JPH10200890A - 画像符号化方法 - Google Patents

画像符号化方法

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JPH10200890A
JPH10200890A JP205997A JP205997A JPH10200890A JP H10200890 A JPH10200890 A JP H10200890A JP 205997 A JP205997 A JP 205997A JP 205997 A JP205997 A JP 205997A JP H10200890 A JPH10200890 A JP H10200890A
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JP
Japan
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vector
image
representative vector
representative
codebook
Prior art date
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Pending
Application number
JP205997A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Kono
昭宏 河野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベクトル量子化のコードブック内の代表ベク
トルの並びに一定の規則性を持たせることで、画像ベク
トルと代表ベクトルの置き換え処理におけるコードブッ
ク内の代表ベクトルの検索開始位置の算出を容易にし、
画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え処理を高速化
する画像符号化方法を提供すること。 【解決手段】 コードブック上の代表ベクトルに対し、
各代表ベクトルの長さおよび方向の絶対値|r|および
|θ|を求め、その絶対値の大きさ順に代表ベクトルを
並び替える。そして、ディジタル画像データをブロック
分割して符号化する際に、コードブック内の代表ベクト
ルの検索開始位置となる代表ベクトルを予測し、その値
を初期値としてコードブックの検索を開始して、画像ベ
クトルと代表ベクトルとの置き換え処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル画像デ
ータの画像符号化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から画像は、伝送・保存時等の情報
量を減らす目的でディジタル・データに置き換えられ符
号化・圧縮されている。特に最近では取り扱われる画像
のカラー化・精細化により画像に含まれる情報量が大幅
に増加しており、これに対応してJPEGやJBIGな
どの画像符号化方法が標準化されているが、さらなる伝
送時間の短縮や蓄積画像数の向上のために、より高圧縮
かつ高画質な符号化方法に対する要求も高まりつつあ
る。その1つとしてベクトル量子化を用いた画像符号化
方法が注目されてきている。
【0003】以下にベクトル量子化による従来の画像符
号化方式について説明する。図4は、従来のベクトル量
子化による画像符号化方式の概念図を示すものである。
まず入力画像データをある画素数(例えば2×2画素)
からなるブロック毎に分割し、それぞれのブロックに含
まれている画像情報(色、輝度、色差など)を1つの画
像ベクトルとみなす。これにより画像データはn個の画
像ベクトル(→X1,…,→Xn)で形成される。
【0004】次にこれらの画像データ(→X1,…,→
Xn)を置き換えるためのm個の代表ベクトル(→Y
1,…,→Ym)(但しm<n)からなるコードブック
を作成する。そしてそれぞれの画像ベクトルをコードブ
ック内の各代表ベクトルと比較し、最も類似した代表ベ
クトルを選択する。つまりある画像ベクトル→Xi
(i:1…n)に対して最もノルム距離が近い代表ベク
トル→Yj(j:1…m)を選択する。ここでノルム距
離とは、画像ベクトルと代表ベクトルとのそれぞれの成
分について両者の差の2乗を求め、それらを足し合わせ
たものの平方根を求めた値のことである。こうして画像
ベクトル→Xiで表現されていた該当ブロックは、最も
ノルム距離が近い代表ベクトル→Yjに置き換えられて
表現される。
【0005】以上の様な方法で画像を符号化すれば、画
像データ(→X1,…,→Xn)は代表ベクトル(→Y
1,…,→Ym)(但しm<n)からなるコードブック
と、各ブロックがどの代表ベクトルで表現されるかとい
う情報とからなるデータに置き換えられ、全体のデータ
量を圧縮することが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ベクトル量子化におい
て、コードブック作成時の代表ベクトルの並びについて
は特にその方法が規定されているわけではない。従って
コードブックにおいて代表ベクトルが無作為に並んでい
る場合、画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え処理
において、コードブック内の代表ベクトルの検索は、常
にコードブック上のある固定の位置、例えば先頭に位置
する代表ベクトルから行わねばならず、処理時間を考慮
すると非効率的であるという問題点があった。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、コードブック内の代表ベクトルの並びに一定の規則
性を持たせることで、画像ベクトルと代表ベクトルとの
置き換え処理におけるコードブック内の代表ベクトルの
検索開始位置の算出を容易にし、画像ベクトルと代表ベ
クトルとの置き換え処理を高速化することのできる画像
符号化方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ディ
ジタル画像データをブロック分割してベクトル量子化に
より圧縮する画像符号化方法であって、代表ベクトルの
集合であるコードブックに対し、各代表ベクトルの長さ
および方向の絶対値|r|および|θ|を求め、その絶
対値の大きさ順に代表ベクトルを並び替える手段を備
え、ディジタル画像データをブロック分割して符号化す
