JP3334468B2 - Quantization bit number conversion apparatus and method - Google Patents

Quantization bit number conversion apparatus and method

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JP3334468B2
JP3334468B2 JP35311995A JP35311995A JP3334468B2 JP 3334468 B2 JP3334468 B2 JP 3334468B2 JP 35311995 A JP35311995 A JP 35311995A JP 35311995 A JP35311995 A JP 35311995A JP 3334468 B2 JP3334468 B2 JP 3334468B2
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prediction
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばディジタ
ルビデオテープレコーダ装置(ディジタルVTR)等に
用いて好適な量子化ビット数変換装置に関して、特に、
外部から供給される画像信号をより多い量子化ビット数
の画像信号に変換して出力するような画像信号の量子化
ビット数変換装置および方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantization bit number conversion device suitable for use in, for example, a digital video tape recorder (digital VTR) and the like.
The present invention relates to an image signal quantization bit number conversion apparatus and method for converting an externally supplied image signal into an image signal having a larger quantization bit number and outputting the image signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、映像分野におけるディジタル化の
流れは確実に普及の一途を辿り、ディジタル信号での画
像のやり取りは、既に規格化が完了し実用化されている
ものがある。そのひとつにCCIR・Rec.601な
どが挙げられる。これはY/U/Vのディジタルコンポ
ーネント信号のフォーマットを定義するものであり、各
画素は8ビットのディジタル信号で定義されている。そ
の後、画像プロセスの要求等から各画素を10ビットで
定義する必要に迫られ、10ビットデータの信号規格も
決められた。その一例として、シリアルディジタルイン
タフェースのSMPTEの259Mなどがある。そこ
で、異なる信号規格間で信号をやり取りする場合には、
Rec.601などで定義される8ビット信号を10ビ
ット信号に変換する必要がある。
2. Description of the Related Art At present, the flow of digitization in the field of video is steadily spreading, and there are some digital signal exchanges which have already been standardized and put to practical use. One of them is CCIR Rec. 601 and the like. This defines the format of the Y / U / V digital component signal, and each pixel is defined by an 8-bit digital signal. After that, it became necessary to define each pixel with 10 bits due to requirements of an image process and the like, and a signal standard of 10-bit data was determined. One example is the serial digital interface SMPTE 259M. Therefore, when exchanging signals between different signal standards,
Rec. It is necessary to convert an 8-bit signal defined by 601 or the like into a 10-bit signal.

【0003】このように、異なるディジタル信号フォー
マット間の信号乗り換えのための必要な技術のひとつ
に、量子化ビット数変換が挙げられる。ここで、一例と
して、8ビットのディジタル信号から10ビットのディ
ジタル信号への変換を考える。その信号値の関係を図7
に示す。この例では、8ビットのディジタル信号値Q8
は、量子化代表値であり、8ビット信号値Q8の本来の
アナログ信号値(真値)は、図中の真値存在区間内に含
まれる。よって、8ビットのディジタル信号から10ビ
ットのディジタル信号へ変換するためには、この8ビッ
ト信号値Q8を10ビットのディジタル信号値Q100
〜Q103 の4種類のいずれかを選択して出力すること
になる。一般的な8ビット信号値から10ビット信号値
への変換例としては、下位2ビットにゼロを付加するこ
とが挙げられる。その結果、10ビット信号値Q100
が常に出力されることになる。
As described above, one of the necessary techniques for switching signals between different digital signal formats is quantization bit number conversion. Here, as an example, conversion of an 8-bit digital signal into a 10-bit digital signal will be considered. FIG. 7 shows the relationship between the signal values.
Shown in In this example, an 8-bit digital signal value Q8
Is a quantized representative value, and the original analog signal value (true value) of the 8-bit signal value Q8 is included in the true value existence section in the figure. Therefore, in order to convert an 8-bit digital signal to a 10-bit digital signal, the 8-bit signal value Q8 is converted to a 10-bit digital signal value Q10 0.
~Q10 3 of the four by selecting one will output. An example of conversion from a general 8-bit signal value to a 10-bit signal value is to add zero to the lower 2 bits. As a result, the 10-bit signal value Q10 0
Will always be output.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この1
0ビット信号値Q100 は、8ビット信号値の属性を反
映しているため、画像プロセスにおけるDVE(Digita
l Video Effector)、クロマキー、スイッチャーなどの
処理において、ある信号レベル幅の拡大を行うと量子化
雑音により画質劣化が顕著になるという問題があった。
However, this 1
0-bit signal value Q10 0 is because it reflects the attributes of a 8-bit signal value, DVE in the image process (Digita
l Video Effector), chroma key, switcher, etc., there is a problem that if a certain signal level width is expanded, the image quality is significantly degraded due to quantization noise.

