrequenzmaskierungsabschnitt 405 folgend angeordnete Skalar-Quantisierer 406 empfängt ebenfalls die vorstehend beschriebenen Klassencodes, von denen jeder mittels 2 Bit ausgebildet ist, und führt eine Skalarquantisierung der Bitverteilung in irgendeiner der in Fig. 11A bis 11D gezeigten Weisen entsprechend den empfangenen Klassencodes, das heißt, den Charakteristiken des Bildes, durch. Wenn beispielsweise die empfangene Klasse "1" ist, wird die Bitver teilung in einer derartigen Weise quantisiert, daß die Bits angeordnet werden, um "4", "4", "3", "2" und "2", entsprechend fünf Komponenten A&sub1; bis A&sub5; zu sein. Als ein Ergebnis wird die Gesamtanzahl von Bits zu 15.
Ein Vektorquantisierungsabschnitt 407 besteht aus einem ROM 408, wie in Fig. 12 gezeigt. Das ROM 408 empfängt nach der Skalarquantisierung 15-Bit-Daten und durch 2 Bit in der Form eines Vektors von 15-Bit ausgedrückte Klassencodes, und gibt den Index von 10 Bit des nächstgelegenen Vektors in der Tabeile aus.
In dem ROM 408 zu speichernde Daten bestehen aus dem Index des dem vorstehend beschriebenen Vektor, der dem Adreßabschnitt des ROM 408 zugeführt wird, nächstgelegenen Vektor. Das heißt, jeder der Zustände, der zugeführt werden kann, wird durch einen Vektor mit 15-dimensionalen Daten (Hochfrequenzdaten eingeschlossen) ausgedrückt, und der Vektor, der, ausgedrückt in dem räumlichen Abstand, der zu dem eingegebenen Vektor nächstgelegene ist, ist zuvor berechnet, um so zu bewirken, daß der Index des Vektors, der die Lösung der Berechnung ist, gespeichert wird. Da das Hochfrequenzband der eingegebenen Daten maskiert wurde, werden nur Niederfrequenzbanddaten der vor dem Wiederauffinden für den nächstgelegenen Vektor durchgeführten Berechnung unterzogen. In diesem Fall hat jede der Klassen ihr eigenes Codebuch, und jedes dieser Codebücher enthält 15-dimensionale Daten.
Wenn die Sequenzkomponenten A&sub1; bis A&sub1;&sub5; definiert und wie in Fig. 2A und 2B verteilt sind, sind die durch die 10 Bit Indizes in jeder der Klassen "0" bis "3" ausgedrückten Ausgangsvektoren (A&sub1; bis A&sub1;&sub5;) jeweils wie in Fig. 13A bis 13D gezeigt.
Somit werden 8-Bit DC-Codes von dem DC-Skalar-Quantisierer 403 übertragen, 2-Bit Klassencodes werden von der Klassifizierungseinrichtung 404 übertragen und 10-Bit Indizes werden von dem Vektor-Quantisierer 407 übertragen. Deshalb wird eine Gesamtheit von 20 Bits als komprimierte Daten von der L* Komprimierungseinrichtung 401 übertragen, um in den in Fig. 7 dargestellten Bildspeicher 301 eingeschrieben zu werden.
Ahnlich zu der L* Komprimierungseinrichtung werden von der a* b* Komprimierungseinrichtung 402 der Mittelwert innerhalb des 4-auf-4 Pixelblocks und der als das Ergebnis der obigen Vektorquantisierung erhaltene komprimierte Code übertragen. Jedoch werden 12 Bits von der Komprimierungseinrichtung 402 übertragen. Das heißt, Codes einer Gesamtheit von 32 Bit werden von dem in Fig. 7 gezeigten Komprimierer übertragen, um in den Speicher 301 geschrieben zu werden.
Bezogen auf Fig. 14 wird der in Fig. 7 gezeigte Expansionsabschnitt 304 beschrieben;
In dem Expansionsabschnitt 304 wird der komprimierte Code dem Bildspeicher 301 entnommen, um dekodiert zu werden. Der 32- Bit komprimierte Code, entsprechend dem Block von 4 x 4 Pixel, wird in 20-Bit L* komprimierten Code und 12-Bit a* und b* komprimierten Code unterteilt. Der 20-Bit L* komprimierte Code wird in 2-Bit Klassencode, 10-Bit Indexcode und 8-Bit DC-Code unterteilt.
Der 8-Bit DC-Code wird decodiert, indem er in einen in Fig. 14 gezeigten inversen Skalar-Quantisierer 410 um 2 Bit nach links verschoben wird.
