JPH08212193A - Data conversion system and device and data transfer system and device using the conversion system and device - Google Patents

Data conversion system and device and data transfer system and device using the conversion system and device

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JPH08212193A
JPH08212193A JP1585695A JP1585695A JPH08212193A JP H08212193 A JPH08212193 A JP H08212193A JP 1585695 A JP1585695 A JP 1585695A JP 1585695 A JP1585695 A JP 1585695A JP H08212193 A JPH08212193 A JP H08212193A
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JP
Japan
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vector
data
value
component
basis
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Application number
JP1585695A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Fujita
修 藤田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a data conversion system/device which can extract the features with optional accuracy and can compress the data against an optional k-dimensional numerical vector and also to provide a data transfer system/device which uses the data conversion system/device. CONSTITUTION: An error evaluation arithmetic unit 13 reads an input vector, a candidate vector and a basis vector out of an input data register 11, a candidate vector memory 12 and a basis vector register 14 respectively. Then the unit 13 calculates the least squares error reduction value against the candidate vector in regard of the input and basis vectors and then adds and holds the candidate vector of the least squares error reduction value into the register 14 as a new basis vector to output it to the outside. A load coefficient calculation device 15 reads an input vector and a basis vector out of the registers 11 and 14 respectively and calculates the load coefficient of the basis vector to output it to the outside.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多数個の数値データを
そのもとの数値データに復元可能な別の異なる数値デー
タに変換するデータ変換方式並びに装置とそれを利用し
たデータ転送方式並びに装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data conversion method and apparatus for converting a large number of numerical data into different numerical data that can be restored to the original numerical data, and a data transfer method and apparatus using the same. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のデータ変換方式としてはフーリエ
変換やアダマール変換を利用したデータ変換が行われて
いた。これらの変換ではk個の数値データからなるk次
元数値ベクトルZ=[z12 … zk ]を表すの
に、あらかじめ与えられたk個のk次元基底ベクトルB
i =[bi,1i,2 … bi,k ](i=1、2、
…、k)の線形和として、Z=Σiii (ただし、
各成分についてはzj =Σiij,i =a1j,1
2j,2 +…+akj,k )となるようにa1 、a
2 、…、ak の数値を計算し、この数値データの組{a
1 、a2 、…、ak }を変換後の数値データとしてい
た。この場合、変換すべきk次元数値ベクトルZ=[z
12 … zk ]の値によってはいくつかのai
値が極めて小さい値となることがあり、この様な場合に
はk個よりも少ないm個(m<k)のaiの値だけを用
いて、もとのk次元数値ベクトルを表現することができ
る。この性質を利用して、k次元数値ベクトルの特徴を
抽出したり、データ圧縮を行うことができる。しかし、
任意のk次元数値ベクトルを表現するためにはほとんど
の場合k個のai の値を必要とするので、うまく特徴を
抽出できない場合や、データをうまく圧縮できない場合
があった。
2. Description of the Related Art As a conventional data conversion method, data conversion using Fourier transform or Hadamard transform has been performed. Although in these conversion represents a k-dimensional numerical vector Z = [z 1 z 2 ... z k] of k numerical data of k previously given k-dimensional basis vector B
i = [b i, 1 b i, 2 ... b i, k ] (i = 1, 2,
,, k) as a linear sum of Z = Σ i a i B i (where
For each component, z j = Σ i a i b j, i = a 1 b j, 1 +
a 2 b j, 2 + ... + a k b j, k ) such that a 1 , a
2 ,…, ak is calculated, and this numerical data set {a
1 , a 2 , ..., A k } are used as the converted numerical data. In this case, the k-dimensional numerical vector Z = [z to be converted
Depending on the value of 1 z 2 ... z k ], some values of a i may be extremely small values. In such a case, m (m <k) a i less than k The values alone can be used to represent the original k-dimensional numerical vector. Utilizing this property, the characteristics of the k-dimensional numerical vector can be extracted and data can be compressed. But,
In most cases, k values of a i are required to represent an arbitrary k-dimensional numerical vector, so that there are cases where features cannot be extracted well or data cannot be compressed well.

【0003】また、ベクトル量子化法では、あらかじめ
候補ベクトルを決めておき、入力データと最も近い候補
ベクトルを選び、その候補ベクトルに付与された番号を
変換後の数値データとしている。この場合一つの固定化
されたベクトルに変換されるため、入力データによって
は変換の誤差が大きくなる場合があるという欠点があっ
た。
In the vector quantization method, a candidate vector is determined in advance, a candidate vector closest to the input data is selected, and the number assigned to the candidate vector is used as the converted numerical data. In this case, since it is converted into one fixed vector, there is a drawback that the conversion error may become large depending on the input data.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、任意
のk次元数値ベクトルに対して、任意の精度で特徴抽出
やデータ圧縮を行う事のできるデータ変換方式並びに装
置とそれを利用したデータ転送方式並びに装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a data conversion system and apparatus capable of performing feature extraction and data compression with arbitrary accuracy on an arbitrary k-dimensional numerical vector, and data using the same. It is to provide a transfer system and a device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数個の数値データを一旦別の複数個の数
値データに変換した後、その変換された数値データから
もとの数値データを近似的に復元できるようにするため
に、変換前の複数個(k個)の数値データをk次元数値
ベクトルで表現し、これをm(m<k)個のk次元数値
ベクトルからなる基底ベクトルの線形和で近似するよう
にして、そのときのm個の基底ベクトルとそれらに対応
したm個の加重係数に変換するデータ変換方式におい
て、m個の基底ベクトルをkの10倍以上多い数のn個
のk次元数値ベクトルの候補の中から1つづつ、最小2
乗誤差減少量が最も大きいk次元数値ベクトルを選択し
て選び出して行くとともに、候補となるn個のk次元数
値ベクトルに一対一対応する番号を与えておいて、選び
出されたm個の基底ベクトルの各ベクトル番号と各荷重
係数とを変換後の数値データとすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is to convert a plurality of numerical data into another plurality of numerical data, and then convert the converted numerical data into the original numerical data. In order to be able to restore the data approximately, a plurality (k) of numerical data before conversion is represented by a k-dimensional numerical vector, and this is composed of m (m <k) k-dimensional numerical vectors. In the data conversion method in which the linear sum of the basis vectors is approximated and the m basis vectors and the corresponding m weighting coefficients are converted, the number of m basis vectors is more than 10 times as large as k. One from each of the n number of k-dimensional numerical vector candidates, a minimum of 2
The k-dimensional numerical vector with the largest amount of power error reduction is selected and selected, and the number of candidate k-dimensional numerical vectors is given a one-to-one corresponding number to select m bases. It is characterized in that each vector number of the vector and each weighting factor are converted into numerical data.

【0006】また本発明は、上記データ変換方式を実現
するためのデータ変換装置であって、入力データレジス
タと基底ベクトル選択装置と荷重係数計算装置とからな
り、さらに基底ベクトル選択装置は候補ベクトルメモリ
と誤差評価演算装置と基底ベクトルレジスタとからな
り、入力データレジスタは入力ベクトルの複数個の成分
値を保持し、誤差評価演算装置は入力データレジスタか
ら入力ベクトル、候補ベクトルメモリから候補ベクト
ル、基底ベクトルレジスタからは既に選ばれた基底ベク
トルがある場合にその基底ベクトルを読みだし、それら
の入力ベクトルと基底ベクトルに関してその候補ベクト
ルに対応する最小2乗誤差減少量を計算し、最小2乗誤
差減少量が最大となる候補ベクトルを新たな基底ベクト
ルとして基底ベクトルレジスタに追加、保持して外部に
出力し、荷重係数計算装置は入力データレジスタから入
力ベクトル、基底ベクトルレジスタから基底ベクトルを
読みだし、基底ベクトルの荷重係数を計算してその値を
外部に出力することを特徴とするものである。
The present invention is also a data converter for realizing the above data conversion method, which comprises an input data register, a basis vector selection device and a weighting factor calculation device, and the basis vector selection device is a candidate vector memory. And an error evaluation arithmetic unit and a base vector register, the input data register holds a plurality of component values of the input vector, and the error evaluation arithmetic unit inputs the input vector from the input data register, the candidate vector from the candidate vector memory, and the base vector. If there are already selected basis vectors from the register, read the basis vectors, calculate the least squares error reduction amount corresponding to the candidate vector with respect to those input vectors and the basis vectors, and calculate the least squares error reduction amount. With the candidate vector that maximizes as the new basis vector The weight coefficient calculation device reads the input vector from the input data register and the basis vector from the basis vector register, calculates the weight coefficient of the basis vector, and outputs the value to the outside. It is characterized by that.

