JPH07114501B2 - 順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装置 - Google Patents

順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装置

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JPH07114501B2
JPH07114501B2 JP6135942A JP13594294A JPH07114501B2 JP H07114501 B2 JPH07114501 B2 JP H07114501B2 JP 6135942 A JP6135942 A JP 6135942A JP 13594294 A JP13594294 A JP 13594294A JP H07114501 B2 JPH07114501 B2 JP H07114501B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、画像信号の伝送・記
録等に用いる順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、例えば電子通信学会技報IT8
5−61“ベクトル量子化による画像高能率符号化”に
示された従来のベクトル量子化符号化器の構成を示すブ
ロック図であり、図において、38は入力べクトル、3
9は入力べクトルレジスタ、40は歪計算回路、41は
出力ベクトルアドレスカウンタ、42は出力ベクトルコ
ードテーブル、43は最小歪検出回路、44はインデッ
クスストローブ信号、45はインデックスレジスタ、4
6はインデックスである。
【0003】図5は従来のベクトル量子化復号化器の構
成を示すブロック図であり、図において、46はインデ
ックス、47はインデックスレジスタ、42は出力ベク
トルコードテーブル、48は出力ベクトルレジスタ、4
9は出力ベクトルである。
【0004】次に動作について説明する。まず、ベクト
ル量子化の原理について、ごく簡単に説明する。今、入
力信号系列をK個まとめて入力べクトルu={u1 ,u
2 ,……,uK }とする。このとき、K次元ユークリッ
ド信号空間RK (入力べクトルu∈RK )のN個の代表
点(すなわち、出力ベクトル)vi ={vi1,vi2,…
…,viK}のセットを、V=〔v1 ,v2 ,……,
N 〕とする。ベクトル量子化器は、出力ベクトルのセ
ットの中から、入力べクトルuに対して最短距離にある
(最小歪となる)出力ベクトルvi を以下のように定
め、これを探索する。 if d(u,vi )<d(u,vi ) for all j u → vi ただし、d(u,vi )は入出力ベクトル間の距離
(歪)である。このとき、入力べクトルuは出力ベクト
ルのインデックスiによって伝送あるいは記録され、再
生時には出力ベクトルvi で置換される。
【0005】出力ベクトルvi のセットVは、トレーニ
ングモデルとなる信号系列を用いたクラスタリング(代
表点の選出とトレーニングモデルの各代表点への量子化
とを、歪の総和が最小となるまで繰り返す)によって求
めることができる。
【0006】次に従来のベクトル量子化符号化器・復号
化器の動作を図4、図5について説明する。まず、図4
においてベクトル量子化符号化器について説明する。入
力信号系列は入力べクトル38として入力べクトルレジ
スタ39に取り込まれる。出力ベクトルアドレスカウン
タ41は出力ベクトルコードテーブル42から順次、出
力ベクトルvi を読み出す。入力べクトルuと出力ベク
トルvi は歪計算回路40でベクトル間歪が計算され
る。
【0007】次に最小歪検出回路43は歪計算回路から
順次読み出される出力ベクトルviと入力べクトルuと
の歪の最小値を検出する。最小歪検出回路43が最小歪
を検出すると、インデックスストローブ信号44がイン
デックスレジスタ45に送られる。この時、出力ベクト
ルのインデックス46がインデックスレジスタ45に取
り込まれ、インデックス46が出力される。
【0008】次に図5においてベクトル量子化復号化器
について説明する。入力された復号されるインデックス
46は、インデックスレジスタ47に取り込まれ、出力
ベクトルコードテーブル42に入力されることによっ
て、対応する出力ベクトルを得て、出力ベクトルレジス
タ48に取り込まれる。出力ベクトルレジスタ48から
出力される出力ベクトル49は、出力信号系列に分解さ
れて復号を完了する。ベクトル量子化器を画像符号化に
適用する場合は、近隣画素間の相関を利用して符号化す
る目的で、画像をm×n画素(m,nは正整数)ずつに
ブロック化して、入力ベクトルとする方法が用いられ
る。
【0009】符号化の場合は、画像の中のブロックは1
つずつベクトル量子化され、最後のブロックが量子化さ
れた時点で符号化は終了し、その間、ブロックの数だけ
のインデックスが符号化データとして出力される。復号
化する場合は、インデックスを1つずつ受け取り、これ
をベクトル量子化復号化して、1つずつブロックを復号
化し、最後のブロックのインデックスが復号されると復
号は終了する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のベクトル量子化
符号化・復号化装置は以上のように構成されているの
で、静止画像の伝送や検索等に適用した場合、必要な情
報を選別して得たい時も、1画面全体の復号再生が完了
しないと全体の内容が把握できず、伝送あるいは記録の
