JPH0621828A - ベクトル量子化復号化器 - Google Patents
ベクトル量子化復号化器Info
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- JPH0621828A JPH0621828A JP17293192A JP17293192A JPH0621828A JP H0621828 A JPH0621828 A JP H0621828A JP 17293192 A JP17293192 A JP 17293192A JP 17293192 A JP17293192 A JP 17293192A JP H0621828 A JPH0621828 A JP H0621828A
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- Japan
- Prior art keywords
- representative
- vector
- representative pattern
- index
- pattern
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 符号化の際に使用される代表ベクトルの各成
分を大きさ順に並べ換えたものと同一のまたは極めて近
似する代表パターンを代表パターンメモリ部１８に記録
しておく。そして、代表パターンアドレス発生部１４が
入力インデックスｉに基づいて代表パターンメモリ部１
８のアドレスを指定し、代表パターンメモリ部１８は置
換処理部２０に代表パターンを与える。一方、アドレス
変換テーブル１６は入力インデックスｉから代表ベクト
ルの成分の並べ換え情報として得られる置換情報を置換
処理部２０に与える。置換処理部２０はこの置換情報に
従って代表パターンの成分を並べ換えて元の代表ベクト
ルに近似したものを作成する。 【効果】 復号処理に必要な記録容量を効果的に削減で
きる。
分を大きさ順に並べ換えたものと同一のまたは極めて近
似する代表パターンを代表パターンメモリ部１８に記録
しておく。そして、代表パターンアドレス発生部１４が
入力インデックスｉに基づいて代表パターンメモリ部１
８のアドレスを指定し、代表パターンメモリ部１８は置
換処理部２０に代表パターンを与える。一方、アドレス
変換テーブル１６は入力インデックスｉから代表ベクト
ルの成分の並べ換え情報として得られる置換情報を置換
処理部２０に与える。置換処理部２０はこの置換情報に
従って代表パターンの成分を並べ換えて元の代表ベクト
ルに近似したものを作成する。 【効果】 復号処理に必要な記録容量を効果的に削減で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ベクトル量子化復号
化器に関し、特に伝送や記録のためにベクトル量子化符
号化された画像データを復号化する、ベクトル量子化復
号化器に関する。
化器に関し、特に伝送や記録のためにベクトル量子化符
号化された画像データを復号化する、ベクトル量子化復
号化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】映像データをディジタル化し、光ディス
クなどのディジタル記録メディアに記録する技術が開発
されているが、動画像データをアナログからディジタル
に変換してそのまま記録する場合には膨大な記録容量が
必要である。さらに、その動画像データを再生する場合
には高速のデータ転送レートが必要であることから、通
常はデータ圧縮を行った後処理される。
クなどのディジタル記録メディアに記録する技術が開発
されているが、動画像データをアナログからディジタル
に変換してそのまま記録する場合には膨大な記録容量が
必要である。さらに、その動画像データを再生する場合
には高速のデータ転送レートが必要であることから、通
常はデータ圧縮を行った後処理される。
【０００３】データ圧縮には各種の方式があるが、その
１つにベクトル量子化がある。ベクトル量子化では符号
化（圧縮）に対して復号化（伸長）が簡単になるという
特徴がある。このベクトル量子化については、たとえば
平成３年４月２日付で出願公告された特公平３−２４１
０１号に詳しく記載されている。しかしながら、ここ
で、この発明の理解に必要な範囲で、ベクトル量子化に
ついて簡単に説明する。
１つにベクトル量子化がある。ベクトル量子化では符号
化（圧縮）に対して復号化（伸長）が簡単になるという
特徴がある。このベクトル量子化については、たとえば
平成３年４月２日付で出願公告された特公平３−２４１
０１号に詳しく記載されている。しかしながら、ここ
で、この発明の理解に必要な範囲で、ベクトル量子化に
ついて簡単に説明する。
【０００４】図７に示す典型的なベクトル量子化器１に
おいては、たとえば画像を複数のブロックに分割して１
つのブロック内の画素を１まとめとしてベクトル化す
る。そのために代表的な有限個のベクトルを予め決定し
ておき、コードブック２として記録しておく。そして、
代表ベクトル選定部３によって、入力ベクトルに対して
その入力ベクトルに最もよく似た代表ベクトルをコード
ブック２から選出し、そのインデックスを出力する。そ
の後、出力されたインデックスを符号化部４で符号化し
て伝送または記録する。
おいては、たとえば画像を複数のブロックに分割して１
つのブロック内の画素を１まとめとしてベクトル化す
る。そのために代表的な有限個のベクトルを予め決定し
ておき、コードブック２として記録しておく。そして、
代表ベクトル選定部３によって、入力ベクトルに対して
その入力ベクトルに最もよく似た代表ベクトルをコード
ブック２から選出し、そのインデックスを出力する。そ
の後、出力されたインデックスを符号化部４で符号化し
て伝送または記録する。