【0005】従って、この発明の目的は、上述の問題点
を鑑みてなされたものであり、単に量子化ビット数を増
加させるだけではなく、クラス分類適応処理を使用して
少ない量子化ビット数の信号を情報量の増加に対応した
信号に変換することができる量子化ビット数変換装置お
よび方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and not only simply increases the number of quantization bits, but also reduces the number of quantization bits using a classification adaptive process. It is an object of the present invention to provide a quantization bit number conversion device and method capable of converting a signal into a signal corresponding to an increase in the amount of information.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、力ディジタル信号中の注目画素および周辺画素の
レベル分布のパターンに基づいてクラス分類してクラス
を検出するクラス検出手段と、予め学習処理により求め
られた予測係数のうちクラスに対応するものが読み出さ
れる予測係数記憶手段と、予測係数と注目画素および周
辺画素とを用いた演算を用いて予測値を生成する予測値
生成手段とからなるクラス分類適応処理手段を複数段有
し、後段となるクラス分類適応処理手段は、前段の出力
値と対象信号からクラス分類を行い、 少なくとも最後段
となるクラス分類適応処理手段は、出力する信号が入力
ディジタル信号より多いビット数を持つように出力する
ディジタル信号を生成することを特徴とする量子化ビッ
ト数変換装置である。
Means for Solving the Problems The first aspect of the present invention, a class of detecting a class <br/> and classification based on the level distribution pattern of the pixel of interest and peripheral pixels in the input digital signal Detected by detection means and learned in advance
The class consisting of a prediction coefficient storage means which corresponds to the class are read out of the obtained prediction coefficients, the predicted value generation means for generating a predicted value by using a calculation using the pixel of interest and surrounding pixels and the prediction coefficients the classification adaptive processing means comprises a plurality of stages, the classification adaptive processing means comprising a rear stage, have rows classification from the preceding output value and the target signal, at least the last stage
Classifying adaptive processing means that the output signal is
Output with more bits than digital signal
A quantization bit number conversion device characterized by generating a digital signal .

【0007】また、請求項6に記載の発明は、力ディ
ジタル信号中の注目画素および周辺画素のレベル分布の
パターンに基づいてクラス分類してクラスを検出するス
テップと、予め学習処理により求められた予測係数のう
ちクラスに対応するものが読み出されるステップと、予
測係数と注目画素および周辺画素とを用いた演算を用い
て予測値を生成するステップとからなるクラス分類適応
処理を複数段有し、後段となるクラス分類適応処理手段
は、前段の出力値と対象信号からクラス分類を行い、
なくとも最後段となるクラス分類適応処理は、出力する
信号が入力ディジタル信号より多いビット数を持つよう
に出力するディジタル信号を生成することを特徴とする
量子化ビット数変換方法である。
[0007] The invention of claim 6 includes the steps of detecting a class by class classification based on the level distribution pattern of the pixel of interest and peripheral pixels in the input digital signal, previously obtained by learning processing prediction coefficient
The step corresponding to the class is read, and the calculation using the prediction coefficient and the pixel of interest and the surrounding pixels is performed.
Classification adaptive processing comprising the step of generating a predicted value Te of a plurality of stages, the classification adaptive processing means comprising a subsequent stage, have rows classification from the preceding output value and the target signal, low
Output the classification adaptation processing that is at least the last stage
Signal has more bits than input digital signal
And a method of converting the number of quantization bits, wherein a digital signal to be output to a digital signal is generated .

【0008】この発明に係る量子化ビット数変化装置お
よび方法は、入力された8ビットの画素データのレベル
分布のパターンに基づいてクラス分類が行われ、そのク
ラスに対応した予測係数が読み出され、入力された8ビ
ットの画素データと予測係数から10ビットの予測値へ
変換され、変換された10ビットの予測値と入力画素デ
ータのレベル分布のパターンに基づいてクラス分類が行
われ、そのクラスに対応した予測係数が読み出され、入
力された8ビットの画素データと予測係数から10ビッ
トの画素データが生成される。
In the apparatus and method for changing the number of quantization bits according to the present invention, class classification is performed based on a level distribution pattern of input 8-bit pixel data, and a prediction coefficient corresponding to the class is read. The input 8-bit pixel data and the prediction coefficient are converted into a 10-bit prediction value, and the classification is performed based on the converted 10-bit prediction value and the level distribution pattern of the input pixel data. Is read out, and 10-bit pixel data is generated from the input 8-bit pixel data and the prediction coefficient.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る量子化ビッ
ト数変換装置の一実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。図1は、この発明に係る量子化ビット
数変換装置のブロック図である。1で示す入力端子から
8ビットからなるディジタル画素データd0が供給され
る。その画素データd0は、初段処理部2および次段処
理部3へ供給される。この初段処理部2は、クラス分類
部5、予測係数ROM6および予測演算部7から構成さ
れ、次段処理部3は、クラス分類部8、予測係数ROM
9および予測演算部10から構成される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a quantization bit number converter according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram of a quantization bit number conversion device according to the present invention. An 8-bit digital pixel data d0 is supplied from an input terminal indicated by 1. The pixel data d0 is supplied to the first-stage processing unit 2 and the next-stage processing unit 3. The first-stage processing unit 2 includes a class classification unit 5, a prediction coefficient ROM 6, and a prediction calculation unit 7, and the next-stage processing unit 3 includes a class classification unit 8, a prediction coefficient ROM
9 and a prediction operation unit 10.

