JP2532909B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はベクトル量子化による画像データの圧縮装置
に関し、特に詳細には再構成画像におけるブロック歪の
発生を防止でき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。
に関し、特に詳細には再構成画像におけるブロック歪の
発生を防止でき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Ｍ
個の画素に関するデータ毎のブロックに分割し、予めＭ
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Ｍ
個の画素に関するデータ毎のブロックに分割し、予めＭ
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
ブックを作成するものとすれば、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
ブックを作成するものとすれば、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のベクト
ル要素は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のベクト
ル要素は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。
ところで、以上述べたような画像データの圧縮方法に
おいては、用意としておくベクトルの数が少ないほどベ
クトル識別情報が短い符号長で表わせるから、データ圧
縮率がより高くなる。そこでベクトル量子化をさらに発
展させ、上記の見地からデータ圧縮率の向上を図った画
像データの圧縮方法が提案されている。
おいては、用意としておくベクトルの数が少ないほどベ
クトル識別情報が短い符号長で表わせるから、データ圧
縮率がより高くなる。そこでベクトル量子化をさらに発
展させ、上記の見地からデータ圧縮率の向上を図った画
像データの圧縮方法が提案されている。
従来よりそのような方法として、代表値分離型のベク
トル量子化方法、さらには内挿予測誤差をベクトル量子
化する方法が知られている。前者は、各ブロック内の画
像データ代表値ｍ（例えば平均値）を求め、この代表値
ｍとブロック内各画像データの差分（x1−m,x2−m,x3−
ｍ……xM−ｍ）と、前述のベクトル要素とが最小歪で対
応するコードブック内のベクトルを選択し、そしてベク
トル識別情報とともに上記代表値ｍを示す情報を符号化
するようにしたものである。
トル量子化方法、さらには内挿予測誤差をベクトル量子
化する方法が知られている。前者は、各ブロック内の画
像データ代表値ｍ（例えば平均値）を求め、この代表値
ｍとブロック内各画像データの差分（x1−m,x2−m,x3−
ｍ……xM−ｍ）と、前述のベクトル要素とが最小歪で対
応するコードブック内のベクトルを選択し、そしてベク
トル識別情報とともに上記代表値ｍを示す情報を符号化
するようにしたものである。
上記の差分（xi−ｍ）は、元の画像データxiに比べて
変動幅が小さくなるので、用意しておくベクトルの数つ
まりはコードブックの大きさが小さくて済むようになる
のである。
変動幅が小さくなるので、用意しておくベクトルの数つ
まりはコードブックの大きさが小さくて済むようになる
のである。
一方内挿予測誤差をベクトル量子化する方法は、各ブ
ロック内の画像データを種々の方法によって内挿予測
し、その内挿予測値ｉと実際の画像データxiの誤差
（内挿予測誤差）（x1−1,x2−2,x3−３……xM−
Ｍ）とが最小歪で対応するコードブック内のベクトル
を選択し、そしてベクトル識別情報とともに、内挿予測
に利用した情報を符号化するようにしたものである。こ
の場合においても、内挿予測誤差xi−ｉの値は元の画
像データxiに比べて変動幅が小さくなるので、結局用意
しておくベクトルの数が少なくて済むようになる。な
お、代表値分離型のベクトル量子化、内挿予測誤差のベ
クトル量子化ともデータを正規化してもよい。
ロック内の画像データを種々の方法によって内挿予測
し、その内挿予測値ｉと実際の画像データxiの誤差
（内挿予測誤差）（x1−1,x2−2,x3−３……xM−
Ｍ）とが最小歪で対応するコードブック内のベクトル
を選択し、そしてベクトル識別情報とともに、内挿予測
に利用した情報を符号化するようにしたものである。こ
の場合においても、内挿予測誤差xi−ｉの値は元の画
像データxiに比べて変動幅が小さくなるので、結局用意
しておくベクトルの数が少なくて済むようになる。な
お、代表値分離型のベクトル量子化、内挿予測誤差のベ
クトル量子化ともデータを正規化してもよい。
以上述べた発展型のベクトル量子化によって画像デー
タを圧縮してから画像を再構成する際には、ベクトル識
別情報が示すベクトルのベクトル要素に代表値ｍあるい
は内挿予測値を加えた値を再構成データとし、この再
構成データに基づいて画像を再生すればよい。
タを圧縮してから画像を再構成する際には、ベクトル識
別情報が示すベクトルのベクトル要素に代表値ｍあるい
は内挿予測値を加えた値を再構成データとし、この再
構成データに基づいて画像を再生すればよい。
（発明が解決しようとする課題） ところが、このようにして得られる再構成画像におい
ては、ブロック歪、すなわちブロック境界部の濃度段差
が生じやすいとう問題が従来から認められていた。