Ein AC-Dekodierer 409 besteht aus einem ROM und ist in vier Segmente unterteilt, von denen jedes durch einen Klassencode (2 Bit) spezifiziert ist, nämlich die Charakteristiken des Bildes. Der 10 Bit Indexcode spezifiziert einen Ausgangsvektor (15-dimensional) in einem durch den Klassencode spezifizierten Segment. Jedes Segment ist ähnlich zu in dem Dekodierer des in Fig. 5 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels zusammengesetzt. Ein Ausgangsvektor von dem Segment ist in einer Datenstruktur zusammengesetzt, die eine Hochfrequenzkomponente enthält. Die hinzuzufügende Hochfrequenzkomponente variiert entsprechend dem Segment, nämlich der Charakteristik des Bildes, selbst für den selben Indexcode. Somit werden die 15-dimensionalen AC-Daten und die DC-Daten, die mittels des inversen Quantisierers 410 dekodiert wurden, synthetisiert, um eine vollständige 4 x 4 Matrix zu erzeugen. Die Matrixdaten werden einem inversen Hadamard-Konverter 411 zugeführt, so daß ein 4 x 4 Datenblock eines tatsächlichen Bildes übertragen wird.
Nun wird die mittels der Klassifizierungseinrichtung 404 durchgeführte Klassifizierung beschrieben.
Die Hadamard-Transformation gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Vorgang einer orthogonalen Transformation, die auf der Basis von &sub0; bis &sub1;&sub5; durchgeführt wird, gezeigt in Fig. 15. Das heißt, der 16-dimensionale Vektor V, der zugeführt wurde, wird ausgedrückt durch:
V = ¼ ai i ... (12)
Der Eingangsvektor umfaßt alle Pixelwerte in einem Block von 4 Pixeln x 4 Pixeln. Der Pixelwert ist vorgesehen, um zwischen 0 und 255 zu liegen, wenn er durch 8 Bit ausgedrückt wird.
Wenn in diesem Zustand a&sub1; gemäß
ai = ¼ ( i V) ... (13)
erhalten wird, kann a&sub0; durch 10 Bit von 0 bis 1023 ausgedrückt werden, während a&sub1; bis a&sub1;&sub5; durch 10 Bit von -512 bis 512 ausgedrückt werden kann.
In diesem Zustand sind Ls, Vs und Hs jeweils wie folgt als eine physikalische Größe zur Klassifizierung definiert:
Ls = a&sub1; + a&sub2; + a&sub4; + a&sub5; + a&sub8; ...(14)
Vs = a&sub1; + a&sub2; + a&sub3; ...(15)
Hs = a&sub4; + a&sub8; + a&sub1;&sub2; ...(16)
Das Symbol Ls in Gleichung (14) zeigt den Energiepegel im niederfrequenten Band, der vergrößert wird, wenn eine scharfe Kantenstruktur in dem Originalbild enthalten ist, Vs zeigt die Intensität der vertikalen Linienkomponenten in dem Origi nalbild und Hs zeigt die Intensität der horizontalen Linienkomponenten in dem Originalbild. Die Charakteristiken eines eingegebenen Bildes werden unter Verwendung der vorstehend beschriebenen physikalischen Größen in die folgenden 4 Klassen klassifiziert:
wenn Ls < 50, Klasse 0: unaufgelöst
wenn Ls ≥ 50 und auch Vs > 2*Hs, Klasse 1: vertikale Kante
wenn Ls ≥ 50 und auch Hs < 2*Vs, Klasse 2: horizontale Kante
wenn Ls > 50 und nicht in Klassen 1 und 2 klassifiziert,
Klasse 3: diagonale Kante
Als ein Ergebnis der vorstehend beschriebenen Klassifikation kann das Maskieren des Hochfrequenzbandes in Übereinstimmung mit der Energieverteilung durchgeführt werden.
Obwohl bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Hadamard-Transformation als orthogonale Transformation verwendet ist, kann währenddessen auch eine diskrete Kosinustransformation oder diskrete Fouriertransformation verwendet werden.
Die DC-Skalarquantisierung ist nicht auf eine lineare Quantisierung beschränkt und eine nichtlineare Quantisierung kann bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Der Quantisierer kann aus einem ROM oder RAM usw. bestehen.
Die Klassifizierung einer Kante gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf unaufgelöst, vertikal, horizontal und diagonal beschränkt. Insbesondere können die Richtungen der Kante genauer klassifiziert werden. Auch kann die Klasse sortiert werden in ein Textbild, ein auf einem Bildschirm dargestelltes Bild und ein Grauwertbild. Ferner kann die Form der Hochfrequenzmaske und der Bitzuweisung der AC-Komponenten in der Maske entsprechend der Klasse variieren.
Zudem kann die vorliegende Erfindung auch einen Farbtintenstrahldrucker, Farbnadeldrucker, Farbthermoübertragungsdrucker oder Farbthermodrucker als auch einen Farblaserdrucker verwenden. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei einem blocksequentiellen Aufzeichnungsverfahren wirksam, bei dem Y, M, C, K aufeinanderfolgend aufgezeichnet werden, insbesondere bei einem Verfahren, bei dem die Speicherung von einem Block Bilddaten notwendig ist.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und deshalb sind innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, der in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich.