【0010】初段処理部2へ供給された画素データd0
は、クラス分類部5および予測演算部7へ供給される。
クラス分類部5では、供給された画素データd0から図
2に示すように3画素×3ライン(以下(3×3)ブロ
ックと称する)の画素x0 〜x8 が抽出され、注目画素
をx4 として、クラスが分類される。そのクラスは、d
1として予測係数ROM6へ供給される。
The pixel data d0 supplied to the first stage processing unit 2
Is supplied to the classifying unit 5 and the prediction calculating unit 7.
The class classification unit 5 extracts pixels x 0 to x 8 of 3 pixels × 3 lines (hereinafter referred to as (3 × 3) blocks) from the supplied pixel data d0 as shown in FIG. As 4 , the class is classified. The class is d
1 is supplied to the prediction coefficient ROM 6.

【0011】予測係数ROM6では、図3に示すよう
に、予め記憶された予測係数の中から供給されたクラス
d1に対応する9個の予測係数w0 〜w8 が読み出され
る。この図3は、図2に示した9個の画素x0 〜x8
それぞれ1ビットで表現したクラスを用いた一例のた
め、512種類のクラスを有し、クラス毎に9個の予測
係数w0 〜w8 が記憶される。読み出された予測係数d
2は、予測演算部7へ供給される。予測演算部7では、
8ビットの画素データd0と予測係数d2とを用いて、
後述する線形1次結合式から10ビットの予測値d3が
生成される。生成された10ビットの予測値d3は、初
段処理部2の出力として次段処理部3へ供給される。
As shown in FIG. 3, nine prediction coefficients w 0 to w 8 corresponding to the supplied class d1 are read out from the prediction coefficients ROM 6 as shown in FIG. FIG. 3 is an example using a class in which each of the nine pixels x 0 to x 8 shown in FIG. 2 is represented by one bit, and has 512 types of classes, and nine prediction coefficients for each class. w 0 ~w 8 it is stored. Read prediction coefficient d
2 is supplied to the prediction calculation unit 7. In the prediction calculation unit 7,
Using 8-bit pixel data d0 and prediction coefficient d2,
A 10-bit predicted value d3 is generated from a linear linear combination expression described later. The generated 10-bit prediction value d3 is supplied to the next-stage processing unit 3 as an output of the first-stage processing unit 2.

【0012】次段処理部3では、入力端子1からの8ビ
ットの画素データd0がクラス分類部8および予測演算
部10へ供給され、初段処理部2からの10ビットの予
測値d3がクラス分類部8へ供給される。クラス分類部
8では、クラス分類部5と同様に図2に示すような9個
の画素x0 〜x8 と10ビットの予測値d3とからクラ
スが分類される。分類されたクラスは、d4として予測
係数ROM9へ供給される。また、クラス分類部8で
は、画素x4 を除いた8個の画素x0 〜x3 、x5 〜x
8 と10ビットの予測値d3を用いてクラスを生成する
ことも可能である。
In the next-stage processing unit 3, the 8-bit pixel data d0 from the input terminal 1 is supplied to the classifying unit 8 and the prediction calculating unit 10, and the 10-bit predicted value d3 from the first-stage processing unit 2 is classified. It is supplied to the unit 8. The class classification unit 8 classifies classes from nine pixels x 0 to x 8 and a 10-bit predicted value d3 as shown in FIG. The classified class is supplied to the prediction coefficient ROM 9 as d4. Further, the class classification section 8, eight pixels excluding the pixels x 4 x 0 ~x 3, x 5 ~x
It is also possible to generate a class using the predicted value d3 of 8 and 10 bits.

【0013】予測係数ROM9では、図4に示すよう
に、予め記憶された予測係数の中から供給されたクラス
d4に対応する9個の予測係数w0 〜w8 が読み出され
る。この図4は、まず初段処理部2からの10ビットの
予測値d3に応じて第1のクラスが分類される。上述し
た図7に示すように8ビットの画素データQ8から予測
される10ビットの画素データは、Q100 〜Q103
のいずれかであり、予測値d3がQ100 〜Q103
何れに対応するかによって、0,1,2,3の第1のク
ラスが決定される。また、第1のクラス毎に9個の画素
0 〜x8 のレベル分布のパターンと対応した512種
類のクラスが決定される。そして、クラス毎に9個の予
測係数w0 〜w8 が記憶される。読み出された予測係数
d5は、予測演算部10へ供給される。予測演算部10
では、8ビットの画素データd0と予測係数d5とを用
いて線形1次結合式から10ビットの画素データd6が
生成される。生成された10ビットの画素データd6
は、次段処理部3の出力として出力端子4から出力され
る。
[0013] In the prediction coefficient ROM 9, as shown in FIG. 4, the nine prediction coefficients w 0 to w 8 corresponding to the class d4 supplied from the pre-stored prediction coefficients are read. In FIG. 4, first, the first class is classified according to the 10-bit predicted value d3 from the first-stage processing unit 2. As shown in FIG. 7, the 10-bit pixel data predicted from the 8-bit pixel data Q8 is Q10 0 to Q10 3.
And the first class of 0, 1, 2, 3 is determined depending on which of the prediction values d3 corresponds to Q10 0 to Q10 3 . In addition, 512 types of classes corresponding to the level distribution pattern of the nine pixels x 0 to x 8 are determined for each first class. Then, the prediction coefficients of nine for each class w 0 to w 8 are stored. The read prediction coefficient d5 is supplied to the prediction calculation unit 10. Prediction operation unit 10
Then, 10-bit pixel data d6 is generated from a linear linear combination equation using 8-bit pixel data d0 and a prediction coefficient d5. Generated 10-bit pixel data d6
Is output from the output terminal 4 as an output of the next stage processing unit 3.

