JP2527352B2 - ベクトル量子化による画像デ―タの圧縮装置 - Google Patents
ベクトル量子化による画像デ―タの圧縮装置Info
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は画像データの圧縮装置、特に詳細にはベクト
ル量子化と直交変換符号化とを併用して高いデータ圧縮
率が得られるようにした画像データの圧縮装置に関する
ものである。
ル量子化と直交変換符号化とを併用して高いデータ圧縮
率が得られるようにした画像データの圧縮装置に関する
ものである。
（従来の技術） 例えばTV信号等、中間調画像を担持する画像信号は膨
大な情報量を有しているので、その伝送には広帯域の伝
送路が必要である。そこで従来より、このような画像信
号は冗長性が大きいことに着目し、この冗長性を抑圧す
ることによって画像データを圧縮する試みが種々なされ
ている。また最近では、例えば光ディスクや磁気ディス
ク等に中間調画像を記録することが広く行なわれてお
り、この場合には記録媒体に効率良く画像信号を記録す
ることを目的として画像データ圧縮が広く適用されてい
る。
大な情報量を有しているので、その伝送には広帯域の伝
送路が必要である。そこで従来より、このような画像信
号は冗長性が大きいことに着目し、この冗長性を抑圧す
ることによって画像データを圧縮する試みが種々なされ
ている。また最近では、例えば光ディスクや磁気ディス
ク等に中間調画像を記録することが広く行なわれてお
り、この場合には記録媒体に効率良く画像信号を記録す
ることを目的として画像データ圧縮が広く適用されてい
る。
このような画像データ圧縮方法の一つとして、ベクト
ル量子化を利用する方法が知られている。このベクトル
量子化による方法は、２次元画像データを相近接するＫ
個の画素に関するデータ毎のブロックに分割し、予めＫ
個のベクトル要素を規定して作成した相異なる複数のベ
クトルから成るコードブックの中で、上記ブロックの各
々内の画像データの組と最小歪にて対応するベクトルを
それぞれ選択し、この選択されたベクトルを示す情報
を、各ブロックと対応させて符号化するようにしたもの
である。
ル量子化を利用する方法が知られている。このベクトル
量子化による方法は、２次元画像データを相近接するＫ
個の画素に関するデータ毎のブロックに分割し、予めＫ
個のベクトル要素を規定して作成した相異なる複数のベ
クトルから成るコードブックの中で、上記ブロックの各
々内の画像データの組と最小歪にて対応するベクトルを
それぞれ選択し、この選択されたベクトルを示す情報
を、各ブロックと対応させて符号化するようにしたもの
である。
上述のようなブロック内の画像データは互いに高い相
関性を有しているので、各ブロック内の画像データを、
比較的少数だけ用意したベクトルのうちの１つを用いて
かなり正確に示すことが可能となる。したがって、画像
データの伝送あるいは記録は、実際のデータの代わりに
このベクトルを示す符号を伝送あるいは記録することに
よってなし得るから、データ圧縮が実現されるのであ
る。例えば256レベル（＝8bit）の濃度スケールの中間
調画像における64画素についての画像データ量は、８×
64＝512bitとなるが、この64画素を１ブロックとして該
ブロック内の各画像データを64要素からなるベクトルで
表わし、このようなベクトルを256通り用意したコード
ブックを作成すれば、１ブロック当りのデータ量はベク
トル識別のためのデータ量すなわち8bitとなり、結局デ
ータ量を1/64に圧縮可能となる。
関性を有しているので、各ブロック内の画像データを、
比較的少数だけ用意したベクトルのうちの１つを用いて
かなり正確に示すことが可能となる。したがって、画像
データの伝送あるいは記録は、実際のデータの代わりに
このベクトルを示す符号を伝送あるいは記録することに
よってなし得るから、データ圧縮が実現されるのであ
る。例えば256レベル（＝8bit）の濃度スケールの中間
調画像における64画素についての画像データ量は、８×
64＝512bitとなるが、この64画素を１ブロックとして該
ブロック内の各画像データを64要素からなるベクトルで
表わし、このようなベクトルを256通り用意したコード
ブックを作成すれば、１ブロック当りのデータ量はベク
トル識別のためのデータ量すなわち8bitとなり、結局デ
ータ量を1/64に圧縮可能となる。
以上のようにして画像データを圧縮して記録あるいは
伝送した後、ベクトル識別情報が示すベクトル要素を各
ブロック毎の再構成データとし、この再構成データを用
いれば原画像が再現される。
伝送した後、ベクトル識別情報が示すベクトル要素を各
ブロック毎の再構成データとし、この再構成データを用
いれば原画像が再現される。