Claims

1. Dekodiergerät mit einer Einrichtung (9) zum Dekodieren eines Codes, der einen ersten Satz von Frequenzkomponenten (A&sub1;, A&sub2;, A&sub4;, A&sub5;, A&sub8;) eines Signals codiert, dadurch gekennzeichnet, daß

die Dekodierereinrichtung (9) einen zweiten Satz von Frequenzkomponenten (A&sub3;, A&sub6;, A&sub7;, A&sub9; bis A&sub1;&sub5;), der nicht in dem empfangenen Code codiert war, unter Verwendung einer angenommenen Korrelation zwischen dem ersten und zweiten Satz von Frequenzkomponenten zu dem ersten Satz von Frequenzkomponenten hinzufügt.

2. Gerät gemäß Patentanspruch 1, wobei der erste Satz von Frequenzkomponenten orthogonal transformierte Blöcke von Signaldaten umfaßt.

3. Gerät gemäß Patentanspruch 2, wobei der erste Satz von Frequenzkomponenten zudem eine maskierte höhere Frequenzkomponente einer Frequenzkomponente der orthogonalen Transformation umfaßt.

4. Gerät gemäß Patentanspruch 2 oder 3, wobei die Korrelation des ersten und zweiten Satzes von Frequenzkomponenten zwischen nieder- und hochfrequenten Komponenten innerhalb des Signals besteht.

5. Gerät gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Signal ein Bildsignal ist und der erste und zweite Satz von Frequenzkomponenten räumliche Frequenzkomponenten eines Bilddatenblocks umfaßt.

6. Gerät gemäß Patentanspruch 5, wobei die Korrelation der ersten und zweiten räumlichen Frequenzkomponenten abhängig von Charakteristiken der Bilddaten variiert wird.

7. Gerät gemäß Patentanspruch 6, wobei die Charakteristiken der Bilddaten sich auf das Vorhandensein einer Kante oder die Richtung einer Kante in den Bilddaten beziehen.

8. Gerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, das zudem einen Speicher (5b) zum Speichern der Korrelation umfaßt.

9. Gerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 8, das zudem eine Nachbearbeitungseinrichtung (411) zum Verarbeiten einer Ausgabe der Dekodierereinrichtung umfaßt.

10. Gerät gemäß Patentanspruch 9, wobei die Nachbearbeitungseinrichtung (411) eine inverse orthogonale Transformation durchführt.

11. Gerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 10, wobei das Signal ein Bildsignal ist, das zudem eine Bilderzeugungseinrichtung (200) zum Ausbilden eines Bildes in Übereinstimmung mit einer Ausgabe der Dekodierereinrichtung (304) umfaßt.

12. Gerät gemäß Patentanspruch 11, wobei die Bilderzeugungseinrichtung (200) eine elektrofotograf ische Verarbeitung durchführt.

13. Gerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 12, das zudem eine Bereitstellungseinrichtung (50/303) zum Bereitstellen des Codes über einen Übertragungskanal (23/301) umfaßt.

14. Gerät gemäß Patentanspruch 13, wobei die Bereitstellungseinrichtung einen Codierer (4, 303) zum Erzeugen des Codes enthält.

15. Gerät gemäß Patentanspruch 13, wobei das Signal ein Bildsignal ist und die Bereitstellungseinrichtung eine Leseeinrichtung (100) zum Lesen eines Originals enthält, um Bilddaten des Originals zu erzeugen.

16. Gerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 15, wobei der Code gemäß einem Vektorquantisierungsverfahren codiert ist.

17. Gerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 15, wobei der Code Bilddaten wiedergibt, die eine Vielzahl von Farbkomponenten umfassen.

18. Gerät gemäß Patentanspruch 17, wobei die Farbkomponenten Komponenten umfassen.

19. Dekodierungsverfahren zum Rückgewinnen eines Signals von einem empfangenen Code, wobei der empfangene Code einen ersten Satz von Frequenzkomponenten des Signals codiert,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein zweiter Satz von Frequenzkomponenten, der nicht in dem empfangenen Code codiert ist, in Übereinstimmung mit einer angenommenen Korrelation zwischen dem ersten und zweiten Satz von Frequenzkomponenten zu dem ersten Satz von Frequenzkomponenten hinzugefügt wird, und der erste und zweite Satz von Frequenzkomponenten zusammen ausgegeben wird.

20. Dekodierungsverfahren gemäß Patentanspruch 19, wobei das Signal ein Bildsignal ist und wobei die Frequenzkomponenten räumliche Frequenzkomponenten eines Bilddatenblockes umfassen.