【0014】ここで、この発明の量子化ビット数変換装
置を具体的に説明する。クラス分類部5および8で用い
られたクラス分類は、入力された画像データd0に対し
てクラス生成タップを設定し、入力信号の波形形成によ
りクラスを生成する手法が挙げられる。信号波形の特徴
によるクラス分類法としては次の例などが提案されてい
る。
Here, the quantization bit number conversion device of the present invention will be specifically described. The class classification used in the class classification units 5 and 8 includes a method of setting a class generation tap for the input image data d0 and generating a class by forming a waveform of an input signal. The following example is proposed as a class classification method based on the characteristics of a signal waveform.

【0015】1)PCM(Pulse Code Modulation )デ
ータを直接使用する方法 2)ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding )を適
用する方法 3)DPCM(Differential PCM)を適用する方法 4)BTC(Block Trancation Coding )を適用する方
法 5)VQ(Vector Quantization )を適用する方法 6)周波数領域クラス(DCT(Descrete Cosine Tran
sform Coding)、アダマール変換、フーリエ変換その
他)を適用する方法
1) Method for directly using PCM (Pulse Code Modulation) data 2) Method for applying ADRC (Adaptive Dynamic Range Coding) 3) Method for applying DPCM (Differential PCM) 4) BTC (Block Trancation Coding) Method of applying 5) Method of applying VQ (Vector Quantization) 6) Frequency domain class (DCT (Descrete Cosine Transcription)
sform Coding), Hadamard transform, Fourier transform, etc.)

【0016】この実施例では、一例としてクラス分類部
5では、主に時間領域を意識したクラス分類法を使用
し、クラス分類部8では、周波数領域を意識したクラス
分類法を使用する。このように、クラス分類部5および
8で異なったクラス分類法が用いられる方が望ましい。
一例として、クラス分類部5では、ADRCを用いてク
ラス分類を行い、、クラス分類部8では、DCTを用い
てクラス分類を行う。
In this embodiment, as an example, the class classification unit 5 uses a class classification method that mainly considers the time domain, and the class classification unit 8 uses a class classification method that considers the frequency domain. As described above, it is preferable that different classification methods are used in the classification units 5 and 8.
As an example, the class classification unit 5 performs a class classification using ADRC, and the class classification unit 8 performs a class classification using DCT.

【0017】また、分類された各クラス毎に適応処理が
行われるが、予め用意された予測係数による積和演算を
用いる手法と、予め用意された予測値を出力する手法と
がある。例えば、図2に示すように、対象画素を含む8
ビットの入力画素x0 〜x8の9タップの予測におい
て、注目画素x4 の10ビット信号値を予測する場合を
考えると、予測式は、式(1)で示される。
The adaptive processing is performed for each of the classified classes. There are a method using a product-sum operation using a prepared prediction coefficient and a method of outputting a prepared prediction value. For example, as shown in FIG.
In the 9-tap prediction bit of the input pixel x 0 ~x 8, considering a case of predicting the 10-bit signal value of the target pixel x 4, the prediction equation is represented by the formula (1).

【0018】[0018]

【数1】 x´:注目画素x4 の10ビット予測値 xi :8ビット入力画素値 wi :予測係数(Equation 1) x': 10-bit prediction value of the target pixel x 4 x i: 8-bit input pixel value w i: prediction coefficients

【0019】次に、この発明の他の実施例を図5に示
す。入力端子11から8ビットからなるディジタル画素
データd10が供給される。その画素データd10は、
初段処理部12へ供給される。この初段処理部12は、
クラス分類部15、予測係数ROM16および予測演算
部17から構成される。また、次段処理部13は、クラ
ス分類部18、予測係数ROM19および予測演算部2
0から構成される。
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. The input terminal 11 supplies digital pixel data d10 composed of 8 bits. The pixel data d10 is
It is supplied to the first stage processing unit 12. This first stage processing unit 12
It comprises a classification unit 15, a prediction coefficient ROM 16 and a prediction calculation unit 17. The next-stage processing unit 13 includes a class classification unit 18, a prediction coefficient ROM 19, and a prediction calculation unit 2.
It consists of 0.

