JPH0260324A - データ信号圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、アナログ信号、デジタル信号、画像信号、音
声信号等のデータ信号を圧縮するデータ信号圧縮装置に
関する。

（２）従来の技術 従来より、アナログ信号、デジタル信号、画像信号、音
声信号等のデータ信号を圧縮することで、データ信号の
記憶量や伝送量を低減することが行われている。このよ
うなデータ信号を圧縮する場合には、元のデータ信号を
関数によって近似し、その関数のパラメータを圧縮後の
データとすることが行われている。

関数近似を利用してデータ信号の圧縮を行う技術は、通
常の画像信号や音声信号等が意味する内容は無秩序では
なく、ある規則に従っているとする考え方に立脚してい
る。そこで、その規則を関数によって表現することで近
似を行い、その関数のパラメータを圧縮されたデータと
している。

従来のデータ信号圧縮装置では、データ圧縮に用いる近
似関数として、三角級数や単一多項式などの無限回連続
微分可能な関数、折れ線間数、階段状関数が利用されて
いる。

（３）発明が解決しようとする課題 従来から用いられている無限回連続微分可能な関数、折
れ線間数、階段状関数等の近似関数は、データ信号が従
っている規則に必ずしも適合するものではなかっな。

そのために、得られる圧縮データは元のデータ信号に対
して近似精度が低いものとなってしまう不都合があった
。また、得られる圧縮データの元のデータ信号に対する
近似精度を高めようとすると、得られる圧縮データ量が
増大してしまうという問題点があった。

（４）課題を解決するための手段 本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、近似精度
が許容誤差内であり、かつ出力データ量の少ないデータ
圧縮を行うことを目的とし、この目的を達成するために
、入力データ信号を、不連続な点または連続しているが
微分不可能な点と、微分可能な領域とに分類する手段と
、分類手段によって分類された微分可能な領域を、微分
可能な２次の区分的多項式で近似する手段と、近似精度
が所定範囲内になるまで、区分的多項式の次元数を増加
させながら近似を繰返す手段とを設けるように構成され
ている。

（５）作用 この構成において、区分的多項式の次元数を増加させな
がら近似を繰返すことで、指定された精度に対して十分
かつ最小の次元数の近似関数が得られる。従って、その
近似関数のパラメータを出力データとすることで、近似
精度が許容誤差内であり、かつ出力データ量の少ないデ
ータ圧縮を行うことができるようになる。

（６）実施例 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明によるデータ信号圧縮装置の一実施例
を示す図である。

第１図において、データ信号圧縮装置１には、記憶装置
２から圧縮される前の画像信号、音声信号等のデータ信
号が供給される。画像信号、音声信号等のデータ信号は
、第２図に示すように時間区間［０，Ｔ］においてＮ同
種本化されて記憶装置２に記憶されているものとする。

これを点（ｔｂ、Ｖｋ）で表すことにする。

ｔｋ＝　ｋＴ／Ｎ　（ｋ＝０．１．２．・・・、　Ｎ−
１＞であり、ｖｋは、原信号の振幅値である。また、点
（１ｋ。

ｖｋ）の集合を！、　（ｔｋ、　ｙｋ〉）　Ｉｆ；ｂで
表すことにする。

記憶装置２に記憶されている画像信号、音声信号等のデ
ータ信号は、データ信号圧縮装置１の領域分割機構４に
供給され、ここで第３図にフローチャートで示すように
して、滑らかでひとつながりになる部分を抽出する処理
が行われる。

第３図において、まず原データ（（ｔｋ、　ｖｋ））ｕ
；ｂが記憶装置２からが読み込まれ、（１）式および（
２）式から、（２）式を最小にするパラメータＣ，が定
められる。

５（ｔ）＝ΣＣ１・ψ、（ｔ）　　・・・・（１）ただ
し、 ｍＴ／Ｍ≦ｔ≦（ｍ＋１）７７Ｍでは、ψ−（ｔ）＝　
（ｔＭ／Ｔ−ｍ）　２／２（ｍ＋１）Ｔ／Ｍ≦ｔ≦（ｍ
＋２）７７Ｍでは、ψ−（ｔ　）　＝３／４−　（ｔ　
Ｍ／Ｔ−ｍ−３／２）　２／　２（ｍ　＋２）　Ｔ　／
Ｍ≦ｔ≦（ｍ＋３）７７Ｍでは、ψ−（ｔ　）　＝　（
ｔ　Ｍ／Ｔ−ｍ−３＞　２／　２その他の場合では、 ψ・（ｔ）−〇 ここで、ｍはループ変数、Ｍは近似スプライン関数５（
ｔ）の次元数で、パラメータＣ１の個数から１を引いた
値、ｔは時間である。

このようにして、（２）式を最小にするパラメータＣ１
を定めながら、同時に、与えられた誤差範囲εに対して
、 １ｓ（ｔｋ＞　　Ｖｋｌ≦ｅ　　　−１３）（ｋ＝０．
１．２．・・・、Ｎ−１） ならしめるような最小のＭが定められる。

最小のＭを定めることは、Ｍを２から１ずつ増やしなが
ら（２）式を最小化するようにパラメータＣｍ　（ｍ＝
２．３．４・・・、Ｍ＋２）を定め、その結果得られる
近似スプライン関数５（ｔ）が（３）式を満たすことに
なる最初のＭをとることによって行える。

また、（３）式を最小化するようにパラメータＣ０＜　
ｍ＝２．３．４・・・、　！１４＋２　）を定めること
は、通常の最小二乗近似の方法に従って、 この曲率Ｋ（ｔ）が、定数δに対して Ｋ（ｔｋ））δ ・・・・　（６） なる連立−次方程式を解くことによって行える。