ては、ブロック歪、すなわちブロック境界部の濃度段差
が生じやすいとう問題が従来から認められていた。
本発明は、このようなブロック歪の発生を防止できる
ベクトル量子化によ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。
ベクトル量子化によ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） 本発明の第１のベクトル量子化による画像データの圧
縮装置は、先に述べたような代表値分離型のベクトル量
子化を行なう画像データの圧縮装置において、 ２次元画像データを、ベクトル量子化を行なうブロッ
クＢとは互いに画素領域がずれたブロックＢ′に分割
し、 このブロックＢ′内の画像データに関する代表値ｎを
求め、 前記代表値ｍとして、ブロックＢ内であるブロック
Ｂ′と画素領域が重なる各一部領域Ｒ毎に、その領域Ｒ
を含むブロックＢ′について求められた上記代表値ｎを
用いるようにしたことを特徴とするものである。
縮装置は、先に述べたような代表値分離型のベクトル量
子化を行なう画像データの圧縮装置において、 ２次元画像データを、ベクトル量子化を行なうブロッ
クＢとは互いに画素領域がずれたブロックＢ′に分割
し、 このブロックＢ′内の画像データに関する代表値ｎを
求め、 前記代表値ｍとして、ブロックＢ内であるブロック
Ｂ′と画素領域が重なる各一部領域Ｒ毎に、その領域Ｒ
を含むブロックＢ′について求められた上記代表値ｎを
用いるようにしたことを特徴とするものである。
代表値ｍとして上述のような代表値ｎをそれぞれ用い
れば、ベクトル量子化を行なう各ブロックＢ内の差分
（xi−ｍ）の値は、隣接ブロックＢ内の画像データ値も
反映するものとなるので、前述したブロック歪の発生が
抑えられる。
れば、ベクトル量子化を行なう各ブロックＢ内の差分
（xi−ｍ）の値は、隣接ブロックＢ内の画像データ値も
反映するものとなるので、前述したブロック歪の発生が
抑えられる。
また本発明の第２のベクトル量子化による画像データ
の圧縮装置は、同じく先に述べた内挿予測誤差をベクト
ル量子化するようにした画像データの圧縮装置におい
て、 ２次元画像データを上述と同様のブロックＢ′に分割
するとともに、各ブロックＢ′内の画像データに関する
代表値ｎを求め、各ブロックＢにおける上記内挿予測値
を、そのブロックＢと画素領域が一部重なるすべての
ブロックＢ′に関する上記代表値ｎに基づいて予測する
ようにしたことを特徴とするものである。
の圧縮装置は、同じく先に述べた内挿予測誤差をベクト
ル量子化するようにした画像データの圧縮装置におい
て、 ２次元画像データを上述と同様のブロックＢ′に分割
するとともに、各ブロックＢ′内の画像データに関する
代表値ｎを求め、各ブロックＢにおける上記内挿予測値
を、そのブロックＢと画素領域が一部重なるすべての
ブロックＢ′に関する上記代表値ｎに基づいて予測する
ようにしたことを特徴とするものである。
上述のようにして内挿予測値を求めれば、ベクトル
量子化を行なう各ブロックＢ内の内挿予測誤差（xi−
ｉ）の値は、隣接ブロックＢ内の画像データ値も反映す
るものとなるので、前述したブロック歪の発生が抑えら
れる。
量子化を行なう各ブロックＢ内の内挿予測誤差（xi−
ｉ）の値は、隣接ブロックＢ内の画像データ値も反映す
るものとなるので、前述したブロック歪の発生が抑えら
れる。
（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図は本発明の第１の装置の一例を概略的に示すも
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、隣接するＰ×Ｑ＝Ｍ個
の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２図に示
す。この第２図においてＦが原画像であり、Ｂ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
ブロックＢ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。
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、隣接するＰ×Ｑ＝Ｍ個
の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２図に示
す。この第２図においてＦが原画像であり、Ｂ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
ブロックＢ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。
また原画像データＳはブロック変換回路10において、
上記のブロックＢとは互いに画素領域がずれたブロック
Ｂ′毎に分割される。第２図に破線で示すこのブロック
Ｂ′は、ブロックＢと同様に６×６画素についてのデー
タからなり、ブロックＢとは、互いに２次元方向にブロ
ック長の1/2ずつずれるように設定されている。このブ
ロックＢ′毎の画像データｘ′は平均値演算回路20に入
力され、該回路20はこのブロックＢ′毎の画像データ
ｘ′の平均値ｎを求める。
上記のブロックＢとは互いに画素領域がずれたブロック
Ｂ′毎に分割される。第２図に破線で示すこのブロック
Ｂ′は、ブロックＢと同様に６×６画素についてのデー
タからなり、ブロックＢとは、互いに２次元方向にブロ
ック長の1/2ずつずれるように設定されている。このブ
