JPH0472870A - Picture encoding system - Google Patents

Picture encoding system

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JPH0472870A
JPH0472870A JP2182775A JP18277590A JPH0472870A JP H0472870 A JPH0472870 A JP H0472870A JP 2182775 A JP2182775 A JP 2182775A JP 18277590 A JP18277590 A JP 18277590A JP H0472870 A JPH0472870 A JP H0472870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
symbol
index
block
coefficient
probability
Prior art date
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Pending
Application number
JP2182775A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Kikuchi
義治 菊池
Masami Akamine
政巳 赤嶺
Yuriko Tsukahara
由利子 塚原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2182775A priority Critical patent/JPH0472870A/en
Publication of JPH0472870A publication Critical patent/JPH0472870A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the code volume without degrading the picture quality by changing the adaptive method corresponding to a symbol for adaptive arithmetic encoding in accordance with local properties of a block. CONSTITUTION:A picture is divided to plural blocks, and suitable conversion is selected for each block, and a coefficient corresponding to the picture element value in the converted block is quantized, and a symbol corresponding to it is subjected to adaptive arithmetic encoding. The adaptive method corresponding to the symbol for this encoding is changed by local properties of the block. That is, the adaptive method is changed at the time of symbol adaptive arithmetic encoding by statistical properties of respective converted coefficients such as selected orthogonal conversion, the variance value of coefficients, the probability density distribution, and the appearance probability of each symbol. Thus, the picture is efficiently encoded, and the code volume is reduced without degrading the picture quality.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は画像符号化方式に関し、特に、適応変換符号
化において適応算術符号化を用い、可変長符号化を行う
画像符号化方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to an image coding method, and in particular, an image code that uses adaptive arithmetic coding in adaptive transform coding and performs variable length coding. Regarding the conversion method.

(従来の技術) 画像の高能率符号化方式として、画像をいくつかのブロ
ックに分割し、各ブロックごとに適した変換を選択して
行う、適応変換符号化方式が般に用いられている。また
、変換されたブロックを量子化した後、その量子化値に
対応するシンボルに従い、長さの異なる符号語を用いて
符号化する可変長符号化が知られている。
(Prior Art) As a high-efficiency image encoding method, an adaptive transform encoding method is generally used in which an image is divided into several blocks and an appropriate transformation is selected and performed for each block. Furthermore, variable length coding is known in which a transformed block is quantized and then coded using code words of different lengths according to symbols corresponding to the quantized values.

この可変長符号化には、シンボルの出現確率が予め分か
っている場合において、−意に復号可能な符号に符号化
し、さらにその符号量が最小となるハフマン符号化があ
る。シンボルの出現確率が予め分かっている場合のハフ
マン符号の構成法は、例えば今井秀樹“情報理論”昭晃
堂のなかで述べられている。
Variable-length coding includes Huffman coding, which encodes into a code that can be arbitrarily decoded when the probability of appearance of a symbol is known in advance, and further minimizes the amount of code. A method of constructing a Huffman code when the probability of appearance of a symbol is known in advance is described, for example, in Hideki Imai's ``Information Theory'' by Shokodo.

ハフマン符号化において、符号語を決定する方法として
は2つ考えられる。1つは、一つのシンボルに対して一
つの符号語が対応付けられた符号語表を、符号化手段お
よび復号化手段の双方に備え、この符号語表を用いて符
号化を行う方法である。もう1つは、符号化に先立って
予め量子化値に対応するシンボルの出現頻度を調べ、そ
の出現頻度、あるいはその出現頻度を基にハフマン符号
を用いて構成した符号語を、復号化手段に伝送する方法
である。
In Huffman encoding, there are two possible methods for determining code words. One is a method in which both the encoding means and the decoding means are provided with a codeword table in which one codeword is associated with one symbol, and this codeword table is used to perform encoding. . The other method is to check the appearance frequency of the symbol corresponding to the quantized value before encoding, and then send the code word to the decoding means using the Huffman code based on the appearance frequency or the appearance frequency. It is a method of transmission.

(発明か解決しようとする課題) しかしながら、符号語表を用いる方法では、決定された
符号語が符号化を行う画像に対して最適なものでない場
合があり、この場合には符号化効率が悪化するという欠
点があった。さらに、この方法では、画像の局所的な性
質、すなわち画像中の位置によって異なる特質に適する
符号化を行うことがてきないという問題があった。
(Problem to be solved by the invention) However, in the method using a codeword table, the determined codeword may not be optimal for the image to be encoded, and in this case, the encoding efficiency deteriorates. There was a drawback to that. Furthermore, this method has a problem in that it is not possible to perform encoding suitable for local characteristics of the image, that is, characteristics that vary depending on the position in the image.

一方、出現頻度や符号語を伝送する方法では、この伝送
に伴う情報量により、符号化効率が低下してしまうとい
う問題があった。さらに、この方法では、符号語を構成
することに伴い、処理時間の増加やハードウェアの負担
が大きくなるといった不具合があった。
On the other hand, the method of transmitting appearance frequencies and code words has a problem in that encoding efficiency decreases due to the amount of information involved in this transmission. Furthermore, this method has problems such as an increase in processing time and a heavy burden on hardware due to the construction of code words.