（発明が解決しようとする課題） 以上述べたベクトル量子化による画像データ圧縮方法
は、例えばTV信号の伝送等において効果を上げている
が、最近では例えば医用放射線画像等、極めて高階調の
画像を前述の光ディスク等に記録するいわゆる電子画像
ファイルが注目されており、このような分野ではさらに
効率的な画像データ圧縮が望まれている。
は、例えばTV信号の伝送等において効果を上げている
が、最近では例えば医用放射線画像等、極めて高階調の
画像を前述の光ディスク等に記録するいわゆる電子画像
ファイルが注目されており、このような分野ではさらに
効率的な画像データ圧縮が望まれている。
そこで本発明は、以上述べたベクトル量子化の技術を
利用して、従来よりもさらに圧縮率を高めることができ
る画像データの圧縮装置を提供することを目的とするも
のである。
利用して、従来よりもさらに圧縮率を高めることができ
る画像データの圧縮装置を提供することを目的とするも
のである。
（課題を解決するための手段及び作用） 本発明による画像データの圧縮装置は、以上述べたベ
クトル量子化に直交変換符号化を組み合わせてデータ圧
縮効率向上を図ったもので、 ベクトルを示す番号を、所定ベクトルに対するコード
ブック内の各ベクトルの歪が大きいほど大あるいは小と
なるように規定しておき、 前述のブロック（以下、B1と示す）毎に選択された上
記番号の集合データを、隣接するブロックB1どうしでま
とめて、標本数Ｊ毎のブロックB2に分割し、 このブロックB2毎の上記集合データに対して直交変換
をかけ、 この変換によって得られた変換データをそれぞれ固有
の符号長で符号化するように構成されたことを特徴とす
るものである。
クトル量子化に直交変換符号化を組み合わせてデータ圧
縮効率向上を図ったもので、 ベクトルを示す番号を、所定ベクトルに対するコード
ブック内の各ベクトルの歪が大きいほど大あるいは小と
なるように規定しておき、 前述のブロック（以下、B1と示す）毎に選択された上
記番号の集合データを、隣接するブロックB1どうしでま
とめて、標本数Ｊ毎のブロックB2に分割し、 このブロックB2毎の上記集合データに対して直交変換
をかけ、 この変換によって得られた変換データをそれぞれ固有
の符号長で符号化するように構成されたことを特徴とす
るものである。
上記直交変換符号化は、通常はデータ圧縮のために原
画像データに対して適用されているものである。その場
合の直交変換符号化は、２次元画像データを適当な標本
数ずつのブロックに分け、このブロック毎に標本値から
なる数値列を直交変換すると、この変換により特定の成
分にエネルギーが集中するので、エネルギーの大きな成
分は長い符号長を割当てて符号化（量子化）し、他方低
エネルギーの成分は短い符号長で粗く符号化することに
より、各ブロック当りの符号数を低減させるものであ
る。上記直交変換としては、フーリエ（Fourier）変
換、コサイン（Cosine）変換、アダマール（Hadamard）
変換、カルーネン−レーベ（Karhunen−Love）変換、
ハール（Haar）変換等がよく用いられるが、ここでアダ
マール変換を例にとって本発明をさらに詳しく説明す
る。まず第２図に示すように、ディジタルの２次元画像
データを所定の１次元方向に２個ずつ区切って上記ブロ
ックを形成するものとする。このブロックにおける２つ
の標本値ｘ（０）とｘ（１）とを直交座標系で示すと、
前述のようにそれらは相関性が高いので、第３図に示す
ようにｘ（１）＝ｘ（０）なる直線の近傍に多く分布す
ることになる。そこでこの直交座標系を第３図図示のよ
うに45゜変換して、新しいｙ（０）−ｙ（１）座標系を
定める。この座標系においてｙ（０）は変換前の原画像
データの低周波成分を示すものとなり、該ｙ（０）は、
ｘ（０）、ｘ（１）よりもやや大きい値 をとるが、その一方原画像データの高周波成分を示すｙ
（１）はｙ（０）軸に近い非常に狭い範囲にしか分布し
ないことになる。そこで例えば上記ｘ（０）、ｘ（１）
の符号化にそれぞれ７ビットの符号長を必要としていた
とすると、ｙ（０）については７ビットあるいは８ビッ
ト程度必要となるが、その一方ｙ（１）は例えば４ビッ
ト程度の符号長で符号化できることになり、結局１ブロ
ック当りの符号長が低減され、画像データ圧縮が実現さ
れる。
画像データに対して適用されているものである。その場
合の直交変換符号化は、２次元画像データを適当な標本
数ずつのブロックに分け、このブロック毎に標本値から
なる数値列を直交変換すると、この変換により特定の成
分にエネルギーが集中するので、エネルギーの大きな成
分は長い符号長を割当てて符号化（量子化）し、他方低
エネルギーの成分は短い符号長で粗く符号化することに
より、各ブロック当りの符号数を低減させるものであ
る。上記直交変換としては、フーリエ（Fourier）変