ロックＢ′毎の画像データｘ′は平均値演算回路20に入
力され、該回路20はこのブロックＢ′毎の画像データ
ｘ′の平均値ｎを求める。
平均値演算回路20が出力するブロックＢ′毎の平均値
ｎを示すデータDnは、差分演算回路21に入力される。こ
の差分演算回路21には上記データDnとともに、前述のブ
ロックＢ毎の原画像データｘが入力され、該差分演算回
路21は原画像データｘとブロックＢ内のデータ代表値ｍ
の差分（ｘ−ｍ）を求める。ここで本発明の特徴部分と
して、ブロックＢ内のデータ代表値ｍは、ブロックＢ内
の領域に応じて変えられるようになっている。すなわち
第３図に詳しく示すように、ある１つのブロックＢ内に
は、データ平均値ｎを求めるブロックＢ′４個（Ｂ′1,
B′2,B′3,B′４とする）の各一部領域が入り込んでい
る形となっており、ブロックＢ内でブロックＢ′と画素
領域が重なる一部の領域R1については、このブロック
Ｂ′１におけるデータ平均値n1が上記代表値ｍとして用
いられ、以下同様にブロックＢ内の各一部領域R2,R3,R4
についてはそれぞれブロックＢ′2,B′3,B′４における
データ平均値n2,n3,n4が代表値ｍとして用いられる。
ｎを示すデータDnは、差分演算回路21に入力される。こ
の差分演算回路21には上記データDnとともに、前述のブ
ロックＢ毎の原画像データｘが入力され、該差分演算回
路21は原画像データｘとブロックＢ内のデータ代表値ｍ
の差分（ｘ−ｍ）を求める。ここで本発明の特徴部分と
して、ブロックＢ内のデータ代表値ｍは、ブロックＢ内
の領域に応じて変えられるようになっている。すなわち
第３図に詳しく示すように、ある１つのブロックＢ内に
は、データ平均値ｎを求めるブロックＢ′４個（Ｂ′1,
B′2,B′3,B′４とする）の各一部領域が入り込んでい
る形となっており、ブロックＢ内でブロックＢ′と画素
領域が重なる一部の領域R1については、このブロック
Ｂ′１におけるデータ平均値n1が上記代表値ｍとして用
いられ、以下同様にブロックＢ内の各一部領域R2,R3,R4
についてはそれぞれブロックＢ′2,B′3,B′４における
データ平均値n2,n3,n4が代表値ｍとして用いられる。
以上のようにして求められた差分（xi−ｍ）を示すデ
ータxdは、平均値ｎを示すデータDnとともにベクトル量
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Ｂ毎の差分の
組（x1−m,x2−m,x3−ｍ……x36−ｍ）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,……,6
4］を規定した一例として64のベクトル（１），
（２），（３）………（64）を各々示すコードブッ
クが記憶されている。
ータxdは、平均値ｎを示すデータDnとともにベクトル量
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Ｂ毎の差分の
組（x1−m,x2−m,x3−ｍ……x36−ｍ）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,……,6
4］を規定した一例として64のベクトル（１），
（２），（３）………（64）を各々示すコードブッ
クが記憶されている。
そしてベクトル量子化器11は上記差分の組（x1−m,x2
−m,x3−ｍ……x36−ｍ）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（ｔ）
を求め、このベクトル（ｔ）を規定したベクトルの識
別番号ｔを示す符号化データDtを出力する。またベクト
ル量子化器11からは、このデータDtとともに、前記平均
値データDnが出力される。
−m,x3−ｍ……x36−ｍ）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（ｔ）
を求め、このベクトル（ｔ）を規定したベクトルの識
別番号ｔを示す符号化データDtを出力する。またベクト
ル量子化器11からは、このデータDtとともに、前記平均
値データDnが出力される。
先に述べた通り、原画像データxiと代表値ｍ（平均値
n1,n2,n3あるいはn4）の差分は、原画像データxiよりも
変動幅が小さいので、コードブック内の各ベクトルが規
定するベクトル要素の最小値と最大値間の数値幅が小さ
くて済み、結局用意しておくベクトルの数が少なくて済
むようになる。
n1,n2,n3あるいはn4）の差分は、原画像データxiよりも
変動幅が小さいので、コードブック内の各ベクトルが規
定するベクトル要素の最小値と最大値間の数値幅が小さ
くて済み、結局用意しておくベクトルの数が少なくて済
むようになる。
なお上記の歪としては、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（ｔ）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（ｔ）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。
が最小となるベクトル（ｔ）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（ｔ）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。
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。
