JPS6340506B2 - - Google Patents

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JPS6340506B2
JPS6340506B2 JP10051582A JP10051582A JPS6340506B2 JP S6340506 B2 JPS6340506 B2 JP S6340506B2 JP 10051582 A JP10051582 A JP 10051582A JP 10051582 A JP10051582 A JP 10051582A JP S6340506 B2 JPS6340506 B2 JP S6340506B2
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JP
Japan
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JP10051582A
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JPS58218243A (ja
Inventor
Atsumichi Murakami
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to DE3382796T priority patent/DE3382796T2/de
Priority to EP91107886A priority patent/EP0444717B1/en
Priority to CA000430150A priority patent/CA1212452A/en
Priority to DE8383105713T priority patent/DE3382478D1/de
Priority to DE3382806T priority patent/DE3382806T2/de
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/008Vector quantisation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/94Vector quantisation

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は入力信号系列を複数個まとめてブロ
ツク化し、これを量子化するベクトル量子化に関
するものである。
ベクトル量子化の原理を簡単に説明する。入力
信号系列をK個(但しKは2以上の整数)まとめ
て、入力ベクトルX={x1,x2,…,xK}とす
る。このとき、K次元ユークリツド信号空間RK
の所定の分割をR1,R2,…RNとし、各分割の代
表点(例えば重心)のセツトをY={y1,y2,…
yN}とする。この代表点yiを分割Riに含まれる入
力ベクトルメに対応する出力ベクトルとするもの
をベクトル量子化という。ベクトル量子化Qは次
式にて定義される。
Q:RK→Y ここで、 Ri=Q-1(yi) ={X∈RK:Q(X)=yiNi=1 Ri=RK,Ri∩Rj=0(i≠j) このとき、ベクトル量子化Qは符号化Cと復号
化Dの縦続接続として表わされる。符号化Cは
RKの中のY={y1,y2,…yN}のインデツクスセ
ツトJ={1,2,…,N}へのマツピングであ
り、復号化DはJからYへのマツピングである。
すなわち、 C:RK→J D:J→Y Q=D・C となる。
ベクトル量子化は画像あるいは音声信号の如き
信号系列間に所定の相関がある場合とか振幅確率
密度に偏りがある場合に特に効率のよい量子化が
実現できる。更に、ベクトル量子化器を符号化器
と復号化器の縦続接続とみなすと、符号化器の出
力コードを伝送したり記録することによつてデー
タ圧縮が実現できる。
従来のベクトル量子化における入力ベクトルX
と出力ベクトルのセツトYの関係を2次元ユーク
リツド信号空間上にて示すと第1図の如くであ
る。尚、第1図において楕円状の領域Rは入力ベ
クトルXが存在する領域を示し、R1,R2,R3
領域Rの分割領域を示す。所定の入力信号源の振
幅分布のモデルに対し入力ベクトルと出力ベクト
ルの歪の総和が最小となる分割と出力ベクトルの
セツトYの抽出は例えば文献Y.Linde,AiBuzo,
and R.M.Gray“An algorithm for vector
quantizer desigr”,IEEE Thans.Commun,
Vol.COM―28,PP.84―95.Jan.1980に示されて
いるクラスタリングにより実行される。
ここでクラスタリングとは一般的には類似した
ものを集めクラスタ(群)をつくり、各クラス内
の類似性と各クラスタ間の相違に基き、対象の構
造を記述する手法における一つの操作である。
しかし、実際の入力信号源となる画像あるいは
音声信号は、交流信号成分についてはARモデル
等の特定の確率モデルを仮定できるが直流分に対
してはモデルフイツテイングが困難である。
特に、ベクトル量子化における入力信号系列の
ブロツク数が少ない時に問題となる。これは、画
像信号ではブロツクの境界が目立つ形となつてあ
らわれる。
この発明は、これらの欠点を除去するためにな
されたもので、入力信号系列のブロツクの平均値
をスカラー量子化し、平均値からの分散成分をベ
クトル量子化することによつてブロツクの境界に
