JP2008005343A - Analysis filter bank apparatus, analysis filter bank method, analysis filter bank program, synthesis filter bank apparatus, synthesis filter bank method, synthesis filter bank program, image compression apparatus, image compression method, image decompression apparatus, and image decompression method - Google Patents

Analysis filter bank apparatus, analysis filter bank method, analysis filter bank program, synthesis filter bank apparatus, synthesis filter bank method, synthesis filter bank program, image compression apparatus, image compression method, image decompression apparatus, and image decompression method Download PDF

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隆浩 福原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter bank apparatus capable of more suppressing end points from increasing while more reducing calculation load and memory consumption than a convolutional operation by executing the symmetrical extension of an image boundary part by using lifting. <P>SOLUTION: An extension part EA<SB>0</SB>[ ] 39 receives a down sampling signal A(z) and extends an end point on the outside of an image boundary part. After extending the end point by the extension part EA<SB>0</SB>[ ] 39, a prediction filter P(z) 40 filters the extended signal and an omission part EB<SB>0</SB>[ ] 41 executes end point omitting operation of the filtered result. A subtractor 42 finds out a difference between the omission result of the omission part EB<SB>0</SB>[ ] 41 and a down sampling signal B(z) and the subtraction result becomes a high frequency component H(z). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、低域側と高域側の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置、分析フィルタバンク方法及び分析フィルタバンクプログラムに関する。また、本発明は、低域側と高域側の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置、合成フィルタバンク方法及び合成フィルタバンクプログラムに関する。また、本発明は、上記フィルタバンク装置及びフィルタバンク方法を用いてなる画像圧縮装置及び画像圧縮方法に関する。また、本発明は、上記合成フィルタバンク装置及び合成フィルタバンク方法を用いてなる画像伸長装置及び画像伸長方法に関する。   The present invention relates to an analysis filter bank apparatus, an analysis filter bank method, and an analysis filter bank program having a lifting structure for adding or subtracting a filtering process signal from both a low frequency side and a high frequency side to a counterpart side. The present invention also relates to a synthesis filter bank apparatus, a synthesis filter bank method, and a synthesis filter bank program having a lifting structure that adds or subtracts a filtering processing signal from both the low frequency side and the high frequency side to the counterpart side. The present invention also relates to an image compression apparatus and an image compression method using the filter bank apparatus and the filter bank method. The present invention also relates to an image decompression apparatus and an image decompression method using the synthesis filter bank apparatus and the synthesis filter bank method.

信号、特に画像信号をフィルタリングして、周波数に分解するフィルタバンク装置が知られている。フィルタバンクは、画像の分析や圧縮の前段部に利用されており、国際標準方式のJPEGやJPEG2000でも使われている。本発明の応用範囲として、画像圧縮装置および伸長装置があるが、具体的には、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯・移動体画像送受信端末(PDA)、ノンリニア編集装置、放送局内の無線画像伝送装置、プリンタ、衛星画像、医用用画像等の圧縮・伸張器またはそのソフトウェアモジュール、ゲーム、3次元CGで用いるテキスチャの圧縮・伸長器またはそのソフトウェアモジュール等がある。   2. Description of the Related Art A filter bank device that filters a signal, particularly an image signal, and decomposes the signal into frequencies is known. The filter bank is used in the pre-stage of image analysis and compression, and is also used in the international standard JPEG and JPEG2000. As an application range of the present invention, there are an image compression device and an expansion device. Specifically, a digital camera, a video camera, a portable / mobile image transmission / reception terminal (PDA), a nonlinear editing device, and a wireless image transmission device in a broadcasting station. , A compression / decompression unit for a printer, a satellite image, a medical image, or the like, or a software module thereof, a game compression / decompression unit for use in 3D CG, or a software module thereof.

画像信号は有限中の信号であり、画像の境界部には信号は存在せず、その部分で必ず不連続が生じる。従って、画像境界部のフィルタリングをどのように行えば、不連続の影響が少ないかについて、多くの研究や検討が成されて来た。   The image signal is a finite signal, and there is no signal at the boundary portion of the image, and discontinuity always occurs at that portion. Therefore, many studies and examinations have been made as to how the filtering of the image boundary portion is less affected by the discontinuity.

1994年にIEEE Transactions on Image Processing., vol.3.1に論文掲載された”A development of symmetric extension methods for subband image coding”では、画像境界部の信号を対称拡張(鏡像関係になるように)する手法を提案している。   “A development of symmetric extension methods for subband image coding” published in IEEE Transactions on Image Processing., Vol.3.1 in 1994 is a method for symmetrically extending the signal at the image boundary (so that it becomes a mirror image). Has proposed.

また、ISOの国際標準方式であるJPEG2000でも、ウェーブレット変換、ウェーブレット逆変換を行う際、対称拡張を採用している。これによって画像の境界部やタイル間の境界での歪が低減される効果がある。   Also, JPEG2000, which is an international ISO standard, uses symmetric expansion when performing wavelet transform and wavelet inverse transform. This has the effect of reducing distortion at the boundary between images and at the boundary between tiles.

ところで、画像信号をフィルタリングする手段として、最も一般的な演算方法は、畳み込み演算と言われる手段である。これは、デジタルフィルタの最も基本的な実現手段で、フィルタのタップ係数に、実際の入力データを畳み込み乗算するものである。しかしこの欠点は、タップ長が長いと、その分、計算負荷が増えることである。   By the way, as a means for filtering an image signal, the most general calculation method is a means called a convolution calculation. This is the most basic means for realizing a digital filter, and convolutionally multiplies the tap coefficient of the filter with actual input data. However, this drawback is that if the tap length is long, the calculation load increases accordingly.

これを解決する手段として、W.Swelden氏が1996年にApplied and Computational Harmonic Analysis 3, 186-200に論文掲載した”The Lifting Scheme : A Custom Design Construction of Biorthogonal Wavelets“で紹介された、ウェーブレット変換のリフティング手段がある。   As a means to solve this problem, W. Swelden introduced his paper in Applied and Computational Harmonic Analysis 3, 186-200 in 1996, “The Lifting Scheme: A Custom Design Construction of Biorthogonal Wavelets”. There is a lifting means.

”A development of symmetric extension methods for subband image coding” IEEE Transactions on Image Processing., vol.3.11994“A development of symmetric extension methods for subband image coding” IEEE Transactions on Image Processing., Vol.3.11994 ”The Lifting Scheme : A Custom Design Construction of Biorthogonal Wavelets“ Applied and Computational Harmonic Analysis 3, 186-200. 1996. W.Swelden."The Lifting Scheme: A Custom Design Construction of Biorthogonal Wavelets" Applied and Computational Harmonic Analysis 3, 186-200. 1996. W. Swelden.

しかし、対称拡張は、境界部の不連続を低減する効果はあるが、拡張を行うため原信号以外の端点が増加するという虞がある。   However, the symmetric expansion has an effect of reducing the discontinuity of the boundary portion, but there is a possibility that the end points other than the original signal increase due to the expansion.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、リフティングを用いた画像境界部の対称拡張を行うことで、畳み込み演算よりも計算負荷と消費メモリが軽減しながら、更に端点増加を抑えるフィルタバンク装置、フィルタバンク方法及びフィルタバンク方法の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by performing symmetrical expansion of an image boundary portion using lifting, a filter bank that further suppresses an increase in endpoints while reducing calculation load and memory consumption compared to a convolution operation. An object is to provide a device, a filter bank method, and a filter bank method.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、リフティングを用いた画像境界部の対称拡張を行うことで、畳み込み演算よりも計算負荷と消費メモリが軽減しながら、更に端点増加を抑える合成フィルタバンク装置、合成フィルタバンク方法及び合成フィルタバンク方法の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by performing symmetrical expansion of the image boundary portion using lifting, a synthesis filter that further suppresses an increase in endpoints while reducing calculation load and memory consumption compared to convolution calculation. An object is to provide a bank apparatus, a synthesis filter bank method, and a synthesis filter bank method.

本発明に係る分析フィルタバンク装置は、上記課題を解決するために、 入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置であって、上記第1の集合を用いて第2の集合を予測するための予測処理を行う予測処理系統は、第1の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号を拡張する第1の拡張手段と、上記第1の拡張手段によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ手段と、上記予測フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て手段を備え、上記予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、上記第2の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号と上記予測処理系統の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張手段と、上記予測フィルタ手段と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張手段によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ手段と、上記更新フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て手段を備えてなり、上記第2の切り捨て手段からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号と、上記差分信号とを分析フィルタ出力信号とする。   In order to solve the above-described problem, the analysis filter bank apparatus according to the present invention divides an input signal into different sets of signals, and the other side from both the first set and the second set obtained by the division. An analysis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting a filtering process signal to a prediction processing system for performing a prediction process for predicting a second set using the first set, First extension means for extending a down-sampled signal obtained by down-sampling one set, and prediction filter means for performing processing for predicting the second set using the signal extended by the first extension means; First truncation means for truncating the extended signal included in the filter processing signal output by the prediction filter means, and processing from the prediction processing system; An update processing system for performing an update process for updating the first set using the result includes a downsampling signal obtained by downsampling the second set and a truncation from the first truncation unit of the prediction processing system. An update that is provided in the update processing system so as to form a pair with the second extension means for extending a difference signal from the output and the prediction filter means and performs an update process on the signal extended by the second extension means. And a second truncation unit for truncating the extension signal included in the filter processing signal output from the update filter unit, and the truncation output from the second truncation unit is downsampled. The addition signal added to the set of 1 and the difference signal are used as an analysis filter output signal.