この発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ハフマン符号化に
替えて適応算術符号化を用いることにより、画像の局所
的な性質に適した符号化を行い、画質を劣化させずに符
号量を減少させることができる画像符号化方式を提供す
ることにある。
The present invention was made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and its purpose is to use adaptive arithmetic coding instead of Huffman coding to create a system that is suitable for the local characteristics of images. An object of the present invention is to provide an image encoding method that can perform encoding and reduce the amount of code without deteriorating the image quality.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記目的を達成させるため、この発明は、画像を複数の
ブロックに分割し、分割したブロックを、各ブロックご
とに適した変換を選択して変換し、変換したブロック内
の画素値に対応する係数を量子化した後、この量子化値
に対応するシンボルを適応算術符号化する画像符号化方
式であって、前記適応算術符号化する際の前記シンボル
に対応する適応法を前記ブロックの局所的性質によって
変えるように構成されている。また、前記局所的性質が
、選択された前記直交変換および前記シンボルの符号化
される順序、前記係数の分散値、確率密度分布およびこ
の係数を量子化する際に用いられた量子化方式によって
定められた前記シンボルの出現確率分布、あるいは前記
係数の分散値であるか前記シンボルの出現確率であるか
を、前記量子化値によって定める、さらに、前記係数に
対応するビット配分量となるように構成されている。
[Configuration of the Invention (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the present invention divides an image into a plurality of blocks, and selects an appropriate transformation for each block. An image encoding method that quantizes coefficients corresponding to pixel values in the transformed block, and then adaptively arithmetic encodes symbols corresponding to the quantized values, the method comprising: The adaptive method corresponding to the symbol is configured to vary depending on the local properties of the block. Further, the local property is determined by the selected orthogonal transform, the coding order of the symbols, the variance value of the coefficient, the probability density distribution, and the quantization method used when quantizing the coefficient. The quantization value determines whether it is the probability distribution of the symbol, or the variance value of the coefficient, or the probability of occurrence of the symbol, and further configured to have a bit allocation amount corresponding to the coefficient. has been done.

(作用) 以上のような構成によって、この発明は、画像を複数の
ブロックに分割し、ブロックごとに適した直交変換を選
択して行う。変換されたブロックの係数を量子化し、量
子化値に対応するシンボルを、Qコーグなどの適応算術
符号化によって符号化する。シンボルの適応算術符号化
においては、選択された直交変換、係数の分散値、確率
密度分布、あるいは各シンボルの出現確率など、変換し
た各係数の統計的性質によって適応法を変えるようにし
ている。
(Operation) With the above configuration, the present invention divides an image into a plurality of blocks, and selects and performs an orthogonal transformation suitable for each block. The coefficients of the transformed block are quantized, and the symbols corresponding to the quantized values are encoded by adaptive arithmetic coding such as Qcog. In adaptive arithmetic coding of symbols, the adaptive method is changed depending on the statistical properties of each transformed coefficient, such as the selected orthogonal transformation, coefficient variance, probability density distribution, or probability of appearance of each symbol.

なお、Qコーグは、J 、 L 、旧tchell他:
 “Sortware implementation
s 01’ the Q−Codcr”、l13M J
ournal ofResearch and Dev
elopment、Vol、32.No、6.pp、7
53−774で述べられている。このQコーグは、2値
ンンボルに対する適応算術符号化であるが、多値シンボ
ルを2値シンボルに変換させることにより、多値シンボ
ルの符号化をもてきるものである。
In addition, Q Korg is J, L, former tchell, etc.:
“Sortware implementation
s 01' the Q-Codcr", l13M J
Our own of Research and Dev
elopment, Vol. 32. No, 6. pp, 7
53-774. This Qcog is adaptive arithmetic coding for binary symbols, and by converting a multilevel symbol into a binary symbol, it brings about the encoding of a multilevel symbol.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、この発明の画像符号化方式に係わる一実施例
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the image encoding method of the present invention.

同図において、ブロック分割回路1は、入力された画像
をN画素×N画素のブロックに分割し、分割したブロッ
クを出力するところである。また、ブロック分割回路1
は、画像の符号化が終了したことを指示する信号201
を出力するものである。
In the figure, a block division circuit 1 divides an input image into blocks of N pixels by N pixels and outputs the divided blocks. In addition, block division circuit 1
is a signal 201 indicating that image encoding has been completed.
This outputs the following.

変換選択回路3は、分割された各ブロックごとに適した
変換を選択し、選択した変換を示すインデクスk(k−
1,2,・・・、K)を出力するものである。
The transformation selection circuit 3 selects a suitable transformation for each divided block, and uses an index k (k-
1, 2, ..., K).

符号化回路5は、インデクスkを一意に復号できる符号
に符号化し、符号化された符号を出力するところである
The encoding circuit 5 encodes the index k into a uniquely decodable code and outputs the encoded code.

変換行列メモリ7は、インデクスkに従い、このインデ
クス1(に対応する変換行列T、を出力するものである
The transformation matrix memory 7 outputs the transformation matrix T corresponding to index 1 according to index k.

直交変換回路9は、ブロック分割回路1より出力された
ブロックを、変換行列T、に基づいて直交変換し、直交
変換されたブロックを出力するところである。
The orthogonal transformation circuit 9 orthogonally transforms the block output from the block division circuit 1 based on the transformation matrix T, and outputs the orthogonally transformed block.

量子化回路]]は、直交変換されたブロックの各係数C
(i、j)、(i、j=1,2.・・・、N)を量子化
し、量子化値に対応するシンボルA(ij)、(1,J
=1,2.・・、N)を出力するところである。
[quantization circuit]] is each coefficient C of the orthogonally transformed block.
(i, j), (i, j=1, 2..., N) are quantized, and the symbols A(ij), (1, J
=1,2. ..., N) is output.