【0007】また本発明は、上記データ変換方式におい
て、候補となるn個のk次元数値ベクトルの成分の値を
各ベクトル番号から計算によって生成する方式であっ
て、まずベクトル番号の数値を初期値生成関数によって
初期値を計算し、その初期値をベクトル成分生成関数に
より変換してベクトルの第一成分の値を計算し、さらに
第一成分値をベクトル成分生成関数で変換して第二成分
値を計算し、同様の計算を逐次繰り返して第k成分値ま
でのk個の数値データを順次計算して生成することを特
徴とする。
Further, the present invention is a method for generating values of components of n candidate k-dimensional numerical vectors by calculation from each vector number in the above data conversion method. First, the numerical value of the vector number is initialized. The initial value is calculated by the generating function, the initial value is converted by the vector component generating function to calculate the value of the first component of the vector, and the first component value is further converted by the vector component generating function to generate the second component value. Is calculated, and the same calculation is sequentially repeated to sequentially calculate and generate k numerical data up to the k-th component value.

【0008】また本発明は、上記データ変換方式を実現
するためのデータ変換装置であって、ベクトル成分生成
装置を有し、ベクトルに付与された番号を入力として初
期値を計算して出力し、この初期値を入力としてベクト
ルの第一成分の数値を計算して出力し、さらに第一成分
値を入力に帰還して同じ演算を反復して第二成分値を出
力し、これをさらに帰還して次々にベクトルの各成分を
出力することにより、候補となるn個のk次元数値ベク
トルを生成することを特徴とするものである。
The present invention is also a data conversion device for realizing the above-mentioned data conversion system, which has a vector component generation device, calculates and outputs an initial value by inputting a number given to a vector, With this initial value as input, calculate and output the numerical value of the first component of the vector, and then feed back the first component value to the input and repeat the same operation to output the second component value, which is fed back. By sequentially outputting each component of the vector, n candidate k-dimensional numerical vectors are generated.

【0009】また本発明のデータ転送方式は、上記デー
タ変換方式によって変換されたデータであるm個の基底
ベクトルの各ベクトル番号と各荷重係数を通信路を介し
て復号化装置に入力し、復号化装置においてベクトル番
号に対応するベクトル成分データを候補ベクトルメモリ
から読み出して基底ベクトルとし、その基底ベクトルと
それに対応する荷重係数との全基底ベクトルについての
積和を計算し、その計算値を元の数値データの近似値と
して出力することを特徴とする。
Further, in the data transfer system of the present invention, each vector number and each weighting factor of m basis vectors, which are the data converted by the above data conversion system, are input to a decoding device via a communication path and decoded. In the digitizing device, vector component data corresponding to the vector number is read from the candidate vector memory as a base vector, and the sum of products of all the base vectors of the base vector and the corresponding weighting factor is calculated, and the calculated value is the original value. It is characterized by outputting as an approximate value of numerical data.

【0010】また本発明は、上記データ転送方式を実現
するためのデータ転送装置であって、上記データ変換装
置と通信路と復号化装置とからなり、復号化装置は候補
ベクトルメモリと基底ベクトルレジスタと荷重係数レジ
スタと積和演算装置を有し、データ変換装置は入力デー
タをm個の基底ベクトルの各ベクトル番号と各荷重係数
とに変換して通信路に送出し、復号化装置は通信路から
ベクトル番号と荷重係数を受け取り、ベクトル番号を基
底ベクトルレジスタに、荷重係数を荷重係数レジスタに
各々入力し、基底ベクトルレジスタではベクトル番号に
対応するベクトル成分データを候補ベクトルメモリから
読み出して基底ベクトルとして一時保持しておき、積和
演算装置は基底ベクトルレジスタから読み出した基底ベ
クトルと荷重係数レジスタから読み出した荷重係数との
積和を計算し、その計算値を入力データの近似値として
出力することを特徴とするものである。
The present invention is also a data transfer device for realizing the above data transfer method, which comprises the above data conversion device, a communication path and a decoding device, and the decoding device is a candidate vector memory and a base vector register. And a weighting coefficient register and a product-sum calculation device, and the data conversion device converts the input data into each vector number of m basis vectors and each weighting factor and sends them out to the communication channel, and the decoding device to the communication channel. The vector number and the weighting coefficient are received from, the vector number is input to the basis vector register, and the weighting coefficient is input to the weighting coefficient register respectively. In the basis vector register, the vector component data corresponding to the vector number is read from the candidate vector memory and used as the basis vector. The sum-of-products calculation unit temporarily holds the basis vector and weighting factor read from the basis vector register. It calculates the sum of products of the weighting factors read from the register, and is characterized in that outputs the calculated value as an approximation of the input data.

【0011】また本発明のデータ転送方式は、上記デー
タ変換方式によって変換されたデータであるm個の基底
ベクトルの各ベクトル番号と各荷重係数を通信路を介し
て復号化装置に入力し、復号化装置においてベクトル番
号の数値から初期値生成関数によって初期値を計算し、
その初期値をベクトル成分生成関数により変換してベク
トルの第一成分の値を計算し、さらに第一成分値をベク
トル成分生成関数で変換して第二成分値を計算し、同様
の計算を逐次繰り返して第k成分値までのk個の数値デ
ータを順次計算してその計算値を基底ベクトルとし、そ
の基底ベクトルとそれに対応する荷重係数との全基底ベ
クトルについての積和を計算し、その計算値を元の数値
データの近似値として出力することを特徴とする。
Further, in the data transfer system of the present invention, each vector number and each weighting factor of m basis vectors, which are the data converted by the above-mentioned data conversion system, are inputted to the decoding device through the communication path and decoded. The initial value is calculated by the initial value generation function from the numerical value of the vector number in
The initial value is converted by the vector component generation function to calculate the value of the first component of the vector, the first component value is further converted by the vector component generation function to calculate the second component value, and similar calculations are sequentially performed. Iteratively calculates k numerical data up to the k-th component value, sets the calculated value as a base vector, calculates the sum of products of all the base vectors of the base vector and the corresponding weighting coefficient, and calculates the calculation. The value is output as an approximate value of the original numerical data.

【0012】また本発明は、上記データ転送方式を実現
するためのデータ転送装置であって、上記データ変換装
置と通信路と復号化装置とからなり、復号化装置はベク
トル成分生成と荷重係数レジスタと積和演算装置を有
し、データ変換装置は入力データをm個の基底ベクトル
の各ベクトル番号と各荷重係数とに変換して通信路に送
出し、復号化装置は通信路からベクトル番号と荷重係数
を受け取り、ベクトル番号をベクトル成分生成装置に、
荷重係数を荷重係数レジスタに各々入力し、ベクトル成
分生成装置ではベクトル番号から初期値生成関数によっ
て初期値を計算し、その初期値をベクトル成分生成関数
により変換してベクトルの第一成分値を計算し、さらに
第一成分値をベクトル成分生成関数で変換して第二成分
値を計算し、同様の計算を逐次繰り返して第k成分値ま
でのk個の数値データを順次計算してその計算値を基底
ベクトルとし、積和演算装置はベクトル成分生成装置か
ら読み出した基底ベクトルと荷重係数レジスタから読み
出した荷重係数との積和を計算し、その計算値を入力デ
ータの近似値として出力することを特徴とするものであ
る。
The present invention is also a data transfer device for realizing the above data transfer method, which comprises the above data conversion device, a communication path and a decoding device, and the decoding device is a vector component generation and weighting coefficient register. The data converter converts the input data into each vector number of m basis vectors and each weighting factor and sends out to the communication channel, and the decoding device outputs the vector number from the communication channel. Receives the weighting factor and assigns the vector number to the vector component generator,
The weighting factor is input to each weighting factor register, the vector component generating device calculates the initial value from the vector number by the initial value generating function, and the initial value is converted by the vector component generating function to calculate the first component value of the vector. Then, the first component value is converted by the vector component generation function to calculate the second component value, and the same calculation is repeated successively to sequentially calculate k numerical data up to the kth component value, and the calculated value Is used as the basis vector, and the product-sum calculation unit calculates the product sum of the basis vector read from the vector component generation unit and the weight coefficient read from the weight coefficient register, and outputs the calculated value as an approximate value of the input data. It is a feature.