再生に時間がかかる場合、すぐに選別できないという問
題点があった。
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、画像再生の早い時点で画像の全
体像が確認でき、復号化が進むにつれて精細な画像に順
次変化するような符号化を可能とする順次再生ベクトル
量子化符号化・復号化装置を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る順次再生
ベクトル量子化符号化・復号化装置は、入力画像信号を
段階的に特性を変えるベクトル量子化器で量子化し、量
子化誤差をくり返しベクトル量子化していく符号化部
と、符号化された情報を段階的に復号し、段階的に画像
を表示しながら復号画像に加算していく復号化部を備え
たものである。
【0013】
【作用】この発明における順次再生ベクトル量子化符号
化・復号化装置は、符号化・復号化処理が段階的に行わ
れることにより、復号再生画像は粗量子化による量子化
歪の多い大まかな画像から順次精細度の高い画像に変化
して行き、復号再生の途中で必要な画像情報であるかを
判定することができる。
【0014】
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図1は次元数を適応的に切換えられる
ベクトル量子化器を用いて符号化ループを形成したこの
発明による順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装置
の符号化部の構成を示したブロック図である。図1にお
いて、26は入力信号系列1をベクトル量子化器の次元
に合わせてブロッキングするブロックサイズ可変ブロッ
キング回路、27は入力信号ベクトルから前段までの量
子化結果を減算器52で引いた残差信号ベクトル、28
は可変次元ベクトル量子化器、29は段数別出力ベクト
ルコードテーブル、30はインデックス、31は量子化
に基づく出力ベクトル、32は量子化を行った段数まで
の量子化結果の画像ベクトルで、この画像ベクトルは前
段までの量子化結果と出力ベクトルを加算する加算器5
3から出力される。33はブロックサイズ可変フレーム
メモリ、34は前段までの量子化結果の画像ベクトルで
ある。
【0015】図2は上記インデックス信号30が入力さ
れる順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装置の復号
化部の構成を示すブロック図であり、図2において、3
5は可変次元ベクトル量子化復号化器、54は段数別出
力ベクトルコードテーブル、36は出力ベクトル、55
はブロックサイズ可変フレームメモリ、37は前段まで
の量子化結果の画像ベクトル、56は出力ベクトル36
は画像ベクトル37を加算する加算器である。
【0016】次に動作について説明する。まず、図1の
符号化部について説明する。入力信号系列1からの入力
画像信号はブロックサイズ可変ブロッキング回路26に
入り、初めは8×8画素ずつブロッキングされ、64次
元のベクトルに変換される。ブロッキングされたベクト
ルは減算器52で前段までの量子化結果のベクトル34
が引算されるが、初めはフレームメモリ33の対応する
位置の内容は零であるので、ブロッキング回路26の出
力がそのまま可変次元ベクトル量子化器28の入力べク
トル27となる。
【0017】可変次元ベクトル量子化器28は初段量子
化器として動作し、段数別出力ベクトルコードテーブル
29から初段用のコードテーブルを引用しながら64次
元ベクトル量子化を実行する。可変次元ベクトル量子化
器28の出力としては、初段量子化のインデックス30
と初段の出力ベクトル31が出力され、出力ベクトル3
1は加算器53でフレームメモリ33の出力34(初段
量子化では零)と加算された後、初段量子化結果32と
してブロックサイズ可変フレームメモリ33に8×8画
素ずつ書き込まれる。
【0018】初段量子化として入力画像信号1フレーム
分を符号化終了したならば、引続き第二段量子化処理が
開始される。ブロッキング回路26は4×4画素をブロ
ック化して、16次元ベクトルを出力し、減算器52で
初段量子化結果ベクトル34を引いた残差を可変次元ベ
クトル量子化器28の入力べクトル27とする。可変次
元ベクトル量子化器28は第二段用のコードテーブルを
段数別出力ベクトルコードテーブル29から引用し、第
二段の16次元ベクトル量子化を実行し、第二段のイン
デックス30、出力ベクトル31を出力する。出力ベク
トル31は前段量子化結果のベクトル34と加算器53
で加算されて、第二段までの量子化結果の画像がブロッ
クサイズ可変フレームメモリ33に書き込まれる。同様
に、第二段量子化が画面全体にわたり終了すると、第三
段量子化が同じループで行われる。
【0019】第三段量子化においては、ブロッキング回
路26のブロックサイズが2×2画素で、4次元ベクト
ルを作り、可変次元ベクトル量子化器28では第三段用
のコードテーブルを引用して第三段量子化のインデック
ス30が出力される。このようにして、初段量子化のイ
ンデックスから第三段量子化のインデックスが順番に伝
送あるいは記録できるように出力される。
【0020】次に上記図1の符号化部で得た符号化デー
タを復号する復号化部の動作を図2について説明する。
取り込まれたインデックス30は、まず、初段復号化器
として働く可変次元ベクトル量子化復号化器35で、段
数別出力ベクトルコードテーブル54から初段用コード
テーブルを引用しながら64次元ベクトルに復号され