1次元化回路]3は、シンボルA(i、j)を、ある定
められた順序に従い、シンボルa(1)a(2)、・・
・、  a (L)として出力するものである。また、
1次元化回路]3は、シンボルのブロック内の位置を示
す(i、j)を出力するものである。
One-dimensional circuit] 3 converts symbols A(i, j) into symbols a(1) a(2), . . . according to a certain predetermined order.
・, a (L). Also,
One-dimensionalization circuit] 3 outputs (i, j) indicating the position of the symbol within the block.

算術符号化回路15は、この発明の中心となるところで
あり、1次元化回路13から出力されたシンボルを、後
述するQコーグを用いた構成にょって適応算術符号化す
るものである。さらに、算術符号化回路15は、適応算
術符号化された符号を出力するところである。
The arithmetic encoding circuit 15 is the central part of the present invention, and performs adaptive arithmetic encoding on the symbols output from the one-dimensionalization circuit 13 using a configuration using a Qcog, which will be described later. Further, the arithmetic encoding circuit 15 outputs codes subjected to adaptive arithmetic encoding.

MUX (マルチプレクサ)17は、インデクスにの符
号と算術符号化回路15から出力された符号を多重化し
、復号化手段(図示せず)へ出力するものである。
A MUX (multiplexer) 17 multiplexes the code in the index and the code output from the arithmetic coding circuit 15, and outputs the multiplexed code to a decoding means (not shown).

第2図は、Qコーグを用いた算術符号化回路15の一実
施例の詳細を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing details of one embodiment of the arithmetic coding circuit 15 using Qcog.

標準偏差メモリ101は、変換選択回路3から出力され
たインデクスI(と、1次元化回路13から出力された
シンボルのブロック内の位置(ij)に基づき、そのシ
ンボルの分散値に対応する標準偏差σh  (i、j)
を決定して出力するものである。
The standard deviation memory 101 stores the standard deviation corresponding to the variance value of the symbol based on the index I output from the conversion selection circuit 3 (and the position (ij) in the block of the symbol output from the one-dimensionalization circuit 13). σh (i, j)
is determined and output.

出現確率メモリ103は、1次元化回路13から出力さ
れたシンボルが、このブロック内の最後のシンボル(a
poB/End  Of  Block)である確率p
k (i、j)を決定して出力するものである。
The appearance probability memory 103 stores the symbol output from the one-dimensional circuit 13 as the last symbol (a
The probability p that poB/End Of Block) is
k (i, j) is determined and output.

2値化回路105は、1次元化回路13から出力された
シンボルを、1つまたは複数の2値シンボルに変換し、
出力するところである。また、2値化回路105は、後
述するdをQインデクス選択回路107へ伝えるもので
ある。
The binarization circuit 105 converts the symbols output from the one-dimensionalization circuit 13 into one or more binary symbols,
This is where it will be output. The binarization circuit 105 also transmits d, which will be described later, to the Q index selection circuit 107.

Qインデクス選択回路]07は、2値化されたシンボル
bが、aがa p、。3か否かを示すシンボルてないと
伝えられた場合、標準偏差メモリ101より出力された
標準偏差σh  (i+  J)によってクラス分けさ
れたインデクスSを決定し、出力するものである。また
、Qインデクス選択回路107は、2値化されたシンボ
ルbが、aがa E(18か否かを示すシンボルである
と伝えられた場合、出現確率メモリ103より出力され
た確率p *  (t +j)によってクラス分けされ
たインデクスSを決定し、出力するものである。
[Q index selection circuit] 07, the binarized symbol b is a p, and the symbol a is a p. If it is informed that there is no symbol indicating whether the value is 3 or not, an index S classified into classes is determined and output based on the standard deviation σh (i+J) output from the standard deviation memory 101. Further, when the Q index selection circuit 107 is informed that the binarized symbol b is a symbol indicating whether or not a is a E (18), the Q index selection circuit 107 selects the probability p * ( t + j) is determined and output.

Qインデクスフモリ109は、M種類のQインデクスを
格納することろであり、Qインデクス選択回路]07か
ら出力されるインデクスSに対応するQインデクスq、
を出力するものである。
The Q index memory 109 stores M types of Q indexes, and stores the Q index q corresponding to the index S output from the Q index selection circuit 07,
This outputs the following.

MPS推定値メモリ1]1は、M種類(7)MPS推定
値を格納することろであり、Qインデクス選択回路]0
7から出力されるインデクスSに対応するMPS推定値
m、を出力するものである。
The MPS estimated value memory 1]1 stores M types (7) MPS estimated values, and the Q index selection circuit]0
The MPS estimated value m corresponding to the index S output from 7 is output.

Qコーダ]13は、Qインデクスフモリ1.09より出
力されたQインデクスq6および、MPS推定値メモリ
111より出力されたMPS推定値m6を用い、2値化
回路1.05から出力された2値シンボルを符号化する
ところである。また、Qコーダ]]3は、出現確率の高
いシンボルMPSおよび出現確率の低いシンボルLPS
の出現確率によって決まるQ値を用いてシンボルの出現
確率に適応した符号化を行うものである。
[Q coder] 13 uses the Q index q6 outputted from the Q index fumori 1.09 and the MPS estimated value m6 outputted from the MPS estimated value memory 111, and uses the 2 This is where the value symbols are encoded. In addition, the Q coder]]3 is a symbol MPS with a high probability of appearance and a symbol LPS with a low probability of appearance.
The Q value determined by the probability of appearance of a symbol is used to perform encoding adapted to the probability of appearance of a symbol.