【0020】初段処理部12へ供給された画素データd
10は、クラス分類部15および予測演算部17へ供給
される。クラス分類部15では、供給された画素データ
d10を図2に示すように(3×3)ブロックに含まれ
る9個の画素x0 〜x8 が抽出され、注目画素をx4
して、クラスが分類される。そのクラスは、d11とし
て予測係数ROM16へ供給される。
The pixel data d supplied to the first stage processing unit 12
10 is supplied to the class classification unit 15 and the prediction calculation unit 17. The classification unit 15, the supplied pixel data d10 was 2 as shown in (3 × 3) 9 pixels x 0 ~x 8 included in the block are extracted, as a pixel of interest x 4, class being classified. The class is supplied to the prediction coefficient ROM 16 as d11.

【0021】予測係数ROM16では、図3に示すよう
に、予め記憶された予測係数の中から供給されたクラス
d11に対応する9個の予測係数w0 〜w8 が読み出さ
れる。読み出された予測係数d12は、予測演算部17
へ供給される。予測演算部17では、8ビットの画素デ
ータd10と予測係数d12とを用いて線形1次結合式
(1)から10ビットの予測値d13が生成される。生
成された10ビットの予測値d13は、初段処理部12
の出力として次段処理部13へ供給される。
As shown in FIG. 3, nine prediction coefficients w 0 to w 8 corresponding to the supplied class d11 are read out from the prediction coefficient ROM 16 as shown in FIG. The read prediction coefficient d12 is calculated by the prediction operation unit 17
Supplied to The prediction operation unit 17 generates a 10-bit prediction value d13 from the linear linear combination equation (1) using the 8-bit pixel data d10 and the prediction coefficient d12. The generated 10-bit prediction value d13 is stored in the first-stage processing unit 12
Is supplied to the next-stage processing unit 13 as the output of.

【0022】次段処理部13では、初段処理部12から
の10ビットの予測値d13がクラス分類部18および
予測演算部20へ供給される。クラス分類部18では、
供給された10ビットの予測値d13から予測値に応じ
た第1のクラスが分類され、さらに予測値d13より定
義されるレベル分布からクラスが分類される。すなわ
ち、9個の画素x0 〜x8 のそれぞれと対応する9個の
予測値を使用して、上述の実施例と同様にクラスが分類
される。分類された第1のクラスとクラスは、d14と
して予測係数ROM19へ供給される。
In the next stage processing unit 13, the 10-bit prediction value d 13 from the first stage processing unit 12 is supplied to the class classification unit 18 and the prediction calculation unit 20. In the classifying unit 18,
The first class corresponding to the predicted value is classified from the supplied 10-bit predicted value d13, and the class is further classified from the level distribution defined by the predicted value d13. That is, using the nine prediction values corresponding to each of the nine pixels x 0 ~x 8, classes are classified in the same manner as in the above example. The classified first class and class are supplied to the prediction coefficient ROM 19 as d14.

【0023】予測係数ROM19では、図4に示すよう
に、予め記憶された予測係数の中から供給されたクラス
d14に対応する9個の予測係数w0 〜w8 が読み出さ
れる。読み出された予測係数d15は、予測演算部20
へ供給される。予測演算部20では、予測値d13と予
測係数d15とを用いて線形1次結合式(1)から10
ビットの画素データd16が生成される。生成された1
0ビットの画素データd16は、次段処理部13の出力
として出力端子14から出力される。
As shown in FIG. 4, nine prediction coefficients w 0 to w 8 corresponding to the supplied class d14 are read out from the prediction coefficient ROM 19 as shown in FIG. The read prediction coefficient d15 is calculated by the prediction calculation unit 20.
Supplied to The prediction operation unit 20 calculates the linear linear combination expression (1) from the prediction value d13 and the prediction coefficient d15 from
The bit pixel data d16 is generated. Generated 1
The 0-bit pixel data d16 is output from the output terminal 14 as an output of the next stage processing unit 13.

【0024】次に、上述した予測係数ROMに記憶され
る予測係数の学習の一例を図6のフローチャートを用い
て説明する。このフローチャートは、ステップS1から
学習処理の制御が始まり、ステップS1の学習データ形
成では、例えば1フレームの中から8ビットの画素デー
タと10ビットの画素データとから学習データが形成さ
れる。フィールド内またはフレーム内の周辺画素の値が
学習データとして採用される。注目画素の真値と複数の
周辺画素の値とが一組の学習データである。
Next, an example of learning of the prediction coefficients stored in the above-described prediction coefficient ROM will be described with reference to the flowchart of FIG. In this flowchart, the control of the learning process starts from step S1, and in the learning data formation in step S1, for example, learning data is formed from 8-bit pixel data and 10-bit pixel data from one frame. The value of the peripheral pixel in the field or the frame is adopted as the learning data. The true value of the target pixel and the values of the plurality of peripheral pixels are a set of learning data.