次に第２段階として、近似スプライン関数５（１）から
、その曲率Ｋ（ｔ）がｔ　＝　ｔ　ｋの各点について求
められる。

となるとき、その点ｔｋを不連続な点（または連続して
いるが微分不可能な点）と判断する。

この不連続点ｔｋをｔ　ｐｏ、　ｔ　ｐ＋、ｔｐ２、・
・・・ｔｐａ（ｔｐｏ＝ｔｏ、ｔｐａ＝ｔＮ−＋）と表
すと、原信号（（ｔｋ、　ｖｋ）　）　ｔＩ＝６をつな
がりの滑らかな領域の集合（（ｔｋ、　Ｖｋ）　＋　ｉ
ｌｌ！βｆ　　（ｉ＝１．２．・・・、　Ｑ−１）に分
割して、圧縮データ生成機構５（第１図参照）に供給す
る。

このようにして、領域分割機構４は不連続な点または連
続しているが微分不可能な点と、微分可能な領域とに分
類する。

圧縮データ生成機構５では、第４図にフローチャートで
示すようにして、パラメータｃシ、近似スプライン関数
５（ｔ）の次元数Ｍと、領域分割機構４で分割した一つ
の領域内の不連続点の数とを求め、領域分割機構４によ
って分類された微分可能な領域を微分可能な２次の区分
的多項式で近似する。

圧縮データ生成機構５は、領域分割機構４から一つの領
域（（ｔｋ、　ｖＪ　）　ｆ＋ｐｌ　ヲ読ミ込ミ、上述
したり１）式によって最小二乗近似を行い、最小の次元
数Ｍを定め、パラメータＣ・（ｍ＝２．３．・・・Ｍ＋
２）を定める。この次元数Ｍと、パラメータＣ１と、領
域分割機構４で分割した一つの領域内の不連続点の数、
すなわちＰ　ｉ＋１−　Ｐ　ｉが、圧縮データとして記
憶装置３（第１図）に出力される。

圧縮データの再生（復元）は、近似スプライン関数５（
ｔ）を再生することであるから、記憶装置３に記憶され
ているパラメータＣ，と、関数５（１）の次元数Ｍと、
一つの領域内の不連続点の数とから、 によって、近似スプライン関数５（ｔ）が得られ、これ
を連結することで、画像信号、音声信号等の原データ信
号か再生される。

次に、第５図に示す長方形の塗り潰し図形のデータ圧縮
を行う場合について、さらに具体的に説明する。

第５図の斜線部分がＮ同種本化されて記憶装置２に記憶
されているものとする。これを（ｆ　　（ｘｋ、ｙ＋）
’（Ｌδツ；δとすると、ｆ　（ｘｋ、　ｙ＋）は”１
″（黒）、または“０“′　（白）のいずれかの値とな
る。

−本の輪郭点列は、 （（ｔｋ、　　ｘｋ）、　　（ｔｋ、　　ｙｋ）　　）
　Ｎ＝６と表される。従って、上述した（１）式から＜
７）式のＶ　ｋ’；：　Ｘ　ｋあるいはｙｋと読み変え
て、Ｘ座標とＸ座標のそれぞれについて上述した領域分
割機構４１〇　− および圧縮データ生成機構５における処理を行うことで
、斜線部分の輪郭点列のデータ圧縮が行える。

また、（７）式によってデータ再生された輪郭点列に対
して、斜線部分の内部を始点として塗り潰しを行えば、
第５図に示す２値図形が復元される。

以上、本発明を数式により、また、簡単な２値図形を例
として説明したが、本発明の技術的思想によれば、更に
複雑な図形のデータ圧縮が可能である。

例えば、所謂活字体のフォントに限ることなく、第６図
に示すような毛筆体のフォントデータの圧縮を行うこと
も可能である。また、第７図に示す地図ような複雑な図
形の圧縮復元も可能である。

更には、図形データに限らず、画像信号、音声信号等の
データを圧縮復元することも可能である。

（７）発明の効果 以上で説明したように、本発明は、入力データ信号を、
不連続な点または連続しているが微分不可能な点と、微
分可能な領域とに分類する手段と、分類手段によって分
類された微分可能な領域を、微分可能な２次の区分的多
項式で近似する手段と、近似精度が所定範囲内になるま
で、区分的多項式の次元数を増加させながら近似を繰返
す手段とを設けるように構成されている。

この構成において、区分的多項式の次元数を増加させな
がら近似を繰返すことで、指定された精度に対して十分
かつ最小の次元数の近似関数が得られ、従って、その近
似関数のパラメータを出力データとすることで、近似精
度が許容誤差内であり、かつ出力データ量の少ないデー
タ圧縮を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるデータ信号圧縮装置の一実施例
を示すブロック図、 第２図は、第１図に示す回路の動作を説明する波形図、 第３図は、第１図に示す回路の動作を説明するフローチ
ャート図、 第４図は、第１図に示す回路の動作を説明するフローチ
ャート図、 第５図は、第１図に示す回路の動作を説明する平面図、 第６図は、第１図に示す回路の動作を説明する平面図、 第７図は、第１図に示す回路の動作を説明する平面図で
ある。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力データ信号を、不連続な点または連続しているが微
   分不可能な点と、微分可能な領域とに分類する手段と、 該分類手段によって分類された微分可能な領域を、微分
   可能な２次の区分的多項式で近似する手段と、 近似精度が所定範囲内になるまで、前記区分的多項式の
   次元数を増加させながら近似を繰返す手段とを有するデ
   ータ信号圧縮装置。