このように、この発明の一実施例は構成されており、次
にこの発明の詳細な説明する。
One embodiment of the present invention is thus constructed, and will now be described in detail.

入力された画像は、ブロック分割回路1によってN側索
×N画素のブロックに分割される。分割されたブロック
は、変換選択回路3によってこのブロックに適した変換
が選択される。さらに、変換選択回路3からは選択され
た変換を示すインデクス1(が出力される。
The input image is divided by the block division circuit 1 into blocks of N laterals×N pixels. For the divided blocks, a transformation selection circuit 3 selects a transformation suitable for this block. Furthermore, the conversion selection circuit 3 outputs an index 1 (indicating the selected conversion).

ここで、変換選択回路3における変換の選択方法として
は、赤嶺他: “適応ビット配分を有する適応K L変
換符号化方式” 1989年電子情報通信学会秋季大会
予稿集D−42に記載されている。これによれば、予め
代表自己相関行列を作成しておき、この代表自己相関行
列と人力されたブロックの自己相関行列の距離に基づい
て行えばよい。この代表自己相関行列は、」二記予稿集
にも記載されているように、あるブロックの集合に対し
、各ブロックに含まれるベクトルより自己相関行列を作
り、LBGアルゴリズムによりグループ分けを行い、グ
ループ毎に代表自己相関行列を求めて作成すればよい。
Here, the conversion selection method in the conversion selection circuit 3 is described in Akamine et al.: "Adaptive KL Transform Coding Method with Adaptive Bit Allocation" Proceedings of the 1989 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Autumn Conference D-42. . According to this, a representative autocorrelation matrix may be created in advance, and the determination may be performed based on the distance between this representative autocorrelation matrix and the manually created autocorrelation matrix of the block. This representative autocorrelation matrix is created by creating an autocorrelation matrix for a set of blocks from the vectors included in each block, grouping them using the LBG algorithm, and then A representative autocorrelation matrix may be obtained and created for each case.

なお、あるブロックの集合としては、いくつかのテスト
画像をブロック分割回路1と同様の手段により分割した
ブロックの集合を用いればよい。
Note that as a set of blocks, a set of blocks obtained by dividing several test images by the same means as the block dividing circuit 1 may be used.

変換選択回路3より出力されたインデクスl(は、符号
化回路5によって符号化される。符号化回路5における
符号化は、全ての変換インデクスに対して等しい符号長
をもつ固定長符号化を行ってもよい。また、予め作成さ
れた可変長符号表を用いて可変長符号化を行ってもよい
。あるいは、符号化する画像の全てのブロックについて
、選択される変換をあらかしめ調べ、その変換の出現頻
度に応じてハフマン符号を作成し、インデクスkを符号
化して復号化手段へ伝送する以前に、変換インデクスと
作成されたハフマン符号との対応関係を伝送してもよい
The index l( outputted from the conversion selection circuit 3) is encoded by the encoding circuit 5. The encoding circuit 5 performs fixed-length encoding with the same code length for all transformation indices. Alternatively, variable-length encoding may be performed using a variable-length code table created in advance.Alternatively, for all blocks of the image to be encoded, the selected transformation may be checked, and the transformation A Huffman code may be created according to the appearance frequency of , and before the index k is encoded and transmitted to the decoding means, the correspondence between the conversion index and the created Huffman code may be transmitted.

また、変換選択回路3より出力されたインデクスl(は
、変換行列メモリ7にも入力され、このインデクス1(
に対応する変換行列T、が変換行列メモリ7から出力さ
れる。
In addition, the index l( outputted from the conversion selection circuit 3 is also input to the conversion matrix memory 7, and this index 1(
A transformation matrix T corresponding to is output from the transformation matrix memory 7.

一方、ブロック分割回路1より出力されたブロックは、
直交変換回路9によって変換行列Tkに基づいた直交変
換が行われる。変換されたブロックの係数C(i、j)
は、量子化回路11によって量子化され、この量子化値
に対応するシンボルA(i、j)が出力される。量子化
回路11における量子化は、線形量子化を行ってもよい
し、何らかの非線形量子化を行ってもよい。また、この
量子化はインデクスにおよび(i、j)によって異なる
量子化を行ってもよいし、同一の量子化を行ってもよい
。例えば、C(1,1,)のみを他の係数より小さな量
子化幅で量子化を行ってもよい。
On the other hand, the block output from the block division circuit 1 is
Orthogonal transformation circuit 9 performs orthogonal transformation based on transformation matrix Tk. Coefficients of the transformed block C(i,j)
is quantized by the quantization circuit 11, and a symbol A(i, j) corresponding to this quantized value is output. The quantization in the quantization circuit 11 may be linear quantization or some kind of nonlinear quantization. Further, this quantization may be performed differently depending on the index and (i, j), or the same quantization may be performed. For example, only C(1,1,) may be quantized with a smaller quantization width than other coefficients.