本発明に係る合成フィルタバンク装置は、上記課題を解決するために、第1の信号の集合及び第2の信号の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置であって、上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、上記第2の集合を拡張する第1の拡張手段と、上記第1の拡張手段によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ手段と、上記更新フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て手段を備え、上記更新処理系統の処理結果を用いて上記第2の集合を予測する予測処理系統は、上記第1の集合と上記更新処理系統の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張手段と、上記更新フィルタ手段と対をなすように上記予測処理系統に設けられて上記第2の拡張手段によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ手段と、上記予測フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て手段を備えてなり、上記第2の切り捨て手段からの切り捨て出力を上記第2の集合に加算した加算信号をアップサンプルした信号のシフト信号と、上記差分信号をアップサンプルした信号とを合成して合成フィルタ出力信号とする。   In order to solve the above-described problem, the synthesis filter bank apparatus according to the present invention has a lifting structure that adds or subtracts the filtering signal to or from the other side from both the first signal set and the second signal set. An update processing system for performing an update process for updating the first set using the second set, and a first extension unit that extends the second set; Update filter means for performing update processing on the signal extended by the first extension means, and first truncation means for truncating the signal for the extension included in the filter processing signal output by the update filter means, The prediction processing system that predicts the second set using the processing result of the update processing system is the first processing and the first truncation unit of the update processing system from the first truncation means. Prediction processing is performed on the signal that is provided in the prediction processing system so as to be paired with the second expansion means for extending the difference signal from the discarded output and the update filter means, and is expanded by the second expansion means. And a second truncation unit that truncates the signal of the extension included in the filter processing signal output from the prediction filter unit. The truncation output from the second truncation unit is the second truncation output. A shift signal of a signal obtained by up-sampling the addition signal added to the set and a signal obtained by up-sampling the difference signal are combined to obtain a combined filter output signal.

本発明によれば、リフティング手段の優れた特徴である分析側と合成側とで完全再構成が可能なこと、及びリフティングの過程で端点拡張と端点除去を行っても、その劣化が影響しないことの利点を生かすことができるので、画像境界部での対称拡張を行う際に、端点数の増加を不要とするので、フィルタリングの計算負荷が増えないという効果がある。このため、画像圧縮処理及び画像伸長処理では計算時間を短縮でき、かつ構成を複雑化しない。   According to the present invention, complete reconstruction is possible on the analysis side and the synthesis side, which is an excellent feature of the lifting means, and even if end point expansion and end point removal are performed in the lifting process, the deterioration is not affected. Therefore, when performing symmetrical extension at the image boundary, it is not necessary to increase the number of end points, so that the calculation load of filtering does not increase. For this reason, in the image compression process and the image expansion process, the calculation time can be shortened and the configuration is not complicated.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明するが、先ず、本実施の形態の説明の前に、フィルタバンクの一般的な構成について説明しておく。図1は、幾つかある手法の中で最もポピュラーなウェーブレット変換であるオクターブ分割を複数レベルに渡って行った例である。尚、同図の場合はレベル数が3であり、入力信号110を、低域分析フィルタH0(z)11と高域分析フィルタH1(z)12とによって、低域と高域に分割し、且つ低域成分のみを階層的に分割する構成を取っている。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the general configuration of the filter bank will be described before the description of the present embodiment. FIG. 1 shows an example in which octave division, which is the most popular wavelet transform among several methods, is performed over a plurality of levels. In the case of the figure, the number of levels is 3, and the input signal 110 is divided into a low band and a high band by the low band analysis filter H 0 (z) 11 and the high band analysis filter H 1 (z) 12. In addition, only the low frequency components are hierarchically divided.

また図1は便宜上1次元の信号(例えば画像の水平成分)についてのウェーブレット変換であるが、これを2次元に拡張することで2次元画像信号に対応することができる。次に動作について説明する。入力画像信号110は、まず低域分析フィルタH0(z)11と高域分析フィルタH1(z)12とによって帯域分割され、得られた低域成分と高域成分は、ダウンサンプラ13によって、解像度をそれぞれ2分の1倍に間引かれる(レベル1)。 Further, FIG. 1 shows a wavelet transform for a one-dimensional signal (for example, a horizontal component of an image) for convenience, but it is possible to deal with a two-dimensional image signal by extending this to two dimensions. Next, the operation will be described. The input image signal 110 is first band-divided by the low-frequency analysis filter H 0 (z) 11 and the high-frequency analysis filter H 1 (z) 12, and the obtained low-frequency component and high-frequency component are obtained by the down sampler 13. , The resolution is reduced by half (level 1).

この時の出力がL成分111とH成分116の2つである。そして間引かれた内の低域成分のみが再び前記ローパスフィルタH0(z)とハイパスフィルタH1(z)とによって帯域分割され、ダウンサンプラ13によって、解像度をそれぞれ2分の1倍に間引かれる(レベル2)。 There are two outputs at this time: an L component 111 and an H component 116. Then, only the low-frequency component in the thinned out band is again divided by the low-pass filter H 0 (z) and the high-pass filter H 1 (z), and the down-sampler 13 reduces the resolution by half. Drawn (level 2).

この処理を所定のレベルまで行うことで、低域成分を階層的に帯域分割した帯域成分が順次生成されていくことになる。レベル2で生成された帯域成分は、LL成分112とLH成分115である。図1はレベル3まで帯域分割した結果、LLL成分113、LLH成分114、LH成分115、H成分116が生成されていることを示している(LはLowで低域、HはHighで高域を示す)。   By performing this processing to a predetermined level, band components obtained by hierarchically dividing the low frequency component into bands are sequentially generated. The band components generated at level 2 are the LL component 112 and the LH component 115. FIG. 1 shows that as a result of band division to level 3, LLL component 113, LLH component 114, LH component 115, and H component 116 are generated (L is low and low, H is high and high Showing).

他方、図2は図1の逆の動作を行うウェーブレット逆変換の構成である。まずレベル3のLLL成分113とLLH成分114が2倍にアップサンプルされて、その後、低域合成フィルタF0(z)15と高域合成フィルタF1(z)16とによって帯域合成される。両者の合成結果は加算器17で加算されてLL成分117が出力される。 On the other hand, FIG. 2 shows a wavelet inverse transform configuration that performs the reverse operation of FIG. First, the LLL component 113 and the LLH component 114 of level 3 are up-sampled twice, and then band-synthesized by the low-frequency synthesis filter F 0 (z) 15 and the high-frequency synthesis filter F 1 (z) 16. The combined result of both is added by the adder 17 and the LL component 117 is output.

次にレベル2のLH成分115が2倍にアップサンプルされて、その後高域合成フィルタF1(z)によって帯域合成される。一方、前記LL成分117は2倍にアップサンプルされて、その後低域合成フィルタF0(z)によって帯域合成される。両者の結果は加算器で加算されてその結果はL成分118として出力される。 Next, the level 2 LH component 115 is up-sampled by a factor of 2, and then band-synthesized by the high-frequency synthesis filter F 1 (z). On the other hand, the LL component 117 is upsampled by a factor of 2, and then band-synthesized by the low-frequency synthesis filter F 0 (z). Both results are added by an adder, and the result is output as an L component 118.

以上の操作をレベル1まで行うことで、最終的に出力信号119が生成される。図3は上記の1次元のウェーブレット変換を2次元画像信号に対して行った場合に、生成される帯域を図示したものである。2レベルまでウェーブレット変換を行った結果、7個の帯域が生成されることがわかる。   By performing the above operation up to level 1, an output signal 119 is finally generated. FIG. 3 illustrates a band generated when the above-described one-dimensional wavelet transform is performed on a two-dimensional image signal. As a result of wavelet transform up to 2 levels, it can be seen that 7 bands are generated.

次に、リフティング手段を用いた分析フィルタバンクの従来の例について、図4を用いて説明する。この従来の例は、本発明に至る経過を説明するためにここで挙げている。図中、18は2分の1のダウンサンプラ、19は遅延器、20は減算器、21は丸め器、22はPredictフィルタ、23は加算器、24は丸め器、25はUpdateフィルタである。尚、リフティングという名称は、図中にもある通り、Low側とHigh側の双方から相手側に対してフィルタリングされた係数を加算もしくは減算する操作から由来している。   Next, a conventional example of an analysis filter bank using lifting means will be described with reference to FIG. This conventional example is given here to illustrate the course leading to the present invention. In the figure, 18 is a half downsampler, 19 is a delay unit, 20 is a subtractor, 21 is a rounder, 22 is a Predict filter, 23 is an adder, 24 is a rounder, and 25 is an Update filter. The name “lifting” is derived from the operation of adding or subtracting the filtered coefficient from both the low side and the high side to the other side as shown in the figure.

次に動作について説明する。入力信号120の内、偶数番目の画素はXeven、奇数番目の画素はXoddとして分ける。Xoddを遅延器19で時間遅延させ、さらにダウンサンプラ18で解像度を2分の1に落としてB(z)が生成される。 Next, the operation will be described. Of the input signal 120, even-numbered pixels are divided as X even and odd-numbered pixels are divided as X odd . X odd is delayed by the delay unit 19 and the resolution is reduced by half by the down sampler 18 to generate B (z).

一方、Xevenはダウンサンプラ18で解像度を2分の1に落とされA(z)が得られるが、これに対してPredictフィルタP(z)を施す。更にその後に丸め器において丸め処理が施され、その結果とB(z)との間で差分が取られる。これは高域側の出力H(z)として送出される。尚、上記の時間遅延とは、画像の場合には、1画素または1係数シフトすることを意味している。 On the other hand, the resolution of X even is reduced by half by the down sampler 18 to obtain A (z), and a Predict filter P (z) is applied to this. Further, after that, a rounding process is performed in a rounder, and a difference is taken between the result and B (z). This is sent out as the high frequency output H (z). In the case of an image, the above time delay means that one pixel or one coefficient is shifted.

他方、H(z)に対してUpdateフィルタU(z)をかけた出力に丸め処理が施された信号と、前記A(z)との間で加算が取られ、その加算結果は低域側の出力L(z)として送出される。以上がリフティングによる基本的な動作である。   On the other hand, addition is performed between the signal obtained by rounding the output obtained by applying the Update filter U (z) to H (z) and the A (z), and the addition result is the low-frequency side. Is output as L (z). The above is the basic operation by lifting.