【０００５】復号器では、符号化されたインデックスに
対して復号化部５で必要な復号化処理を行い、代表ベク
トル選定部６によって、復号化されたインデックスに対
応した代表ベクトルをコードブック２と同じ内容のコー
ドブック７から選出して出力する。ベクトル量子化を数
学的に定義すると以下のようになる。入力ベクトルをｘ
＝（ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，…，ｘK ）（ただし、下線はベ
クトルを表す。以下同様。）とすると、この入力ベクト
ルはＫ次元のベクトルであり、各変数が任意の実数をと
り得る場合、このベクトルが作る空間がＫ次元ベクトル
空間ＲK （Ｒはベクトルの各成分が実数であることを示
す）である。この空間ＲK をＮ個の部分空間｛Ｐ1 ，Ｐ
2 ，…，ＰN ｝に分割し、各部分空間Ｐi 内に代表ベク
トルｙ i ＝（ｙi1，ｙi2，ｙi3，…，ｙiK）を決めてお
く。コードブックは、この代表ベクトルの集合｛ｙ 1 ，
ｙ 2 ，ｙ 3 ，…，ｙ N ｝であり、各代表ベクトルｙ i に
はコードワードと呼ばれる指標（インデックス）が付さ
れている。
対して復号化部５で必要な復号化処理を行い、代表ベク
トル選定部６によって、復号化されたインデックスに対
応した代表ベクトルをコードブック２と同じ内容のコー
ドブック７から選出して出力する。ベクトル量子化を数
学的に定義すると以下のようになる。入力ベクトルをｘ
＝（ｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，…，ｘK ）（ただし、下線はベ
クトルを表す。以下同様。）とすると、この入力ベクト
ルはＫ次元のベクトルであり、各変数が任意の実数をと
り得る場合、このベクトルが作る空間がＫ次元ベクトル
空間ＲK （Ｒはベクトルの各成分が実数であることを示
す）である。この空間ＲK をＮ個の部分空間｛Ｐ1 ，Ｐ
2 ，…，ＰN ｝に分割し、各部分空間Ｐi 内に代表ベク
トルｙ i ＝（ｙi1，ｙi2，ｙi3，…，ｙiK）を決めてお
く。コードブックは、この代表ベクトルの集合｛ｙ 1 ，
ｙ 2 ，ｙ 3 ，…，ｙ N ｝であり、各代表ベクトルｙ i に
はコードワードと呼ばれる指標（インデックス）が付さ
れている。
【０００６】以上のように定義すると、ベクトル量子化
Ｑは、入力ベクトルｘを代表ベクトルｙ i に対応付ける
写像であるとみなすことができ、数１に示すように表現
され得る。
Ｑは、入力ベクトルｘを代表ベクトルｙ i に対応付ける
写像であるとみなすことができ、数１に示すように表現
され得る。
【０００７】
【数１】Ｑ（ｘ）＝ｙ i if ｘ∈Ｐi すなわち、対象となるベクトル空間を部分空間に分割し
て各部分空間で代表ベクトル（ｙ 1 〜ｙ N ）を決めてお
き、或るベクトルｘが入力されるとそれに最も近い代表
ベクトルｙ i を選出してそのインデックスｉを出力す
る。このとき、ベクトル量子化に伴う近さの尺度として
は、数２に示す式を用いることが多い。
て各部分空間で代表ベクトル（ｙ 1 〜ｙ N ）を決めてお
き、或るベクトルｘが入力されるとそれに最も近い代表
ベクトルｙ i を選出してそのインデックスｉを出力す
る。このとき、ベクトル量子化に伴う近さの尺度として
は、数２に示す式を用いることが多い。
【０００８】
【数２】
【０００９】ベクトル量子化においては、Ｋ次元ベクト
ルの代わりにインデックスｉが伝送あるいは記録される
ことになるため、極めて符号化効率がよい。インデック
スｉをそのままディジタル表示（等長符号化）する場
合、符号化率および圧縮率は以下のようになる。Ｋ次元
のベクトルの情報量は、各変数のビット数がａビットで
あるとすると、（ａ×Ｋ）ビットであり、これが元の情
報量である。画像データをＮ個の空間に分割して代表ベ
クトルをＮ個決定した場合、代表ベクトルのインデック
スもＮ個存在する。このインデックスをディジタル表示
する場合に必要なビット数をｍビットとすると、２m ≧
Ｎの条件が必要であり、ｍ＝〔log2Ｎ〕（ただし、
〔Ｎ〕はＮ以上の最小の整数を表し、以下これに準ず
る。）が成り立つ。すなわち、情報量が（ａ×Ｋ）ビッ
トからｍビットになるので、圧縮率ｒは数３で表され
る。
ルの代わりにインデックスｉが伝送あるいは記録される
ことになるため、極めて符号化効率がよい。インデック
スｉをそのままディジタル表示（等長符号化）する場
合、符号化率および圧縮率は以下のようになる。Ｋ次元
のベクトルの情報量は、各変数のビット数がａビットで
あるとすると、（ａ×Ｋ）ビットであり、これが元の情
報量である。画像データをＮ個の空間に分割して代表ベ
クトルをＮ個決定した場合、代表ベクトルのインデック
スもＮ個存在する。このインデックスをディジタル表示
する場合に必要なビット数をｍビットとすると、２m ≧
Ｎの条件が必要であり、ｍ＝〔log2Ｎ〕（ただし、
〔Ｎ〕はＮ以上の最小の整数を表し、以下これに準ず
る。）が成り立つ。すなわち、情報量が（ａ×Ｋ）ビッ
トからｍビットになるので、圧縮率ｒは数３で表され
る。
【００１０】
【数３】ｒ＝ｍ／（ａ×Ｋ）＝〔log2Ｎ〕／ａ×Ｋ また、達成される符号化率Ｒは数４で表される。
【００１１】
【数４】Ｒ＝ｍ／Ｋ＝〔log2Ｎ〕／Ｋ（ビット／画素） たとえば、各画素値が８ビットの２次元画像を４×４画
素のブロックに分割し、各ブロックを入力ベクトルとし
て２５６個の代表ベクトルを持つコードブックを使用す
る場合、ａ＝８，Ｋ＝１６，Ｎ＝２５６であり、ｒ＝１
／１６，Ｒ＝０．５（ビット／画素）となる。
素のブロックに分割し、各ブロックを入力ベクトルとし
て２５６個の代表ベクトルを持つコードブックを使用す
る場合、ａ＝８，Ｋ＝１６，Ｎ＝２５６であり、ｒ＝１
／１６，Ｒ＝０．５（ビット／画素）となる。