量子化回路11より出力されたシンボルA(i。Symbol A(i.

j)は、1次元化回路]3によって後述するある定めら
れた順序に従い、シンボルa(1,)、a(2) ・・
・、  a (L)として出力される。第3図は(i、
j)と、1次元化回路13から出力される順序を対応付
ける表の一例である。この順序は全てのブロックについ
て同一のものを用いてもよい。また、変換選択回路3で
選択されたインデクス1(によって異なる順序を用いて
もよい。この場合の順序の決定法は、分散値の大きな係
数に対応するシンボルを先に出力させるようにしてもよ
い。
j) are the symbols a(1,), a(2)...
・, is output as a (L). Figure 3 shows (i,
This is an example of a table that associates j) with the order of output from the one-dimensionalization circuit 13. The same order may be used for all blocks. Also, a different order may be used depending on the index 1 selected by the conversion selection circuit 3. In this case, the order may be determined by outputting the symbol corresponding to the coefficient with a large variance value first. .

第4図(A)、(B)はこのような分散値の大きな順に
出力させる場合の順序の一例を示したものである。第4
図(A)は各係数の分散値を、第4図(B)は(i、j
)と出力順序を対応付ける表] 3 である。
FIGS. 4(A) and 4(B) show an example of the order in which the output is performed in descending order of the variance value. Fourth
Figure (A) shows the variance value of each coefficient, and Figure 4 (B) shows (i, j
) and the output order] 3.

なお、シンボルa (1,) 、  a (2) 、・
・・、a(L)には、1次元化回路13に入力したシン
ボルA(i、j)の全てが含まれていてもよいし、ある
いは予め個数を決めて、その個数だけが含まれるように
してもよい。すなわち予め個数をLとすれば、1次元化
回路]3から、1番目からL番目までのシンボルa (
1,) 、  a (2) 、・・・、a(L)を出力
すればよい。ここで、個数りは、全てのブロックで同一
でもよいし、選択された変換によって異なる個数を用い
てもよい。
Note that the symbols a (1,), a (2), ・
..., a(L) may include all of the symbols A(i, j) input to the one-dimensional circuit 13, or the number may be determined in advance and only that number may be included. You can also do this. That is, if the number is L in advance, from the one-dimensional circuit]3, the first to Lth symbols a (
1,) , a (2) , . . . , a(L) may be output. Here, the number may be the same for all blocks, or may be different depending on the selected transformation.

また、L8゜8番目以降のシンボルが、全て量子化値0
に対応するシンボルの場合は、L EOB 番目のシン
ボル8(LEOll)をブロックの終りを示すシンボル
a EOBとし、1番目からL EOB番目までのL 
HO2個のシンボルa (1) 、  a (2) 、
 −a (LEOll  1) 、  aEoBのみを
出力するようにしてもよい。
Also, L8゜8th and subsequent symbols all have a quantization value of 0.
In the case of symbols corresponding to
HO2 symbols a (1) , a (2) ,
-a (LEOll 1) and only aEoB may be output.

1次元化回路13から出力されたシンボルは、算術符号
化回路15内の2値化回路105およびQインデクス選
択回路107に入力される。また、シンボルのブロック
内の位置を示す(i、j)は、標準偏差メモリ101、
出現確率メモリ103、およびQインデクス選択回路1
07に入力される。
The symbols output from the one-dimensional conversion circuit 13 are input to the binarization circuit 105 and the Q index selection circuit 107 in the arithmetic coding circuit 15. Further, (i, j) indicating the position of the symbol within the block is stored in the standard deviation memory 101,
Appearance probability memory 103 and Q index selection circuit 1
07 is input.

また、変換選択回路3から出力されたインデクスl(は
、標準偏差メモリ10]および出現確率メモリ103に
人力されている。
In addition, the index l outputted from the conversion selection circuit 3 is manually stored in the standard deviation memory 10 and the appearance probability memory 103.

標学偏差メモリ101においては、インデクス1(と符
号化するシンボルのブロック内の位置(l。
In the standard deviation memory 101, the index 1 (and the position (l) of the symbol to be encoded within the block) are stored.

j)に基づき、そのシンボルの分散値に対応する標準偏
差σh  (i、j)が決定される。そして、決定され
た標準偏差σ*  (t、j)がQインデクス選択回路
107へ出力される。
j), the standard deviation σh (i, j) corresponding to the variance value of that symbol is determined. The determined standard deviation σ* (t, j) is then output to the Q index selection circuit 107.

出現確率メモリ103においては、符号化するシンボル
aがブロック内で最初に1次元化回路13から出力され
るシンボルa(1)である場合、それがa EOBであ
る確率p(a (1,) =aEOB )がQインデク
ス選択回路1.07へ出力される。また、符号化するシ
ンボルaが2番目以降の場合には、rつ前のシンボルa
が量子化値0に対応するシンボルでないとき、そのシン
ボルaがa EOBである条件付確率がQインデクス選
択回路107へ出力される。
In the appearance probability memory 103, when the symbol a to be encoded is the first symbol a(1) output from the one-dimensionalization circuit 13 in the block, the probability that it is a EOB is p(a (1,) =aEOB) is output to the Q index selection circuit 1.07. In addition, if the symbol a to be encoded is the second or subsequent symbol, the r previous symbol a
is not a symbol corresponding to a quantization value of 0, the conditional probability that the symbol a is a EOB is output to the Q index selection circuit 107.

2値化回路105に入力されたシンボルaは2値化され
、2値シンボルbとしてQニーダ113へ出力される。
Symbol a input to the binarization circuit 105 is binarized and output to the Q kneader 113 as a binary symbol b.