ここで、上記のP(z)、U(z)のフィルタ係数について以下述べる。例えば、低域フィルタが9タップ、高域フィルタが7タップのフィルタを実現する場合、フィルタの係数(z変換表現)は以下の式(1)、(2)の様に表すことが出来る。
P(z)= (-1+9z-1+9z-2-z-3)/16・・・(1)
U(z)= (1+z-1)/4・・・(2)
従って、P(z)は4タップ、U(z)は2タップで、しかもどちらも割り算はビットシフト(2のべき乗なので)で演算が出来るという優れた特徴を持っている。この時、低域フィルタL(z)と高域フィルタH(z)のそれぞれのフィルタ係数(z変換表現)は下記の式(3)、(4)の通りになる。
L(z)= (1-8z-2+16z-3+46z-4+16z-5-8z-6+ z-8)/64・・・(3)
H(z)= (1-9z-2+16z-3-9z-4+ z-6)/16・・・(4)
しかし、フィルタ係数が整数であるがために、実際の画素とのフィルタリングでは演算精度を上げるために四捨五入を用いることが一般的である。例えば、画素配列(a,b,c,d)を上記P(z)のフィルタでフィルタリングすると、round( a×(-1)+b×9+c×9+d×(-1) )という操作を行う(roundは四捨五入計算)。従って、図1のRoundの丸め器は、上記の四捨五入の操作を行うので、四捨五入に起因する丸め誤差が発生する可能性がある。
Here, the filter coefficients of the above P (z) and U (z) will be described below. For example, when realizing a 9-tap filter for the low-pass filter and a 7-tap filter for the high-pass filter, the filter coefficient (z conversion expression) can be expressed by the following equations (1) and (2).
P (z) = (-1 + 9z -1 + 9z -2 -z -3 ) / 16 (1)
U (z) = (1 + z -1 ) / 4 (2)
Therefore, P (z) has 4 taps, U (z) has 2 taps, and both have an excellent feature that division can be performed by bit shift (because it is a power of 2). At this time, the respective filter coefficients (z conversion expression) of the low-pass filter L (z) and the high-pass filter H (z) are expressed by the following equations (3) and (4).
L (z) = (1-8z -2 + 16z -3 + 46z -4 + 16z -5 -8z -6 + z -8 ) / 64 (3)
H (z) = (1-9z -2 + 16z -3 -9z -4 + z -6 ) / 16 (4)
However, since the filter coefficient is an integer, it is common to use rounding to increase the calculation accuracy in filtering with actual pixels. For example, when the pixel array (a, b, c, d) is filtered with the filter of P (z), it is called round (a × (-1) + b × 9 + c × 9 + d × (-1)) Perform the operation (round is rounded off). Accordingly, the rounding rounder of FIG. 1 performs the rounding operation described above, which may cause a rounding error due to rounding.

次に、リフティング手段を用いた合成フィルタバンクの実施形態について、図5を用いて説明する。低域成分L(z)と高域成分H(z)を入力してY(z)を出力するのが、フィルタバンクの動作である。   Next, an embodiment of a synthesis filter bank using lifting means will be described with reference to FIG. The operation of the filter bank is to input the low-frequency component L (z) and the high-frequency component H (z) and output Y (z).

高域成分H(z)はUpdateフィルタU(z)でフィルタリングされた後、丸め処理が施され、その結果はL(z)との間で差分が取られる。従って図4との関係から、この差分結果は完全にA(z)と一致することがわかる。   The high-frequency component H (z) is filtered by the Update filter U (z), and then rounded, and the result is compared with L (z). Therefore, it can be seen from the relationship with FIG. 4 that this difference result completely matches A (z).

次に、A(z)にPredictフィルタP(z)のフィルタリングを行った後に、丸め処理を行い、その結果をH(z)との間で加算を取る。図4との関係から、この加算結果は完全にB(z)と一致することがわかる。   Next, after filtering A (z) with the Predict filter P (z), rounding is performed, and the result is added to H (z). From the relationship with FIG. 4, it can be seen that this addition result completely matches B (z).

A(z)とB(z)をそれぞれ2倍のアップサンプリングを行って生成された信号を、最後に加算して出来た信号Y(z)は、図4の入力X(z)と同一になるのが完全再構成である。   The signal Y (z) obtained by adding the signals generated by upsampling A (z) and B (z) twice each is the same as the input X (z) in FIG. It becomes complete reconstruction.

以上が、リフティング手段を用いた分析フィルタバンクと合成フィルタバンクの構成及び実現手段であり、前述したとおり、ここまでは従来技術によるものである。この従来の構成では、リフティング手段でRound(丸め処理)による歪が、リフティングの演算過程内で発生しても、これを分析側と合成側でキャンセルしてしまう。   The above is the configuration and the realization means of the analysis filter bank and the synthesis filter bank using the lifting means, and as described above, it is based on the prior art. In this conventional configuration, even if distortion due to round (rounding processing) occurs in the lifting means in the lifting calculation process, this is canceled on the analysis side and the synthesis side.

ということは、図4、図5でのRoundの代わりに、何らかの信号成分の切捨て等の処理を行っても、それをリフティング内部でキャンセルすることで、歪や劣化などの悪影響を除去する効果が期待できる。   This means that even if processing such as truncation of some signal components is performed instead of Round in FIGS. 4 and 5, canceling it inside the lifting can remove the adverse effects such as distortion and deterioration. I can expect.

従って、本発明の目的の部分で述べた、画像の境界部での対称拡張フィルタリングにおいて、端点数を拡張して増えた信号成分を切り捨て処理しても、劣化を伴わない状態でリフティングの利点である完全再構成が可能になる。   Therefore, in the symmetrical extended filtering at the boundary portion of the image described in the object of the present invention, even if the signal component increased by extending the number of end points is discarded, the advantage of lifting is achieved without degradation. A complete reconfiguration is possible.

また、本発明によって、リフティングの利点に生かすことで、画像境界部での対称拡張フィルタリングを行う際、従来問題となっていた端点数増加による演算の負荷を軽減することが出来る。   Further, by utilizing the advantage of the lifting according to the present invention, it is possible to reduce the calculation load due to the increase in the number of end points, which has been a problem in the past, when performing symmetrical extended filtering at the image boundary.

図6は、本発明の実施形態の構成図である。図4との相違点は、予測フィルタP(z)40の前段部に拡張部EA0[ ]39を、また予測フィルタP(z)40の後段部にRoundの代わりに切り捨て部EB0[ ]41を設けたこと、さらに更新フィルタU(z)45の前段部に拡張部46EA1 [ ]を、また更新フィルタU(z)45の後段部にRoundの代わりに切り捨て部EB1[ ]44を備えた点である。 FIG. 6 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention. The difference from FIG. 4 is that the extension unit EA 0 [] 39 is provided at the front stage of the prediction filter P (z) 40, and the truncation unit EB 0 [] is provided at the rear stage of the prediction filter P (z) 40 instead of Round. 41, and an extension 46EA 1 [] is provided at the front stage of the update filter U (z) 45, and a truncation part EB 1 [] 44 is provided at the rear stage of the update filter U (z) 45 instead of Round. It is a prepared point.

つまり、この分析フィルタバンク装置は、入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置であって、上記第1の集合(偶数信号Xeven(z))を用いて第2の集合(奇数信号Xodd(z))を予測するための予測処理を行う予測処理系統は、第1の集合の解像度を1/2のダウンサンプラ36でダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号A(z)を拡張する第1の拡張部39と、第1の拡張部39によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ40と、予測フィルタ40が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て部41を備え、予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、上記第2の集合を1/2のダウンサンプラ38でダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号B(z)と上記予測処理系統の上記第1の切り捨て部41からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張部46と、予測フィルタ40と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張部46によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ45と、更新フィルタ45が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て部44を備えてなり、第2の切り捨て部44からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号L(z)と、上記差分信号H(z)とを分析フィルタ出力信号とする。   That is, the analysis filter bank device divides the input signal into different signal sets, and adds the filtering signal to the other party from both the first set and the second set obtained by the division or An analysis filter bank apparatus having a lifting structure for subtraction, wherein a prediction process for predicting a second set (odd signal Xodd (z)) using the first set (even signal Xeven (z)) is performed. The prediction processing system to be performed is expanded by a first expansion unit 39 that expands a down-sampling signal A (z) obtained by down-sampling the resolution of the first set by the down-sampler 36 of 1/2. A prediction filter 40 that performs the process of predicting the second set using the processed signal, and a first cutoff that truncates the extended signal included in the filter processing signal output by the prediction filter 40. An update processing system that includes a discarding unit 41 and performs an update process for updating the first set using a processing result from the prediction processing system down-converts the second set with a ½ downsampler 38. The prediction filter 40 is paired with the second extension unit 46 that extends the difference signal between the sampled down-sampled signal B (z) and the output of the truncation from the first truncation unit 41 of the prediction processing system. An update filter 45 that is provided in the update processing system and performs an update process on the signal extended by the second extension unit 46, and a second signal that truncates the extension signal included in the filter processing signal output by the update filter 45 And a sum signal L (z) obtained by adding the truncation output from the second truncation unit 44 to the down-sampled first set, and the difference And No. H (z) and the analysis filter output signal.

この図6に示す構成は、上記図1の1レベル分の回路部201、202或いは203として用いられる。図6において、入力信号120の各画素は偶数番目の画素Xevenと奇数番目の画素Xoddとに分けられる。偶数番目の画素Xevenは、1/2ダウンサンプラ36で解像度を2分の1に落とされてダウンサンプル信号A(z)とされ、予測処理系統の拡張部39及び加算器43に供給される。一方、奇数番目の画素Xoddは、遅延機37で時間遅延され、さらに1/2のダウンサンプラ38で解像度が2分の1に落とされてダウンサンプル信号B(z)とされて減算器42に供給される。   The configuration shown in FIG. 6 is used as the circuit portion 201, 202, or 203 for one level shown in FIG. In FIG. 6, each pixel of the input signal 120 is divided into an even-numbered pixel Xeven and an odd-numbered pixel Xodd. The even-numbered pixel Xeven is reduced in half by the ½ downsampler 36 to be a downsampled signal A (z), and is supplied to the extension unit 39 and the adder 43 of the prediction processing system. On the other hand, the odd-numbered pixel Xodd is time-delayed by the delay unit 37, and further the resolution is reduced by half by the 1/2 downsampler 38 to be the downsampled signal B (z). Supplied.