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。
前述のベクトル識別データDtは、本例では64のベクト
ルが区別できるものであればよいから、6bitで表わせ
る。また前述の平均値ｎを8bitで表わすとすれば、１ブ
ロックＢ当りの平均値データDnは、8bitとなる。したが
ってこの場合、各画素の濃度スケールが256レベル＝8bi
t）であれば、8bit×36（画素）の画像データが6bit＋8
bitで表わせることになるから、データ圧縮率は約1/20.
6となる。
ルが区別できるものであればよいから、6bitで表わせ
る。また前述の平均値ｎを8bitで表わすとすれば、１ブ
ロックＢ当りの平均値データDnは、8bitとなる。したが
ってこの場合、各画素の濃度スケールが256レベル＝8bi
t）であれば、8bit×36（画素）の画像データが6bit＋8
bitで表わせることになるから、データ圧縮率は約1/20.
6となる。
以上述べたベクトルの選択、ベクトル識別データDtお
よび平均値データDn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Ｂについて行なわれる。
本例においては、これらのベクトル識別データDtおよび
平均値データDnが記録再生装置13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。なお原画像データＳ全体に対するブロック分
けの順序が所定順序で行なわれるようになっていれば、
記録再生装置13に次々と送られる各識別データDtと平均
値データDnは、各ブロックＢと対応をとって記録可能と
なる。また、このように各識別データDtおよび平均値デ
ータDnと各ブロックＢとの対応をとるために、識別デー
タDtおよび平均値データDnにブロック識別データを付加
して記録するようにしてもよい。前述した通りこれらの
ベクトル識別データDtおよび平均値データDnは、原画像
データｘよりも極めて少ないデータ量で表現可能である
から、上記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。
よび平均値データDn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Ｂについて行なわれる。
本例においては、これらのベクトル識別データDtおよび
平均値データDnが記録再生装置13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。なお原画像データＳ全体に対するブロック分
けの順序が所定順序で行なわれるようになっていれば、
記録再生装置13に次々と送られる各識別データDtと平均
値データDnは、各ブロックＢと対応をとって記録可能と
なる。また、このように各識別データDtおよび平均値デ
ータDnと各ブロックＢとの対応をとるために、識別デー
タDtおよび平均値データDnにブロック識別データを付加
して記録するようにしてもよい。前述した通りこれらの
ベクトル識別データDtおよび平均値データDnは、原画像
データｘよりも極めて少ないデータ量で表現可能である
から、上記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。
画像再構成に際して、画像データを間接的に示すベク
トル識別データDtおよび平均値データDnは記録媒体から
読み出され、復号器14において再構成データｙに変換さ
れる。すなわち復号器14は、入力されたベクトル識別デ
ータDtが示すベクトルをメモリ12に記載されているコー
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）のそれぞれに
平均値データDnが示す平均値ｎを加えたものを、１つの
ブロックＢに関する再構成データｙとして出力する。な
おこの際、第３図に示す一部領域R1内の画像データxiに
対応するベクトル要素ｉに対してはブロックＢ′１に
ついての平均値n1が加えられ、その他同様に、一部領域
R2,R3,R4内の画像データxiに対応するベクトル要素ｉ
に対してはそれぞれ平均値n1,n2,n3が加えられる。ベク
トル要素は、前述の差分（xi−ｍ）と僅かの歪で対応
するものであり、したがってこのベクトル要素に代表
値ｍとしての平均値n1,n2,n3あるいはn4を加えてなる再
構成データｙは、結局原画像データｘと僅かの歪をもっ
て対応するものとなる。
トル識別データDtおよび平均値データDnは記録媒体から
読み出され、復号器14において再構成データｙに変換さ
れる。すなわち復号器14は、入力されたベクトル識別デ
ータDtが示すベクトルをメモリ12に記載されているコー
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）のそれぞれに
平均値データDnが示す平均値ｎを加えたものを、１つの
ブロックＢに関する再構成データｙとして出力する。な
おこの際、第３図に示す一部領域R1内の画像データxiに
対応するベクトル要素ｉに対してはブロックＢ′１に
ついての平均値n1が加えられ、その他同様に、一部領域
R2,R3,R4内の画像データxiに対応するベクトル要素ｉ
に対してはそれぞれ平均値n1,n2,n3が加えられる。ベク
トル要素は、前述の差分（xi−ｍ）と僅かの歪で対応
するものであり、したがってこのベクトル要素に代表
値ｍとしての平均値n1,n2,n3あるいはn4を加えてなる再