る。可変次元ベクトル量子化復号化器35の出力ベクト
ル36は、フレームメモリ55のフレームメモリ出力3
7と加算器56で加算されるが、初段復号化の場合はフ
レームメモリ55の内容が零であるので、出力ベクトル
36がそのままフレームメモリ55に書かれるのは前記
図1の符号化部と同様である。フレームメモリ55の出
力は平滑化特性可変の適応空間フィルタ24によって平
滑化され、復号画像信号出力25として出力される。
【0021】以下、第二段、第三段復号化も符号化の場
合と同様に行われる。このようにインデックスの復号を
初段→第二段→第三段の順に行うことで粗い量子化が段
階を追って細かい量子化となり、画質が向上していく。
【0022】図3は上記復号化部で用いた適応空間フィ
ルタ24の例を示す説明図である。適応空間フィルタ2
4のフィルタ特性を式で表すと、図3の画素配置に対し
て、Xの画素位置のフィルタ出力をX′とした場合、 X′=αX+(1−α)/4 (A+B+C+D) α:制御パラメータ(0<α≦1) というような特性が例として挙げられる。
【0023】上記実施例においては、初段ベクトル量子
化復号化のように、復号化出力に量子化歪が多い場合
は、平滑化特性を強めるために制御パラメータαを小さ
な値に定め、第三段ベクトル量子化復号化のように、復
号化出力に量子化歪が少なく、解像度を確保したい場合
は、平滑化特性を弱めるために、αを1に近い値に定め
る。またその中間の第二段ベクトル量子化復号化ではα
もその中間にするのが良い。適応空間フィルタ24を上
記のように制御することで、復号化の途中で表示される
画像の量子化歪が軽減され、順次再生の過程がより自然
な表示となる。
【0024】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、段階的
に符号化・復号化するように構成したので、画像復号再
生の早い時点で画面全体の概要が把握でき、時間の経過
とともに順次、精細な画像に近づくような符号化が可能
となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例による順次再生ベクトル
量子化符号化・復号化装置の符号化部の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】 順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装置
の復号化部の構成を示すブロック図である。
【図3】 この発明の構成要素である適応空間フィルタ
の説明図である。
【図4】 従来のベクトル量子化符号化器の構成を示す
ブロック図である。
【図5】 従来のベクトル量子化復号化器の構成を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 入力信号系列、24 適応空間フィルタ、26 ブ
ロックサイズ可変ブロッキング回路、28 可変次元ベ
クトル量子化器、33 第1の読み出し書き込みブロッ
クサイズ可変フレームメモリ、35 可変次元ベクトル
量子化復号化器、52 減算器、53,56 加算器、
55 第2の読み出し書き込みブロックサイズ可変フレ
ームメモリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 符号化すべき画像入力信号系列をベクト
    ル量子化器の次元に合わせてブロッキングするブロック
    サイズ可変ブロッキング回路と、前段量子化までの量子
    化結果の画像が入る第1の読み出し書き込みブロックサ
    イズ可変フレームメモリと、当該量子化段以前までの量
    子化画像信号を入力ブロックから引算して該量子化段以
    前までの量子化誤差を得る減算器と、前記量子化段以前
    までの量子化誤差を入力べクトルとして量子化段数に応
    じた次元数のベクトル量子化を行う可変次元ベクトル量
    子化器と、量子化出力ベクトルと前記量子化段以前まで
    の量子化画像信号とを加算し前記第1の読み出し書き込
    みブロックサイズ可変フレームメモリに書き込む当該量
    子化段の量子化画像を得る加算器を有する符号化部と、
    復号する符号化データの量子化段数に応じてベクトル量
    子化復号化の次元数と参照する出力ベクトルコードテー
    ブルを変える可変次元ベクトル量子化復号化器と、復号
    段以前までの量子化結果の画像が入る第2の読み出し書
    き込みブロックサイズ可変フレームメモリと、前記第2
    の読み出し書き込みブロックサイズ可変フレームメモリ
    より読み出された前記復号段以前までの復号画像と前記
    可変次元ベクトル量子化復号化器で復号された出力ベク
    トルとの加算を行い前記第2の読み出し書き込みブロッ
    クサイズ可変フレームメモリに書き込む当該復号段まで
    の復号化画像を得る加算器と、復号化段数に応じて平滑
    化特性を変える適応空間フィルタとを有し、初段の粗量
    子化結果から前記復号段までの量子化結果が画像フレー
    ム単位に順次再生される復号化部とを備えた順次再生ベ
    クトル量子化符号化・復号化装置。
JP6135942A 1994-06-17 1994-06-17 順次再生ベクトル量子化符号化・復号化装置 Expired - Fee Related JPH07114501B2 (ja)

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