以下、図6に示した分析フィルタバンク装置の動作について図7のフローチャートを用いて説明する。先ず、ダウンサンプリング信号A(z)に対して拡張部EA0[ ]39では、例えば予測フィルタP(z)40のフィルタリングの際に必要になる、画像境界部外側の端点の拡張を行う(ステップS1)。ここでは既に述べた対称拡張手段を用いれば良い。図8は対称拡張法を図示したもので、実線領域が実際にフィルタリングの対象になる画像Rの境界で、点線部はフィルタリングが及ぶ範囲Rの外周である。水平・垂直方向に、画像内部の係数を用いて外部の係数を補填する操作が行われる。この時、画像内部と外部の係数同士は、境界を中心に鏡像関係になるように対称拡張が行われる。つまり、図8にあって、a,b,c,d,e,fは全て画素(係数)を表す。例えば、画素aを水平方向にフィルタリングするときには、フィルタリング対象の原画像R内の画素a,b,cを実線を基準と鏡像関係となるようにフィルタリングの及び範囲Rに対称拡張している。 The operation of the analysis filter bank apparatus shown in FIG. 6 will be described below with reference to the flowchart of FIG. First, in the extension unit EA 0 [] 39 for the down-sampling signal A (z), for example, the end point outside the image boundary part is extended when filtering by the prediction filter P (z) 40 (step) S1). Here, the symmetric expansion means already described may be used. Figure 8 is a depiction of symmetric extension method, the boundary of the image R T of the solid line region becomes actually subject to filtering, the dotted line portion is the outer circumference of the range R F filtering spans. In the horizontal and vertical directions, an operation for compensating external coefficients using coefficients inside the image is performed. At this time, symmetrical expansion is performed so that the coefficients inside and outside the image have a mirror image relationship with the boundary as the center. That is, in FIG. 8, a, b, c, d, e, and f all represent pixels (coefficients). For example, when the pixel a is filtered in the horizontal direction, the pixels a, b, and c in the original image RT to be filtered are symmetrically extended to the filtering range R F so as to have a mirror image relationship with the solid line as a reference. .

拡張部EA0[ ]39で端点拡張をした後、拡張された信号に対して予測フィルタP(z)40でフィルタリングを行い(ステップS2)、そのフィルタリング結果は切り捨て部EB0[ ]41において、端点の切捨て操作が行われる(ステップS3)。図8で言えば、外周領域の係数(水平方向ではa,b,c、垂直方向ではd,e,f)を切り捨てることを意味する。 After the end point extension is performed by the extension unit EA 0 [] 39, the extended signal is filtered by the prediction filter P (z) 40 (step S2), and the filtering result is obtained by the truncation unit EB 0 [] 41. An end point truncation operation is performed (step S3). In FIG. 8, this means that the coefficients in the outer peripheral area (a, b, c in the horizontal direction and d, e, f in the vertical direction) are discarded.

切り捨て部EB0[ ]41の切り捨て結果は、ダウンサンプリング信号B(z)との間で減算器42により差分が取られ、この結果が高域成分H(z)になる(ステップS4)。高域信号H(z)は次に第2の信号処理系の拡張部EA1[ ]46で、更新フィルタU(z)45のフィルタリングの際に必要になる、画像境界部外側の端点の拡張を行う(ステップS5)。拡張部EA1 [ ]46で端点拡張をした後、拡張された信号に対して更新フィルタU(z)45のフィルタリングを行い(ステップS6)、そのフィルタリング結果は切り捨て部EB1[ ]44において、端点の切捨て操作が行われる(ステップS7)。切り捨て部EB1[ ]44の切り捨て処理結果は、ダウンサンプリング信号A(z)との間で加算器43により加算が取られて低域信号L(z)を出力する(ステップS8)。 The result of the truncation by the truncation unit EB 0 [] 41 is subtracted by the subtractor 42 from the downsampling signal B (z), and this result becomes the high frequency component H (z) (step S4). Next, the high-frequency signal H (z) is an extension of the end point outside the image boundary portion, which is necessary when the update filter U (z) 45 is filtered by the extension unit EA 1 [] 46 of the second signal processing system. (Step S5). After the end point extension is performed by the extension unit EA 1 [] 46, the update signal U (z) 45 is filtered for the extended signal (step S 6), and the filtering result is obtained by the truncation unit EB 1 [] 44. An end point truncation operation is performed (step S7). The truncation processing result of the truncation unit EB 1 [] 44 is added to the down-sampling signal A (z) by the adder 43 to output a low-frequency signal L (z) (step S8).

以上の動作を以下に数式化して示す。まずは、入力信号X(z)を、その偶数点A(z)と奇数点B(z)とに分配すると、以下の式(5)になる。
X(z)= A(z2) +z-1 B(z2)・・・(5)
次にA(z)とB(z)に、リフティング手段の1段目の動作が行われた結果、その出力H(z)は以下の式(6)になる。
H(z)=B(z)- EB0[ EA0[ A(z) ] P(z) ] ・・・(6)
更に、H(z)に2段目の動作が行われた結果、その出力L(z)は以下の式(7)になる。
L(z)=A(z)+EB1[ EA1[ H(z) ] U(z) ] ・・・(7)
以上が、順方向のリフティング構成による実現手段である。
The above operation is shown in the following mathematical expression. First, when the input signal X (z) is distributed to the even point A (z) and the odd point B (z), the following equation (5) is obtained.
X (z) = A (z 2 ) + z −1 B (z 2 ) (5)
Next, as a result of the first stage operation of the lifting means being performed on A (z) and B (z), the output H (z) is given by the following equation (6).
H (z) = B (z)-EB 0 [EA 0 [A (z)] P (z)] (6)
Further, as a result of the second stage operation being performed on H (z), the output L (z) is given by the following equation (7).
L (z) = A (z) + EB 1 [EA 1 [H (z)] U (z)] (7)
The above is the realization means by the forward lifting configuration.

上記式(6)ではEA0[ A(z) ]で端点増加があるが、EB0[ EA0[ A(z) ] P(z) ]によって端点切り捨て捨てが行われるので結局、B(z)と端点数は同じである。同様に、式(7)ではEA1[ H(z) ] で端点増加があるが、EB1[ EA1[ H(z) ] U(z) ] によって端点切り捨て捨てが行われるので結局、A(z)と端点数は同じである。従って、最終的な出力であるL(z)とH(z)の端点数も、それぞれA(z)、B(z)と同様である。 After all since the equation (6) in EA 0 There are endpoints increases in [A (z)], discarded endpoints truncation is performed by EB 0 [EA 0 [A ( z)] P (z)], B (z ) And the number of endpoints is the same. Similarly, after all because it is the end point increase in EA 1 In Equation (7) [H (z) ], discarded endpoints truncation is performed by EB 1 [EA 1 [H ( z)] U (z)], A The number of end points is the same as (z). Therefore, the end points of L (z) and H (z), which are the final outputs, are the same as A (z) and B (z), respectively.

次に他の実施の形態について説明する。図9はリフティングを用いた合成フィルタリングの構成図である。図6に示した分析フィルタバンク装置の逆の処理を行うものであり、図6の分析フィルタバンク装置からの出力である低域側の出力信号L(z)と、高域側の出力信号H(z)とが供給される。   Next, another embodiment will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of synthesis filtering using lifting. The reverse processing of the analysis filter bank apparatus shown in FIG. 6 is performed. The output signal L (z) on the low frequency side and the output signal H on the high frequency side which are outputs from the analysis filter bank apparatus of FIG. (z) is supplied.

本構成は、1個の差分器47、1個の加算器54、1個の遅延器57、2個のアップサンプラ55及び56、更新フィルタU(z)49、予測フィルタP(z)52、及び更新フィルタU(z)49の前段部の拡張部EA1[ ]50、更新フィルタU(z)49の後段部に切り捨て部EB1[ ]48、予測フィルタP(z)52の前段部の拡張部EA0[ ]51、後段部に切り捨て部53EB0[ ]を備える。 This configuration includes one differencer 47, one adder 54, one delay unit 57, two upsamplers 55 and 56, an update filter U (z) 49, a prediction filter P (z) 52, And an extension part EA 1 [] 50 in the front part of the update filter U (z) 49, a truncation part EB 1 [] 48 in the rear part of the update filter U (z) 49, and a part in the front part of the prediction filter P (z) 52. An extension unit EA 0 [] 51 is provided, and a truncation unit 53 EB 0 [] is provided in the subsequent stage.

上記低域側の出力信号L(z)は、減算器47に供給される。また、上記高域側の出力信号H(z)は、拡張部50及び加算器54に供給される。   The low frequency output signal L (z) is supplied to the subtractor 47. The high-frequency output signal H (z) is supplied to the expansion unit 50 and the adder 54.