【００１２】このように、図７に示すベクトル量子化器
においては、復号化器では符号化器から送られるインデ
ックスに対応したベクトルを予め記録しているコードブ
ックの中から読み出すだけでデータを再生できるので、
処理が極めて簡単になる。しかし、ベクトル量子化にお
いて、元データに近いデータを復号するためには、代表
ベクトルを多く設定して符号化する必要があり、復号化
器側にもそれに見合った大きい記録容量のコードブック
が必要になるという問題点があった。
においては、復号化器では符号化器から送られるインデ
ックスに対応したベクトルを予め記録しているコードブ
ックの中から読み出すだけでデータを再生できるので、
処理が極めて簡単になる。しかし、ベクトル量子化にお
いて、元データに近いデータを復号するためには、代表
ベクトルを多く設定して符号化する必要があり、復号化
器側にもそれに見合った大きい記録容量のコードブック
が必要になるという問題点があった。
【００１３】これを解決する手法として、テレビジョン
学会誌，vol.３，No. １１（１９８９），pp. １２７６
〜１２８４に掲載された斎藤隆広氏による論文“画像符
号化アルゴリズム(III) ベクトル量子化”に示されてい
る多段ベクトル量子化という手法がある。また、今一つ
の手法として、Proc. IEEE Int. Conf. Acoust.,Speec
h,Signal Processing,Mar.1985,pp.339〜342 に掲載さ
れたＨ．Ｆ．Sun 氏とＭ．Goldberg氏とによる論文“Ad
aptive vector quantization for image sequence codi
ng”、およびIEEE Trans. Commun.,vol.COM-34,pp.703
〜710,July 1986に掲載されたＭ．Goldberg氏とＨ．
Ｆ．Sun 氏による論文“Image sequence coding using
vector quantization ”に示されているCodebook Reple
nishment VQ（コードブック補充ベクトル量子化）の手
法がある。
学会誌，vol.３，No. １１（１９８９），pp. １２７６
〜１２８４に掲載された斎藤隆広氏による論文“画像符
号化アルゴリズム(III) ベクトル量子化”に示されてい
る多段ベクトル量子化という手法がある。また、今一つ
の手法として、Proc. IEEE Int. Conf. Acoust.,Speec
h,Signal Processing,Mar.1985,pp.339〜342 に掲載さ
れたＨ．Ｆ．Sun 氏とＭ．Goldberg氏とによる論文“Ad
aptive vector quantization for image sequence codi
ng”、およびIEEE Trans. Commun.,vol.COM-34,pp.703
〜710,July 1986に掲載されたＭ．Goldberg氏とＨ．
Ｆ．Sun 氏による論文“Image sequence coding using
vector quantization ”に示されているCodebook Reple
nishment VQ（コードブック補充ベクトル量子化）の手
法がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】前者は複数のベクトル
量子化器を用いて段階的に量子化を行う方法であり、前
段のベクトル量子化の段差ベクトル（入力ベクトルと選
択された代表ベクトルとの差）が次段のベクトル量子化
器で量子化される。ここで、前段のベクトル量子化の際
のコードブックの代表ベクトルをＮ個とし、次段のベク
トル量子化の際に使用されるコードブックの代表ベクト
ル数をＭ個とすると、全体として見れば、量子化レベル
の組み合わせがＮ×Ｍ通りであることから、Ｎ×Ｍ個の
代表ベクトルで量子化したことに相当する。しかし、量
子化に要する乗算回数やメモリ量はベクトル量子化の次
元数をＫとすると、Ｋ×（Ｎ＋Ｍ）であり、Ｎ×Ｍレベ
ルの１つの量子化器の場合（乗算回数およびメモリ量は
Ｋ×Ｎ×Ｍとなる）よりも減少する。したがって、レベ
ル数の大きい量子化の場合に有効であり、Ｎ×Ｍレベル
の量子化と同じ画質を少ないメモリ量のコードブックで
実現することができる。しかし、符号側と復号側との両
方に多段のベクトル量子化器およびコードブックが必要
であり、構成および処理が複雑である。
量子化器を用いて段階的に量子化を行う方法であり、前
段のベクトル量子化の段差ベクトル（入力ベクトルと選
択された代表ベクトルとの差）が次段のベクトル量子化
器で量子化される。ここで、前段のベクトル量子化の際
のコードブックの代表ベクトルをＮ個とし、次段のベク
トル量子化の際に使用されるコードブックの代表ベクト
ル数をＭ個とすると、全体として見れば、量子化レベル
の組み合わせがＮ×Ｍ通りであることから、Ｎ×Ｍ個の
代表ベクトルで量子化したことに相当する。しかし、量
子化に要する乗算回数やメモリ量はベクトル量子化の次
元数をＫとすると、Ｋ×（Ｎ＋Ｍ）であり、Ｎ×Ｍレベ
ルの１つの量子化器の場合（乗算回数およびメモリ量は
Ｋ×Ｎ×Ｍとなる）よりも減少する。したがって、レベ
ル数の大きい量子化の場合に有効であり、Ｎ×Ｍレベル
の量子化と同じ画質を少ないメモリ量のコードブックで
実現することができる。しかし、符号側と復号側との両
方に多段のベクトル量子化器およびコードブックが必要
であり、構成および処理が複雑である。
【００１５】一方、後者の手法は、画像を互いに重なり
合わない部分画像に分割してそれぞれの部分画像に応じ
たコードブックを用いてベクトル量子化する手法であ
る。この部分画像は、画像上のパターンの変化を境界と
して検出し、その境界で画像を区切ることによって分割