【0013】[0013]

【作用】請求項1、2記載の発明においては、k次元数
値ベクトルZをY=a11 +a22 +…+ajj
に変換するためのj個の基底ベクトル{B1 、B2
…、Bj }の候補としてkの10倍以上多い数のn個
(n>>k)のk次元数値ベクトル{C1 、C2 、…、
n }を用意しておき、その中から1つづつ、最小2乗
誤差減少量を計算し、それが最大であるもの、すなわ
ち、最も近似誤差‖Z−Y‖を小さくすることのできる
k次元数値ベクトルを選択して行き、最終的に所望の精
度を得るのに必要なm個のk次元基底ベクトルの組み合
わせ{B1 、B2、…、Bm }={Cs1、Cs2、…、C
sm}を選び出す。これらの選び出されたm個の基底ベク
トルのそれぞれに対応する候補ベクトルの番号{s1、
s2、…、sm}と各重み係数を成分とする荷重ベクト
ルW=[as1s2 … asm]とを変換後の数値デー
タとすることを特徴とするデータ変換方式である。この
変換方式では非常に多数の基底ベクトルを用意してある
ので、任意のk次元数値ベクトルZに対してk個よりも
少ないm個の基底ベクトルのみを用いて十分な精度で‖
Z−Y‖〜0と近似できるような基底ベクトルの組み合
わせを{C1 、C2 、…、Cn }の中から選択すること
ができる。
According to the first and second aspects of the invention, the k-dimensional numerical vector Z is Y = a 1 B 1 + a 2 B 2 + ... + a j B j
J basis vectors {B 1 , B 2 ,
, B j } candidates of n (n >> k) k-dimensional numerical vectors {C 1 , C 2 , ...
C n } is prepared, and the least square error reduction amount is calculated one by one from among them, and the one having the largest amount, that is, the approximation error ‖Z−Y‖ can be minimized. A combination of the m number of k-dimensional basis vectors required to finally obtain a desired precision by selecting a dimensional numerical vector {B 1 , B 2 , ..., B m } = {C s1 , C s2 , …, C
select sm }. The number of candidate vectors corresponding to each of the selected m basis vectors {s1,
, sm} and the weight vector W = [a s1 a s2 ... Asm ] having each weighting factor as a component are converted into numerical data, which is a data conversion method. Since a large number of basis vectors are prepared in this conversion method, for any k-dimensional numerical vector Z, only m basis vectors less than k are used with sufficient accuracy.
A combination of basis vectors that can be approximated to Z−Y∥˜0 can be selected from {C 1 , C 2 , ..., C n }.

【0014】請求項3、4記載の発明は、ベクトル成分
生成装置を用いて、請求項1記載の発明におけるn個の
候補ベクトル(k次元数値ベクトル{C1 、C2 、…、
n}における各ベクトルの成分の値の各ベクトルに付
与された番号の数値から計算によって生成するようにな
っている。すなわち、Ci=[ci,1i,2 …ci,k
]において、初期値生成関数x=g(i)、再帰的関
数y=f(x)と表したとき、ベクトル成分生成装置に
おいてベクトル番号iを入力としてx=g(i)を計算
し初期値xを出力する。次に、xを入力としてci,1
f(x)を計算して第一成分ci,1 を出力し、さらに、
i,1 を入力としてci,2 f(ci,1)により第二成分
i,1 を出力し、この様な反復計算を第k成分のci,k
=f(ci,k-1 )まで逐次計算をすることによりk個の
成分の値を決定する。このようにすると、候補となるn
個のk次元数値ベクトル{C1 、C2 、…、Cn }とし
てn×k個の成分の数値データをすべて記憶しておく必
要はなく、番号siを指定すれば、関数fとgを記憶し
ておくだけで、各基底ベクトル{B1 、B2 、…、B
m }={Cs1、Cs2、…、Csm}の成分の値を設定でき
る。関数fとしては多様な関数を適用することができ
る。一例としては疑似乱数を与える関数などがあり、こ
れが特に有効となる場合がある。
According to the third and fourth aspects of the invention, the n component candidate vectors (k-dimensional numerical vectors {C 1 , C 2 , ...
C n } is generated by calculation from the numerical value of the number given to each vector of the value of each vector component. That is, C i = [c i, 1 c i, 2 ... C i, k
], The initial value generation function x = g (i) and the recursive function y = f (x) are expressed, and x = g (i) is calculated by inputting the vector number i in the vector component generation device and the initial value is calculated. Output x. Then, with x as input, c i, 1 =
f (x) is calculated and the first component c i, 1 is output.
c i, 1 is input and c i, 2 f (c i, 1 ) is used to output the second component c i, 1 and such iterative calculation is performed for the k th component c i, k.
The values of the k components are determined by performing successive calculations up to = f (c i, k-1 ). In this way, the candidate n
It is not necessary to store all the numerical data of n × k components as k-dimensional numerical vectors {C 1 , C 2 , ..., C n }, and if the numbers si are specified, the functions f and g are Just by storing it, each basis vector {B 1 , B 2 , ..., B
The value of the component of m } = {C s1 , C s2 , ..., C sm } can be set. Various functions can be applied as the function f. One example is a function that gives a pseudo-random number, which may be particularly effective.

【0015】請求項5、6記載の発明は、請求項1記載
のデータ変換方式により変換されたデータを通信路を介
して復号化装置に入力し、もとの入力データの近似値を
出力する方式並びに装置である。すなわち、基底ベクト
ルのベクトル番号と荷重係数を転送し、復号化装置にお
いてベクトル番号に対応するベクトルデータを候補ベク
トルメモリから読み出して、荷重係数との積和を計算
し、変換される前の元の数値データの近似値を出力す
る。従来は、ベクトル番号のみを転送するか、基底ベク
トルを固定して荷重係数のみを転送していた。本方式で
は、近似的に最適な基底ベクトルの組合わせとそれらに
対する荷重係数を転送するので、任意のデータに対して
効率よく圧縮されたデータを転送することができる。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the data converted by the data conversion method according to the first aspect is input to the decoding device via the communication path, and the approximate value of the original input data is output. System and equipment. That is, the vector number of the base vector and the weighting factor are transferred, the vector data corresponding to the vector number is read from the candidate vector memory in the decoding device, the product sum with the weighting factor is calculated, and the original before conversion is performed. Output the approximate value of numerical data. Conventionally, only the vector number is transferred, or the basis vector is fixed and only the weighting factor is transferred. In this method, since the approximately optimal combination of basis vectors and the weighting factor for them are transferred, it is possible to efficiently transfer compressed data to arbitrary data.

【0016】請求項7、8記載の発明は、請求項3記載
のデータ変換方式により変換されたデータを通信路を介
して復号化装置に入力し、もとの入力データの近似値を
出力する方式並びに装置である。請求項5、6記載のデ
ータ転送方式並びに装置と類似の構成であるが、ベクト
ル番号に対応するベクトルデータをメモリから読み出す
のではなく、その番号の関数として計算によって生成す
る。すなわち、基底ベクトル成分生成装置を有し、そこ
でベクトル番号を初期入力値とする関数計算を行うこと
で対応するベクトルデータを出力する。そして、積和演
算装置においてベクトル番号に対応するベクトル成分と
それに対応する荷重係数との積和を計算し、変換される
前の元の数値データの近似値を出力する。したがって、
請求項5、6記載のデータ転送方式並びに装置に比べ、
大きなメモリを必要としないので装置を小さく作ること
ができる。
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, the data converted by the data conversion method according to the third aspect is input to the decoding device via the communication path, and the approximate value of the original input data is output. System and equipment. Although the data transfer method and the apparatus according to the fifth and sixth aspects are similar, the vector data corresponding to the vector number is not read from the memory but is generated by calculation as a function of the number. That is, the apparatus has a basis vector component generation device, and the corresponding vector data is output by performing a function calculation using the vector number as an initial input value. Then, the product-sum calculation device calculates the product sum of the vector component corresponding to the vector number and the corresponding weighting factor, and outputs the approximate value of the original numerical data before conversion. Therefore,
Compared with the data transfer system and device according to claims 5 and 6,
The device can be made smaller because it does not require a large memory.