つまり、この合成フィルタバンクは、低域側(第1の信号の集合)L(z)と高域側(第2の信号の集合)H(z)の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置であって、上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は高域側(第2の集合)入力信号H(z)を拡張する第1の拡張部50と、上記第1の拡張部50によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ49と、更新フィルタ49が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て部48を備え、高域側H(z)に対するフィルタリング処理信号を生成する予測処理系統は、低域側入力信号L(z)と上記第1の信号処理系統の上記第1の切り捨て部48からの切り捨て出力との差分信号(減算器47の減算出力信号)A'(z)を拡張する第2の拡張部51と、更新フィルタ49と対をなすように第2の信号処理系統に設けられて第2の拡張手段51によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ52と、予測フィルタ52が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て部53を備えてなり、第2の切り捨て部53からの切り捨て出力を上記高域側入力信号に加算した加算信号(加算器54の加算出力)B'(z)を2倍のアップサンプル部56によりアップサンプルした信号の遅延器57によるシフト信号と、上記差分信号A'(z)をアップサンプル部55により2倍にアップサンプルした信号とを合成部58により合成して合成フィルタ出力信号Y(z)とする。   That is, this synthesis filter bank is a filtering signal from the low frequency side (first signal set) L (z) and the high frequency side (second signal set) H (z) to the other side. Is a synthesis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting, an update processing system for performing update processing for updating the first set using the second set is a high-frequency side (second Set) a first extension unit 50 that extends the input signal H (z), an update filter 49 that performs an update process on the signal extended by the first extension unit 50, and a filter processing signal output by the update filter 49 1 includes a first truncation unit 48 that truncates the signal included in the extension, and generates a filtering signal for the high frequency side H (z). The prediction processing system includes the low frequency side input signal L (z) and the first The first truncation of one signal processing system The second signal processing system forms a pair with the update filter 49 and the second extension unit 51 that extends the difference signal (subtracted output signal of the subtractor 47) A ′ (z) from the rounded down output from 48. A prediction filter 52 that performs prediction processing on a signal that is provided and expanded by the second expansion unit 51, and a second truncation unit 53 that truncates the signal for expansion included in the filter processing signal output by the prediction filter 52. Thus, the addition signal (addition output of the adder 54) B ′ (z) obtained by adding the truncation output from the second truncation unit 53 to the high frequency side input signal is upsampled by the double upsampling unit 56 The signal obtained by the signal delayer 57 and the signal obtained by upsampling the difference signal A ′ (z) twice by the upsampling unit 55 are combined by the combining unit 58 to obtain a combined filter output signal Y (z). .

この図9に示す構成は、上記図2の1レベル分の回路部206、207或いは208として用いられる。   The configuration shown in FIG. 9 is used as the circuit portion 206, 207 or 208 for one level in FIG.

以下、これらの動作について図10のフローチャートを用いて説明する。先ず、高域側入力信号H(z)に対して拡張部EA[ ]50では、端点の拡張を行う(ステップS11)。つぎに、拡張された信号に対して更新フィルタ49では更新処理を施す(ステップS12)。ステップS13では、更新のフィルタリング結果に対して切り捨て部48は端点の切り捨てを行う。次に、ステップS14では、低域側入力信号L(z)と上記第1の信号処理系統の上記第1の切り捨て部48からの切り捨て出力との差分信号(減算器47の減算出力信号)A'(z)をとり、アップサンプルする。 Hereinafter, these operations will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the extension unit EA 1 [] 50 extends the end point with respect to the high frequency side input signal H (z) (step S11). Next, the update filter 49 performs an update process on the expanded signal (step S12). In step S13, the truncation unit 48 truncates the end points with respect to the update filtering result. Next, in step S14, the difference signal (subtracted output signal of the subtractor 47) A between the low-frequency side input signal L (z) and the truncated output from the first truncating unit 48 of the first signal processing system. Take '(z) and upsample.

さらにステップS15では、差分信号(減算器47の減算出力信号)A'(z)の端点を第2の拡張部51で拡張する。ステップS16では、第2の拡張手段51によって拡張された信号に予測フィルタ52を用いて予測処理を施す。そして、ステップS17では、予測フィルタ52が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を第2の切り捨て部53で切り捨てる。ステップS18では、第2の切り捨て部53からの切り捨て出力を上記高域側入力信号に加算した加算信号(加算器54の加算出力)B'(z)を2倍のアップサンプル部56によりアップサンプルする。ステップS19では、アップサンプルした信号を遅延器57によりシフトする。最後に、ステップS20にて、遅延器57によるシフト信号と、上記差分信号A'(z)をアップサンプル部55により2倍にアップサンプルした信号とを合成部58により合成して合成フィルタ出力信号Y(z)とする。   Further, in step S 15, the end point of the difference signal (subtraction output signal of the subtractor 47) A ′ (z) is extended by the second extension unit 51. In step S <b> 16, a prediction process is performed on the signal expanded by the second expansion unit 51 using the prediction filter 52. In step S <b> 17, the extended signal included in the filter processing signal output by the prediction filter 52 is discarded by the second truncation unit 53. In step S18, the addition signal (addition output of the adder 54) B ′ (z) obtained by adding the truncation output from the second truncation unit 53 to the high-frequency side input signal is upsampled by the double upsampling unit 56. To do. In step S19, the upsampled signal is shifted by the delay unit 57. Finally, in step S20, the shift signal by the delay unit 57 and the signal obtained by up-sampling the difference signal A ′ (z) by the up-sampling unit 55 by the up-sampling unit 55 are synthesized by the synthesizing unit 58 and synthesized filter output signal Let Y (z).

図9のリフティング構成によると、入力L(z)とH(z)は以下の式(8)、式(9)の関係式によって、図中のA'(z)とB'(z)が得られる。
A'(z)= L(z) - EB1[ EA1[ H(z) ] U(z) ] ・・・(8)
B'(z)= H(z) + EB0[ EA0[ A(z) ] P(z) ] ・・・(9)
一方、リフティングによる合成フィルタリングの出力結果Y(z)は、図9より以下の式(10)になることは明らかである。
Y(z)= A'(z2) +z-1 B'(z2)・・・(10)
図6に示した実施の形態では、リフティング手段を用いた分析フィルタリングの説明を行った。この分析フィルタリングを用いてウェーブレット変換を備え、その後段に量子化、そして符号化を行えば、画像圧縮装置を構成することが出来る。
According to the lifting configuration of FIG. 9, the inputs L (z) and H (z) are expressed as A ′ (z) and B ′ (z) in FIG. can get.
A '(z) = L (z)-EB 1 [EA 1 [H (z)] U (z)] (8)
B '(z) = H (z) + EB 0 [EA 0 [A (z)] P (z)] (9)
On the other hand, it is clear from FIG. 9 that the output result Y (z) of the synthesis filtering by lifting is the following expression (10).
Y (z) = A ′ (z 2 ) + z −1 B ′ (z 2 ) (10)
In the embodiment shown in FIG. 6, analysis filtering using lifting means has been described. An image compression apparatus can be configured by providing wavelet transform using this analysis filtering and performing quantization and encoding in the subsequent stage.

図11は、画像圧縮装置の構成図である。入力信号120に対してウェーブレット変換部60で、所定のレベル数分だけウェーブレット変換を行う。その結果生成されるウェーブレット変換係数121を量子化部61で量子化する。   FIG. 11 is a configuration diagram of the image compression apparatus. The wavelet transform unit 60 performs wavelet transform on the input signal 120 by a predetermined number of levels. The resulting wavelet transform coefficient 121 is quantized by the quantization unit 61.

量子化手段としては、通常用いるスカラー量子化(下記:式11)を用いれば良い。
Q=x/ Δ ・・・(11)
ここで、xはウェーブレット変換係数値、Δは量子化インデックス値である。
As the quantization means, a commonly used scalar quantization (below: Equation 11) may be used.
Q = x / Δ (11)
Here, x is a wavelet transform coefficient value, and Δ is a quantization index value.

上記手段によって得られた量子化係数122は、エントロピー符号化部62において、エントロピー符号化されて、符号化ビットストリーム123が出力される。エントロピー符号化部62で用いられる手段としては、可変長符号化手段の他、算術符号化手段があるが、これらのエントロピー符号化手段については、各研究機関より研究成果が報告されており、それらを用いれば良い。例えば、JPEG2000で採用されているEBCOTと呼ばれる方式や、JPEGで使われているハフマン符号化などがその適用例である。   The quantization coefficient 122 obtained by the above means is entropy-encoded in the entropy encoding unit 62, and an encoded bit stream 123 is output. As means used in the entropy coding unit 62, there are arithmetic coding means in addition to variable length coding means, and research results of these entropy coding means have been reported by each research institution. Should be used. For example, a method called EBCOT adopted in JPEG2000 and Huffman coding used in JPEG are examples of application.

上述した図9に示した実施の形態では、リフティング手段を用いた合成フィルタリングの説明を行った。この合成フィルタリングを用いてウェーブレット逆変換を備え、その前段に復号化、逆量子化を行えば、画像伸長装置を構成することが出来る。   In the embodiment shown in FIG. 9 described above, the synthesis filtering using the lifting means has been described. If this synthesis filtering is used to provide wavelet inverse transformation, and decoding and inverse quantization are performed in the previous stage, an image expansion device can be configured.

図12は、画像伸長装置の構成図である。入力符号化ストリーム123に対してエントロピー復号化手段によって、量子化係数124が出力される。ここで、エントロピー復号化部63で用いられる手段としては、上記のエントロピー符号化手段の場合と同様に、可変長復号化手段の他、算術復号化手段がある。   FIG. 12 is a configuration diagram of the image decompression apparatus. A quantized coefficient 124 is output from the input encoded stream 123 by entropy decoding means. Here, as means used in the entropy decoding unit 63, there are arithmetic decoding means in addition to variable length decoding means, as in the case of the entropy encoding means.

量子化係数124は、逆量子化部64で逆量子化の操作が行われ(式8を参照)、ウェーブレット変換係数125が出力される。
x=Q× Δ ・・・(12)
ここで、xはウェーブレット変換係数値、Δは量子化インデックス値、Qは量子化係数である。
The quantization coefficient 124 is subjected to an inverse quantization operation in the inverse quantization unit 64 (see Expression 8), and a wavelet transform coefficient 125 is output.
x = Q × Δ (12)
Here, x is a wavelet transform coefficient value, Δ is a quantization index value, and Q is a quantization coefficient.

ウェーブレット変換係数125は、ウェーブレット逆変換部65で所定のレベル数分だけ、ウェーブレット逆変換を行い、最終的な画像126を出力する。   The wavelet transform coefficient 125 is subjected to wavelet inverse transform for a predetermined number of levels in the wavelet inverse transform unit 65, and a final image 126 is output.