ここで、シンボルaの2値化は、シンボルaが表してい
る量子化値を固定小数点表現し、上位ビットから並べた
ものでよい。あるいは、第5図(A)〜(F)で示すフ
ローチャートを用いて2値化してもよい。ただし、第5
図において、r3 log 、  dbjt 、 Dハ
あラカシ、メ定メラした定数である。
Here, the symbol a may be binarized by expressing the quantized value represented by the symbol a as a fixed-point number and arranging the quantized values from the most significant bits. Alternatively, binarization may be performed using the flowcharts shown in FIGS. 5(A) to 5(F). However, the fifth
In the figure, r3 log, dbjt, and D are constants.

なお、2値化回路105において、多値シンボルaはひ
とつあるいは複数の2値シンボルに変換される。そのと
き、aがEOBか否かを示す2値シンボルが出力される
ときはd−Dとし、そうでなければ、出力される2値シ
ンボルが1つの多値シンボルに対応して出力される2値
シンボルのうち何番目のシンボルかを示す位置をdとす
る。そして、このdがQインデクス選択回路1.07へ
伝えられる。
Note that in the binarization circuit 105, the multilevel symbol a is converted into one or a plurality of binary symbols. At that time, when a binary symbol indicating whether or not a is EOB is output, it is set as d-D, and otherwise, the output binary symbol corresponds to one multilevel symbol and is output as d-D. Let d be the position indicating which symbol among the value symbols. This d is then transmitted to the Q index selection circuit 1.07.

Qインデクス選択回路107では、伝えられたdがDで
ない場合、標準偏差メモリ1.01より出力された標準
偏差σk (i、j)によってクラス分けされたインデ
クスSが決定される。また、dがDである場合、出現確
率メモリ103より出力された確率pi  (1,J)
によってクラス分けされたインデクスSが決定される。
In the Q index selection circuit 107, if the transmitted d is not D, an index S classified into classes is determined based on the standard deviation σk (i, j) outputted from the standard deviation memory 1.01. Furthermore, when d is D, the probability pi (1, J) output from the appearance probability memory 103
The classified index S is determined by.

ここで、Qインデクス選択回路]07における、インデ
クスSの決定法の一例を第6図に示す。同図において、
d−” ノ’1% 合ハ、bがBOB判定に対応するシ
ンンボルであった場合である。なお、σ、8はσ。
Here, an example of the method for determining the index S in the Q index selection circuit]07 is shown in FIG. In the same figure,
This is the case where b is a symbol corresponding to BOB judgment. Note that σ and 8 are σ.

(i、j)の最大値すなわち (Immx =m a X ” U*  (1、j )
1、に である。第6図に示した実施例おいては、dがDでない
場合は係数標準偏差σ*  (i、j)すなわち分散値
によってクラス分けされ、dがDであった場合はEOB
の条件付確率p(i、j)によってクラス分けされる。
The maximum value of (i, j), i.e. (Immx = m a X ” U* (1, j)
1. In the example shown in FIG. 6, when d is not D, classes are classified based on the coefficient standard deviation σ* (i, j), that is, the variance value, and when d is D, EOB
Classification is performed according to the conditional probability p(i, j).

また、インデクスSの決定法の他の例を第7.8.9図
に示す。但し、第8゜9図において、σ□は任意に定め
られた正の数であり、これは各シーケンスの全ての変換
に対する平均の標準偏差に定めればよい。
Further, another example of the method for determining the index S is shown in FIG. 7.8.9. However, in FIG. 8.9, σ□ is an arbitrarily determined positive number, which may be determined as the standard deviation of the average for all transformations of each sequence.

このようにクラス分けされたインデクスSは、Qインデ
クス選択回路]07より出力され、Qインデクスメモリ
]09およびMPS推定値メモリ]]1に入力される。
The index S classified in this way is output from the Q index selection circuit]07 and input to the Q index memory]09 and the MPS estimated value memory]1.

インデクスSが入力されたQインデクスフモリ109に
おいては、このインデクスSに対応するQインデクスq
、がM種類の中から選ばれ、Qコーダ]]3へ出力され
る。このQインデクスフモリ109では、1つの2値シ
ンボルの符号化が終了する毎に、Qインデクスが更新さ
れた場合にはその更新されたQインデクスがq、とされ
て格納される。
In the Q index memory 109 to which the index S is input, the Q index q corresponding to this index S is
, is selected from M types and output to the Q coder]]3. In the Q index memory 109, each time the encoding of one binary symbol is completed, if the Q index is updated, the updated Q index is stored as q.

また、インデクスSが入力されたMPS推定値メモリ1
11においては、このインデクスSに対応したMPS推
定値m、がM種類の中がら選ばれ、Qコーダ]]3へ出
力される。このMPS推定値メモリ11]ても、1つの
2値シンボルの符号化が終了する毎に、MPS推定値が
更新された場合にはその更新されたMPS推定値がm6
とされて格納される。
Also, the MPS estimated value memory 1 to which the index S is input
11, the MPS estimated value m corresponding to this index S is selected from among M types and is output to the Q coder]]3. Even in this MPS estimated value memory 11, if the MPS estimated value is updated each time encoding of one binary symbol is completed, the updated MPS estimated value is m6
It is stored as .