換、コサイン（Cosine）変換、アダマール（Hadamard）
変換、カルーネン−レーベ（Karhunen−Love）変換、
ハール（Haar）変換等がよく用いられるが、ここでアダ
マール変換を例にとって本発明をさらに詳しく説明す
る。まず第２図に示すように、ディジタルの２次元画像
データを所定の１次元方向に２個ずつ区切って上記ブロ
ックを形成するものとする。このブロックにおける２つ
の標本値ｘ（０）とｘ（１）とを直交座標系で示すと、
前述のようにそれらは相関性が高いので、第３図に示す
ようにｘ（１）＝ｘ（０）なる直線の近傍に多く分布す
ることになる。そこでこの直交座標系を第３図図示のよ
うに45゜変換して、新しいｙ（０）−ｙ（１）座標系を
定める。この座標系においてｙ（０）は変換前の原画像
データの低周波成分を示すものとなり、該ｙ（０）は、
ｘ（０）、ｘ（１）よりもやや大きい値 をとるが、その一方原画像データの高周波成分を示すｙ
（１）はｙ（０）軸に近い非常に狭い範囲にしか分布し
ないことになる。そこで例えば上記ｘ（０）、ｘ（１）
の符号化にそれぞれ７ビットの符号長を必要としていた
とすると、ｙ（０）については７ビットあるいは８ビッ
ト程度必要となるが、その一方ｙ（１）は例えば４ビッ
ト程度の符号長で符号化できることになり、結局１ブロ
ック当りの符号長が低減され、画像データ圧縮が実現さ
れる。
以上、２つの画像データ毎に１ブロックを構成する２
次の直交変換について説明したが、この次数を上げるに
したがって特定成分にエネルギーが集中する傾向が強く
なり、ビット数低減の効果を高めることができる。一般
的には、直交関数行列を用いることによって上記の変換
を行なうことができ、極限的には上記直交関数行列とし
て対象画像の固有関数を選べば、変換画像はその固有値
行列となり、行列の対角成分のみで元の画像を表現でき
ることになる。また上記の例は画像データを１次元方向
のみにまとめてブロック化しているが、このブロックは
２次元方向に亘るいくつかの画像データで構成してもよ
く、その場合には１次元直交変換の場合よりもより顕著
なビット数低減効果が得られる。
次の直交変換について説明したが、この次数を上げるに
したがって特定成分にエネルギーが集中する傾向が強く
なり、ビット数低減の効果を高めることができる。一般
的には、直交関数行列を用いることによって上記の変換
を行なうことができ、極限的には上記直交関数行列とし
て対象画像の固有関数を選べば、変換画像はその固有値
行列となり、行列の対角成分のみで元の画像を表現でき
ることになる。また上記の例は画像データを１次元方向
のみにまとめてブロック化しているが、このブロックは
２次元方向に亘るいくつかの画像データで構成してもよ
く、その場合には１次元直交変換の場合よりもより顕著
なビット数低減効果が得られる。
上述の２次元直交変換で得られた変換データは、各ブ
ロック内で変換に利用された直交関数のシーケンシー
（０を横切る数）順に並べられる。このシーケンシーは
空間周波数と対応が有るので、各変換データは第４図に
示すように縦横方向に周波数順に並ぶことになる。そこ
で低周波成分を担う変換データ（第４図の左上方側のデ
ータ）には比較的長い符号長を割当て（前述の１次元２
次直交変換においてｙ（０）に長い符号長を割当てたこ
とと対応する）、高周波成分を担う変換データ（第４図
の右下方側のデータ）には比較的短い符号長を割当てる
か、あるいは切り捨てることにより、ブロック当りの符
号長が低減される。
ロック内で変換に利用された直交関数のシーケンシー
（０を横切る数）順に並べられる。このシーケンシーは
空間周波数と対応が有るので、各変換データは第４図に
示すように縦横方向に周波数順に並ぶことになる。そこ
で低周波成分を担う変換データ（第４図の左上方側のデ
ータ）には比較的長い符号長を割当て（前述の１次元２
次直交変換においてｙ（０）に長い符号長を割当てたこ
とと対応する）、高周波成分を担う変換データ（第４図
の右下方側のデータ）には比較的短い符号長を割当てる
か、あるいは切り捨てることにより、ブロック当りの符
号長が低減される。
本発明装置では、上述のような直交変換符号化を原画
像データに対して適用するのではなく、ベクトル量子化
で選択されたベクトルを示す番号のデータに対して適用
しているが、このベクトル番号を前述したように規定し
ておくことにより、データ圧縮を実現できるものとなっ
ている。すなわち、前述のようにベクトル番号を規定し
ておけば、各ベクトルどうしは、規定しているベクトル
の歪が互いに小さいほど番号が近いものとなる。一方、
原画像データはブロックB1内において近い画素どうしで
高い相関性を有するが、ブロックB1単位で考えると、こ
の場合も互いに近いブロックほど画像データ全体の相関