対する連続性を確保するベクトル量子化器を提供
することを目的としている。
第2図に本発明による直流補正ベクトル量子化
の2次元信号空間での入出力ベクトルおよびブロ
ツク平均値の関係を示す。
第2図において、E(xk)は入力ベクトルXの
平均値で、スカラ量であり、1/k(x1+x2+…xk) で与えられ、出力ベクトルの各元は第1図ではyi
で与えられているのに対し、yi+E(xk)で与え
られる。
第3図および第4図は本発明によるベクトル量
子化器の一実施例による構成図である。第3図は
符号化部で第4図は復号化部である。
図中、1は入力ベクトル、2は入力ベクトルレ
ジスタ、3は平均値演算器、4は出力ベクトルの
コードテーブルアドレスカウンタ、5は出力ベク
トルコードテーブル、6は出力ベクトルレジス
タ、7は加算器、8は減算器、9は並列絶対値演
算器、10は最大要素歪検出器、11は最小歪出
力ベクトル検出器、12は最小歪出力ベクトルイ
ンデツクスラツチ、13は平均値信号、14はイ
ンデツクス信号、15は平均値ミツクス符号器、
16は符号化出力信号、17は平均値分離復号
器、18は直流補正出力ベクトルである。
次にこの発明による直流補正ベクトル量子化器
の動作について説明する。
先づ、第3図に示す符号化部において、入力信
号のサンプル系列をK個毎にまとめてブロツク化
し入力ベクトルX={x1,x2,…xK}として入力
ベクトルレジスタ2にとり込む。更に、平均値演
算器3ではK個の入力信号系列のブロツク毎の平
均値を計算して平均値信号E(xK)を算出する。
出力ベクトルコードテーブル5には、あらかじめ
入力信号系列の平均値(直流成分)を除いた振幅
確率密度関数のモデルを用いて、最小歪となるK
次元ユークリツド信号空間の分割と最適出力ベク
トルyiのセツトYを求めたものを記憶させてお
く。コードテーブルアドレスカウンタ4はi=
1,2,…,Nと順次計数して、順次前記出力ベ
クトルyiを出力ベクトルコードテーブル5から読
み出す。この出力ベクトルyiに平均値信号13を
各元毎に加算器7を通して加算することにより直
流補正出力ベクトルyi+E(xK)を得る。入力ベ
クトルXを前記直流補正出力ベクトルから各元毎
に並列減算し絶対値に変換され要素Dilとして絶
対値変換器9から出力される。要素歪Dilは Dil=|yil+E(xK)−xl| でl=1,2,…Kである。
次に、最大要素歪検出器10はl=1,2,…
Kの中で最大となる要素歪Dilを出力ベクトル比
Diとしてとり込む。
Di= Mio iDil 更に、最小歪出力ベクトル検出器11はコード
テーブルアドレスカウンタ4がi=1,2,…N
と順次カウントされるタイミングで、最小歪出力
ベクトルyiを検出する。最小歪Dは D= Mio iDi=Mio〔 Max l|yil+E(xK)−xl|〕 として定義される。この最小歪出力ベクトルの検
出ストローブ信号をインデツクスラツチ12に送
出して最小歪出力ベクトルアドレスであるインデ
ツクス信号iを検出する。平均値ミツクス符号器
15は平均値信号13とインデツク信号すなわち
最小歪出力ベクトルアドレス14を符号化して符
号化出力信号16として送出する。
第4図に示す復号化部においては、先ず、前記
符号化出力信号16からインデツクス信号13と
平均値信号14を分離する。インデツクス信号1
3はインデツクスラツチ12にとり込まれ、これ
を出力ベクトルコードテーブルメモリ5のアドレ
ス信号として、対応する出力ベクトルyiを読み出
す。この出力ベクトルyiは平均値信号14と各元
毎に並列加算され、直流補正出力ベクトル18と
してyi+E(xK)を出力する。
以上の動作によつて、本発明による直流補正ベ
クトル量子化器は、入力ベクトルXをミニマツク
ス近似において最小歪となる通信補正出力ベクト
ルに変換する。本ベクトル量子化の符号化効率と
は、入力信号系列のブロツク数K、出力ベクトル
の個数N=2S、ブロツク平均値E(xK)を2tビツ
トにスカラー量子化する場合 η=s+t/K ビツト/サンプル となる。
以上の如く本発明による直流補正ベクトル量子
化器では、入力信号の確率モデルが設定しにくい
直流成分を分離してベクトル量子化する様に構成
したので高能率なベクトル量子化が実現できる。
更に、出力ベクトルのコードテーブル参照方式、
ベクトル演算の並列化、および歪計算のミニマツ
クス近似の採用により本ベクトル量子化器は高速
動作が実現できる。
以上の直流補正ベクトル量子化器はマイクロプ
ロセツサによりシーケンシヤル処理も可能であ
る。
以上はベクトル量子化の直流補正にブロツクの
平均値を用いたがミデイアム(中央値)を用いて
もよい。また、入出力ベクトル間の歪を定義する
歪測定としてミニマツクス近似を用いているが、
ユークリツドノルムあるいは絶対値和を用いても
よいことは勿論である。
更に出力ベクトルテーブルはフルサーチとして
いるが木構造として木探索を採用して高速化して
もよい。
入力ベクトルは入力信号系列の連続するサンプ
ルでなくとも画像信号の如く2次元的に隣接する
サンプルをブロツキングして構成してもよい。ま
たカラー画像信号の如く3チヤンネルまとめてブ
ロツキングしてもよい。音声のRARCOR係数も
ベクトル量子化できる。
以上の如く、この発明に係る直流補正ベクトル
量子化器は、直流成分を分離してベクトル量子化
する様にしたので、ブロツクの境界がない高能率