なお、図6に構成を示した分析バンクフィルタ装置、図9に構成を示した合成フィルタ装置では、リフティングの段階Mを2とした構成とした。これはダウンサンプラの解像度の倍率(1/M=1/2)と、アップサンプラの解像度の倍率(M=2)に関連する。   In the analysis bank filter device shown in FIG. 6 and the synthesis filter device shown in FIG. 9, the lifting stage M is set to 2. This is related to the downsampler resolution magnification (1 / M = 1/2) and the upsampler resolution magnification (M = 2).

図13にはリフティングの段階Mを一般化した分析フィルタバンク装置の構成を例示する。入力信号は互いに異なるMの集合に分割される。この分割は遅延器72、74にて行われる。また、各段階には、ダウンサンプラ71、73、75が設けられる。第1の集合と第2の集合に関する構成は、図6に示した構成と同様である。予測処理系統は拡張部76と予測フィルタ77と切り捨て部78からなる。また、切り捨て部78の切捨て出力は減算器79に供給されている。また、第2の集合と第1の集合との更新処理系統は拡張部84と更新フィルタ85と切り捨て部86からなる。切り捨て部86の切り捨て出力は加算器87に供給される。   FIG. 13 illustrates a configuration of an analysis filter bank apparatus that generalizes the lifting stage M. The input signal is divided into different M sets. This division is performed by delay units 72 and 74. In each stage, down samplers 71, 73, and 75 are provided. The configuration related to the first set and the second set is the same as the configuration shown in FIG. The prediction processing system includes an extension unit 76, a prediction filter 77, and a truncation unit 78. The truncation output from the truncation unit 78 is supplied to the subtractor 79. The update processing system of the second set and the first set includes an extension unit 84, an update filter 85, and a truncation unit 86. The truncation output from the truncation unit 86 is supplied to the adder 87.

同様に、第1の集合と第Mの集合との間の予測処理系統は、拡張部80と、予測フィルタ81と、切り捨て部82からなる。切り捨て部82の切り捨て出力は、減算器83に供給される。また、第Mの集合と第1の集合との更新処理系統は拡張部88と、更新フィルタ89と、切捨て部90からなる。切り捨て部90の出力は加算器91に供給される。以下、第2の集合と第3の集合間の予測処理系統や、更新処理系統も同様となる。   Similarly, the prediction processing system between the first set and the Mth set includes an expansion unit 80, a prediction filter 81, and a truncation unit 82. The truncation output from the truncation unit 82 is supplied to the subtractor 83. The update processing system for the Mth set and the first set includes an extension unit 88, an update filter 89, and a truncation unit 90. The output of the truncation unit 90 is supplied to the adder 91. The same applies to the prediction processing system between the second set and the third set, and the update processing system.

なお、本発明は、図6、図9及び図13に示したハードウェア構成にのみ限定されるものではなく、図7及び図10に示した処理手順のソフトウェアプログラムを、CPUをバスでHDD、ROM、RAM、通信I/Fに接続した構成のコンピュータで実行することによっても実現可能である。その場合、上記ソフトウェアプログラムは、HDD、ROMやあるいはリムーバブルな記憶メディアに格納される。   The present invention is not limited to the hardware configuration shown in FIGS. 6, 9 and 13, but the software program of the processing procedure shown in FIGS. It can also be realized by executing the program on a computer connected to a ROM, a RAM, and a communication I / F. In that case, the software program is stored in an HDD, a ROM, or a removable storage medium.

1次元の分析フィルタバンク(ウェーブレット変換)を説明する図である。It is a figure explaining a one-dimensional analysis filter bank (wavelet transform). 1次元の合成フィルタバンク(ウェーブレット逆変換)を説明する図である。It is a figure explaining the one-dimensional synthetic | combination filter bank (wavelet inverse transformation). 2次元画像の帯域分割を示す図(分割レベル=2)である。It is a figure which shows the band division of a two-dimensional image (division level = 2). リフティング手段による分析フィルタの構成図である。It is a block diagram of the analysis filter by a lifting means. リフティング手段による合成フィルタの構成図である。It is a block diagram of the synthetic | combination filter by a lifting means. 本発明によるリフティング手段による分析フィルタの構成図である。It is a block diagram of the analysis filter by the lifting means by this invention. 分析フィルタの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of an analysis filter. 対称拡張手段によるフィルタリングを説明する図である。It is a figure explaining the filtering by a symmetrical expansion means. 本発明によるリフティング手段による合成フィルタの構成図である。It is a block diagram of the synthetic | combination filter by the lifting means by this invention. 合成フィルタの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of a synthetic | combination filter. 画像圧縮装置のブロック図である。It is a block diagram of an image compression apparatus. 画像伸長装置のブロック図である。It is a block diagram of an image expansion device. リフティングの段階をMとしたときの分析フィルタの構成図である。It is a block diagram of an analysis filter when the stage of lifting is M.

符号の説明Explanation of symbols

36 ダウンサンプラ、37 遅延器、38 ダウンサンプラ、39 拡張部、40 予測フィルタ、41 切り捨て部、42 減算器、43 加算器、44 切り捨て部、45 更新部、46 拡張部 36 downsampler, 37 delay unit, 38 downsampler, 39 extension unit, 40 prediction filter, 41 truncation unit, 42 subtractor, 43 adder, 44 truncation unit, 45 update unit, 46 extension unit

Claims (19)