性が高くなる。したがって各ブロックB1について選択さ
れるベクトルも、互いに近いブロックB1どうしにおいて
は相関性が高くなり、結局はベクトルの番号の相関性が
高くなるので、このベクトル番号を直交変換符号化すれ
ば、該番号を示すために必要な符号長が低減されるよう
になる。
像データに対して適用するのではなく、ベクトル量子化
で選択されたベクトルを示す番号のデータに対して適用
しているが、このベクトル番号を前述したように規定し
ておくことにより、データ圧縮を実現できるものとなっ
ている。すなわち、前述のようにベクトル番号を規定し
ておけば、各ベクトルどうしは、規定しているベクトル
の歪が互いに小さいほど番号が近いものとなる。一方、
原画像データはブロックB1内において近い画素どうしで
高い相関性を有するが、ブロックB1単位で考えると、こ
の場合も互いに近いブロックほど画像データ全体の相関
性が高くなる。したがって各ブロックB1について選択さ
れるベクトルも、互いに近いブロックB1どうしにおいて
は相関性が高くなり、結局はベクトルの番号の相関性が
高くなるので、このベクトル番号を直交変換符号化すれ
ば、該番号を示すために必要な符号長が低減されるよう
になる。
（実 施 例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例による画像データの圧縮装
置を概略的に示すものである。１枚の連続調画像を示す
原画像データＳはまずブロック変換回路10に通され、Ｍ
×Ｎの隣接画素からなる矩形ブロック毎のデータｘに変
換される。このブロック分けの様子を分かりやすく第５
図に示す。この第５図においてＦが原画像であり、B1が
上記ブロックを示す。なお説明を容易にするため、以
下、上記のブロックB1が６×６画素についてのデータか
らなるものとして話を進める。
置を概略的に示すものである。１枚の連続調画像を示す
原画像データＳはまずブロック変換回路10に通され、Ｍ
×Ｎの隣接画素からなる矩形ブロック毎のデータｘに変
換される。このブロック分けの様子を分かりやすく第５
図に示す。この第５図においてＦが原画像であり、B1が
上記ブロックを示す。なお説明を容易にするため、以
下、上記のブロックB1が６×６画素についてのデータか
らなるものとして話を進める。
このブロックB1毎の原画像データｘは、次にベクトル
量子化器11に入力される。このベクトル量子化器11は、
予めメモリ12にコードブックとして記憶されている複数
のベクトルの中から、入力された各ブロック毎の原画像
データｘの組（36個のデータからなる）と最小歪にて対
応するベクトルを選択する。すなわちメモリ12には、以
下に示すようにそれぞれ36のベクトル要素（▲
(n) 1▼，▲(n) 2▼，……▲(n) 36▼）［ｎ＝１、2,
……,256］を規定した一例として256のベクトル
（１），（２），（３）………（256）を示すコ
ードブックが記憶されている。
量子化器11に入力される。このベクトル量子化器11は、
予めメモリ12にコードブックとして記憶されている複数
のベクトルの中から、入力された各ブロック毎の原画像
データｘの組（36個のデータからなる）と最小歪にて対
応するベクトルを選択する。すなわちメモリ12には、以
下に示すようにそれぞれ36のベクトル要素（▲
(n) 1▼，▲(n) 2▼，……▲(n) 36▼）［ｎ＝１、2,
……,256］を規定した一例として256のベクトル
（１），（２），（３）………（256）を示すコ
ードブックが記憶されている。
そしてベクトル量子化器11は原画像データｘの組
（x1,x2,x3……x36）とベクトル要素（1,2,３…
…36）が歪最小にて対応するベクトル（ｍ）を求
め、このベクトル（ｍ）を規定したベクトルの識別番
号ｍを示す符号化データDmを出力する。上記の歪として
は、例えば平均２乗誤差 が用いられる（本例ではｋ＝36である）。このような歪
が最小となるベクトル（ｍ）を見つけるには、例えば
すべてのベクトルに関してこの歪を演算してから歪最小
となるベクトル（ｍ）を求めてもよいし（いわゆる全
探索形ベクトル量子化）、あるいは処理時間短縮化のた
めに（歪が完全に最小とはならない場合があるが）２進
木探索形ベクトル量子化を実行してもよい。
（x1,x2,x3……x36）とベクトル要素（1,2,３…
…36）が歪最小にて対応するベクトル（ｍ）を求
め、このベクトル（ｍ）を規定したベクトルの識別番
号ｍを示す符号化データDmを出力する。上記の歪として
は、例えば平均２乗誤差 が用いられる（本例ではｋ＝36である）。このような歪
が最小となるベクトル（ｍ）を見つけるには、例えば
すべてのベクトルに関してこの歪を演算してから歪最小
となるベクトル（ｍ）を求めてもよいし（いわゆる全
探索形ベクトル量子化）、あるいは処理時間短縮化のた