【0025】ここで、周辺画素で構成されるブロックの
ダイナミックレンジが所定のしきい値より小さいもの、
すなわちアクティビティーの低いものは、学習データと
して扱わない制御がなされる。ダイナミックレンジが小
さいものは、ノイズの影響を受けやすく、正確な学習結
果が得られないおそれがあるからである。ステップS2
のデータ終了では、入力された全データ、例えば1フレ
ームのデータの処理が終了していれば、ステップS5の
予測係数決定へ制御が移り、終了していなければ、ステ
ップS3のクラス決定へ制御が移る。
Wherein the dynamic range of a block composed of peripheral pixels is smaller than a predetermined threshold value;
That is, control is performed so that a program with low activity is not treated as learning data. This is because a dynamic range having a small dynamic range is likely to be affected by noise and an accurate learning result may not be obtained. Step S2
At the end of the data, if the processing of all the input data, for example, the data of one frame has been completed, the control is shifted to the prediction coefficient determination in step S5, and if not, the control is shifted to the class determination in step S3. Move on.

【0026】ステップS3のクラス決定は、上述のよう
に、フィールド内またはフレーム内の所定の8ビットの
画素データに基づいたクラス決定がなされる。ステップ
S4の正規方程式生成では、後述する式(9)の正規方
程式が作成される。全データの処理が終了後、ステップ
S2のデータ終了から制御がステップS5に移る。この
ステップS5の予測係数決定では、この正規方程式を行
列解法を用いて解いて、予測係数を決める。ステップS
6の予測係数ストアで、予測係数をメモリにストアし、
この学習のフローチャートが終了する。
In the class determination in step S3, as described above, a class is determined based on predetermined 8-bit pixel data in a field or a frame. In the normal equation generation in step S4, a normal equation of Expression (9) described later is created. After the processing of all data is completed, the control shifts to step S5 from the end of data in step S2. In the prediction coefficient determination in step S5, this normal equation is solved using a matrix solution method to determine a prediction coefficient. Step S
In the prediction coefficient store of 6, the prediction coefficients are stored in the memory,
The learning flowchart ends.

【0027】図6中のステップS4(正規方程式生成)
およびステップS5(予測係数決定)の処理をより詳細
に説明する。注目画素の10ビットからなる画素データ
をyとし、その推定値をy´とし、その周囲の画素の値
をx1 〜xn としたとき、クラス毎に係数w1 〜wn
よるnタップの線形1次結合 y´=w1 1 +w2 2 +・・・+wn n (2) を設定する。学習前は、wi が未定係数である。
Step S4 in FIG. 6 (normal equation generation)
The process of step S5 (determination of prediction coefficient) will be described in more detail. The pixel data consisting of 10 bits of the pixel of interest and y, and the estimated value y ', the value of the surrounding pixels when the x 1 ~x n, of n tap according to the coefficient w 1 to w n for each class setting the linear combination y'= w 1 x 1 + w 2 x 2 + ··· + w n x n (2). Learning ago, w i is undetermined coefficients.

【0028】上述のように、学習はクラス毎になされ、
データ数がmの場合、式(2)は、式(3)で表され
る。 yj ´=w1 j1+w2 j2+・・・+wn jn (3) (但し、j=1,2,・・・,m)
As described above, learning is performed for each class.
When the number of data is m, equation (2) is represented by equation (3). y j ′ = w 1 x j1 + w 2 x j2 +... + w n x jn (3) (where j = 1, 2,..., m)

【0029】m>nの場合、w1 〜wn は、一意には決
まらないので、誤差ベクトルEの要素をそれぞれの学習
データxj1,xj2,・・・,xjn,yj における予測誤
差をej として、次の式(4)のごとく定義する。 ej =yj −(w1 j1+w2 j2+・・・+wn jn) (4) (但し、j=1,2,・・・,m) 次に、式(5)を最小にする係数を求め、最小自乗法に
おける最適な予測係数w1 ,w2 ,・・・,wn を決定
する。
When m> n, w 1 to w n are not uniquely determined, so that the elements of the error vector E are predicted by the respective learning data x j1 , x j2 ,..., X jn , y j error as e j, defined as the following equation (4). e j = y j − (w 1 x j1 + w 2 x j2 +... + w n x jn ) (4) (where j = 1, 2,..., m) The coefficients to be minimized are determined, and the optimal prediction coefficients w 1 , w 2 ,..., W n in the least squares method are determined.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】すなわち、式(5)のwi による偏微分係
数を求めると、式(6)に示すようになる。式(6)で
(i=1,2,・・・,n)である。
That is, when the partial differential coefficient based on w i in equation (5) is obtained, it becomes as shown in equation (6). (I = 1, 2,..., N) in equation (6).