される。したがって、部分画像内では局所的な特徴が似
ているため、コードブックの代表ベクトル数をその分削
減することができる。しかし、画像内のパターンの変化
を示すピークが大まかな画像、たとえばフォーカスの甘
い画像などには有効であるが、ピークが細かい画像すな
わちパターンの細かい画像には有効ではない。
合わない部分画像に分割してそれぞれの部分画像に応じ
たコードブックを用いてベクトル量子化する手法であ
る。この部分画像は、画像上のパターンの変化を境界と
して検出し、その境界で画像を区切ることによって分割
される。したがって、部分画像内では局所的な特徴が似
ているため、コードブックの代表ベクトル数をその分削
減することができる。しかし、画像内のパターンの変化
を示すピークが大まかな画像、たとえばフォーカスの甘
い画像などには有効であるが、ピークが細かい画像すな
わちパターンの細かい画像には有効ではない。
【００１６】それゆえに、この発明の主たる目的は、ど
のようなパターンの画像に対しても比較的簡単な処理で
復号処理に必要な記録容量を削減することができる、ベ
クトル量子化復号化器を提供することである。
のようなパターンの画像に対しても比較的簡単な処理で
復号処理に必要な記録容量を削減することができる、ベ
クトル量子化復号化器を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数の代表
ベクトルよりも少数の代表パターンを記録する第１のメ
モリ、代表パターン内の成分を代表ベクトルに近似する
ように置換するための置換情報を記録する第２のメモ
リ、入力インデックスに基づいて第１のメモリ内の代表
パターンを選定する代表パターン選定手段、および置換
情報に従って選定された代表パターン内の成分を置換す
る置換手段を備える、ベクトル量子化復号化器である。
ベクトルよりも少数の代表パターンを記録する第１のメ
モリ、代表パターン内の成分を代表ベクトルに近似する
ように置換するための置換情報を記録する第２のメモ
リ、入力インデックスに基づいて第１のメモリ内の代表
パターンを選定する代表パターン選定手段、および置換
情報に従って選定された代表パターン内の成分を置換す
る置換手段を備える、ベクトル量子化復号化器である。
【００１８】
【作用】符号化の際に使用される代表ベクトルに関し
て、たとえば、代表ベクトルの各成分を大きさによって
順序付けて並べ換えたものと同一のまたは極めて近似す
る代表パターンを第１のメモリに記録しておく。そし
て、代表パターン選定手段で符号化側から送られてくる
インデックスに基づいて、それに対応する代表パターン
が記録されている第１のメモリのアドレスを指定する。
第１のメモリは代表パターン選定手段からの指定アドレ
スに記録されている代表パターンを選出して置換手段に
与える。一方、第２のメモリには、符号化側から送られ
てくるインデックスに基づいて代表パターンを元の代表
ベクトルに対応させるように、たとえば代表パターンの
アドレスを置換するための置換情報が記録されている。
したがって、この第２のメモリからその置換情報が置換
手段に与えられる。置換手段では、第２のメモリからの
置換情報に基づいて、たとえば第１のメモリからの代表
パターンのアドレスを置換することによって選ばれた代
表パターンの成分を置換して、符号化側から送られてき
たインデックスで示される元の代表ベクトルに対応した
代表ベクトルを生成する。これによって、復号化側の処
理だけで画像の内容に左右されずに復号処理に必要な記
録容量を削減することができる。
て、たとえば、代表ベクトルの各成分を大きさによって
順序付けて並べ換えたものと同一のまたは極めて近似す
る代表パターンを第１のメモリに記録しておく。そし
て、代表パターン選定手段で符号化側から送られてくる
インデックスに基づいて、それに対応する代表パターン
が記録されている第１のメモリのアドレスを指定する。
第１のメモリは代表パターン選定手段からの指定アドレ
スに記録されている代表パターンを選出して置換手段に
与える。一方、第２のメモリには、符号化側から送られ
てくるインデックスに基づいて代表パターンを元の代表
ベクトルに対応させるように、たとえば代表パターンの
アドレスを置換するための置換情報が記録されている。
したがって、この第２のメモリからその置換情報が置換
手段に与えられる。置換手段では、第２のメモリからの
置換情報に基づいて、たとえば第１のメモリからの代表
パターンのアドレスを置換することによって選ばれた代
表パターンの成分を置換して、符号化側から送られてき
たインデックスで示される元の代表ベクトルに対応した
代表ベクトルを生成する。これによって、復号化側の処
理だけで画像の内容に左右されずに復号処理に必要な記
録容量を削減することができる。
【００１９】
【発明の効果】この発明によれば、比較的簡単に復号処
理に必要な記録容量を効果的に削減することができる。
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。
理に必要な記録容量を効果的に削減することができる。
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。
【００２０】
【実施例】図１を参照して、この実施例のベクトル量子
化復号化器１０においては、符号化側から送られてきた
インデックスｉがインデックスラッチ１２でラッチされ
る。インデックスラッチ１２でラッチされたインデック
スｉは代表パターンアドレス発生部１４およびアドレス
変換テーブルメモリ部１６に入力される。
化復号化器１０においては、符号化側から送られてきた
インデックスｉがインデックスラッチ１２でラッチされ
る。インデックスラッチ１２でラッチされたインデック
スｉは代表パターンアドレス発生部１４およびアドレス