めに（歪が完全に最小とはならない場合があるが）２進
木探索形ベクトル量子化を実行してもよい。
本例においてベクトル（１）以下のベクトル
（２）、（３）……（256）は、ベクトル（１）
と歪が少ない順に並べられている。つまり例えば識別番
号ｍのベクトル（ｍ）と識別番号（ｍ＋１）のベクト
ル（ｍ＋１）の歪は、ベクトル（ｍ）と識別番号
（ｍ＋２）のベクトル（ｍ＋２）の歪より小さいもの
となっている。この歪は、例えば上記の平均２乗誤差等
で規定すればよい。
（２）、（３）……（256）は、ベクトル（１）
と歪が少ない順に並べられている。つまり例えば識別番
号ｍのベクトル（ｍ）と識別番号（ｍ＋１）のベクト
ル（ｍ＋１）の歪は、ベクトル（ｍ）と識別番号
（ｍ＋２）のベクトル（ｍ＋２）の歪より小さいもの
となっている。この歪は、例えば上記の平均２乗誤差等
で規定すればよい。
なお各ベクトル要素1,2,３………36）を規定
したベクトルから成る最適のコードブックは、データ圧
縮を行なう画像と同種のトレーニング画像を予め用意し
て、このトレーニング画像に基づいて公知の手法によっ
て求めることができる。
したベクトルから成る最適のコードブックは、データ圧
縮を行なう画像と同種のトレーニング画像を予め用意し
て、このトレーニング画像に基づいて公知の手法によっ
て求めることができる。
前述のベクトル識別データDmは、本例では256のベク
トルが区別できるものであればよいから、8bitで表わせ
る。したがってこの場合、各画素の濃度スケールが256
レベル＝8bit）であれば、8bit×36（画素）の画像デー
タが8bitで表わせることになるから、データ圧縮率は1/
36となる。
トルが区別できるものであればよいから、8bitで表わせ
る。したがってこの場合、各画素の濃度スケールが256
レベル＝8bit）であれば、8bit×36（画素）の画像デー
タが8bitで表わせることになるから、データ圧縮率は1/
36となる。
以上述べたベクトルの選択、ベクトル識別データDmの
出力は、原画像データＳが示す１枚の画像中のすべての
ブロックB1について行なわれる。このベクトル識別デー
タDmが示すベクトル識別番号の分布状態は、画像１枚に
関して例えば第６図図示のようなものとなる。つまり本
例では６×６＝36画素毎に１つのベクトル識別番号が定
められる。そして前述した通り、これらのベクトル識別
番号は、互いに近いブロックB1ほど高い相関性を持つも
のとなる。このようなベクトル識別番号を示すデータDm
は、第１図図示のように直交変換回路13に入力される。
このデータDmは直交変換回路13において、一例として２
次元直交変換を受ける。この２次元直交変換は第６図に
示すように、隣接するＰ×ＱのブロックB1を１つのブロ
ックB2として、各ブロックB2毎に行なわれる。なおこの
第６図には、３×３＝９のブロックB1を１つのブロック
B2とした例を示してある。
出力は、原画像データＳが示す１枚の画像中のすべての
ブロックB1について行なわれる。このベクトル識別デー
タDmが示すベクトル識別番号の分布状態は、画像１枚に
関して例えば第６図図示のようなものとなる。つまり本
例では６×６＝36画素毎に１つのベクトル識別番号が定
められる。そして前述した通り、これらのベクトル識別
番号は、互いに近いブロックB1ほど高い相関性を持つも
のとなる。このようなベクトル識別番号を示すデータDm
は、第１図図示のように直交変換回路13に入力される。
このデータDmは直交変換回路13において、一例として２
次元直交変換を受ける。この２次元直交変換は第６図に
示すように、隣接するＰ×ＱのブロックB1を１つのブロ
ックB2として、各ブロックB2毎に行なわれる。なおこの
第６図には、３×３＝９のブロックB1を１つのブロック
B2とした例を示してある。
この直交変換としては、例えば前述のアダマール変換
が用いられる。このアダマール変換は、その変換マトリ
クスが＋１と−１のみからなるので、他の直交変換に比
べればより簡単な変換回路によって実行されうる。また
周知の通り２次元直交変換は１次元直交変換に縮退する
ことができる。つまり上記２次元ブロックB2内のＰ×Ｑ
個のコードブック識別データDmに対して縦方向に１次元
直交変換をかけ、さらに、得られたＰ×Ｑ個の変換デー
タに対して横方向に１次元直交変換をかけることによっ
て２次元直交変換が行なわれる。なお、縦方向、横方向
の変換の順序は逆であってもよい。
が用いられる。このアダマール変換は、その変換マトリ
クスが＋１と−１のみからなるので、他の直交変換に比
べればより簡単な変換回路によって実行されうる。また
周知の通り２次元直交変換は１次元直交変換に縮退する
ことができる。つまり上記２次元ブロックB2内のＰ×Ｑ
個のコードブック識別データDmに対して縦方向に１次元