構成データｙは、結局原画像データｘと僅かの歪をもっ
て対応するものとなる。
この再構成データｙは、合成回路16に送られ、そこで
ブロック単位のデータから１画像毎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17に送られ
る。この画像再生装置17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構成される。
ブロック単位のデータから１画像毎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17に送られ
る。この画像再生装置17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構成される。
以上述べた装置においては、ブロックＢ内のデータ代
表値ｍとして、各々ブロックＢとその隣接ブロックに亘
る領域を有するブロックＢ′1,B′2,B′3,B′４におけ
るデータ平均値n1,n2,n3,n4を用いているから、差分デ
ータの組（x1−m,x2−m,x3−ｍ……x36−ｍ）には上記
隣接ブロック内の画像データ値が反映されるようにな
り、したがって再構成画像におけるブロック歪の発生が
防止される。
表値ｍとして、各々ブロックＢとその隣接ブロックに亘
る領域を有するブロックＢ′1,B′2,B′3,B′４におけ
るデータ平均値n1,n2,n3,n4を用いているから、差分デ
ータの組（x1−m,x2−m,x3−ｍ……x36−ｍ）には上記
隣接ブロック内の画像データ値が反映されるようにな
り、したがって再構成画像におけるブロック歪の発生が
防止される。
次に本発明の第２の装置の実施例について説明する。
第４図は、本発明の第２の装置の一例を概略的に示して
いる。なおこの第４図において、第１図中の要素と同等
のものについては同符号を付し、それらの説明は特に必
要の無い限り省略する。この装置においてブロック変換
回路10から出力されたブロックＢ毎の原画像データｘ
と、平均値演算回路20から出力された平均値データDn
は、予測誤差演算回路25に入力される。この予測誤差演
算回路25は、まず平均値データDnに基づいて各画素につ
いての画像データを平均値データDnに基づいて内挿予測
する。すなわち例えば第５図に示すようにブロックＢ内
の画素のGiのブロック隅部H1,H2,H3,H4（それぞれブロ
ックＢ′1,B′2,B′3,B′４の中心である）からの距離r
1,r2,r3,r4の２乗値の逆数で平均値n1,n2,n3,n4を重み
付け平均した値 〔ただしＴ＝1/r1 2＋1/r2 2＋1/r3 2＋1/r4 2〕 を求め、この値ｉを該画素Giについての内挿予測値と
する。次に予測誤差演算回路25は、こうして求めたブロ
ックＢ内の内挿予測値ｉと実際の画像データxiとの誤
差（内挿予測誤差）xi−ｉを求める。
第４図は、本発明の第２の装置の一例を概略的に示して
いる。なおこの第４図において、第１図中の要素と同等
のものについては同符号を付し、それらの説明は特に必
要の無い限り省略する。この装置においてブロック変換
回路10から出力されたブロックＢ毎の原画像データｘ
と、平均値演算回路20から出力された平均値データDn
は、予測誤差演算回路25に入力される。この予測誤差演
算回路25は、まず平均値データDnに基づいて各画素につ
いての画像データを平均値データDnに基づいて内挿予測
する。すなわち例えば第５図に示すようにブロックＢ内
の画素のGiのブロック隅部H1,H2,H3,H4（それぞれブロ
ックＢ′1,B′2,B′3,B′４の中心である）からの距離r
1,r2,r3,r4の２乗値の逆数で平均値n1,n2,n3,n4を重み
付け平均した値 〔ただしＴ＝1/r1 2＋1/r2 2＋1/r3 2＋1/r4 2〕 を求め、この値ｉを該画素Giについての内挿予測値と
する。次に予測誤差演算回路25は、こうして求めたブロ
ックＢ内の内挿予測値ｉと実際の画像データxiとの誤
差（内挿予測誤差）xi−ｉを求める。
この内挿予測誤差（xi−ｉ）を示すデータxeは、平
均値ｎを示すデータDnとともにベクトル量子化器11に入
力される。ベクトル量子化器11は、予めメモリ12に記憶
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Ｂ毎の内挿予測誤差の組（x1−1,x2−2,x3−
3,……x36−36）とベクトル要素（1,2,３……
36）が最小歪で対応するベクトルを選択する。このコ
ードブックの設定、そして選択は、前述した第１の装置
におけるのと同様にして行なわれる。そしてこの場合
も、内挿予測誤差（xi−ｉ）の値は、原画像データxi
よりも変動幅が小さくなるので、用意しておくコードブ
ックの数が比較的少なくて済むようになる。
均値ｎを示すデータDnとともにベクトル量子化器11に入
力される。ベクトル量子化器11は、予めメモリ12に記憶
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Ｂ毎の内挿予測誤差の組（x1−1,x2−2,x3−
3,……x36−36）とベクトル要素（1,2,３……
36）が最小歪で対応するベクトルを選択する。このコ
ードブックの設定、そして選択は、前述した第１の装置
におけるのと同様にして行なわれる。そしてこの場合
も、内挿予測誤差（xi−ｉ）の値は、原画像データxi
よりも変動幅が小さくなるので、用意しておくコードブ
ックの数が比較的少なくて済むようになる。