【0017】[0017]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。 (実施例1)請求項1、2記載の発明の装置の動作を図
1の実施例に従って詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. (Embodiment 1) The operation of the apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiment of FIG.

【0018】本実施例のデータ変換装置100の構成は
入力データレジスタ11、候補ベクトルメモリ12、誤
差評価演算装置13、基底ベクトルレジスタ14、荷重
係数計算装置15とからなる。基底ベクトル選択装置1
01は、候補ベクトルメモリ12、誤差評価演算装置1
3、基底ベクトルレジスタ14より構成される。入力デ
ータレジスタ11は入力ベクトルZを記憶し、候補ベク
トルメモリ12はn個(n>>k)のベクトル{C1
2 、…、Cn }を記憶する。誤差評価演算装置13は
候補ベクトルの一つを基底ベクトルとして追加した場合
の誤差‖Z−Y‖を評価し、誤差が最も小さくなると予
測される候補ベクトルを基底ベクトルの一つとして選択
する。基底ベクトルレジスタ14は誤差評価演算装置1
3で選択された基底ベクトル{B1 、B2 、…、Bm
={Cs1、Cs2、…、Csm}を記憶し、ベクトル番号の
組合わせ{s1、s2、…、sm}を出力する。荷重係
数計算装置15はZとYの2乗誤差‖Z−Y‖を最小に
するY=a11 +a22 +…+amm の荷重ベク
トルW=[as1s2 … asm]を計算し、出力す
る。ただし、‖Z−Y‖=Σj=1 k (zj −yj2
する。
The configuration of the data conversion device 100 of this embodiment comprises an input data register 11, a candidate vector memory 12, an error evaluation calculation device 13, a basis vector register 14, and a weighting factor calculation device 15. Basis vector selection device 1
01 is the candidate vector memory 12 and the error evaluation calculation device 1
3 and the base vector register 14. The input data register 11 stores the input vector Z, and the candidate vector memory 12 stores n (n >> k) vectors {C 1 ,
Store C 2 , ..., C n }. The error evaluation calculation unit 13 evaluates the error ∥Z−Y∥ when one of the candidate vectors is added as a base vector, and selects the candidate vector predicted to have the smallest error as one of the base vectors. The base vector register 14 is the error evaluation computing device 1
Basis vector selected in 3 {B 1 , B 2 , ..., B m }
, {C s1 , C s2 , ..., C sm } are stored and a combination of vector numbers {s1, s2, ..., sm} is output. Load coefficient calculation unit 15 minimizes the square error ‖Z-Y‖ of Z and Y Y = a 1 B 1 + a 2 B 2 + ... + a m B m of the load vector W = [a s1 a s2 ... a sm ] and output. However, ‖Z−Y‖ = Σ j = 1 k (z j −y j ) 2 .

【0019】誤差評価演算装置13の詳細な動作をフロ
ーチャートとして図2に示す。(ステップ1)基底ベク
トルの番号jを先ず0に設定する。(ステップ2)jの
値を1だけ増加させ、候補ベクトル選択の試行回数Nt
と最小2乗誤差減少量の比較対照値Δ(Cg)を0に設
定する。(ステップ3)Ntの値を1だけ増加させる。
(ステップ4)候補ベクトルの内の1つCiを選ぶ。
(ステップ5)Ciについて最小2乗誤差減少量Δ(C
i)を計算する。(ステップ6)Δ(Ci)がΔ(C
g)より大きければ、ステップ7に行き、大きくなけれ
ばステップ8にジャンプする。(ステップ7)候補ベク
トルCiを基底ベクトルの最有力候補Cgとす。(ステ
ップ8)試行回数Ntが試行回数限度Ncより少なけれ
ばステップ3に戻り、それ以外の場合はステップ9に進
む。(ステップ9)最小2乗誤差減少量が最大であるC
gを基底ベクトルBjとして登録する。(ステップ1
0)Y=a11 +a22 +…+ajj での誤差‖
Z−Y‖の最小値を評価し、その値が評価基準Ecより
小さくなければステップ2に戻り、小さければ基底ベク
トルの選択を終了する。このフローチャートに基づいて
必要な基底ベクトルを一つずつ順番に選択していく。
The detailed operation of the error evaluation calculation device 13 is shown in FIG. 2 as a flow chart. (Step 1) First, the number j of the basis vector is set to 0. (Step 2) The value of j is increased by 1, and the number of trials Nt of the candidate vector selection is increased.
And the comparison value Δ (Cg) of the least square error reduction amount is set to zero. (Step 3) Increase the value of Nt by 1.
(Step 4) Select one Ci from the candidate vectors.
(Step 5) The minimum squared error reduction amount Δ (C
Calculate i). (Step 6) Δ (Ci) is Δ (C
If it is larger than g), go to step 7, otherwise jump to step 8. (Step 7) Let the candidate vector Ci be the most influential candidate Cg of the base vector. (Step 8) If the number Nt of trials is less than the limit Nc of number of trials, the process returns to step 3, otherwise the process proceeds to step 9. (Step 9) C in which the least squared error reduction amount is maximum
Register g as the basis vector Bj. (Step 1
0) Y = a 1 B 1 + a 2 B 2 + ... + a j B j error ‖
The minimum value of Z−Y∥ is evaluated, and if the value is not smaller than the evaluation reference Ec, the process returns to step 2, and if it is smaller, the selection of the base vector is ended. The required basis vectors are selected one by one based on this flowchart.

【0020】(ステップ5)におけるCiに関する最小
2乗誤差減少量Δ(Ci)を評価するフローチャートを
図3に示す。まず(ステップ5−1)において、基底ベ
クトルの番号jに関してj=0ならば(ステップ5−
4)にジャンプし、j≠0ならば(ステップ5−2)ヘ
進む。(ステップ5−2)ではすでに選び出されたj個
の基底ベクトル{B1 、B2 、…、Bj }を列ベクトル
とする(k×j)行列Xj =[B12 …Bj ]を
設定する。続いて(ステップ5−3)で射影行列Pcj
=I−Xj (Xj Tj-1j T を求める。ただし、
j T はXj の行と列を入れ換えた転置行例、(Xj T
j-1は行列Xj Tj の逆行列である。ただし、
(ステップ5−4)では、射影行列Pcj =Iとする。
この後、(ステップ5−5)では、最小2乗誤差減少量
をΔ(Ci )=(ZT Pcji2/(Ci T Pcj
i )としてベクトルと行列の演算規則に従って計算す
る。最小2乗誤差減少量は基底ベクトルとして次に選択
すべき候補ベクトルCi を付け加えた場合の誤差‖Z−
Y‖の最小値の減少量の大きさを表す量である。なお、
誤差‖Z−Y‖の最小値はPcj Zとして計算で求めら
れる。
FIG. 3 shows a flowchart for evaluating the least square error reduction amount Δ (Ci) with respect to Ci in (Step 5). First, in (step 5-1), if j = 0 regarding the base vector number j (step 5-
4) and if j ≠ 0, proceed to (step 5-2). In (step 5-2), the j basis vectors {B 1 , B 2 , ..., B j } already selected are column vectors (k × j) matrix X j = [B 1 B 2 ... B j ] is set. Then, in step 5-3, the projection matrix Pc j
= I−X j (X j T X j ) −1 X j T is calculated. However,
X j T is a transposed row example in which the rows and columns of X j are exchanged, (X j T
X j ) −1 is the inverse matrix of the matrix X j T X j . However,
In (step 5-4), the projection matrix Pc j = I is set.
After that, in (step 5-5), the least square error reduction amount is Δ (C i ) = (Z T Pc j C i ) 2 / (C i T Pc j
C i ) is calculated according to the vector and matrix operation rules. The least squared error reduction amount is an error ‖Z− when a candidate vector C i to be selected next is added as a base vector.
It is an amount representing the amount of decrease in the minimum value of Y /. In addition,
The minimum value of the error ‖Z−Y‖ is calculated as Pc j Z.