変換テーブルメモリ部１６に入力される。
【００２１】代表パターンアドレス発生部１４では、入
力されるインデックスｉが示す代表ベクトルが代表パタ
ーンメモリ部１８のどのアドレスに記録された代表パタ
ーンに対応するかが指定され、そのアドレスが代表パタ
ーンメモリ部１８に与えられる。代表パターンメモリ部
１８には、ベクトル量子化復号化器１０に入力されるイ
ンデックスｉが示す代表ベクトルｙ i の成分を大きい順
に並べ換えたものが各アドレスに分けて記録されてい
る。ここで、この実施例のベクトル量子化においては、
各画素値がａビットの輝度値である２次元画像ｎ画素×
ｎ画素のブロックに分割して各ブロックをｎ2 次元ベク
トルとして取り扱う。また、符号化において使用される
コードブックはｍ個の代表ベクトルｙ i の集合であると
する。
力されるインデックスｉが示す代表ベクトルが代表パタ
ーンメモリ部１８のどのアドレスに記録された代表パタ
ーンに対応するかが指定され、そのアドレスが代表パタ
ーンメモリ部１８に与えられる。代表パターンメモリ部
１８には、ベクトル量子化復号化器１０に入力されるイ
ンデックスｉが示す代表ベクトルｙ i の成分を大きい順
に並べ換えたものが各アドレスに分けて記録されてい
る。ここで、この実施例のベクトル量子化においては、
各画素値がａビットの輝度値である２次元画像ｎ画素×
ｎ画素のブロックに分割して各ブロックをｎ2 次元ベク
トルとして取り扱う。また、符号化において使用される
コードブックはｍ個の代表ベクトルｙ i の集合であると
する。
【００２２】たとえばｎ＝４とすると、画像は図２に示
すように４画素×４画素のブロックに分割され、各ブロ
ックは１６次元ベクトルとして取り扱われる。このと
き、或る代表ベクトルの成分を横軸をアドレスとしてグ
ラフにすると図３に示すようになる。そして、図３に示
すような代表ベクトルの成分を画素値の大きい順に並べ
換えると図４に示すようになる。すなわち、図３に示す
ような代表ベクトルを示すインデックスは図４に示すよ
うな代表パターンに対応し得る。この代表パターンが代
表パターンメモリ部１８にたとえば図５に示すようにｋ
種類記録される。すなわち、符号化側のコードブック内
のｍ個の代表ベクトルｙ i を分析して似通ったものをｋ
個（ｋ＜ｍ）の集合に分類する。そして、各集合内のパ
ターンがよく似通っていることから、１つの集合を１つ
の代表パターンｐj （ｊ＝１〜ｋ）で代表させる。この
代表パターンｐj は集合内のパターンから選択されても
よいし集合内のパターンをよく近似するものであれば全
く別のパターンでもよい。なお、全代表パターンの記録
に必要なビット数Ｂ1 は数５で表される。
すように４画素×４画素のブロックに分割され、各ブロ
ックは１６次元ベクトルとして取り扱われる。このと
き、或る代表ベクトルの成分を横軸をアドレスとしてグ
ラフにすると図３に示すようになる。そして、図３に示
すような代表ベクトルの成分を画素値の大きい順に並べ
換えると図４に示すようになる。すなわち、図３に示す
ような代表ベクトルを示すインデックスは図４に示すよ
うな代表パターンに対応し得る。この代表パターンが代
表パターンメモリ部１８にたとえば図５に示すようにｋ
種類記録される。すなわち、符号化側のコードブック内
のｍ個の代表ベクトルｙ i を分析して似通ったものをｋ
個（ｋ＜ｍ）の集合に分類する。そして、各集合内のパ
ターンがよく似通っていることから、１つの集合を１つ
の代表パターンｐj （ｊ＝１〜ｋ）で代表させる。この
代表パターンｐj は集合内のパターンから選択されても
よいし集合内のパターンをよく近似するものであれば全
く別のパターンでもよい。なお、全代表パターンの記録
に必要なビット数Ｂ1 は数５で表される。
【００２３】
【数５】Ｂ1 ＝ｎ2 ×ａ×ｋ 代表パターンアドレス発生部１４では、入力されるイン
デックスｉに基づいて代表パターンメモリ部１８に記録
されたｋ個の代表パターンのアドレスｊが指定される。
代表パターンアドレス発生部１４は代表ベクトルｙ i が
どの代表パターンｐj に対応するかを配列（ｉ，ｊ）の
形でテーブルＴ（ｉ→ｊ）としてもっている。なお、ｉ
＝１〜ｍであり、ｊ＝１〜ｋである。そして、全テーブ
ルＴ（ｉ→ｊ）の記録に必要なビット数Ｂ2 は数６で表
される。
デックスｉに基づいて代表パターンメモリ部１８に記録
されたｋ個の代表パターンのアドレスｊが指定される。
代表パターンアドレス発生部１４は代表ベクトルｙ i が
どの代表パターンｐj に対応するかを配列（ｉ，ｊ）の
形でテーブルＴ（ｉ→ｊ）としてもっている。なお、ｉ
＝１〜ｍであり、ｊ＝１〜ｋである。そして、全テーブ
ルＴ（ｉ→ｊ）の記録に必要なビット数Ｂ2 は数６で表
される。
【００２４】
【数６】Ｂ2 ＝（〔log2ｍ〕＋〔log2ｋ〕）×ｍ こうして代表パターンメモリ部１８から抽出された代表
パターンｐj が置換処理部２０に与えられる。置換処理
部２０では、代表パターンｐj の成分を入力インデック
スｉが示す元の代表ベクトルに対応させるように、その
アドレスを並べ換える処理が行われる。このアドレスの
並べ換え処理すなわちアドレス置換処理に必要な置換情
報はアドレス変換テーブルメモリ部１６から与えられ
る。
パターンｐj が置換処理部２０に与えられる。置換処理
部２０では、代表パターンｐj の成分を入力インデック
スｉが示す元の代表ベクトルに対応させるように、その
アドレスを並べ換える処理が行われる。このアドレスの
並べ換え処理すなわちアドレス置換処理に必要な置換情
報はアドレス変換テーブルメモリ部１６から与えられ
る。
【００２５】アドレス変換テーブルメモリ部１６には、
前述のように入力インデックスｉが与えられる。アドレ
ス変換テーブルメモリ部１６では、この入力インデック