る際に、任意のブロックの画像ベクトルの長さおよび方
向の絶対値|r|および|θ|を求め、求めた絶対値|
r|および|θ|をもとに、コードブック内の代表ベク
トルの検索開始位置となる代表ベクトルを予測し、この
予測の結果得られた代表ベクトルを初期値としてコード
ブックの検索を開始して、画像ベクトルと代表ベクトル
との置き換え処理を行う。
【0009】請求項2の発明は、ディジタル画像データ
をブロック分割して符号化する際に、任意のブロックに
隣接するブロックの中で既に符号化済みのブロックの画
像ベクトルとの置き換えを行った代表ベクトルを参考
に、コードブック内の代表ベクトルの検索開始位置とな
る代表ベクトルを予測し、この予測の結果得られた代表
ベクトルを初期値としてコードブックの検索を開始し
て、画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え処理を行
う。
【0010】
【発明の実施の形態】請求項1の発明は、コードブック
内の代表ベクトルの検索開始位置となる代表ベクトルを
予測し、予測の結果得られた代表ベクトルを初期値とし
てコードブックの検索を開始して、画像ベクトルと代表
ベクトルとの置き換え処理を行うことができる。
【0011】また、請求項2の発明は、画像ベクトルと
代表ベクトルとの置き換え処理における代表ベクトルの
検索時間を高速化することができる。
【0012】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。なお、説明を簡単にするため、2次元信号空間にお
けるベクトルを用いて説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施の形態のコードブ
ック上の代表ベクトルの並び替え処理のフローチャー
ト、図2は同並び替えを行う前のコードブックと並び替
え処理を行った後のコードブックの比較図を示す。ま
ず、図1中の記号の説明を行う。コードブック内の代表
ベクトル数をm、並び替えを行うコードブックをC(=
C(1)〜C(m))、代表ベクトルの長さの絶対値を
|R|、代表ベクトルの方向の絶対値を|θ|と表わ
す。ループカウンタをi、jとし、ループカウンタiの
ループをループI、ループカウンタjのループをループ
Jと呼ぶ。
【0014】図1の並び替えのアルゴリズムの説明を行
う。図1で表わしたアルゴリズムは、コードブック内の
代表ベクトルにおける長さの絶対値および方向の絶対値
が、C(1)からC(m)に従って小から大の順で並び
替えるものであり、ループI、ループJの2重ループ構
造をもつアルゴリズムとなっている。
【0015】まず、ループIに入り、ループカウンタi
の初期化を行う(S1)。次にループJに入り、ループ
カウンタjの初期化を行う(S2)。ループJの処理と
して、まずコードブックC(j)およびC(j−1)の
それぞれの代表ベクトルの長さの絶対値|Rj|および
|Rj−1|と、方向の絶対値|θj|および|θj−
1|を求める(S3)。この後、コードブックC(j)
およびC(j−1)のそれぞれの代表ベクトルの長さの
絶対値|Rj|および|Rj−1|の大きさを比較し
(S4)、|Rj|が|Rj−1|よりも大きければ、
コードブックC(j)とC(j−1)は並び替えを行う
必要がないため、ループJを抜ける。
【0016】コードブックC(j)およびC(j−1)
のそれぞれの代表ベクトルの長さの絶対値|Rj|およ
び|Rj−1|の大きさが等しければ(S5)、次にコ
ードブックC(j)およびC(j−1)のそれぞれの代
表ベクトルの方向の絶対値|θj|および|θj−1|
の大きさを比較し(S6)、|θj|が|θj−1|よ
りも大きければ、コードブックC(j)とC(j−1)
は並び替えを行う必要がないため、ループJを抜ける。
【0017】|Rj|が|Rj−1|よりも小さいと
き、または|Rj|と|Rj−1|が等しく|θj|が
|θj−1|よりも小さい場合は、コードブックC
(j)とC(j−1)の入れ替えを行い(S7)、ルー
プカウンタjの値をデクリメントして(S8)、ループ
カウンタjの判定を行い(S9)、値が2以上の間はル
ープJを続行する。
【0018】ループJが終了した後、ループIのループ
カウンタiをインクリメントして(S10)、ループカ
ウンタiの判定を行い(S11)、値がm以下の間はル
ープIを続行する。ループIが終了した時点で、コード
ブック内の代表ベクトルにおける長さの絶対値および方
向の絶対値が、C(1)からC(m)に従って小から大
の順で並び替えられている。
【0019】なお、コードブック並び替えに用いるアル
ゴリズムについては、図1で説明したアルゴリズム以外
に、例えばデータ整列アルゴリズムとして有名なクイッ
クソート方式等を用いることにより、より高速にコード
ブック並び替え処理を行うことができる。
【0020】図2は、並び替えを行う前のコードブック
と図1で説明したアルゴリズムを用いて並び替え処理を
行った後のコードブックの比較を示したものである。ま
た、コードブック並び替え処理を行うことにより、ディ
ジタル画像データをブロック分割して符号化する際に、
コードブック内の代表ベクトルの検索開始位置となる代
表ベクトルを予測し、その値を初期値として画像ベクト
ルと代表ベクトルとの置き換え処理を行うことで、置き
換え処理を高速化することが出来る。並び替え処理を行
った後のコードブックを用いた画像ベクトルと代表ベク
トルとの置き換え処理における、代表ベクトルの検索開
始位置となる代表ベクトルの予測方法について説明す
る。
【0021】任意の被処理ブロックの画像ベクトルの長
さと方向の絶対値を求め、その値が(|R|、|θ|)
=(16、20)であると仮定する。次に|R|=16
という値をもとに、図2で示したコードブック並び替え
処理を行った後のコードブックにおいて例えばC(1)
から検索を開始して、コードブック内の代表ベクトルの
長さと方向の絶対値を求め、|R|成分に関して最も近
い値を求めていくと、C(5)=(15、6)を得るこ
とが出来る。
【0022】次にコードブック内の代表ベクトルの検索
開始位置をC(5)、あるいはC(5)に隣接するC
(4)やC(6)等を用いて、コードブックの検索を開
始して画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え処理を
行う。このとき、コードブックの検索方法として、例え
ばC(5)を初期値としてC(6)、C(7)、...