【0021】誤差評価計算装置で決定された基底ベクト
ル{B1 、B2 、…、Bm }={Cs1、Cs2、…、
sm}は基底ベクトルメモリに登録する。荷重係数計算
装置15ではW=(Xj Tj-1j T Zとして計算
により荷重ベクトルWを求め、W=[as1s2
sm]を出力する。 (実施例2)実施例2は入力ベクトルZが複数個(Nz
個)ある場合に、各ベクトル{Z1、Z2 、…、ZNz}の
変換後のベクトル{Y1 、Y2 、…、YNz}のいずれに
対しても同じ基底ベクトル{B1 、B2 、…、Bm }の
線形和として変換するための実施例である。この場合、
構成と動作は(ステップ5−5)を除いて実施例1と同
じであるので、(ステップ5)のみを図4に示す。実施
例2における(ステップ5−5´)では候補ベクトルC
i に関する最小2乗誤差減少量をΔ(Ci )=Σq=1 Nz
(Zq T Pcji2 /(Ci T Pcji )として
求める。このΔ(Ci )は各ベクトルの2乗誤差‖Zq
−Yq ‖の総和Σq=1 Nz‖Zq −Yq‖の最小値の減少
量に一致する量で、この減少量が最大となるようなベク
トルCi を選択することで、各ベクトルの変換において
総合的に最適な基底ベクトルを選択する基準になってい
る。この様にしてNz個の入力ベクトルに適した共通の
基底ベクトルを選ぶことができる。 (実施例3)請求項3、4記載の発明の装置の動作を図
5の実施例に従って詳細に説明する。本実施例のデータ
変換装置500は、図1のデータ変換装置100の構成
とは基底ベクトル選択装置101中の候補ベクトルメモ
リ12に代えて基底ベクトル選択装置501中に候補ベ
クトルレジスタ51とベクトル成分生成装置52を備え
た点のみが異なる。すなわち、候補ベクトルの成分の値
をそのままメモリに記憶しておくのではなく、ベクトル
成分生成装置52によって候補ベクトルの番号から計算
によって候補ベクトルの成分の値を出力し、候補ベクト
ルレジスタ51に一時的に保持しておく構成になってい
る。したがって、以下では候補ベクトルレジスタ51と
ベクトル成分生成装置52の動作についてのみ述べる。
The basis vectors {B 1 , B 2 , ..., B m } = {C s1 , C s2 , ...
C sm } is registered in the base vector memory. In the load coefficient calculation device 15, the load vector W is obtained by calculation with W = (X j T X j ) −1 X j T Z, and W = [a s1 a s2 ...
a sm ] is output. (Example 2) In Example 2, a plurality of input vectors Z (Nz
, The same basis vector {B 1 , for any of the converted vectors {Y 1 , Y 2 , ..., Y Nz } of each vector {Z 1 , Z 2 , ..., Z Nz }. This is an embodiment for conversion as a linear sum of B 2 , ..., B m }. in this case,
The configuration and operation are the same as in the first embodiment except for (step 5-5), so only (step 5) is shown in FIG. In (Step 5-5 ′) in the second embodiment, the candidate vector C
The least squared error reduction amount for i is Δ (C i ) = Σ q = 1 Nz
It is determined as (Z q T Pc j C i ) 2 / (C i T Pc j C i ). This Δ (C i ) is the square error of each vector ‖Z q
The sum of −Y q ‖ Σ q = 1 Nz ‖ Z q −Y q ‖ is an amount that corresponds to the minimum amount of decrease, and by selecting the vector C i that maximizes this amount of decrease, each vector is selected. It is a criterion for selecting the most suitable basis vector in the transformation of. In this way, a common basis vector suitable for Nz input vectors can be selected. (Embodiment 3) The operation of the apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiment of FIG. The data conversion device 500 of the present embodiment is different from the configuration of the data conversion device 100 of FIG. 1 in that the candidate vector memory 12 in the basis vector selection device 101 is replaced with the candidate vector register 51 and the vector component generation in the basis vector selection device 501. Only the device 52 is provided. That is, the value of the component of the candidate vector is not stored in the memory as it is, but the value of the component of the candidate vector is output from the number of the candidate vector by the vector component generation device 52 and is temporarily stored in the candidate vector register 51. It is configured to be retained in. Therefore, only the operations of the candidate vector register 51 and the vector component generating device 52 will be described below.

【0022】まず、候補ベクトルレジスタ51よりベク
トル番号を発生し、ベクトル成分生成装置52に送る。
ベクトル成分生成装置52の構成は図6に示すように初
期値生成部61とベクトル成分計算部62とからなる。
初期値生成部61は候補ベクトルCi =[ci,1
i,2 … ci,k ]に対して、その番号iから関数gを
用いて初期値ci,0 =g(i)を計算する。ベクトル成
分計算部62は再帰的関数fを用いてCi のj番目の成
分の値をci,j =(ci,j-1 )としてj=1からj=k
まで計算により生成する。この動作のフローチャートを
図7に示す。(ステップ1)においてj=0とおいて初
期値ci,0 =g(i)を計算する。次に、(ステップ
2)においてjを1だけ増加させ、Ci のj番目の成分
の値をci,j=(ci,j-1 )とする計算により生成す
る。(ステップ3)ではjがkよりも小さければステッ
プ2にもどり、小さくなければ終了する。このようにし
て計算により求めた成分の値は候補ベクトルレジスタ5
1に一時的に保持し、誤差評価演算装置13に対して出
力される。
First, a vector number is generated from the candidate vector register 51 and sent to the vector component generator 52.
As shown in FIG. 6, the configuration of the vector component generation device 52 includes an initial value generation unit 61 and a vector component calculation unit 62.
The initial value generation unit 61 uses the candidate vector C i = [c i, 1 c
For i, 2 ... C i, k ], an initial value c i, 0 = g (i) is calculated from the number i using a function g. The vector component calculation unit 62 uses the recursive function f to set the value of the j-th component of C i as c i, j = (c i, j−1 ) and j = 1 to j = k.
Generate up to calculation. A flowchart of this operation is shown in FIG. In (step 1), the initial value c i, 0 = g (i) is calculated with j = 0. Next, in (step 2), j is incremented by 1 and the value of the j-th component of C i is generated by calculation with c i, j = (c i, j-1 ). In (step 3), if j is smaller than k, the process returns to step 2, and if j is not smaller, the process ends. The value of the component thus calculated is the candidate vector register 5
It is temporarily held at 1 and is output to the error evaluation calculation device 13.

【0023】関数g(x)、f(x)としては関数の値
域が有限で非線形性の強い関数が適している。例えば、
疑似乱数の生成などによく利用される関数px mod
q(pxをqで除したときの剰余)や三角関数のうち
正弦関数sin(px)、余弦関数cos(px)など
を用いると良い。ただし、pとqは定数で特にpは1よ
りも十分に大きい数がよい。ディジタル計算機で装置を
構成して関数px mod qの剰余計算を行う場合は
除数qを2s となるようにしておけば、積pxの値を下
位sビットの値のみを取り出して関数値出力とすること
ができるので、繁雑な除算が不要になり、高速な演算処
理が可能である。 (実施例4)図8は関数px mod qの剰余演算を
利用した候補ベクトル成分生成装置52の実施例であ
る。ただしq=2s とする。構成はpxの演算を行う乗
算装置81と入力切替装置82とからなる。乗算装置8
1の入力IAには係数を入力し、IBには入力切替装置
82の出力を接続する。入力切替装置82の一つの入力
にはベクトル番号を入力し、もう一つの入力には乗算装
置81の出力を接続する。候補ベクトルの成分の値は乗
算装置81の出力から得られる。
As the functions g (x) and f (x), functions having a finite range of functions and strong non-linearity are suitable. For example,
Function px mod that is often used for generating pseudo random numbers
It is preferable to use q (remainder when px is divided by q), a sine function sin (px), a cosine function cos (px), or the like among trigonometric functions. However, p and q are constants, and p is preferably a number sufficiently larger than 1. When the device is configured with a digital computer and the remainder calculation of the function px mod q is performed, if the divisor q is set to 2 s , the value of the product px is extracted as the function value output by extracting only the value of the lower s bits. Therefore, complicated division becomes unnecessary and high-speed arithmetic processing is possible. (Embodiment 4) FIG. 8 shows an embodiment of a candidate vector component generation device 52 utilizing the remainder calculation of the function px mod q. However, q = 2 s . The configuration is composed of a multiplication device 81 and an input switching device 82 that perform px calculation. Multiplier 8
The coefficient is input to the input IA of 1 and the output of the input switching device 82 is connected to IB. The vector number is input to one input of the input switching device 82, and the output of the multiplication device 81 is connected to the other input. The values of the components of the candidate vector are obtained from the output of the multiplier 81.