符号化が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のベクトル量子化による入力ベク
トルと出力ベクトルの関係を示す説明図、第2図
はこの発明に係る直流補正ベクトル量子化の入力
ベクトルと出力ベクトルおよび平均値(直流成
分)の関係を示す説明図、第3図はこの発明に係
る直流補正ベクトル量子化器の符号化部の一実施
例を示す構成図、第4図は本発明に係る直流補正
ベクトル量子化器の復号化部の一実施例を示す構
成図である。 図中、1は入力ベクトル、2は入力ベクトルレ
ジスタ、3は平均値演算器、4はコードテーブル
アドレスカウンタ、5は入力ベクトルコードテー
ブル、6は出力ベクトルレジスタ、7は加算器、
8は減算器、9は絶対値演算器、10は最大要素
歪検出器、11は最小歪ベクトル検出器、12は
最小歪出力ベクトルインデツクスラツチ、13は
平均値信号、14はインデツクス信号、15は平
均値ミツクス符号器、16は符号化出力信号、1
7は平均値分離復号器、18は直流補正出力ベク
トルである。なお図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力信号系列の所定のK個(但しKは2以上
    の整数)のサンプルをブロツク化した入力ベクト
    ルからブロツクの平均値を引いたベクトルのK次
    元信号空間における信号分布に対し、最小歪とな
    るように信号空間を分割して、その代表点となる
    複数個の出力ベクトルを記憶した出力ベクトルコ
    ードテーブルと、前記K個のサンプルのブロツク
    平均値を算出する平均値演算器と、前記出力ベク
    トルコードテーブルから順次読み出される出力ベ
    クトルに前記ブロツク平均値を各元毎に加え直流
    補正出力ベクトルを形成する加算器と、上記入力
    ベクトルと直流補正出力ベクトルを各元毎に比較
    し差の絶対値の最大値を最大要素歪として検出す
    る最大要素歪検出器と、前記入力ベクトルと順次
    比較される直流補正出力ベクトルの最大要素歪が
    最小となる出力ベクトルを検出する最小歪ベクト
    ル検出器と、前記最小歪ベクトルのコードテーブ
    ルアドレスとブロツク平均値を符号化して出力す
    る平均値ミツクス符号器とを備えた符号化部と、
    前記符号化部からの出力を復号して最小歪出力ベ
    クトルアドレスとブロツク平均値を復号化する平
    均値分離復号器と、前記復号器出力の最小歪出力
    ベクトルアドレスを用いてコードテーブルから最
    小歪出力ベクトルを読み出す出力ベクトルコード
    テーブルと、前記復号器出力のブロツク平均値と
    最小歪ベクトルを加えて直流補正出力ベクトルを
    出力する加算器とを備えた復号化部とを有するこ
    とを特徴とする直流補正ベクトル量子化器。
JP57100515A 1982-06-11 1982-06-11 直流補正ベクトル量子化器 Granted JPS58218243A (ja)

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JP57100515A JPS58218243A (ja) 1982-06-11 1982-06-11 直流補正ベクトル量子化器
EP90117175A EP0411675B1 (en) 1982-06-11 1983-06-10 Interframe coding apparatus
EP83105713A EP0097858B1 (en) 1982-06-11 1983-06-10 Vector quantizer
DE3382796T DE3382796T2 (de) 1982-06-11 1983-06-10 Vorrichtung zur Zwischenbildkodierung.
EP91107886A EP0444717B1 (en) 1982-06-11 1983-06-10 Vector quantizer
CA000430150A CA1212452A (en) 1982-06-11 1983-06-10 Vector quantizer
DE8383105713T DE3382478D1 (de) 1982-06-11 1983-06-10 Vektor-groessenwandler.
DE3382806T DE3382806T2 (de) 1982-06-11 1983-06-10 Vektorquantisierer
US06/503,473 US4558350A (en) 1982-06-11 1983-06-13 Vector quantizer

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JPS58218243A JPS58218243A (ja) 1983-12-19
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JPS60203033A (ja) * 1984-03-27 1985-10-14 Mitsubishi Electric Corp ベクトル量子化符号化器

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JPS58218243A (ja) 1983-12-19

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