直交変換をかけ、さらに、得られたＰ×Ｑ個の変換デー
タに対して横方向に１次元直交変換をかけることによっ
て２次元直交変換が行なわれる。なお、縦方向、横方向
の変換の順序は逆であってもよい。
上記の２次元直交変換によって得られた変換データYm
は、各ブロックB2内で、上記直交変換の基になった関数
（例えばアダマール変換にあってはWalsh関数、フーリ
エ変換にあっては三角関数等）のシーケンシー順に縦方
向に並べられる。
は、各ブロックB2内で、上記直交変換の基になった関数
（例えばアダマール変換にあってはWalsh関数、フーリ
エ変換にあっては三角関数等）のシーケンシー順に縦方
向に並べられる。
このように並べられた変換データYmは、第１図図示の
通り公知の符号化回路14に送られて符号化（量子化）さ
れるが、前述の通りこの変換データYmは特定成分にエネ
ルギーが集中しているから、このエネルギーが高い成分
には比較的長い符号長を与え、一方エネルギーが低い成
分には比較的短い符号長を与えるか、あるいは切り捨て
ることにより、ブロックB2当りの必要なビット数が低減
され、データ圧縮が達成される。
通り公知の符号化回路14に送られて符号化（量子化）さ
れるが、前述の通りこの変換データYmは特定成分にエネ
ルギーが集中しているから、このエネルギーが高い成分
には比較的長い符号長を与え、一方エネルギーが低い成
分には比較的短い符号長を与えるか、あるいは切り捨て
ることにより、ブロックB2当りの必要なビット数が低減
され、データ圧縮が達成される。
このようにして符号化されたベクトル識別番号を示す
データｆ（ｍ）は、記録再生装置15において例えば光デ
ィスクや磁気ディスク等の記録媒体（画像ファイル）に
記録される。上記の通りこのデータｆ（ｍ）は、ベクト
ル量子化と直交変換符号化により原画像データＳに対し
て大幅な圧縮がなされているから、光ディスク等の記録
媒体には、大量の画像が記録されうるようになる。
データｆ（ｍ）は、記録再生装置15において例えば光デ
ィスクや磁気ディスク等の記録媒体（画像ファイル）に
記録される。上記の通りこのデータｆ（ｍ）は、ベクト
ル量子化と直交変換符号化により原画像データＳに対し
て大幅な圧縮がなされているから、光ディスク等の記録
媒体には、大量の画像が記録されうるようになる。
画像再生に際して上記データｆ（ｍ）は記録媒体から
読み出され、復号器16において前記変換データYmに復号
される。この変換データYmは逆変換回路17に送られて、
前記２次元直交変換に対する逆変換を受ける。それによ
りベクトル識別番号を示すデータDmが復元される。画像
データを間接的に示すこのベクトル識別データDmは、復
号器18において再構成データｘ′に変換される。すなわ
ち復号器18は、入力されたベクトル識別データDmが示す
ベクトルをメモリ12に記憶されているコードブックから
読み出し、そのベクトルに規定されているベクトル要素
（1,2,３……36）のそれぞれを、１つのブロッ
クB1に関する再構成データｘ′として出力する。
読み出され、復号器16において前記変換データYmに復号
される。この変換データYmは逆変換回路17に送られて、
前記２次元直交変換に対する逆変換を受ける。それによ
りベクトル識別番号を示すデータDmが復元される。画像
データを間接的に示すこのベクトル識別データDmは、復
号器18において再構成データｘ′に変換される。すなわ
ち復号器18は、入力されたベクトル識別データDmが示す
ベクトルをメモリ12に記憶されているコードブックから
読み出し、そのベクトルに規定されているベクトル要素
（1,2,３……36）のそれぞれを、１つのブロッ
クB1に関する再構成データｘ′として出力する。
この再構成データｘ′は、合成回路19に送られ、そこ
でブロックB1単位のデータから画像１枚単位のデータに
変換される。この変換を受けた後の画像データＳ′は、
原画像データＳに対しては僅かな歪を有するだけで、ほ
ぼ等しいものとなっており、最終的に画像再生装置20に
送られる。この画像再生装置20においては、上記画像デ
ータＳ′に基づいて、原画像データＳが担持していた原
画像とほぼ同等の画像が再生される。
でブロックB1単位のデータから画像１枚単位のデータに
変換される。この変換を受けた後の画像データＳ′は、
原画像データＳに対しては僅かな歪を有するだけで、ほ
ぼ等しいものとなっており、最終的に画像再生装置20に
送られる。この画像再生装置20においては、上記画像デ
ータＳ′に基づいて、原画像データＳが担持していた原
画像とほぼ同等の画像が再生される。
なお、以上説明した実施例においては、ベクトル
（１）との歪が小さい順に並べたベクトルに対して順次
２、３、４……256なるベクトル識別番号を設定してい