スｉから置換処理部２０での並べ換え処理に必要な置換
情報が置換配列（アドレス変換テーブル）Ａi として記
録される。たとえば、入力インデックスｉが示す代表ベ
クトルが図３に示すようなものである場合には、置換配
列Ａi としては図４に示す代表パターンのアドレス順序
すなわち（９，３，１，１０，…，１３）を記録してお
けばよい。そして、全置換配列の記録に必要なビット数
Ｂ3 は、置換配列の次元数がｎ2 、アドレスには〔log2
ｎ2 〕ビット、置換配列の個数はｍ個必要であることか
ら、数７で表される。
前述のように入力インデックスｉが与えられる。アドレ
ス変換テーブルメモリ部１６では、この入力インデック
スｉから置換処理部２０での並べ換え処理に必要な置換
情報が置換配列（アドレス変換テーブル）Ａi として記
録される。たとえば、入力インデックスｉが示す代表ベ
クトルが図３に示すようなものである場合には、置換配
列Ａi としては図４に示す代表パターンのアドレス順序
すなわち（９，３，１，１０，…，１３）を記録してお
けばよい。そして、全置換配列の記録に必要なビット数
Ｂ3 は、置換配列の次元数がｎ2 、アドレスには〔log2
ｎ2 〕ビット、置換配列の個数はｍ個必要であることか
ら、数７で表される。
【００２６】
【数７】Ｂ3 ＝ｎ2 ×〔log2ｎ2 〕×ｍ このようなアドレス変換テーブルメモリ部１６から与え
られる置換配列Ａi に基づいて、置換処理部２０では代
表パターンメモリ部１８から与えられる代表パターンｐ
j の成分を並べ換えて代表ベクトルｙ i ′とし、画像メ
モリ部２２に出力する。画像メモリ部２２では入力され
たデータが２次元画像のブロックとされ所定のアドレス
に記録される。
られる置換配列Ａi に基づいて、置換処理部２０では代
表パターンメモリ部１８から与えられる代表パターンｐ
j の成分を並べ換えて代表ベクトルｙ i ′とし、画像メ
モリ部２２に出力する。画像メモリ部２２では入力され
たデータが２次元画像のブロックとされ所定のアドレス
に記録される。
【００２７】上述のような処理が画像１枚分相当する回
数繰り返されることによって、１枚の画像が画像メモリ
部２２内に形成され、表示部２４に与えられる。表示部
２４では、Ｄ／Ａ変換など表示に必要な処理が行われた
後画像が表示される。以上の処理動作をまとめると、図
６に示すフロー図のような処理動作となる。まず、ステ
ップＳ１において、インデックスラッチ１２で入力され
るインデックスｉがラッチされる。そして、ステップＳ
３において、インデックスｉが代表パターンアドレス発
生部１４およびアドレス変換テーブルメモリ部１６に出
力される。代表パターンアドレス発生部１４では、ステ
ップＳ５において、インデックスｉに対応したテーブル
ｐ（ｉ→ｊ）を参照して代表パターンのアドレスｊが求
められ、代表パターンメモリ部１８に出力される。そし
て、代表パターンメモリ部１８では、ステップＳ７にお
いて、代表パターンアドレス発生部１４で指定されたア
ドレスｊに記録されている代表パターンｐj が置換処理
部２０に出力される。一方、アドレス変換テーブルメモ
リ部１６では、ステップＳ９において、入力インデック
スｉに対応する置換配列Ａi が置換処理部２０に出力さ
れる。そして、置換処理部２０では、ステップＳ１１に
おいて、代表パターンメモリ部１８から入力された代表
パターンｐj がアドレス変換テーブルメモリ部１６から
入力された置換配列Ａi に応じて並べ換えられる。そし
て、置換処理部２０から出力されたデータがステップＳ
１３において、画像メモリ部２２に記録される。その
後、ステップＳ１５において、画像１枚分の全ブロック
を処理したかどうかが判断され、全ブロックが処理され
ていなければステップＳ１〜Ｓ１３の処理が繰り返され
る。ステップＳ１５において全ブロックについて処理さ
れていれば、そのまま終了する。
数繰り返されることによって、１枚の画像が画像メモリ
部２２内に形成され、表示部２４に与えられる。表示部
２４では、Ｄ／Ａ変換など表示に必要な処理が行われた
後画像が表示される。以上の処理動作をまとめると、図
６に示すフロー図のような処理動作となる。まず、ステ
ップＳ１において、インデックスラッチ１２で入力され
るインデックスｉがラッチされる。そして、ステップＳ
３において、インデックスｉが代表パターンアドレス発
生部１４およびアドレス変換テーブルメモリ部１６に出
力される。代表パターンアドレス発生部１４では、ステ
ップＳ５において、インデックスｉに対応したテーブル
ｐ（ｉ→ｊ）を参照して代表パターンのアドレスｊが求
められ、代表パターンメモリ部１８に出力される。そし
て、代表パターンメモリ部１８では、ステップＳ７にお
いて、代表パターンアドレス発生部１４で指定されたア
ドレスｊに記録されている代表パターンｐj が置換処理
部２０に出力される。一方、アドレス変換テーブルメモ
リ部１６では、ステップＳ９において、入力インデック
スｉに対応する置換配列Ａi が置換処理部２０に出力さ
れる。そして、置換処理部２０では、ステップＳ１１に
おいて、代表パターンメモリ部１８から入力された代表
パターンｐj がアドレス変換テーブルメモリ部１６から
入力された置換配列Ａi に応じて並べ換えられる。そし
て、置換処理部２０から出力されたデータがステップＳ
１３において、画像メモリ部２２に記録される。その
後、ステップＳ１５において、画像１枚分の全ブロック
を処理したかどうかが判断され、全ブロックが処理され
ていなければステップＳ１〜Ｓ１３の処理が繰り返され
る。ステップＳ１５において全ブロックについて処理さ
れていれば、そのまま終了する。
【００２８】このように、ベクトル量子化復号化器１０
においては、テーブルＰ（ｉ→ｊ），代表パターンｐj
（ｊ＝１〜ｋ）および置換配列Ａi を記録しておけば、