入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置であって、
上記第1の集合を用いて第2の集合を予測するための予測処理を行う予測処理系統は、
第1の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号を拡張する第1の拡張手段と
上記第1の拡張手段によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ手段と、
上記予測フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て手段を備え、
上記予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、
上記第2の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号と上記予測処理系統の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張手段と、
上記予測フィルタ手段と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張手段によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ手段と、
上記更新フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て手段を備えてなり、
上記第2の切り捨て手段からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号と、上記差分信号とを分析フィルタ出力信号とすることを特徴とする分析フィルタバンク装置。
An analysis filter bank having a lifting structure that divides an input signal into different sets of signals and adds or subtracts a filtering signal to or from the other side from both the first set and the second set obtained by the division A device,
A prediction processing system for performing a prediction process for predicting the second set using the first set is as follows.
First extension means for extending a down-sampled signal obtained by down-sampling the first set; and prediction filter means for performing processing for predicting the second set using the signal extended by the first extension means;
First truncation means for truncating the extension signal included in the filtered signal output by the prediction filter means;
An update processing system for performing an update process for updating the first set using a processing result from the prediction processing system,
Second expansion means for extending a difference signal between a down-sampled signal obtained by down-sampling the second set and a truncation output from the first truncation means of the prediction processing system;
Update filter means that is provided in the update processing system so as to form a pair with the prediction filter means, and performs update processing on the signal extended by the second extension means;
Comprising a second truncation means for truncating the extended signal included in the filter processing signal output by the update filter means;
An analysis filter bank apparatus characterized in that an addition signal obtained by adding the rounded down output from the second rounding down means to the downsampled first set and the differential signal as an analysis filter output signal.
画像信号に対して水平・垂直方向にフィルタリングを行い、画像信号を複数個のサブバンドに周波数分解するウェーブレット変換手段として用いることを特徴とする請求項1記載の分析フィルタバンク装置。   2. The analysis filter bank device according to claim 1, wherein the analysis filter bank device is used as wavelet transform means for performing filtering on the image signal in the horizontal and vertical directions and frequency-resolving the image signal into a plurality of subbands. 低域成分を階層的に分割するウェーブレット変換手段として用いることを特徴とする請求項1記載の分析フィルタバンク装置。   2. The analysis filter bank apparatus according to claim 1, wherein the analysis filter bank apparatus is used as wavelet transform means for hierarchically dividing low-frequency components. 画像またはサブバンドの境界部の、信号が不連続になる部分に対して、フィルタリングを施すことを特徴とする請求項1記載の分析フィルタバンク装置。   2. The analysis filter bank apparatus according to claim 1, wherein filtering is performed on a portion where the signal becomes discontinuous at the boundary portion of the image or subband. 上記第1の拡張手段及び第2の拡張手段は、ダウンサンプリングされた第1の集合及び上記差分信号に対して分析フィルタリングを行う際に不足する係数の個数分だけ、画像またはサブバンドの境界内に実在する係数を対称拡張して生成することを特徴とする請求項1記載の分析フィルタバンク装置。   The first extension means and the second extension means are within the boundaries of the image or subband by the number of coefficients that are insufficient when performing analysis filtering on the downsampled first set and the difference signal. 2. The analysis filter bank apparatus according to claim 1, wherein the coefficients are actually symmetrically expanded. 上記第1の切り捨て手段及び第2の切り捨て手段は、分析フィルタリングを行った後に生成された係数の内、画像またはサブバンドの境界部の外側の係数を除去することを特徴とする請求項1記載の分析フィルタバンク装置。   The first and second truncating means remove coefficients outside the boundary portion of the image or subband from the coefficients generated after performing analysis filtering. Analysis filter bank device. 入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置に関する分析フィルタバンク方法であって、
上記第1の集合を用いて第2の集合を予測するための予測処理を行う予測処理系統は、
第1の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号を拡張する第1の拡張工程と
上記第1の拡張工程によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ工程と、
上記予測フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て工程を備え、
上記予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、
上記第2の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号と上記予測処理系統の上記第1の切り捨て工程からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張工程と、
上記予測フィルタ手段と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張工程によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ工程と、
上記更新フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て工程を備えてなり、
上記第2の切り捨て工程からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号と、上記差分信号とを分析フィルタ出力信号とすることを特徴とする分析フィルタバンク方法。
An analysis filter bank having a lifting structure that divides an input signal into different sets of signals and adds or subtracts a filtering signal to or from the other side from both the first set and the second set obtained by the division An analysis filter bank method for an apparatus, comprising:
A prediction processing system for performing a prediction process for predicting the second set using the first set is as follows.
A first extension step of extending a down-sampled signal obtained by down-sampling the first set; a prediction filter step of performing a process of predicting the second set using the signal extended by the first extension step;
A first truncation step of truncating the extension signal included in the filtered signal output by the prediction filter step;
An update processing system for performing an update process for updating the first set using a processing result from the prediction processing system,
A second extension step of extending a difference signal between a down-sampled signal obtained by down-sampling the second set and a truncation output from the first truncation step of the prediction processing system;
An update filter step for updating the signal provided in the update processing system to be paired with the prediction filter means and extended by the second extension step;
A second truncation step of truncating the extension signal included in the filtered signal output by the update filter step;
An analysis filter bank method characterized in that an addition signal obtained by adding a truncated output from the second truncation step to the first sample that has been down-sampled and the difference signal are used as an analysis filter output signal.
入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置によって実行される分析フィルタバンクプログラムであって、
上記第1の集合を用いて第2の集合を予測するための予測処理を行う予測処理系統は、
第1の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号を拡張する第1の拡張工程と
上記第1の拡張工程によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ工程と、
上記予測フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て工程を備え、
上記予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、
上記第2の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号と上記予測処理系統の上記第1の切り捨て工程からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張工程と、
上記予測フィルタ手段と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張工程によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ工程と、
上記更新フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て工程を備えてなり、
上記第2の切り捨て工程からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号と、上記差分信号とを分析フィルタ出力信号とすることを特徴とする分析フィルタバンクプログラム。
An analysis filter bank having a lifting structure that divides an input signal into different sets of signals and adds or subtracts a filtering signal to or from the other side from both the first set and the second set obtained by the division An analysis filter bank program executed by the device,
A prediction processing system for performing a prediction process for predicting the second set using the first set is as follows.
A first extension step of extending a down-sampled signal obtained by down-sampling the first set; a prediction filter step of performing a process of predicting the second set using the signal extended by the first extension step;
A first truncation step of truncating the extension signal included in the filtered signal output by the prediction filter step;
An update processing system for performing an update process for updating the first set using a processing result from the prediction processing system,
A second extension step of extending a difference signal between a down-sampled signal obtained by down-sampling the second set and a truncation output from the first truncation step of the prediction processing system;
An update filter step for updating the signal provided in the update processing system to be paired with the prediction filter means and extended by the second extension step;
A second truncation step of truncating the extension signal included in the filtered signal output by the update filter step;
An analysis filter bank program characterized in that an addition signal obtained by adding a truncated output from the second truncation step to the first sample that has been down-sampled and the difference signal are used as an analysis filter output signal.
第1の信号の集合及び第2の信号の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置であって、
上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、
上記第2の集合を拡張する第1の拡張手段と、
上記第1の拡張手段によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ手段と、
上記更新フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て手段を備え、
上記更新処理系統の処理結果を用いて上記第2の集合を予測する予測処理系統は、
上記第1の集合と上記更新処理系統の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張手段と、
上記更新フィルタ手段と対をなすように上記予測処理系統に設けられて上記第2の拡張手段によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ手段と、
上記予測フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て手段を備えてなり、
上記第2の切り捨て手段からの切り捨て出力を上記第2の集合に加算した加算信号をアップサンプルした信号のシフト信号と、上記差分信号をアップサンプルした信号とを合成して合成フィルタ出力信号とすることを特徴とする合成フィルタバンク装置。
A synthesis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting a filtering process signal to or from a counterpart side from both a first signal set and a second signal set,
An update processing system for performing an update process for updating the first set using the second set is as follows.
First extension means for extending the second set;
Update filter means for performing update processing on the signal extended by the first extension means;
First truncation means for truncating the extension signal included in the filtered signal output by the update filter means;
The prediction processing system for predicting the second set using the processing result of the update processing system is:
Second extension means for extending a difference signal between the first set and the truncation output from the first truncation means of the update processing system;
Prediction filter means provided in the prediction processing system to form a pair with the update filter means, and performing prediction processing on the signal extended by the second extension means;
Comprising a second truncation means for truncating the extension signal included in the filtered signal output by the prediction filter means;
The shift signal of the signal obtained by up-sampling the sum signal obtained by adding the truncation output from the second truncation means to the second set and the signal obtained by up-sampling the difference signal are combined to obtain a combined filter output signal. A synthesis filter bank device characterized by that.
周波数分解された係数に対して水平・垂直方向にフィルタリングを施し、画像信号を復元するウェーブレット逆変換手段として用いることを特徴とする請求項9記載の合成フィルタバンク装置。   10. The synthesis filter bank apparatus according to claim 9, wherein the combined filter bank apparatus is used as wavelet inverse transform means for performing image filtering on the frequency-resolved coefficients in the horizontal and vertical directions. サブバンドの境界部の、信号が不連続になる部分に対して、フィルタリングを施すことを特徴とする請求項9記載の合成フィルタバンク装置。   10. The synthesis filter bank apparatus according to claim 9, wherein filtering is performed on a portion where the signal becomes discontinuous at the boundary of the subband. 上記第1の拡張手段及び第2の拡張手段は、合成フィルタリングを行う際に不足する係数の個数分だけ、サブバンドの境界内に実存する係数を対称拡張して生成することを特徴とする請求項9記載の合成フィルタバンク装置。   The first extension means and the second extension means generate symmetrically extended coefficients existing in a subband boundary by the number of coefficients that are insufficient when performing synthesis filtering. Item 10. The synthesis filter bank device according to Item 9. 上記第1の切り捨て手段及び第2の切り捨て手段は、合成フィルタリングを行った後に生成された係数の内、画像またはサブバンドの境界部の外側の係数を除去することを特徴とする請求項9記載の合成フィルタバンク装置。   10. The first truncation means and the second truncation means remove coefficients outside the boundary portion of the image or subband from coefficients generated after performing synthesis filtering. Synthetic filter bank device. 第1の信号の集合及び第2の信号の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置に関する合成フィルタバンク方法であって、
上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理工程は、
上記第2の集合を拡張する第1の拡張工程と
上記第1の拡張工程によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ工程と、
上記更新フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て工程を備え、
上記更新処理系統の処理結果を用いて上記第2の集合を予測する予測処理工程は、
上記第1の集合と上記更新処理工程の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張工程と、
上記更新フィルタ工程と対をなすように上記予測処理工程に設けられて上記第2の拡張工程によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ工程と、
上記予測フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て工程を備えてなり、
上記第2の切り捨て工程からの切り捨て出力を上記第2の集合に加算した加算信号をアップサンプルした信号のシフト信号と、上記差分信号をアップサンプルした信号とを合成して合成フィルタ出力信号とすることを特徴とする合成フィルタバンク方法。
A synthesis filter bank method relating to a synthesis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting a filtering processing signal to or from a counterpart side from both a first signal set and a second signal set,
An update process step for performing an update process for updating the first set using the second set is as follows:
A first extension step of extending the second set, an update filter step of performing an update process on the signal extended by the first extension step;
A first truncation step of truncating the extension signal included in the filtered signal output by the update filter step;
The prediction processing step of predicting the second set using the processing result of the update processing system includes:
A second expansion step of extending a differential signal between the first set and the truncation output from the first truncation means of the update processing step;
A prediction filter step for performing a prediction process on the signal provided in the prediction processing step to be paired with the update filter step and expanded by the second expansion step;