るが、ある所定のベクトルに256なる識別番号を与え
て（256）とし、該ベクトル（256）との歪が小さい
順に並べた各ベクトルに対して順次255、254、253……
３、２、１なるベクトル識別番号を設定するようにして
もよい。また各ベクトルに識別番号を与えて並べる上
で規準となる所定のベクトルは、コードブックに規定さ
れていないベクトルとしても構わない。
（１）との歪が小さい順に並べたベクトルに対して順次
２、３、４……256なるベクトル識別番号を設定してい
るが、ある所定のベクトルに256なる識別番号を与え
て（256）とし、該ベクトル（256）との歪が小さい
順に並べた各ベクトルに対して順次255、254、253……
３、２、１なるベクトル識別番号を設定するようにして
もよい。また各ベクトルに識別番号を与えて並べる上
で規準となる所定のベクトルは、コードブックに規定さ
れていないベクトルとしても構わない。
さらに、上記の実施例ではベクトル量子化に際して２
次元画像データを、隣接するＭ×Ｎ画素からなる矩形範
囲についてのデータ毎にブロック分けしているが、この
ブロック分けのために抽出する画素範囲の形状は矩形に
限らず、例えば第７および第８図に示すような形状とし
てもよい。これらの図において、マス目１つが１画素を
示し、実線で囲まれた部分がブロック分けのために抽出
される画素範囲を示している。これら第７および８図に
示したように、ブロック分けの範囲が互いに入り組むよ
うにすると、矩形範囲の画素を抽出してブロック分けす
る場合に比べて、再構成画像においてブロック歪（ブロ
ック境界部において濃度段差が生じること）が目立ち難
くなるという効果が得られる。
次元画像データを、隣接するＭ×Ｎ画素からなる矩形範
囲についてのデータ毎にブロック分けしているが、この
ブロック分けのために抽出する画素範囲の形状は矩形に
限らず、例えば第７および第８図に示すような形状とし
てもよい。これらの図において、マス目１つが１画素を
示し、実線で囲まれた部分がブロック分けのために抽出
される画素範囲を示している。これら第７および８図に
示したように、ブロック分けの範囲が互いに入り組むよ
うにすると、矩形範囲の画素を抽出してブロック分けす
る場合に比べて、再構成画像においてブロック歪（ブロ
ック境界部において濃度段差が生じること）が目立ち難
くなるという効果が得られる。
（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の画像データの圧縮装
置によれば、従来のベクトル量子化による画像データ圧
縮装置に比べてより一層のデータ圧縮が達成されるの
で、特に高階調の医用画像等を記録する場合には記録媒
体に記録できる画像量が大幅に高められ、また画像の伝
送に適用された場合には、データ伝送路の大幅な縮小や
伝送時間短縮の効果が得られる。
置によれば、従来のベクトル量子化による画像データ圧
縮装置に比べてより一層のデータ圧縮が達成されるの
で、特に高階調の医用画像等を記録する場合には記録媒
体に記録できる画像量が大幅に高められ、また画像の伝
送に適用された場合には、データ伝送路の大幅な縮小や
伝送時間短縮の効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例装置の概略構成を示すブロッ
ク図、 第２、３図および４図は本発明に係る直交変換を説明す
る説明図、 第５図は本発明に係る画像データのブロック分けを説明
する説明図、 第６図は本発明に係るベクトル識別データのブロック分
けを説明する説明図、 第７および８図はそれぞれ、本発明における画像データ
のブロック分けの別の例を示す説明図である。 10……ブロック変換回路、11……ベクトル量子化器 12……メモリ（コードブック）、13……直交変換回路 14……符号化回路、15……記録再生装置 16、18……復号器、17……逆変換回路 19……合成回路、20……画像再生装置 Dm……ベクトル識別データ ｆ（ｍ）……直交変換符号化されたベクトル識別データ ｘ……原画像データ、ｘ′……再構成データ
ク図、 第２、３図および４図は本発明に係る直交変換を説明す
る説明図、 第５図は本発明に係る画像データのブロック分けを説明
する説明図、 第６図は本発明に係るベクトル識別データのブロック分
けを説明する説明図、 第７および８図はそれぞれ、本発明における画像データ
のブロック分けの別の例を示す説明図である。 10……ブロック変換回路、11……ベクトル量子化器 12……メモリ（コードブック）、13……直交変換回路 14……符号化回路、15……記録再生装置 16、18……復号器、17……逆変換回路 19……合成回路、20……画像再生装置 Dm……ベクトル識別データ ｆ（ｍ）……直交変換符号化されたベクトル識別データ ｘ……原画像データ、ｘ′……再構成データ