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】式(6)を0にするように各wi を決めれ
ばよいから、
Since it is sufficient to determine each w i so that equation (6) is set to 0,

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】として、行列を用いると、Using a matrix,

【0036】[0036]

【数5】 (Equation 5)

【0037】となる。この方程式は、一般に正規方程式
と呼ばれている。正規方程式は、丁度未知数がn個だけ
ある連立方程式である。これにより最確値たる各未定係
数w1 ,w2 ,・・・wn を求めることができる。具体
的には、一般的に式(9)の左辺の行列は、正定値対称
なので、コレスキー法という手法により式(9)の連立
方程式を解くことができ、未定係数wi が求まり、クラ
スコードをアドレスとして、この係数wi をメモリに格
納しておく。
Is as follows. This equation is generally called a normal equation. The normal equation is a simultaneous equation having exactly n unknowns. Thereby, the undetermined coefficients w 1 , w 2 ,..., W n which are the most probable values can be obtained. Specifically, since the matrix on the left side of Expression (9) is generally positive definite symmetric, the simultaneous equation of Expression (9) can be solved by a method called the Cholesky method, and the undetermined coefficient w i is obtained, and the class The coefficient w i is stored in a memory using the code as an address.

【0038】この実施例では、クラス分類に使用する画
素と、予測演算に使用する画素とを同一のものとした
が、必ずしもその必要はない。また、初段処理部と次段
処理部との間で、予測係数ROMに記憶される予測係数
の数を同一としなくても良い。
In this embodiment, the pixels used for the class classification and the pixels used for the prediction calculation are the same, but it is not always necessary. Further, the number of prediction coefficients stored in the prediction coefficient ROM does not have to be the same between the first-stage processing unit and the next-stage processing unit.

【0039】また、この実施例では、線形1次結合式を
用いて10ビットの画素データを生成しているが、予め
クラス毎に用意された予測値を用いることも可能であ
る。
Further, in this embodiment, 10-bit pixel data is generated by using a linear linear combination equation, but it is also possible to use a predicted value prepared for each class in advance.

【0040】さらに、この実施例では、初段処理部およ
び次段処理部と2段構成とされているが、3段構成、4
段構成など多段構成とすることも可能である。
Further, in this embodiment, the first stage processing unit and the next stage processing unit have a two-stage configuration.
A multi-stage configuration such as a stage configuration is also possible.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明に依れば、クラス分類慶応処理
を用いて、入力された8ビットからなるディジタル画素
データから10ビットの予測値が生成され、その予測値
に基づいて10ビットの画素データが生成されるため、
量子化ビット数変換の性能を向上することが可能とな
る。
According to the present invention, a 10-bit predicted value is generated from inputted 8-bit digital pixel data by using the class classification processing, and a 10-bit pixel is generated based on the predicted value. Because data is generated,
It is possible to improve the performance of the quantization bit number conversion.

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

【図1】この発明の量子化ビット数変換装置の一実施例
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a quantization bit number conversion device according to the present invention.

【図2】この発明の量子化ビット数変換装置の説明に用
いる略線図である。
FIG. 2 is a schematic diagram used for describing a quantization bit number conversion device of the present invention.

【図3】この発明に適用される予測係数ROMの一例で
ある。
FIG. 3 is an example of a prediction coefficient ROM applied to the present invention.

【図4】この発明に適用される予測係数ROMの一例で
ある。
FIG. 4 is an example of a prediction coefficient ROM applied to the present invention.

【図5】この発明の量子化ビット数変換装置の他の実施
例のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the quantization bit number conversion device of the present invention.

【図6】この発明に適用される予測係数の学習を説明す
るためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating learning of a prediction coefficient applied to the present invention.

【図7】この発明の量子化ビット数変換装置の説明に用
いる略線図である。
FIG. 7 is a schematic diagram used for describing a quantization bit number conversion device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 初段処理部 3 次段処理部 5、8 クラス分類部 6、9 予測係数ROM 7、10 予測演算部 2 First stage processing unit Third stage processing unit 5, 8 Classification unit 6, 9 Prediction coefficient ROM 7, 10 Prediction calculation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−85287(JP,A) 特開 平8−307836(JP,A) 特開 平8−265711(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/38 H04N 5/14 H04N 5/92 H04N 7/24 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-85287 (JP, A) JP-A-8-307836 (JP, A) JP-A 8-265711 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 7/38 H04N 5/14 H04N 5/92 H04N 7/24