A second truncation step of truncating the signal for extension included in the filtered signal output by the prediction filter step;
The shift signal of the signal obtained by up-sampling the sum signal obtained by adding the truncation output from the second truncation step to the second set is synthesized with the signal obtained by up-sampling the difference signal to obtain a synthesized filter output signal. And a synthesis filter bank method.
第1の信号の集合及び第2の信号の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置によって実行される合成フィルタバンクプログラムであって、
上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理工程は、
上記第2の集合を拡張する第1の拡張工程と
上記第1の拡張工程によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ工程と、
上記更新フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て工程を備え、
上記更新処理系統の処理結果を用いて上記第2の集合を予測する予測処理工程は、
上記第1の集合と上記更新処理工程の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張工程と、
上記更新フィルタ工程と対をなすように上記予測処理工程に設けられて上記第2の拡張工程によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ工程と、
上記予測フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て工程を備えてなり、
上記第2の切り捨て工程からの切り捨て出力を上記第2の集合に加算した加算信号をアップサンプルした信号のシフト信号と、上記差分信号をアップサンプルした信号とを合成して合成フィルタ出力信号とすることを特徴とする合成フィルタバンクプログラム。
A synthesis filter bank program executed by a synthesis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting a filtering process signal to or from a partner side from both a first signal set and a second signal set,
An update process step for performing an update process for updating the first set using the second set is as follows:
A first extension step of extending the second set, an update filter step of performing an update process on the signal extended by the first extension step;
A first truncation step of truncating the extension signal included in the filtered signal output by the update filter step;
The prediction processing step of predicting the second set using the processing result of the update processing system includes:
A second expansion step of extending a differential signal between the first set and the truncation output from the first truncation means of the update processing step;
A prediction filter step for performing a prediction process on the signal provided in the prediction processing step to be paired with the update filter step and expanded by the second expansion step;
A second truncation step of truncating the signal for extension included in the filtered signal output by the prediction filter step;
The shift signal of the signal obtained by up-sampling the sum signal obtained by adding the truncation output from the second truncation step to the second set is synthesized with the signal obtained by up-sampling the difference signal to obtain a synthesized filter output signal. A synthesis filter bank program characterized by that.
入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク手段であって、上記第1の集合を用いて第2の集合を予測するための予測処理を行う予測処理系統は、第1の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号を拡張する第1の拡張手段と、上記第1の拡張手段によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ手段と、上記予測フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て手段を備え、上記予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、上記第2の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号と上記予測処理系統の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張手段と、上記予測フィルタ手段と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張手段によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ手段と、上記更新フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て手段を備えてなり、上記第2の切り捨て手段からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号と、上記差分信号とを分析フィルタ出力信号とする分析フィルタバンク手段を、画像信号に対して水平・垂直方向にフィルタリングを行い、画像信号を複数個のサブバンドに周波数分解するウェーブレット変換手段として用いて、画像信号を周波数分解する周波数分解手段と、
上記周波数分解手段によって周波数分解されたサブバンドに対して量子化処理を施して量子化係数を生成する量子化手段と、
上記量子化手段によって生成された量子化係数に対してエントロピー符号化処理を施す符号化手段と
を備えることを特徴とする画像圧縮装置。
An analysis filter bank having a lifting structure that divides an input signal into different sets of signals and adds or subtracts a filtering signal to or from the other side from both the first set and the second set obtained by the division A prediction processing system for performing a prediction process for predicting a second set using the first set is a first extension means for extending a down-sampled signal obtained by down-sampling the first set. Prediction filter means for performing processing for predicting the second set using the signal extended by the first extension means, and an extended signal included in the filter processing signal output by the prediction filter means Update processing for performing update processing for updating the first set using a processing result from the prediction processing system. A second extension means for extending a difference signal between a down-sampled signal obtained by down-sampling the second set and a truncated output from the first truncation means of the prediction processing system; and the prediction filter means; An update filter means provided in the update processing system so as to form a pair and performing an update process on the signal extended by the second extension means, and an extension portion included in the filter processing signal output by the update filter means Second truncating means for truncating the signal, and adding the summed signal obtained by adding the truncation output from the second truncating means to the downsampled first set, and the difference signal as an analysis filter output signal Analysis filter bank means for filtering the image signal in the horizontal and vertical directions, Used as a frequency decomposing wavelet transform unit to command, the frequency decomposing frequency resolution means the image signals,
Quantization means for performing quantization processing on the subband frequency-resolved by the frequency resolution means to generate a quantization coefficient;
An image compression apparatus comprising: encoding means for performing entropy encoding processing on the quantized coefficient generated by the quantization means.
入力信号を互いに異なる信号の集合に分割し、分割して得られた第1の集合及び第2の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する分析フィルタバンク装置に関する分析フィルタバンク工程であって、上記第1の集合を用いて第2の集合を予測するための予測処理を行う予測処理工程は、第1の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号を拡張する第1の拡張工程と、上記第1の拡張工程によって拡張された信号を用いて上記第2の集合を予測する処理を行う予測フィルタ工程と、上記予測フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て工程を備え、上記予測処理系統からの処理結果を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理工程は、上記第2の集合をダウンサンプリングしたダウンサンプリング信号と上記予測処理工程の上記第1の切り捨て工程からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張工程と、上記予測フィルタ手段と対をなすように上記更新処理系統に設けられて上記第2の拡張工程によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ工程と、上記更新フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て工程を備えてなり、上記第2の切り捨て工程からの切り捨て出力をダウンサンプリングされた上記第1の集合に加算した加算信号と、上記差分信号とを分析フィルタ出力信号とする分析フィルタバンク工程を、画像信号に対して水平・垂直方向にフィルタリングを行い、画像信号を複数個のサブバンドに周波数分解するウェーブレット変換工程として用いて、画像信号を周波数分解する周波数分解工程と、
上記周波数分解工程によって周波数分解されたサブバンドに対して量子化処理を施して量子化係数を生成する量子化工程と、
上記量子化工程によって生成された量子化係数に対してエントロピー符号化処理を施す符号化工程と
を備えることを特徴とする画像圧縮方法。
An analysis filter bank having a lifting structure that divides an input signal into different sets of signals and adds or subtracts a filtering signal to or from the other side from both the first set and the second set obtained by the division An analysis filter bank process relating to an apparatus, wherein a prediction processing step for performing a prediction process for predicting a second set using the first set extends a down-sampled signal obtained by down-sampling the first set. Included in a first extension step, a prediction filter step that performs a process of predicting the second set using the signal extended by the first extension step, and a filter processing signal output by the prediction filter step A first truncation step of truncating the extended signal, and updating the first set using a processing result from the prediction processing system. An update processing step for performing an update process for the second extension for extending a differential signal between a downsampling signal obtained by downsampling the second set and a truncation output from the first truncation step of the prediction processing step. And an update filter step for updating the signal provided in the update processing system so as to form a pair with the prediction filter means and extending by the second extension step, and a filter output by the update filter step A second truncation step of truncating the extension signal included in the processed signal, and adding the truncation output from the second truncation step to the down-sampled first set and the difference Analyzing filter bank process using signal as analysis filter output signal, filtering horizontally and vertically with respect to image signal Performed, an image signal by using a plurality of sub-band as a frequency decomposing wavelet transform process, the frequency decomposing frequency decomposition step an image signal,
A quantization step of generating a quantization coefficient by performing a quantization process on the subbands frequency-resolved by the frequency decomposition step;
An image compression method comprising: an encoding step of performing entropy encoding processing on the quantization coefficient generated by the quantization step.
圧縮画像データに対してエントロピー復号化処理を施す復号手段と、
上記復号手段によるエントロピー復号化処理によって得られた係数データを逆量子化する逆量子化手段と、
上記逆量子化手段からの各周波数成分の係数に対してウェーブレット逆変換処理を施すウェーブレット逆変換手段として用いる、第1の信号の集合及び第2の信号の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置であって、上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理系統は、上記第2の集合を拡張する第1の拡張手段と、上記第1の拡張手段によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ手段と、上記更新フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て手段を備え、上記更新処理系統の処理結果を用いて上記第2の集合を予測する予測処理系統は、上記第1の集合と上記更新処理系統の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張手段と、上記更新フィルタ手段と対をなすように上記予測処理系統に設けられて上記第2の拡張手段によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ手段と、上記予測フィルタ手段が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て手段を備えてなり、上記第2の切り捨て手段からの切り捨て出力を上記第2の集合に加算した加算信号をアップサンプルした信号のシフト信号と、上記差分信号をアップサンプルした信号とを合成して合成フィルタ出力信号とする合成フィルタバンク手段と、
を備えることを特徴とする画像伸長装置。
Decoding means for performing entropy decoding processing on the compressed image data;
Inverse quantization means for inversely quantizing coefficient data obtained by entropy decoding processing by the decoding means;
Filtering from both the first set of signals and the second set of signals to the other side used as wavelet inverse transform means for performing wavelet inverse transform processing on the coefficients of each frequency component from the inverse quantization means. A synthesis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting a processing signal, wherein an update processing system for performing an update process for updating the first set using the second set is the second set A first extension means for extending the set, an update filter means for performing an update process on the signal extended by the first extension means, and a signal for the extension included in the filter processing signal output by the update filter means A prediction processing system that includes a first truncating unit that truncates the second set using a processing result of the update processing system, And a second extension means for extending a difference signal between the first and second truncation outputs of the update processing system and the update filter means to be paired with the update filter means. A prediction filter unit that performs a prediction process on the signal expanded by the second expansion unit; and a second truncation unit that truncates a signal for expansion included in the filter processing signal output by the prediction filter unit. Combining a shift signal of a signal obtained by up-sampling the sum signal obtained by adding the truncation output from the second truncation means to the second set and a signal obtained by up-sampling the difference signal to form a synthesis filter output signal Filter bank means;
An image expansion apparatus comprising:
圧縮画像データに対してエントロピー復号化処理を施す復号工程と、
上記復号工程によるエントロピー復号化処理によって得られた係数データを逆量子化する逆量子化工程と、
上記逆量子化工程からの各周波数成分の係数に対してウェーブレット逆変換処理を施すウェーブレット逆変換工程として用いる、第1の信号の集合及び第2の信号の集合の双方から相手側に対してフィルタリング処理信号を加算もしくは減算するリフティング構造を有する合成フィルタバンク装置に関する合成フィルタバンク工程であって、上記第2の集合を用いて上記第1の集合を更新するための更新処理を行う更新処理工程は、上記第2の集合を拡張する第1の拡張工程と、上記第1の拡張工程によって拡張された信号に更新処理を施す更新フィルタ工程と、上記更新フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれた拡張分の信号を切り捨てる第1の切り捨て工程を備え、上記更新処理系統の処理結果を用いて上記第2の集合を予測する予測処理工程は、上記第1の集合と上記更新処理工程の上記第1の切り捨て手段からの切り捨て出力との差分信号を拡張する第2の拡張工程と、上記更新フィルタ工程と対をなすように上記予測処理工程に設けられて上記第2の拡張工程によって拡張された信号に予測処理を施す予測フィルタ工程と、上記予測フィルタ工程が出力したフィルタ処理信号に含まれる拡張分の信号を切り捨てる第2の切り捨て工程を備えてなり、上記第2の切り捨て工程からの切り捨て出力を上記第2の集合に加算した加算信号をアップサンプルした信号のシフト信号と、上記差分信号をアップサンプルした信号とを合成して合成フィルタ出力信号とする合成フィルタバンク工程と
を備えることを特徴とする画像伸長方法。
A decoding step of performing entropy decoding processing on the compressed image data;
An inverse quantization step of inversely quantizing coefficient data obtained by the entropy decoding process by the decoding step;
Filtering from the first set of signals and the second set of signals to the other side, used as a wavelet inverse transform process for performing wavelet inverse transform processing on the coefficients of each frequency component from the inverse quantization process. A synthesis filter bank process related to a synthesis filter bank apparatus having a lifting structure for adding or subtracting a processing signal, wherein an update processing step for performing an update process for updating the first set using the second set is provided. A first extension step for extending the second set, an update filter step for performing an update process on the signal extended by the first extension step, and a filter processing signal output by the update filter step. A first truncation step for truncating the extended signal, and predicting the second set using the processing result of the update processing system The prediction processing step is paired with the update filter step and the second extension step of extending the difference signal between the first set and the truncation output from the first truncation means of the update processing step. A prediction filter step that is provided in the prediction processing step and performs a prediction process on the signal expanded by the second expansion step, and an extension signal included in the filter processing signal output by the prediction filter step is truncated. 2 truncation steps, a shift signal of a signal obtained by up-sampling the sum signal obtained by adding the truncation output from the second truncation step to the second set, and a signal obtained by up-sampling the difference signal An image decompression method comprising: a synthesis filter bank step that synthesizes and outputs a synthesis filter output signal.
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