Claims (1)
- 【請求項１】２次元画像データを相近接するＫ個の画素
に関するデータ毎のブロックB1に分割し、 予めＫ個のベクトル要素を規定して作成した相異なる複
数のベクトルからなるコードブックの中で、前記ブロッ
クB1の各々内の画像データの組に対し最小歪にて対応す
るベクトルを選択し、 この選択されたベクトルを示す番号を各ブロックと対応
させて符号化するベクトル量子化による画像データの圧
縮装置において、 前記番号を、所定ベクトルに対するコードブック内の各
ベクトルの歪が大きいほど大あるいは小となるように規
定しておき、 各ブロックB1毎に選択された前記番号の集合データを、
隣接するブロックB1どうしでまとめて標本数Ｊ毎のブロ
ックB2に分割し、 このブロックB2毎の前記集合データに対して直交変換を
かけ、 この変換によって得られた変換データをそれぞれ固有の
符号長で符号化するように構成されたことを特徴とする
ベクトル量子化による画像データの圧縮装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4171588A JP2527352B2 (ja) | 1987-02-25 | 1988-02-24 | ベクトル量子化による画像デ―タの圧縮装置 |
| DE3889560T DE3889560T2 (de) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Verfahren zur Kompression von Bildsignalen durch Vektorquantisierung. |
| US07/160,446 US4862262A (en) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Method of compressing image signals by vector quantization |
| EP88102850A EP0280313B1 (en) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Method of compressing image signals by vector quantization |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-42113 | 1987-02-25 | ||
| JP4211387 | 1987-02-25 | ||
| JP4171588A JP2527352B2 (ja) | 1987-02-25 | 1988-02-24 | ベクトル量子化による画像デ―タの圧縮装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01879A JPH01879A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64879A JPS64879A (en) | 1989-01-05 |
| JP2527352B2 true JP2527352B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=26381363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4171588A Expired - Fee Related JP2527352B2 (ja) | 1987-02-25 | 1988-02-24 | ベクトル量子化による画像デ―タの圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527352B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04199980A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-21 | N T T Data Tsushin Kk | Ｉｃカードを用いた画像処理装置 |
| JPH04243329A (ja) * | 1991-01-17 | 1992-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | 伝送回路 |
-
1988
- 1988-02-24 JP JP4171588A patent/JP2527352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64879A (en) | 1989-01-05 |
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