【0024】これを動作させるには、まず、係数Piを
IAに入力し、入力切替装置82でベクトル番号Siを
選択し、この値をIBに入力する。この後、乗算装置8
1はPiとSiの積を計算し、上位ビットを無視した下
位Sビット分の結果を出力する。この値がCi,0 であ
る。次に、係数PをIAに入力し、入力切替装置82で
乗算装置81の出力Ci,0 を選択し、この値をIBに入
力する。すると、乗算装置81はPとCi,0 の積を計算
し、上位ビットを無視した下位Sビット分の結果をC
i,1 として出力する。この後は同様にして、Ci,2 、C
i,3 、…、Ci,k を次々に計算して出力する。 (実施例5)請求項5、6記載の発明の装置の動作を図
9の実施例に従って詳細に説明する。本実施例のデータ
転送装置は、請求項1記載のデータ変換方式により変換
されたデータを通信路を介して復号化装置に入力し、も
との入力データに近似値を出力する装置である。すなわ
ち、図1のデータ変換装置100、通信路91、復号化
装置92からなる。データ変換装置100はベクトルZ
を基底ベクトルのベクトル番号{s1、s2、…、s
m}と荷重係数{as1s2 … asm}の組み合わせ
に変換し、それを通信路91に出力する。復号化装置9
2は通信路91からベクトル番号と荷重係数を受けと
り、ベクトル番号を基底ベクトルレジスタ93に、荷重
係数を荷重係数レジスタ94に各々入力する。基底ベク
トルレジスタ93ではベクトル番号{s1、s2、…、
sm}に対応するベクトルデータを候補ベクトルメモリ
から読み出して基底ベクトル{Cs1、Cs2、…、Csm
を一時保持しておく。ただし、候補ベクトルメモリ95
の記憶データは図1の候補ベクトルメモリ12のものと
同一のものである。積和演算装置96はベクトル番号に
対応するベクトルとそれに対応する荷重係数の積和をベ
クトルY=as1s1+as2s2+…+asmsmとして計
算し、出力する。このベクトルYが変換される前の元の
数値ベクトルZの近似値である。 (実施例6)請求項7、8記載の発明の装置の動作を図
10の実施例に従って詳細に説明する。本実施例のデー
タ転送装置500は、請求項3のデータ変換方式により
変換されたデータを通信路を介して復号化装置に入力
し、もとの入力データの近似値を出力する装置である。
すなわち、図5のデータ変換装置500、通信路11
1、復号化装置112からなる。データ変換装置500
はベクトルZを基底ベクトルのベクトル番号{s1、s
2、…、sm}と荷重係数{as1s2 … asm}の
組み合わせに変換し、それを通信路111に出力する。
復号化装置112は通信路111からベクトル番号と荷
重係数を受けとり、ベクトル番号をベクトル成分生成装
置113に、荷重係数を荷重係数レジスタ114に各々
入力する。ベクトル成分生成装置113は図5のベクト
ル成分生成装置52と同一のものであって、ベクトル番
号{s1、s2、…、sm}に対応する基底ベクトルの
成分データを関数計算により生成し、それらの基底ベク
トル{Cs1、Cs2、…、Csm}を一時保持しておく。積
和演算装置115はベクトル番号に対応するベクトルと
それに対応する荷重係数の積和をベクトルY=as1s1
+as2s2+…+asmsmとして計算し、出力する。こ
のベクトルYが変換される前の元の数値ベクトルZの近
似値となっている。
To operate this, first, the coefficient Pi is input to IA, the vector number Si is selected by the input switching device 82, and this value is input to IB. After this, the multiplication device 8
1 calculates the product of Pi and Si, and outputs the result of the lower S bits ignoring the upper bits. This value is C i, 0 . Next, the coefficient P is input to IA, the input switching device 82 selects the output C i, 0 of the multiplication device 81, and this value is input to IB. Then, the multiplication device 81 calculates the product of P and C i, 0 , and the result of the lower S bits ignoring the upper bits is C
Output as i, 1 . After this, similarly, C i, 2 , C
i, 3 , ..., C i, k are calculated and output one after another. (Embodiment 5) The operation of the apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiment of FIG. The data transfer device of the present embodiment is a device that inputs the data converted by the data conversion method according to claim 1 to a decoding device via a communication path and outputs an approximate value to the original input data. That is, the data conversion device 100, the communication path 91, and the decoding device 92 of FIG. 1 are included. The data conversion device 100 uses the vector Z
Is the vector number of the basis vector {s1, s2, ..., S
m} and the weighting factor {a s1 a s2 ... Asm } are combined and output to the communication path 91. Decoding device 9
2 receives the vector number and the weighting factor from the communication path 91, and inputs the vector number to the base vector register 93 and the weighting factor to the weighting factor register 94, respectively. In the base vector register 93, vector numbers {s1, s2, ...,
The vector data corresponding to sm} is read from the candidate vector memory and the basis vector {C s1 , C s2 , ..., C sm }.
Is held temporarily. However, the candidate vector memory 95
1 is the same as that of the candidate vector memory 12 of FIG. The product-sum calculation unit 96 calculates the product sum of the vector corresponding to the vector number and the corresponding weighting factor as the vector Y = a s1 C s1 + a s2 C s2 + ... + a sm C sm and outputs it. This vector Y is an approximate value of the original numerical vector Z before conversion. (Embodiment 6) The operation of the apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiment of FIG. The data transfer device 500 of the present embodiment is a device that inputs the data converted by the data conversion method of claim 3 to the decoding device via the communication path and outputs the approximate value of the original input data.
That is, the data conversion device 500 and the communication path 11 of FIG.
1. Decoding device 112. Data converter 500
Is the vector number of the base vector {s1, s
, ..., Sm} and the weighting factor {a s1 a s2 ... A sm } are converted into a combination and output to the communication path 111.
The decoding device 112 receives the vector number and the weighting factor from the communication path 111, and inputs the vector number to the vector component generating device 113 and the weighting factor to the weighting factor register 114, respectively. The vector component generation device 113 is the same as the vector component generation device 52 of FIG. 5, and generates the component data of the basis vector corresponding to the vector number {s1, s2, ... The basis vectors {C s1 , C s2 , ..., C sm } are temporarily held. The product-sum calculation unit 115 calculates the product sum of the vector corresponding to the vector number and the corresponding weighting factor as vector Y = a s1 C s1
+ A s2 C s2 + ... + a sm Calculate as C sm and output. This vector Y is an approximate value of the original numerical vector Z before conversion.

【0025】以上説明したように、請求項1、2記載の
発明によれば、任意のk次元数値ベクトルZを基底ベク
トル{B1 、B2 、…、Bm }の線形和そしてZ〜Y=
11 +a22 +…+amm に変換する場合、多
数の候補ベクトルの中から適切な基底ベクトル{B1
2 、…、Bm }を必要に応じて選択するので、k個よ
りも少ないm個の基底ベクトルを用いて十分な精度で誤
差‖Z−Y‖の小さい変換が可能になる。また、実施例
2で示したように、複数個のベクトル{Z1 、Z2
…、Zq }に対して適切な共通の基底ベクトルを選ぶこ
とができるので、特に{Z1 、Z2 、…、Zq }の各ベ
クトルがよく似たベクトルであって、分布に偏りがある
場合には必要な基底ベクトルの数がより少なくなり、基
底ベクトルの記憶量や変換のための計算量を削減するこ
とができ、データ圧縮などに有効である。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, an arbitrary k-dimensional numerical vector Z is a linear sum of basis vectors {B 1 , B 2 , ..., B m } and Z to Y. =
a 1 B 1 + a 2 B 2 + ... + a m When converting to B m, the appropriate basis vectors {B 1 from a large number of candidate vectors,
Since B 2 , ..., B m } are selected as necessary, it is possible to perform conversion with a small error ‖Z−Y‖ with sufficient accuracy by using m basis vectors that are less than k. In addition, as shown in the second embodiment, a plurality of vectors {Z 1 , Z 2 ,
Since it is possible to select an appropriate common basis vector for ..., Z q }, in particular, each vector of {Z 1 , Z 2 , ..., Z q } is a very similar vector and the distribution is biased. In some cases, the number of base vectors required is smaller, the storage amount of base vectors and the amount of calculation for conversion can be reduced, which is effective for data compression.