Qニーダ113へ出力された2値シンボルbは、Qニー
ダ113によって符号化される。この際、Qニーダ11
3においては、Qインデクスq8により定められるQ値
、およびMPS推定値m、が用いられる。
The binary symbol b output to the Q kneader 113 is encoded by the Q kneader 113. At this time, Q kneader 11
3, the Q value determined by the Q index q8 and the MPS estimated value m are used.

ここで、Q値は、例えば第10図に示すようなQテーブ
ルの中から選び出される。現在のQ値(Qe  Val
ue)は、Qテーブルの中のどの値であるかを示ずQイ
ンデクス(Qe  1ndeX)により定められる。
Here, the Q value is selected from a Q table as shown in FIG. 10, for example. Current Q value (Qe Val
ue) indicates which value in the Q table it is and is determined by the Q index (Qe 1ndeX).

QインデクスおよびMPS推定値は、符号化時の正規化
処理に伴って適応的に更新されていく。
The Q index and the MPS estimated value are adaptively updated in accordance with normalization processing during encoding.

第11図(A)〜(D)に、Qインデクス、Q値、およ
びMPS推定値の初期化法および更新法の一例を示す。
FIGS. 11(A) to 11(D) show an example of an initialization method and an updating method for the Q index, Q value, and MPS estimated value.

また、第12図に、ハードウェアエンコーダを用いたと
きの、Qコーグ1]3の入力シンボル、出力シンボル、
およびQ値の一例を示す。
In addition, FIG. 12 shows the input symbols, output symbols, and
and an example of the Q value.

Qニーダ113によって符号化された符号は、MUXl
、7へ出力され、符号化回路5から出力された符号と多
重化される。
The code encoded by the Q kneader 113 is MUXl
, 7, and is multiplexed with the code output from the encoding circuit 5.

画像の符号化が終了すると、ブロック分割回路]から出
力された信号20]が、Qニーダ113に入力され、こ
れにより符号化終了処理が行われる。
When the encoding of the image is completed, the signal 20 outputted from the block dividing circuit is input to the Q kneader 113, and thereby the encoding completion process is performed.

このように、シンボルの出現確率は画像の局所的性質に
よって生じる係数の統計的性質によって異なるので、そ
れに応じた異なるQインデクスおよびMPS推定値を用
いることによって符号化効率を向上させることができる
。今回の実施例では、符号化するシンボルを、分散値あ
るいは出現確率に応じていくつかのクラスに分割し、各
クラスにより異なるQインデクスおよびMPS推定値を
用いて符号化効率の向上を図っている。
In this way, since the probability of appearance of a symbol differs depending on the statistical properties of the coefficients caused by the local properties of the image, encoding efficiency can be improved by using different Q indexes and MPS estimates accordingly. In this example, the symbols to be encoded are divided into several classes according to the variance value or appearance probability, and the encoding efficiency is improved by using different Q indexes and MPS estimation values for each class. .

なお、今回の実施例では、分散値あるいは出現確率に応
じて適応法を変えているが、この発明は、これに限るこ
とはない。例えば、出現確率メモリ103を削除し、標
準偏差メモリ101のみにすることにより、分散値のみ
に応じて適応法を変えることが可能である。ことのきの
Qインデクス選択回路107における、インデクスSの
決定法は、第13.1.4図に示す。
Note that in this embodiment, the adaptation method is changed depending on the variance value or the appearance probability, but the invention is not limited to this. For example, by deleting the appearance probability memory 103 and leaving only the standard deviation memory 101, it is possible to change the adaptation method depending only on the variance value. The method for determining the index S in the current Q index selection circuit 107 is shown in FIG. 13.1.4.

また、標準偏差メモリ]01および出現確率メモリ10
3を共に削除し、インデクスkを直接Qインデクス選択
回路1−07に入力させることにより、選択された直交
変換およびシンボルの符号化される順序に応じて適応法
を変えることができる。
In addition, standard deviation memory] 01 and appearance probability memory 10
3 and directly inputting the index k to the Q index selection circuit 1-07, the adaptation method can be changed depending on the selected orthogonal transform and the order in which the symbols are encoded.

このときのインデクスSの決定法は、第15図に示すよ
うなものである。
The method for determining the index S at this time is as shown in FIG.

さらに、標準偏差メモリ101および出現確率メモリ1
03を共に削除し、これらの替わりに複数の出現確率分
布p−(i、j、d)を格納する確率分布メモリを設け
ることにより、シンボルの出現確率分布に応じて適応法
を変えることができる。第16図はこの場合のインデク
スSの決定法である。
Furthermore, standard deviation memory 101 and appearance probability memory 1
By deleting 03 and replacing them with a probability distribution memory that stores multiple occurrence probability distributions p-(i, j, d), the adaptation method can be changed depending on the symbol occurrence probability distribution. . FIG. 16 shows the method for determining the index S in this case.

さらにまた、標準偏差メモリ101および出現確率メモ
リ103に追加し、複数の出現確率分布2 ] p   (i、j、d)を格納する確率分布メモリを備
えることにより、適応法を分散値に応じて変えるか出現
確率に応して変えるかを、符号化する係数のブロック内
の位置i、jと量子化値によって定めることが可能とな
る。この際のインデクスSの決定法は、第17図のよう
になる。
Furthermore, by adding a probability distribution memory to the standard deviation memory 101 and the occurrence probability memory 103 and storing a plurality of occurrence probability distributions 2 p (i, j, d), the adaptive method can be adapted according to the variance value. It is possible to determine whether to change or change depending on the appearance probability based on the positions i and j of the coefficient to be encoded within the block and the quantization value. The method for determining the index S at this time is as shown in FIG.