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 力ディジタル信号中の注目画素および
周辺画素のレベル分布のパターンに基づいてクラス分類
してクラスを検出するクラス検出手段と、予め学習処理により求められた 予測係数のうち上記クラ
スに対応するものが読み出される予測係数記憶手段と、 上記予測係数と上記注目画素および上記周辺画素とを用
た演算を用いて予測値を生成する予測値生成手段とか
らなるクラス分類適応処理手段を複数段有し、 後段となる上記クラス分類適応処理手段は、前段の出力
値と対象信号からクラス分類を行い、 少なくとも最後段となる上記クラス分類適応処理手段
は、出力する信号が上記入力ディジタル信号より多いビ
ット数を持つように出力するディジタル信号を生成する
ことを特徴とする量子化ビット数変換装置。
1. A based on the level distribution pattern of the pixel of interest and peripheral pixels in the input digital signal classification
The class of by the class detection means for detecting a class, the prediction coefficient obtained in advance by learning processing
Prediction coefficient storage means which corresponds to the scan is read from the predicted value generation means for generating a predicted value by using an arithmetic had use <br/> and the prediction coefficient and the pixel of interest and the peripheral pixels comprising the classification adaptive processing means comprises a plurality of stages, the above classification adaptive processing means comprising a subsequent stage, have rows classification from the preceding output value and the target signal, at least the last stage and becomes the classification adaptive processing means
Means that the output signal is greater than the input digital signal.
A quantization bit number conversion device for generating a digital signal output so as to have a bit number.
【請求項2】 力ディジタル信号中の注目画素および
周辺画素のレベル分布のパターンに基づいてクラス分類
してクラスを検出するクラス検出手段と、 上記クラスに対応する予測値が読み出される予測値記憶
手段とからなるクラス分類適応処理手段を複数段有し、 後段となる上記クラス分類適応処理手段は、前段の出力
値と対象信号からクラス分類を行い、 少なくとも最後段となる上記クラス分類適応処理手段
は、出力する信号が上記入力ディジタル信号より多いビ
ット数を持つように出力するディジタル信号を生成する
ことを特徴とする量子化ビット数変換装置。
2. Based on the level distribution pattern of the pixel of interest and peripheral pixels in the input digital signal classification
A plurality of stages of class classification adaptive processing means including class detection means for detecting a class by performing the above operation, and a predicted value storage means for reading a predicted value corresponding to the class, wherein the subsequent class classification adaptive processing means includes: There line classification from the preceding output value and the target signal, at least the last stage and becomes the classification adaptive processing means
Means that the output signal is greater than the input digital signal.
A quantization bit number conversion device for generating a digital signal output so as to have a bit number.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の量子化
ビット数変換装置において、 後段となる上記クラス分類適応処理手段は、前段の出力
値と上記入力ディジタル信号からクラス分類を行うこと
を特徴とする量子化ビット数変換装置。
3. The quantization bit number conversion device according to claim 1, wherein said class classification adaptive processing means at a subsequent stage performs class classification from an output value at a previous stage and said input digital signal. Characteristic quantization bit number conversion device.
【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の量子化
ビット数変換装置において、 後段となる上記クラス分類適応処理手段は、前段の出力
値と上記前段の出力値より定義されるレベル分布のパタ
ーンとからクラス分類を行うことを特徴とする量子化ビ
ット数変換装置。
4. The quantization bit number conversion device according to claim 1, wherein said class classification adaptive processing means at a subsequent stage comprises a level distribution defined by an output value of a preceding stage and an output value of said preceding stage. A quantization bit number conversion device for performing a class classification based on the pattern.
【請求項5】 力ディジタル信号中の注目画素および
周辺画素のレベル分布のパターンに基づいてクラス分類
をしてクラスを検出するクラス検出手段と、予め学習処理により求められた 予測係数のうち上記クラ
スに対応するものが読み出される予測係数記憶手段と、 上記予測係数と、上記注目画素および上記周辺画素とを
用いた演算により入力ディジタル信号より多いビット数
を持つディジタル信号である予測値を生成する予測値生
成手段とからなることを特徴とする量子化ビット数変換
装置。
5. Based on the level distribution pattern of the pixel of interest and peripheral pixels in the input digital signal classification
A class detection means for detecting a class by the above classes of prediction coefficients found in advance by learning processing
Prediction coefficient storage means for reading out the one corresponding to the input signal, the number of bits being larger than the input digital signal by an operation using the prediction coefficient, the pixel of interest and the peripheral pixel
Quantization bit number conversion apparatus characterized by comprising a prediction value generating means for generating a predicted value is a digital signal having a.
【請求項6】 力ディジタル信号中の注目画素および
周辺画素のレベル分布のパターンに基づいてクラス分類
してクラスを検出するステップと、予め学習処理により求められた 予測係数のうち上記クラ
スに対応するものが読み出されるステップと、 上記予測係数と上記注目画素および上記周辺画素とを用
た演算を用いて予測値を生成するステップとからなる
クラス分類適応処理を複数段有し、 後段となる上記クラス分類適応処理手段は、前段の出力
値と対象信号からクラス分類を行い、 少なくとも最後段となる上記クラス分類適応処理は、出
力する信号が上記入力ディジタル信号より多いビット数
を持つように出力するディジタル信号を生成する ことを
特徴とする量子化ビット数変換方法。
6. Based on the level distribution pattern of the pixel of interest and peripheral pixels in the input digital signal classification
The class of by detecting a class, the prediction coefficient obtained in advance by learning processing
A step that corresponds to the scan is read, the classification adaptive processing comprising the step of generating a predicted value by using an arithmetic had use <br/> and the prediction coefficient and the pixel of interest and the peripheral pixels a plurality of stages, the above classification adaptive processing means comprising a subsequent stage, have rows classification from the preceding output value and the target signal, the classification adaptive processing that is at least the last stage, out
The number of bits to be output is larger than that of the input digital signal.
Generating a digital signal to be output so as to have a quantization bit number conversion method.
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