【0026】また、請求項3、4記載の発明によれば、
m個の基底ベクトル{B1 、B2 、…、Bm }の全成分
を記録したデータテーブルが不要になり、メモリ量を大
幅に削減できるので、装置の小型化に役立つ。
According to the inventions of claims 3 and 4,
A data table in which all the components of m basis vectors {B 1 , B 2 , ..., B m } are recorded is not required, and the memory amount can be significantly reduced, which is useful for downsizing the device.

【0027】請求項5、6記載の発明では、請求項1記
載の発明を利用してデータ転送を行うことにより、デー
タの転送量を削減することができる。請求項7、8記載
の発明によれば、請求項3記載の発明を利用してデータ
転送を行うことにより、請求項5記載の発明の場合に比
べて、メモリ量を大幅に削減できるので、装置の小型化
に役立つ。
According to the fifth and sixth aspects of the invention, the data transfer amount can be reduced by performing the data transfer by utilizing the invention of the first aspect. According to the inventions of claims 7 and 8, the amount of memory can be significantly reduced as compared with the case of the invention of claim 5, by performing data transfer using the invention of claim 3. Useful for downsizing the device.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、任意
のk次元数値ベクトルに対して、任意の精度で特徴抽出
やデータ圧縮を行う事のできるデータ変換方式並びに装
置とそれを利用したデータ転送方式並びに装置を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, a data conversion system and apparatus capable of performing feature extraction and data compression with respect to an arbitrary k-dimensional numerical vector with arbitrary accuracy, and the device are used. A data transfer system and device can be provided.

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

【図1】本発明の請求項1,2の実施例を示す構成説明
図である。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an embodiment of claims 1 and 2 of the present invention.

【図2】本発明の基底ベクトル選択の一例を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of basis vector selection of the present invention.

【図3】本発明の実施例1における最小2乗誤差減少量
Δ(Ci)を評価するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for evaluating a least square error reduction amount Δ (Ci) according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2における最小2乗誤差減少量
Δ(Ci)を評価するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for evaluating a least square error reduction amount Δ (Ci) according to the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の請求項3,4の実施例を示す構成説明
図である。
FIG. 5 is a structural explanatory view showing an embodiment of claims 3 and 4 of the present invention.

【図6】図5の候補ベクトル成分生成装置の一例を示す
構成説明図である。
FIG. 6 is a configuration explanatory diagram showing an example of a candidate vector component generation device of FIG.

【図7】図5の動作の一例を示すフローチャートであ
る。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of FIG.

【図8】図5の候補ベクトル成分生成装置の一例を示す
構成説明図である。
8 is a configuration explanatory diagram showing an example of a candidate vector component generation device in FIG.

【図9】本発明の請求項5,6の実施例を示す構成説明
図である。
FIG. 9 is a structural explanatory view showing an embodiment of claims 5 and 6 of the present invention.