画像再構成に際して、復号器14は、入力されたベクト
ル識別データDtが示すベクトルをメモリ12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（▲
(n) 1▼，▲(n) 2▼，▲(n) 3▼……▲(n) 36▼［ｎ
＝1,2,……,64］のそれぞれに内挿予測値1,2,３
……36を加えたデータ（１＋1,２＋2,３＋
3,……36＋36）を、１つのブロックＢに関する再
構成データｙとして出力する。
ル識別データDtが示すベクトルをメモリ12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（▲
(n) 1▼，▲(n) 2▼，▲(n) 3▼……▲(n) 36▼［ｎ
＝1,2,……,64］のそれぞれに内挿予測値1,2,３
……36を加えたデータ（１＋1,２＋2,３＋
3,……36＋36）を、１つのブロックＢに関する再
構成データｙとして出力する。
以上説明した本発明の第２の装置においては、ブロッ
クＢ内の内挿予測値xiを求めるに当り、該ブロックＢと
その隣接ブロックに亘る領域を有するブロックＢ′1,
B′2,B′3,B′４におけるデータ平均値n1,n2,n3,n4を用
いているから、この場合も内挿予測誤差の組（x1−1,
x2−2,x3−3,……x36−36）には上記隣接ブロッ
ク内の画像データ値が反映されるようになり、したがっ
て再構成画像におけるブロック歪の発生が防止される。
クＢ内の内挿予測値xiを求めるに当り、該ブロックＢと
その隣接ブロックに亘る領域を有するブロックＢ′1,
B′2,B′3,B′４におけるデータ平均値n1,n2,n3,n4を用
いているから、この場合も内挿予測誤差の組（x1−1,
x2−2,x3−3,……x36−36）には上記隣接ブロッ
ク内の画像データ値が反映されるようになり、したがっ
て再構成画像におけるブロック歪の発生が防止される。
なお以上説明した実施例においては、ベクトル量子化
を行なうブロックＢと、代表値ｍ（平均値n1,n2,n3,
n4）を求めるブロックＢ′のサイズが同一に設定されて
いるが、これら両ブロックＢ、Ｂ′のサイズは互いに異
なっていても構わない。
を行なうブロックＢと、代表値ｍ（平均値n1,n2,n3,
n4）を求めるブロックＢ′のサイズが同一に設定されて
いるが、これら両ブロックＢ、Ｂ′のサイズは互いに異
なっていても構わない。
また、平均値データはそのまま記憶しているが予測符
号化、直交変換符号化等公知の方法で圧縮してもよい。
さらに、代表値分離型、内挿予測誤差ベクトル量子化と
もデータを正規化してもよい。
号化、直交変換符号化等公知の方法で圧縮してもよい。
さらに、代表値分離型、内挿予測誤差ベクトル量子化と
もデータを正規化してもよい。
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Ｐ×Ｑ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６、７および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。なお第８図の例では、
互いに離れた小ブロックz1、z2、z3およびz4をまとめて
１つのブロックとしている。このように本発明において
は、１ブロックとして抽出される画素が必ずしも全部隣
接していなくても、相近接していればよいので、そのよ
うな分け方も本発明では「ブロックに分割する」と称す
ることとする。なお上記第６、７および８図に示すよう
に画像データをブロック分けする場合における、代表値
を求めるブロックの分け方の例をそれぞれ第9,10および
11図に示す。これらの図中B1′,B2′,B3′,B4′が代表
値を求めるブロックであり、本例でそれらは、各ブロッ
クＢと同形状とされている。また、H1,H2,H3,H4はそれ
ぞれブロックB1′,B2′,B3′,B4′の重心であり、R1,
R2,R3,R4はそれぞれブロックB1′,B2′,B3′,B4′がブ
ロックＢと重なる領域を示している。
次元画像データを、隣接するＰ×Ｑ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６、７および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。なお第８図の例では、
互いに離れた小ブロックz1、z2、z3およびz4をまとめて
１つのブロックとしている。このように本発明において
は、１ブロックとして抽出される画素が必ずしも全部隣
接していなくても、相近接していればよいので、そのよ
うな分け方も本発明では「ブロックに分割する」と称す
ることとする。なお上記第６、７および８図に示すよう
に画像データをブロック分けする場合における、代表値
を求めるブロックの分け方の例をそれぞれ第9,10および
11図に示す。これらの図中B1′,B2′,B3′,B4′が代表
値を求めるブロックであり、本例でそれらは、各ブロッ
クＢと同形状とされている。また、H1,H2,H3,H4はそれ
ぞれブロックB1′,B2′,B3′,B4′の重心であり、R1,
R2,R3,R4はそれぞれブロックB1′,B2′,B3′,B4′がブ
ロックＢと重なる領域を示している。
上記第６、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）がより一層目立ち難くなるという効果
が得られる。