最後に、標準偏差メモリ10]および出現確率メモリ1
03を共に削除し、複数のビット配分量gb  (i、
j、d)を格納するビット配分量メモリを配置すること
により、シンボルのビット配分量に応じて適応法を変え
ることができるようになる。そして、このときのインデ
クスSの決定法は、第18図のフローチャー1・て示す
ものとなる。なお、第18図において、g III N
 tはgb(i+  j。
Finally, standard deviation memory 10] and appearance probability memory 1
03 are deleted together, and multiple bit allocation amounts gb (i,
By arranging a bit allocation amount memory that stores j, d), it becomes possible to change the adaptation method depending on the bit allocation amount of the symbol. The method for determining the index S at this time is shown in flowchart 1 in FIG. In addition, in FIG. 18, g III N
t is gb(i+j.

d)の最大値である。d) is the maximum value.

[発明の効果] 以上説明してきたように、この発明によれば、適応算術
符号化を用いることにより、画像の局所的性質に適した
符号化を行うことができる。このため、効率よく画像の
符号化を行うことができ、画質を劣化させずに符号量を
減少させることが可能となる。さらに、符号化の処理時
間を減少させ、ハードウェアの負担を軽減させることが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by using adaptive arithmetic coding, it is possible to perform coding suitable for the local characteristics of an image. Therefore, images can be encoded efficiently, and the amount of code can be reduced without deteriorating the image quality. Furthermore, it is possible to reduce the encoding processing time and reduce the burden on hardware.

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

第1図はこの発明の画像符号化方式に係わる一実施例を
示すブロック図、第2図は第1図に示す算術符号化回路
の詳細を示すブロック図、第3図乃至第12図はこの発
明の一実施例を説明するための表、フローチャート、あ
るいはQテーブル、第13図乃至第18図はこの発明の
詳細な説明するためのフローチャー1・である。 15・・・算術初号化回路 10]・・・標準偏差メモリ 103・・・出現確率メモリ ]05・・・2値化回路 ]07・Qインデクス選択回路 109・・・Qインデクスメモリ 111・・・MPS推定値メモリ 113・・・Qコーグ
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the image encoding system of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing details of the arithmetic encoding circuit shown in FIG. 1, and FIGS. Tables, flowcharts, or Q tables for explaining one embodiment of the invention, FIGS. 13 to 18 are flowcharts 1 for explaining the invention in detail. 15... Arithmetic initialization circuit 10]... Standard deviation memory 103... Appearance probability memory] 05... Binarization circuit] 07... Q index selection circuit 109... Q index memory 111...・MPS estimated value memory 113...Qcog

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)画像を複数のブロックに分割し、分割したブロッ
クを、各ブロックごとに適した変換を選択して変換し、
変換したブロック内の画素値に対応する係数を量子化し
た後、この量子化値に対応するシンボルを適応算術符号
化する画像符号化方式であって、 前記適応算術符号化する際の前記シンボルに対応する適
応法を前記ブロックの局所的性質によって変えることを
特徴とする画像符号化方式。
(1) Divide the image into multiple blocks, convert the divided blocks by selecting an appropriate transformation for each block,
An image coding method that quantizes coefficients corresponding to pixel values in a transformed block and then adaptively arithmetic encodes symbols corresponding to the quantized values, the method comprising: An image coding method characterized in that a corresponding adaptation method is varied depending on the local properties of the block.
(2)前記局所的性質は、選択された前記直交変換およ
び前記シンボルの符号化される順序であることを特徴と
する請求項(1)記載の画像符号化方式。
(2) The image encoding method according to claim 1, wherein the local property is the selected orthogonal transform and the order in which the symbols are encoded.
(3)前記局所的性質は、前記係数の分散値であること
を特徴とする請求項(1)記載の画像符号化方式。
(3) The image encoding method according to claim 1, wherein the local property is a variance value of the coefficient.
(4)前記局所的性質は、前記係数の確率密度分布およ
びこの係数を量子化する際に用いられた量子化方式によ
って定められた前記シンボルの出現確率分布であること
を特徴とする請求項(1)記載の画像符号化方式。
(4) The local property is an appearance probability distribution of the symbol determined by a probability density distribution of the coefficient and a quantization method used to quantize the coefficient. 1) Image encoding method described.
(5)前記局所的性質は、前記係数の分散値あるいは前
記シンボルの出現確率であることを特徴とする請求項(
1)記載の画像符号化方式。
(5) Claim (5) characterized in that the local property is a variance value of the coefficient or a probability of appearance of the symbol.
1) Image encoding method described.
(6)前記局所的性質を、前記係数の分散値とするか前
記シンボルの出現確率とするかを、前記量子化値によっ
て定めることを特徴とする請求項(5)記載の画像符号
化方式。
(6) The image encoding method according to claim (5), wherein whether the local property is a variance value of the coefficient or an appearance probability of the symbol is determined by the quantization value.
(7)前記局所的性質は、前記係数に対するビット配分
量であることを特徴とする請求項(1)記載の画像符号
化方式。
(7) The image encoding method according to claim (1), wherein the local property is a bit allocation amount for the coefficient.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6363119B1 (en) 1998-03-05 2002-03-26 Nec Corporation Device and method for hierarchically coding/decoding images reversibly and with improved coding efficiency

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