【図10】本発明の請求項7,8の実施例を示す構成説
明図である。
FIG. 10 is a structural explanatory view showing an embodiment of claims 7 and 8 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…入力データレジスタ、12…候補ベクトルメモ
リ、13…誤差評価演算装置、14…基底ベクトルレジ
スタ、15…荷重係数計算装置、51…候補ベクトルレ
ジスタ、52…ベクトル成分生成装置、61…初期値生
成部、62…ベクトル成分計算部、81…乗算装置、8
2…入力切替装置、91…通信路、92…復号化装置、
93…基底ベクトルレジスタ、94…荷重係数レジス
タ、95…候補ベクトルメモリ、96…積和演算装置、
100…データ変換装置、101…基底ベクトル選択装
置、111…通信路、112…復号化装置、113…ベ
クトル成分生成装置、114…荷重係数レジスタ、11
5…積和演算装置、500…データ変換装置、501…
基底ベクトル選択装置。
11 ... Input data register, 12 ... Candidate vector memory, 13 ... Error evaluation calculation device, 14 ... Basis vector register, 15 ... Weighting factor calculation device, 51 ... Candidate vector register, 52 ... Vector component generation device, 61 ... Initial value generation Part, 62 ... Vector component calculation part, 81 ... Multiplier, 8
2 ... Input switching device, 91 ... Communication path, 92 ... Decoding device,
93 ... Basis vector register, 94 ... Weighting coefficient register, 95 ... Candidate vector memory, 96 ... Sum of products arithmetic unit,
100 ... Data conversion device, 101 ... Basis vector selection device, 111 ... Communication channel, 112 ... Decoding device, 113 ... Vector component generation device, 114 ... Weighting coefficient register, 11
5 ... Sum of products operation device, 500 ... Data conversion device, 501 ...
Basis vector selection device.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個の数値データを一旦別の複数個の
数値データに変換した後、その変換された数値データか
らもとの数値データを近似的に復元できるようにするた
めに、変換前の複数個(k個)の数値データをk次元数
値ベクトルで表現し、これをm(m<k)個のk次元数
値ベクトルからなる基底ベクトルの線形和で近似するよ
うにして、そのときのm個の基底ベクトルとそれらに対
応したm個の加重係数に変換するデータ変換方式におい
て、m個の基底ベクトルをkの10倍以上多い数のn個
のk次元数値ベクトルの候補の中から1つづつ、最小2
乗誤差減少量が最も大きいk次元数値ベクトルを選択し
て選び出して行くとともに、候補となるn個のk次元数
値ベクトルに一対一対応する番号を与えておいて、選び
出されたm個の基底ベクトルの各ベクトル番号と各荷重
係数とを変換後の数値データとすることを特徴とするデ
ータ変換方式。
1. Before converting a plurality of numerical data so that the original numerical data can be approximately restored from the converted numerical data after the data is once converted into another plurality of numerical data. A plurality of (k) numerical data of is represented by a k-dimensional numerical vector, and this is approximated by a linear sum of basis vectors consisting of m (m <k) k-dimensional numerical vectors. In the data conversion method for converting m basis vectors and m corresponding weighting coefficients, 1 is selected from among n number of k-dimensional numerical vector candidates in which m basis vectors are more than 10 times as many as k. One by one, minimum 2
The k-dimensional numerical vector with the largest amount of power error reduction is selected and selected, and the number of candidate k-dimensional numerical vectors is given a one-to-one corresponding number to select m bases. A data conversion method characterized in that each vector number of a vector and each weighting factor are converted into numerical data.
【請求項2】 請求項1記載のデータ変換方式を実現す
るためのデータ変換装置であって、入力データレジスタ
と基底ベクトル選択装置と荷重係数計算装置とからな
り、さらに基底ベクトル選択装置は候補ベクトルメモリ
と誤差評価演算装置と基底ベクトルレジスタとからな
り、入力データレジスタは入力ベクトルの複数個の成分
値を保持し、誤差評価演算装置は入力データレジスタか
ら入力ベクトル、候補ベクトルメモリから候補ベクト
ル、基底ベクトルレジスタからは既に選ばれた基底ベク
トルがある場合にその基底ベクトルを読みだし、それら
の入力ベクトルと基底ベクトルに関してその候補ベクト
ルに対応する最小2乗誤差減少量を計算し、最小2乗誤
差減少量が最大となる候補ベクトルを新たな基底ベクト
ルとして基底ベクトルレジスタに追加、保持して外部に
出力し、荷重係数計算装置は入力データレジスタから入
力ベクトル、基底ベクトルレジスタから基底ベクトルを
読みだし、基底ベクトルの荷重係数を計算してその値を
外部に出力することを特徴とするデータ変換装置。
2. A data conversion device for realizing the data conversion method according to claim 1, comprising an input data register, a basis vector selection device, and a weighting factor calculation device, and the basis vector selection device is a candidate vector. An input data register holds a plurality of component values of an input vector, and an error evaluation arithmetic unit receives an input vector from an input data register, a candidate vector from a candidate vector memory, and a base vector register. If there is already a selected basis vector from the vector register, read that basis vector, calculate the least squared error reduction amount corresponding to the candidate vector with respect to those input vectors and basis vectors, and reduce the least squared error reduction. The candidate vector with the maximum amount is set as a new basis vector The weighting factor calculator reads the input vector from the input data register and the basis vector from the basis vector register, calculates the weighting factor of the basis vector, and outputs the value to the outside. A data conversion device characterized by the above.
【請求項3】 請求項1記載のデータ変換方式におい
て、候補となるn個のk次元数値ベクトルの成分の値を
各ベクトル番号から計算によって生成する方式であっ
て、まずベクトル番号の数値を初期値生成関数によって
初期値を計算し、その初期値をベクトル成分生成関数に
より変換してベクトルの第一成分の値を計算し、さらに
第一成分値をベクトル成分生成関数で変換して第二成分
値を計算し、同様の計算を逐次繰り返して第k成分値ま
でのk個の数値データを順次計算して生成することを特
徴とするデータ変換方式。
3. The data conversion method according to claim 1, wherein a value of a component of n candidate k-dimensional numerical vectors is generated from each vector number by calculation, and the numerical value of the vector number is first initialized. The initial value is calculated by the value generation function, the initial value is converted by the vector component generation function to calculate the value of the first component of the vector, and the first component value is converted by the vector component generation function and the second component is calculated. A data conversion method characterized in that a value is calculated, and the same calculation is sequentially repeated to sequentially calculate and generate k numerical data up to the k-th component value.
【請求項4】 請求項3記載のデータ変換方式を実現す
るためのデータ変換装置であって、ベクトル成分生成装
置を有し、ベクトルに付与された番号を入力として初期
値を計算して出力し、この初期値を入力としてベクトル
の第一成分の数値を計算して出力し、さらに第一成分値
を入力に帰還して同じ演算を反復して第二成分値を出力
し、これをさらに帰還して次々にベクトルの各成分を出
力することにより、候補となるn個のk次元数値ベクト
ルを生成することを特徴とするデータ変換装置。
4. A data conversion device for realizing the data conversion method according to claim 3, further comprising a vector component generation device, calculating an initial value by inputting a number assigned to the vector, and outputting the initial value. , Input the initial value to calculate and output the value of the first component of the vector, and then feed back the first component value to the input and repeat the same operation to output the second component value. A data conversion device characterized by generating n candidate k-dimensional numerical vectors by successively outputting each component of the vector.
【請求項5】 請求項1記載のデータ変換方式によって
変換されたデータであるm個の基底ベクトルの各ベクト
ル番号と各荷重係数を通信路を介して復号化装置に入力
し、復号化装置においてベクトル番号に対応するベクト
ル成分データを候補ベクトルメモリから読み出して基底
ベクトルとし、その基底ベクトルとそれに対応する荷重
係数との全基底ベクトルについての積和を計算し、その
計算値を元の数値データの近似値として出力することを
特徴とするデータ転送方式。
5. The vector number and the weighting factor of m basis vectors, which are data converted by the data conversion method according to claim 1, are input to a decoding device via a communication path, and the decoding device The vector component data corresponding to the vector number is read from the candidate vector memory as a basis vector, the sum of products for all basis vectors of the basis vector and the corresponding weighting factor is calculated, and the calculated value is the original numerical data. A data transfer method characterized by outputting as an approximate value.
【請求項6】 請求項5記載のデータ転送方式を実現す
るためのデータ転送装置であって、請求項2記載のデー
タ変換装置と通信路と復号化装置とからなり、復号化装
置は候補ベクトルメモリと基底ベクトルレジスタと荷重
係数レジスタと積和演算装置を有し、データ変換装置は
入力データをm個の基底ベクトルの各ベクトル番号と各
荷重係数とに変換して通信路に送出し、復号化装置は通
信路からベクトル番号と荷重係数を受け取り、ベクトル
番号を基底ベクトルレジスタに、荷重係数を荷重係数レ
ジスタに各々入力し、基底ベクトルレジスタではベクト
ル番号に対応するベクトル成分データを候補ベクトルメ
モリから読み出して基底ベクトルとして一時保持してお
き、積和演算装置は基底ベクトルレジスタから読み出し
た基底ベクトルと荷重係数レジスタから読み出した荷重
係数との積和を計算し、その計算値を入力データの近似
値として出力することを特徴とするデータ転送装置。
6. A data transfer device for realizing the data transfer method according to claim 5, comprising the data conversion device according to claim 2, a communication path and a decoding device, wherein the decoding device is a candidate vector. It has a memory, a base vector register, a weighting coefficient register, and a product-sum calculation device, and the data conversion device converts the input data into each vector number of m base vectors and each weighting factor, and sends it out to the communication path for decoding. The digitizer receives the vector number and the weighting factor from the communication channel, inputs the vector number to the basis vector register, and inputs the weighting factor to the weighting factor register, respectively. In the basis vector register, the vector component data corresponding to the vector number is input from the candidate vector memory. It is read and temporarily stored as a basis vector, and the multiply-accumulate operation unit is loaded with the basis vector read from the basis vector register. A data transfer device, which calculates a product sum with a weighting coefficient read from a weighting coefficient register and outputs the calculated value as an approximate value of input data.
【請求項7】 請求項3記載のデータ変換方式によって
変換されたデータであるm個の基底ベクトルの各ベクト
ル番号と各荷重係数を通信路を介して復号化装置に入力
し、復号化装置においてベクトル番号の数値から初期値
生成関数によって初期値を計算し、その初期値をベクト
ル成分生成関数により変換してベクトルの第一成分の値
を計算し、さらに第一成分値をベクトル成分生成関数で
変換して第二成分値を計算し、同様の計算を逐次繰り返
して第k成分値までのk個の数値データを順次計算して
その計算値を基底ベクトルとし、その基底ベクトルとそ
れに対応する荷重係数との全基底ベクトルについての積
和を計算し、その計算値を元の数値データの近似値とし
て出力することを特徴とするデータ転送方式。
7. The vector number and each weighting factor of m basis vectors, which are data converted by the data conversion method according to claim 3, are input to a decoding device via a communication path, and the decoding device The initial value is calculated from the numerical value of the vector number by the initial value generation function, the initial value is converted by the vector component generation function to calculate the value of the first component of the vector, and the first component value is further calculated by the vector component generation function. Convert and calculate the second component value, and repeat the same calculation one by one to sequentially calculate the k numerical data up to the kth component value, and use the calculated value as the basis vector, and the basis vector and the corresponding load A data transfer method characterized by calculating the sum of products for all basis vectors with coefficients and outputting the calculated value as an approximate value of the original numerical data.
【請求項8】 請求項7記載のデータ転送方式を実現す
るためのデータ転送装置であって、請求項4記載のデー
タ変換装置と通信路と復号化装置とからなり、復号化装
置はベクトル成分生成と荷重係数レジスタと積和演算装
置を有し、データ変換装置は入力データをm個の基底ベ
クトルの各ベクトル番号と各荷重係数とに変換して通信
路に送出し、復号化装置は通信路からベクトル番号と荷
重係数を受け取り、ベクトル番号をベクトル成分生成装
置に、荷重係数を荷重係数レジスタに各々入力し、ベク
トル成分生成装置ではベクトル番号から初期値生成関数
によって初期値を計算し、その初期値をベクトル成分生
成関数により変換してベクトルの第一成分値を計算し、
さらに第一成分値をベクトル成分生成関数で変換して第
二成分値を計算し、同様の計算を逐次繰り返して第k成
分値までのk個の数値データを順次計算してその計算値
を基底ベクトルとし、積和演算装置はベクトル成分生成
装置から読み出した基底ベクトルと荷重係数レジスタか
ら読み出した荷重係数との積和を計算し、その計算値を
入力データの近似値として出力することを特徴とするデ
ータ転送装置。
8. A data transfer device for realizing the data transfer method according to claim 7, comprising the data conversion device according to claim 4, a communication path and a decoding device, wherein the decoding device is a vector component. It has a generation / weighting coefficient register and a product-sum calculation device, and the data conversion device converts the input data into each vector number of m basis vectors and each weighting factor and sends out to the communication path, and the decoding device communicates. The vector number and the weighting factor are received from the road, the vector number is input to the vector component generating device, and the weighting factor is input to the weighting factor register, and the vector component generating device calculates the initial value from the vector number by the initial value generating function. Calculate the first component value of the vector by converting the initial value with the vector component generation function,
Further, the first component value is converted by the vector component generation function to calculate the second component value, and the same calculation is repeated successively to sequentially calculate the k numerical data up to the kth component value, and the calculated value is the basis. A vector, the product-sum calculation device calculates a product sum of the basis vector read from the vector component generation device and the weight coefficient read from the weight coefficient register, and outputs the calculated value as an approximate value of the input data. Data transfer device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005074145A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Canon Kabushiki Kaisha Coding method and apparatus, and computer program and computer-readable storage medium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005074145A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-11 Canon Kabushiki Kaisha Coding method and apparatus, and computer program and computer-readable storage medium
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