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）がより一層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、代表値分離型のベクトル量子化、あるいは
内挿予測誤差をベクトル量子化する技術を利用してデー
タ圧縮率を十分に高く保った上で、再構成におけるブロ
ック歪の発生を防止できる。したがって本発明装置によ
れば、記録媒体に記録できる画像量を高める効果、ある
いは画像データ伝送路の大幅な縮小や伝送時間短縮化の
効果を得た上で、良質の再構成画像を得ることが可能と
なる。
置によれば、代表値分離型のベクトル量子化、あるいは
内挿予測誤差をベクトル量子化する技術を利用してデー
タ圧縮率を十分に高く保った上で、再構成におけるブロ
ック歪の発生を防止できる。したがって本発明装置によ
れば、記録媒体に記録できる画像量を高める効果、ある
いは画像データ伝送路の大幅な縮小や伝送時間短縮化の
効果を得た上で、良質の再構成画像を得ることが可能と
なる。
第１図は本発明の第１の装置の一例の概略構成を示すブ
ロック図、 第２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３図は本発明に係るベクトル量子化を行なうブロック
と、画像データ代表値を求めるブロックとの関係を示す
説明図、 第４図は本発明の第２の装置の一例の概略構成を示すブ
ロック図、 第５図は本発明に係る画像データ内挿予測値を求める方
法を説明する説明図、 第６、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、 第９、10および11図はそれぞれ、本発明における画像デ
ータ代表値を求めるブロックの分け方の例を示す説明図
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……記録再生装置 14……復号器、16……合成回路 17……画像再生装置、20……平均値演算回路 21……差分演算回路、25……予測誤差演算回路 Ｂ……ベクトル量子化を行なうブロック Ｂ′……平均値を求めるブロック Dn……平均値データ Dt……ベクトル識別データ x,x′……ブロック分けされた原画像データ xd……原画像データと平均値との差分のデータ xe……内挿予測誤差データ、ｙ……再構成データ
ロック図、 第２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３図は本発明に係るベクトル量子化を行なうブロック
と、画像データ代表値を求めるブロックとの関係を示す
説明図、 第４図は本発明の第２の装置の一例の概略構成を示すブ
ロック図、 第５図は本発明に係る画像データ内挿予測値を求める方
法を説明する説明図、 第６、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、 第９、10および11図はそれぞれ、本発明における画像デ
ータ代表値を求めるブロックの分け方の例を示す説明図
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……記録再生装置 14……復号器、16……合成回路 17……画像再生装置、20……平均値演算回路 21……差分演算回路、25……予測誤差演算回路 Ｂ……ベクトル量子化を行なうブロック Ｂ′……平均値を求めるブロック Dn……平均値データ Dt……ベクトル識別データ x,x′……ブロック分けされた原画像データ xd……原画像データと平均値との差分のデータ xe……内挿予測誤差データ、ｙ……再構成データ
Claims (2)
- 【請求項１】２次元画像データを相近接するＭ個の画素
に関するデータ毎のブロックＢに分割し、 予めＭ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、各ブロック
Ｂ内の画像データｘとデータ代表値ｍの差分（x1−m,x2
−m,x3−ｍ……xM−ｍ）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情報と前記代表値ｍを示
す情報を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２次元画像データを、前記ブロックＢとは互いに画
素領域がずれたブロックＢ′に分割し、 このブロックＢ′内の画像データに関する代表値ｎを求
め、 前記代表値ｍとして、ブロックＢ内であるブロックＢ′
と画素領域が重なる各一部領域Ｒ毎に、その領域Ｒを含
むブロックＢ′について求められた前記代表値ｎを用い
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。 - 【請求項２】２次元画像データを相近接するＭ個の画素
に関するデータ毎のブロックＢに分割し、 予めＭ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、各ブロック
Ｂ内の画像データｘとその内挿予測値の誤差（x1−
1,x2−2,x3−３……xM−Ｍ）と最小歪にて対応す
るベクトルを選択し、 この選択されたベクトルを示す情報と前記内挿予測値
を求めるのに利用した情報を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２次元画像データを、前記ブロックＢとは互いに画
素領域がずれたブロックＢ′に分割し、 このブロックＢ′内の画像データに関する代表値ｎを求
め、 各ブロックＢにおける前記内挿予測値を、そのブロッ