入力インデックスｉに基づいて代表ベクトルｙ i に近似
するベクトルｙ i ′が作成できる。このときに必要な記
録容量（ビット数）はＢ1 ＋Ｂ2 ＋Ｂ3 で表される。し
たがって、符号化時のコードブック容量がｎ2 ×ａ×ｍ
（ビット）であることから、メモリ削減率βは数８で表
される。
においては、テーブルＰ（ｉ→ｊ），代表パターンｐj
（ｊ＝１〜ｋ）および置換配列Ａi を記録しておけば、
入力インデックスｉに基づいて代表ベクトルｙ i に近似
するベクトルｙ i ′が作成できる。このときに必要な記
録容量（ビット数）はＢ1 ＋Ｂ2 ＋Ｂ3 で表される。し
たがって、符号化時のコードブック容量がｎ2 ×ａ×ｍ
（ビット）であることから、メモリ削減率βは数８で表
される。
【００２９】
【数８】
【００３０】数８において、〔log2ｎ2 〕≧ａとなる
と、第３項だけで符号化時のコードブック容量を超えて
しまうので、記録容量削減の効果はなくなる。したがっ
て、ｎ＜２a/2 でなければならない。たとえば、ａ＝８
（ビット）の場合、ｎ＜１６でなければ記録容量削減の
効果はない。このように、β＜１の条件を満たすよう
に、ｎ，ｍおよびｋを設定することによってメモリの削
減が可能である。たとえば、ａ＝８，ｎ＝４，ｍ＝５１
２およびｋ＝３２とすると、β≒０．６７となり、３０
％以上メモリが削減できる。また、ａ＝８，ｎ＝２，ｍ
＝２５６およびｋ＝１６とすると、β≒０．５６とな
り、４０％以上メモリが削減できる。
と、第３項だけで符号化時のコードブック容量を超えて
しまうので、記録容量削減の効果はなくなる。したがっ
て、ｎ＜２a/2 でなければならない。たとえば、ａ＝８
（ビット）の場合、ｎ＜１６でなければ記録容量削減の
効果はない。このように、β＜１の条件を満たすよう
に、ｎ，ｍおよびｋを設定することによってメモリの削
減が可能である。たとえば、ａ＝８，ｎ＝４，ｍ＝５１
２およびｋ＝３２とすると、β≒０．６７となり、３０
％以上メモリが削減できる。また、ａ＝８，ｎ＝２，ｍ
＝２５６およびｋ＝１６とすると、β≒０．５６とな
り、４０％以上メモリが削減できる。
【００３１】このようなメモリ削減の効果は代表パター
ン数に依存しており、パターン数を少なくするほど効果
は大きい。しかし、あまり少なすぎると再現されたベク
トルと元のベクトルとの歪みが大きくなるので、歪みが
許容できる範囲内に制限されることが望ましい。なお、
上述の実施例では代表パターンとして代表ベクトルの成
分を大きい順に並べ換えたものを使用したが、これは小
さい順に並べ換えたものであってもよい。
ン数に依存しており、パターン数を少なくするほど効果
は大きい。しかし、あまり少なすぎると再現されたベク
トルと元のベクトルとの歪みが大きくなるので、歪みが
許容できる範囲内に制限されることが望ましい。なお、
上述の実施例では代表パターンとして代表ベクトルの成
分を大きい順に並べ換えたものを使用したが、これは小
さい順に並べ換えたものであってもよい。
【００３２】また、代表ベクトルｙ i と代表パターンｐ
j を対応づけるものとして配列（ｉ，ｊ）の形でテーブ
ルＰ（ｉ→ｊ）として記録する方法をとったが、これは
以下のような方法であってもよい。すなわち、代表パタ
ーンｐ1 に対応する代表ベクトルに１〜ｉ1 のインデッ
クスを付け、次の代表パターンｐ2 に対応する代表ベク
トルにｉ1 ＋１〜ｉ2 のインデックスを付ける。そし
て、以下同様に代表ベクトルのインデックスを付け直せ
ば、境界となるインデックスｉ1 ，ｉ2 ，…，ｉ k-1 を
記録しておけばよい。すなわち、入力インデックスｉが
ｉn ＋１≦ｉ＜ｉ n+1 であれば、代表パターンをｐn+1
とすればよい。この方法をとるために必要な記録容量
（ビット数）Ｂ4 は数９で表され、この場合、数６で表
される記録容量Ｂ2 よりも小さくなる。
j を対応づけるものとして配列（ｉ，ｊ）の形でテーブ
ルＰ（ｉ→ｊ）として記録する方法をとったが、これは
以下のような方法であってもよい。すなわち、代表パタ
ーンｐ1 に対応する代表ベクトルに１〜ｉ1 のインデッ
クスを付け、次の代表パターンｐ2 に対応する代表ベク
トルにｉ1 ＋１〜ｉ2 のインデックスを付ける。そし
て、以下同様に代表ベクトルのインデックスを付け直せ
ば、境界となるインデックスｉ1 ，ｉ2 ，…，ｉ k-1 を
記録しておけばよい。すなわち、入力インデックスｉが
ｉn ＋１≦ｉ＜ｉ n+1 であれば、代表パターンをｐn+1
とすればよい。この方法をとるために必要な記録容量
（ビット数）Ｂ4 は数９で表され、この場合、数６で表
される記録容量Ｂ2 よりも小さくなる。
【００３３】
【数９】Ｂ4 ＝〔log2ｍ〕×（ｋ−１） さらに、上述の実施例では画像をブロック毎に分割して
得られるベクトルを対象としたが、ブロック内の各成分
からブロック内の平均値を引き算してこの差分をベクト
ル量子化する平均値分離ベクトル量子化や、動画像にお
けるフレーム間差分した結果のベクトル量子化など各種
のベクトル量子化にも適用することができる。
得られるベクトルを対象としたが、ブロック内の各成分
からブロック内の平均値を引き算してこの差分をベクト
ル量子化する平均値分離ベクトル量子化や、動画像にお
けるフレーム間差分した結果のベクトル量子化など各種
のベクトル量子化にも適用することができる。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】画像を分割したブロック内のアドレスを示す図
解図である。
解図である。
【図３】代表ベクトルのアドレス毎の画素値を示すグラ
フである。
フである。
【図４】図３のアドレスを画素値の大きい順に並べ換え
たグラフである。
たグラフである。
【図５】代表パターンの例を示す図解図である。
【図６】復号処理動作を示すフロー図である。