の順で検索していく方法や、またC(5)を初期値とし
てC(4)、C(6)、C(3)、C(7)、...の
順で検索していく方法等が考えられるが、その方法につ
いては特に限定しない。
【0023】以上のように、コードブック内の代表ベク
トルの検索開始位置を求めることにより、僅かなステッ
プで(|R|、|θ|)=(16、20)に対する代表
ベクトル(この場合C(6)=(15,21))を求め
ることができ、置き換え処理を高速化することが出来
る。
【0024】次に、並び替え処理を行った後のコードブ
ックを用いた画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え
処理における、代表ベクトルの検索開始位置となる代表
ベクトルの予測方法について図3を参照して説明する。
図3は、本発明の一実施の形態のディジタル画像データ
のブロック分割例図である。
【0025】図3ではディジタル画像データを、B11
〜B55まで25個のブロックに分割して符号化を行
い、B22を被処理ブロックとして符号化する段階を示
したものである。すでにB11〜B21までの符号化処
理が終わっていて、直前に符号化が終了した画像ブロッ
クはB21である。
【0026】B21の符号化において、B21の画像ベ
クトルと置き換えを行った代表ベクトルを退避してお
く。そしてB22の符号化の際に、退避していたB21
の代表ベクトルを初期値として、コードブックの検索を
開始して画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え処理
を行う。なお、検索方法に関しては上述した予測方法と
同様に、特に限定はしない。
【0027】隣接する画像ブロック間では、画像ベクト
ルがかなり近い値をとることが予想されるので、僅かな
ステップでB22の画像ベクトルに対する代表ベクトル
を求めることができ、置き換え処理を高速化することが
出来る。
【0028】また、図3においてB22に隣接するすで
に符号化処理済みの画像ブロックとして、B21以外に
B11、B12、B13が上げられる。これらの画像ブ
ロックの画像ベクトルと置き換えを行った代表ベクトル
の平均値を求め、この値を初期値として、コードブック
の検索を開始してもよい。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コードブ
ック内の代表ベクトルの並びに一定の規則性を持たせる
ことで、画像ベクトルと代表ベクトルとの置き換え処理
におけるコードブック内の代表ベクトルの検索開始位置
の算出を容易にし、画像ベクトルと代表ベクトルとの置
き換え処理を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のコードブック上の代表
ベクトルの並び替え処理のフローチャート
【図2】本発明の一実施の形態の並び替えを行う前のコ
ードブックと並び替え処理を行った後のコードブックの
比較図
【図3】本発明の一実施の形態のディジタル画像データ
のブロック分割例図
【図4】従来のベクトル量子化による画像符号化方式の
概念図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディジタル画像データをブロック分割して
    ベクトル量子化により圧縮する画像符号化方法であっ
    て、代表ベクトルの集合であるコードブックに対し、各
    代表ベクトルの長さおよび方向の絶対値|r|および|
    θ|を求め、その絶対値の大きさ順に代表ベクトルを並
    び替える手段を備え、ディジタル画像データをブロック
    分割して符号化する際に、任意のブロックの画像ベクト
    ルの長さおよび方向の絶対値|r|および|θ|を求
    め、求めた絶対値|r|および|θ|をもとに、コード
    ブック内の代表ベクトルの検索開始位置となる代表ベク
    トルを予測し、この予測の結果得られた代表ベクトルを
    初期値としてコードブックの検索を開始して、画像ベク
    トルと代表ベクトルとの置き換え処理を行うことを特徴
    とする画像符号化方法。
  2. 【請求項2】ディジタル画像データをブロック分割して
    符号化する際に、任意のブロックに隣接するブロックの
    中で既に符号化済みのブロックの画像ベクトルとの置き
    換えを行った代表ベクトルを参考に、コードブック内の
    代表ベクトルの検索開始位置となる代表ベクトルを予測
    し、この予測の結果得られた代表ベクトルを初期値とし
    てコードブックの検索を開始して、画像ベクトルと代表
    ベクトルとの置き換え処理を行うことを特徴とする請求
    項1記載の画像符号化方法。
JP205997A 1997-01-09 1997-01-09 画像符号化方法 Pending JPH10200890A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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