クＢと画素領域が一部重なるすべてのブロックＢ′に関
する前記代表値ｎに基づいて予測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 |
|---|---|---|---|
| JP4171788A JP2532909B2 (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 |
| EP19880102851 EP0280314B1 (en) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Image signal compressing method by vector quantization |
| DE19883889943 DE3889943T2 (de) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Verfahren zur Kompression eines Bildsignals durch Vektorquantisierung. |
| US07/160,373 US4862261A (en) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Image signal compressing method by vector quantization |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211587 | 1987-02-25 | ||
| JP62-42115 | 1987-02-25 | ||
| JP4171788A JP2532909B2 (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 |
|---|---|
| JPS64881A JPS64881A (en) | 1989-01-05 |
| JPH01881A JPH01881A (ja) | 1989-01-05 |
| JP2532909B2 true JP2532909B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=26381367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4171788A Expired - Fee Related JP2532909B2 (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 (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4862261A (ja) |
| EP (1) | EP0280314B1 (ja) |
| JP (1) | JP2532909B2 (ja) |
| DE (1) | DE3889943T2 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2226470A (en) * | 1988-12-23 | 1990-06-27 | Philips Electronic Associated | Encoding,decoding and processing pixel values for storing and reproducing a digitised image in expanded format |
| JP2832974B2 (ja) * | 1989-01-24 | 1998-12-09 | ソニー株式会社 | 画像復号装置及び復号方法 |
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| US7551785B2 (en) * | 2003-07-03 | 2009-06-23 | Canadian Space Agency | Method and system for compressing a continuous data flow in real-time using cluster successive approximation multi-stage vector quantization (SAMVQ) |
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| JPS60158788A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | 動き補償ベクトル量子化器 |
| JPS6096079A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多値画像の符号化方法 |
| US4670851A (en) * | 1984-01-09 | 1987-06-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vector quantizer |
| JPS60165188A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | 動きベクトル符号化器 |
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-
1988
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