【図７】従来技術を示すブロック図である。
１０ …ベクトル量子化復号化器 １４ …代表パターンアドレス発生部 １６ …アドレス変換テーブルメモリ部 １８ …代表パターンメモリ部 ２０ …置換処理部
Claims (1)
- 【請求項１】複数の代表ベクトルよりも少数の代表パタ
ーンを記録する第１のメモリ、 前記代表パターン内の成分を前記代表ベクトルに近似す
るように置換するための置換情報を記録する第２のメモ
リ、 入力インデックスに基づいて前記第１のメモリ内の代表
パターンを選定する代表パターン選定手段、および前記
置換情報に従って前記選定された代表パターン内の成分
を置換する置換手段を備える、ベクトル量子化復号化
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17293192A JPH0621828A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ベクトル量子化復号化器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17293192A JPH0621828A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ベクトル量子化復号化器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621828A true JPH0621828A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15951009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17293192A Withdrawn JPH0621828A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ベクトル量子化復号化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621828A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07295598A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Nec Corp | ベクトル量子化装置 |
| JP2003525502A (ja) * | 2000-02-29 | 2003-08-26 | ミツビシ・エレクトリック・インフォメイション・テクノロジー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ | 形状記述子パラメータを効率的にコード化する方法 |
| JP2012523765A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ウォッチイットゥー インコーポレイテッド | 画像圧縮のためのシステム及び方法 |
| US9253505B2 (en) | 2009-04-08 | 2016-02-02 | Newrow, Inc. | System and method for image compression |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17293192A patent/JPH0621828A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07295598A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-10 | Nec Corp | ベクトル量子化装置 |
| JP2003525502A (ja) * | 2000-02-29 | 2003-08-26 | ミツビシ・エレクトリック・インフォメイション・テクノロジー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ | 形状記述子パラメータを効率的にコード化する方法 |
| JP2011227924A (ja) * | 2000-02-29 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | 画像に対応する信号を処理することで画像又は連続する画像に表示されるオブジェクトを表現する方法とその制御装置、装置、記憶媒体 |
| JP4975932B2 (ja) * | 2000-02-29 | 2012-07-11 | ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ | 画像又は連続する画像に表示されるオブジェクトを表現する方法、装置、コンピュータ・ビデオデータベースシステム、記憶媒体、プログラム |
| JP2012523765A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ウォッチイットゥー インコーポレイテッド | 画像圧縮のためのシステム及び方法 |
| US8774534B2 (en) | 2009-04-08 | 2014-07-08 | Watchitoo, Inc. | System and method for image compression |
| US9253505B2 (en) | 2009-04-08 | 2016-02-02 | Newrow, Inc. | System and method for image compression |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |