JPH01879A - Image data compression device using vector quantization - Google Patents

Image data compression device using vector quantization

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JPH01879A
JPH01879A JP63-41715A JP4171588A JPH01879A JP H01879 A JPH01879 A JP H01879A JP 4171588 A JP4171588 A JP 4171588A JP H01879 A JPH01879 A JP H01879A
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image data
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blocks
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庸之 田中
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は画像データの圧縮方法、特に詳細にはベクトル
量子化と直交変換符号化とを併用して高いデータ圧縮率
が得られるようにした画像データの圧縮方法に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention provides a method for compressing image data, in particular, a method for compressing image data, in particular, a combination of vector quantization and orthogonal transform coding to achieve a high data compression rate. The present invention relates to a method for compressing image data.

(従来の技術) 例えばTV信号等、中間調画像を担持する画像信号は膨
大な情報量を有しているので、その伝送には広帯域の伝
送路が必要である。そこで従来より、このような画像信
号は冗長性が大きいことに着目し、この冗長性を抑圧す
ることによって画像データを圧縮する試みが種々なされ
ている。また最近では、例えば光ディスクや磁気ディス
ク等に中間調画像を記録することが広く行なわれており
、この場合には記録媒体に効率良く画像信号を記録する
ことを目的として画像データ圧縮が広く適用されている
(Prior Art) An image signal carrying a halftone image, such as a TV signal, has a huge amount of information, so a broadband transmission path is required for its transmission. Conventionally, attention has been paid to the fact that such image signals have large redundancy, and various attempts have been made to compress image data by suppressing this redundancy. Recently, it has become common practice to record halftone images on optical disks, magnetic disks, etc., and in this case, image data compression is widely applied to efficiently record image signals on the recording medium. ing.

このような画像データ圧縮方法の一つとして、ベクトル
量子化を利用する方法が知られている。
As one of such image data compression methods, a method using vector quantization is known.

このベクトル量子化による方法は、2次元画像データを
相近接するに個の画素に関するデータ毎のブロックに分
割し、予めに個のベクトル要素を規定して作成したt目
異なる複数のベクトルから成るコードブックの中で、上
記ブロックの各々内の画像データの組と最小歪にて対応
するベクトルをそれぞれ選択し、この選択されたベクト
ルを示す情報を、各ブロックと対応させて符号化するよ
うにしたものである。
This vector quantization method divides two-dimensional image data into blocks each containing data related to pixels that are close to each other, and creates a codebook consisting of a plurality of t-th different vectors that are created by defining vector elements in advance. In this method, vectors corresponding to the set of image data in each of the blocks with minimum distortion are selected, and information indicating the selected vectors is encoded in correspondence with each block. It is.

上述のようなブロック内の画像データは互いに高い相関
性を有しているので、各ブロック内の画像データを、比
較的少数だけ用意したベクトルのうちの1つを用いてか
なり正確に示すことが可能となる。したがって、画像デ
ータの伝送あるいは記録は、実際のデータの代わりにこ
のベクトルを示す符号を伝送あるいは記録することによ
ってなし得るから、データ圧縮が実現されるのである。
Since the image data in blocks as described above have a high correlation with each other, it is possible to represent the image data in each block fairly accurately using one of a relatively small number of prepared vectors. It becomes possible. Therefore, image data can be transmitted or recorded by transmitting or recording a code indicating this vector instead of actual data, thereby achieving data compression.

例えば256レベル(=8bit)の、濃度スケールの
中間調画像における64画素についての画像データ量は
、8X64=512b i tとなるが、この64画素
を1ブロツクとして該ブロック内の各画像データを64
要素からなるベクトルで表わし、このようなベクトルを
256通り用意したコードブックを作成すれば、1ブロ
ック当りのデータ量はベクトル識別のためのデータ量す
なわち8bitとなり、結局データ量を1/64に圧縮
可能となる。
For example, the amount of image data for 64 pixels in a halftone image with a density scale of 256 levels (=8 bits) is 8 x 64 = 512 bits.
If you create a codebook with 256 such vectors, the amount of data per block will be 8 bits, which is the amount of data for vector identification, and the amount of data will be compressed to 1/64. It becomes possible.

以上のようにして画像データを圧縮して記録あるいは伝
送した後、ベクトル識別情報が示すベクトルのベクトル
要素を各ブロック毎の再構成データとし、この再構成デ
ータを用いれば原画像が再現される。
After the image data is compressed and recorded or transmitted as described above, the vector elements of the vector indicated by the vector identification information are used as reconstructed data for each block, and by using this reconstructed data, the original image is reproduced.

(発明が解決しようとする課8) 以上述べたベクトル量子化による画像データ圧縮方法は
、例えばTV信号の伝送等において効果を上げているが
、最近では例えば医用放射線画像等、極めて高階調の画
像を前述の光ディスク等に記録するいわゆる電子画像フ
ァイルが注目されており、このような分野ではさらに効
率的な画像データ圧縮が望まれている。
(Issue 8 to be solved by the invention) The image data compression method using vector quantization described above has been effective in, for example, transmitting TV signals, but recently it has been used for extremely high-gradation images such as medical radiation images. So-called electronic image files, which are recorded on the above-mentioned optical disk or the like, are attracting attention, and more efficient image data compression is desired in such fields.

そこで本発明は、以上述べたベクトル量子化の技術を利
用して、従来よりもさらに圧縮率を高めることができる
画像データの圧縮方法を提供することを目的とするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image data compression method that uses the vector quantization technique described above and can further increase the compression rate than conventional techniques.

(課題を解決するための手段及び作用)本発明による画
像データの圧縮方法は、以上述べたベクトル量子化に直
交変換符号化を組み合わせてデータ圧縮率向上を図った
もので、ベクトルを示す番号を、所定ベクトルに対する
コードブック内の各ベクトルの歪が大きいほど大あるい
は小となるように規定しておき、前述のブロック(以下
、B!と示す)毎に選択された上記番号の集合データを
、隣接するブロックB1どうしでまとめて、標本数J毎
のブロックB2に分割し、 このブロックBz毎の上記集合データに対して直交変換
をかけ、 この変換によって得られた変換データをそれぞれ固有の
符号長で符号化することを特徴とするものである。
(Means and effects for solving the problem) The image data compression method according to the present invention aims to improve the data compression rate by combining the vector quantization described above with orthogonal transform coding. , the larger the distortion of each vector in the codebook with respect to a predetermined vector, the larger or smaller the distortion becomes. Adjacent blocks B1 are grouped together and divided into blocks B2 for each sample number J, orthogonal transformation is applied to the above set data for each block Bz, and the transformed data obtained by this transformation is converted to a unique code length. It is characterized by encoding.

上gc!直交変換符号化は、通常はデータ圧縮のために
原画像データに対して適用されているものである。その
場合の直交変換符号化は、2次元画像データを適当な障
本数ずつのブロックに分け、このブロック毎に標本値か
らなる数値列を直交変換すると、この変換により特定の
成分にエネルギーが集中するので、エネルギーの大きな
成分は長い符号長を割当てて符号化(量子化)し、他方
低エネルギーの成分は短い符号長で粗く符号化すること
により、各ブロック当りの符号数を低減させるものであ
る。上記直交変換としては、フーリエ(Fourier
)変換、コサイン(Cosine)変換、アダマール(
)(ad、amard)変換、カルーネンーレーベ(K
a rhunen−Lo?ve)変換、バール(Haa
r)変換等がよく用いられるが、ここでアダマール変換
を例にとって上記方法をさらに詳しく説明する。まず第
2図に示すように、ディジタルの2次元画像データを所
定の1次元方向に2個ずつ区切って上記ブロックを形成
するものとする。このブロックにおける2つの標本値x
 (0)とX(1)とを直交座標系で示すと、前述のよ
うにそれらは相関性が高いので、第3図に示すようにx
 (1) −x (0)なる直線の近傍に多く分布する
ことになる。そこで二の直交座標系を第3図図示のよう
に45°変換して、新しいy (0) −y (1)座
(頭糸を定める。この座標系においてy (0)は変換
前の原画像データの低周波成分を示すものとなり、該y
(0)は、x (0) 、x (1)よりもやや大きい
値(約71倍)をとるが、その一方原画像データの高周
波成分を示すy(1)はy(0)軸に近い非常に狭い範
囲にしか分布しないことになる。そこで例えば上記x 
(0) 、x (1)の符号化にそれぞれ7ビツトの符
号長を必要としていたとすると、y (0)については
7ビツトあるいは8ビット程度必要となるが、その一方
y(1)は例えば4ビット程度の符号長で符号化できる
ことになり、結局1ブロック当りの符号長が低減され、
画像データ圧縮が実現される。
Top GC! Orthogonal transform encoding is usually applied to original image data for data compression. In that case, orthogonal transform encoding divides the two-dimensional image data into blocks with an appropriate number of obstacles, and orthogonally transforms the numerical sequence consisting of sample values for each block.This transformation concentrates energy on specific components. Therefore, components with high energy are encoded (quantized) by assigning a long code length, while components with low energy are roughly encoded with a short code length, thereby reducing the number of codes per block. . The above-mentioned orthogonal transformation is Fourier (Fourier)
) transformation, Cosine transformation, Hadamard (
) (ad, amard) conversion, Karunen-Lebe (K
a rhunen-Lo? ve) conversion, Baal (Haa
r) transformation etc. are often used, and the above method will be explained in more detail using Hadamard transformation as an example. First, as shown in FIG. 2, digital two-dimensional image data is divided into two blocks in a predetermined one-dimensional direction to form the blocks. Two sample values x in this block
When (0) and
(1) -x (0) Most of them are distributed near the straight line. Therefore, the second orthogonal coordinate system is transformed by 45° as shown in Figure 3 to determine the new y (0) - y (1) locus (head thread). In this coordinate system, y (0) is the original original before transformation. It indicates the low frequency component of the image data, and the y
(0) takes a slightly larger value (approximately 71 times) than x (0) and x (1), but on the other hand, y (1), which indicates the high frequency component of the original image data, is close to the y (0) axis. It will be distributed only in a very narrow range. So, for example, the above x
If a code length of 7 bits is required to encode each of (0) and Encoding can be performed with a code length of about 4 bits, which ultimately reduces the code length per block.
Image data compression is achieved.

以上、2つの画像データ毎に1ブロツクを構成する2次
の直交変換について説明したが、この次数を上げるにし
たがって特定の成分にエネルギーが集中する傾向が強く
なり、ビット数低減の効果を高めることができる。一般
的には、直交関数行列を用いることによって上記の変換
を行なうことができ、極限的には上記直交関数行列とし
て対象画像の固有関数を選べば、変換画像はその固有値
行列となり、行列の対角成分のみで元の画像を表現でき
ることになる。また上記の例は画像データを1次元方向
のみにまとめてブロック化しているが、このブロックは
2次元方向に亘るいくつかの画1象データで構成しても
よく、その場合には1次元直交変換の場合よりもより顕
著なビット数低減効果が得られる。
Above, we have explained the second-order orthogonal transformation that constitutes one block for each two pieces of image data, but as the order increases, the tendency for energy to concentrate on a specific component becomes stronger, increasing the effect of reducing the number of bits. Can be done. In general, the above transformation can be performed using an orthogonal function matrix, and in the extreme, if the eigenfunction of the target image is selected as the orthogonal function matrix, the transformed image becomes its eigenvalue matrix, and the pair of matrices This means that the original image can be expressed using only the angular components. Also, in the above example, the image data is grouped into a block in one dimension only, but this block may be composed of several pieces of image data spanning two dimensions; in that case, one dimension orthogonal A more remarkable effect of reducing the number of bits can be obtained than in the case of conversion.

上述の2次元直交変換で得られた変換データは、各ブロ
ック内で変換に利用された直交関数のシーケンシ−(0
を横切る数)順に並べられる。このシーケンシ−は空間
周波数と対応が有るので、各変換データは第4図に示す
ように縦横方向に周波数順に並ぶことになる。そこで低
周波成分を担う変換データ(第4図の左上方側のデータ
)には比較的長い符号長を割当て(前述の1次元2次直
交変換においてy(0)に長い符号長を割当てたことと
対応する)、高周波成分を担う変換データ(第4図の右
下方側のデータ)には比較的短い符号長を割当てるか、
あるいは切り捨てることにより、ブロック当りの符号長
が低減される。
The transformation data obtained by the above-mentioned two-dimensional orthogonal transformation is based on the sequence (0
(the number that crosses the line). Since this sequence corresponds to the spatial frequency, each converted data is arranged in frequency order in the vertical and horizontal directions, as shown in FIG. Therefore, a relatively long code length is assigned to the transformed data that carries the low frequency component (the data on the upper left side of Figure 4). ), a relatively short code length is assigned to the converted data that carries high frequency components (the data on the lower right side of Figure 4), or
Alternatively, the code length per block is reduced by truncating.

本発明方法では、上述のような直交変換符号化を原画像
データに対して適用するのではなく、ベクトル量子化で
選択されたベクトルを示す番号のデータに対して適用し
ているが、このベクトル番号を前述したように規定して
おくことにより、データ圧縮を実現できるものとなって
いる。すなわち、前述のようにベクトル番号を規定して
おけば、各ベクトルどうしは、規定しているベクトルの
歪が互いに小さいほど番号が近いものとなる。一方、原
画像データはブロックBl内において近い画素どうしで
高い相関性を有するが、ブロック81単位で考えると、
この場合も互いに近いブロックはど画像データ全体の相
関性が高くなる。したがって各ブロックB1について選
択されるベクトルも、互いに近いブロックBlどうしに
おいては相関性が高くなり、結局はベクトルの番号の相
関性が高くなるので、どのベクトル番号を直交変換符号
化すれば、該番号を示すために必要な符号長が低減され
るようになる。
In the method of the present invention, the above-described orthogonal transform encoding is not applied to the original image data, but is applied to the data with the number indicating the vector selected by vector quantization. By defining the numbers as described above, data compression can be achieved. That is, if vector numbers are defined as described above, the numbers of vectors become closer as the distortions of the defined vectors become smaller. On the other hand, the original image data has a high correlation between nearby pixels within block Bl, but when considering the block 81,
In this case as well, blocks that are close to each other have a high correlation among the entire image data. Therefore, the vectors selected for each block B1 have a high correlation between blocks Bl that are close to each other, and eventually the correlation between the vector numbers becomes high, so which vector number should be orthogonally transformed encoded? The code length required to indicate this will be reduced.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

第1図は本発明の方法を実施する装置を概略的に示すも
のである。1枚の連続調画像を示す原画像データSはま
ずブロック変換回路IOに通され、MXNの隣接画素か
らなる矩形ブロック毎のデータXに変換される。このブ
ロック分けの様子を分かりやすく第5図に示す。この第
5図においてFが原画像であり、B1が上記ブロックを
示す。なお説明を容易にするため、以下、上記のブロッ
クB工が6×6画素についてのデータからなるものとし
て話を進める。
FIG. 1 schematically shows an apparatus for carrying out the method of the invention. Original image data S representing one continuous tone image is first passed through a block conversion circuit IO and converted into data X for each rectangular block consisting of MXN adjacent pixels. This block division is clearly shown in FIG. 5. In FIG. 5, F is the original image and B1 is the block. For ease of explanation, the following discussion will proceed on the assumption that the block B described above consists of data for 6×6 pixels.

このブロックB1毎の原画像データXは、次にベクトル
量子化器11に入力される。このベクトル量子化器11
は、予めメモリ12にコードブックとして記憶されてい
る複数のベクトルの中から、入力された各ブロック毎の
原画像データXの組(36個のデータからなる)と最小
歪にて対応するベクトルを選択する。すなわちメモリ1
2には、以下に示すようにそれぞれ36のベクトル要素
(Xl、X2゜・・・・・・X36)[n−1,2,・
・・・・・、 256 ]を規定した一例として256
のベクトルマ(1)、  x(2)、  ?(3)・・
・・・・・・・マ(25B >を示すコードブックが記
憶されている。
The original image data X for each block B1 is then input to the vector quantizer 11. This vector quantizer 11
selects a vector corresponding to the set of input original image data X for each block (consisting of 36 pieces of data) with minimum distortion from among a plurality of vectors stored in advance in the memory 12 as a codebook. select. i.e. memory 1
2 has 36 vector elements (Xl, X2゜...X36) [n-1, 2, .
..., 256] as an example of specifying 256.
The vector ma(1), x(2), ? (3)...
. . . A code book indicating ma(25B>) is stored.

T(1)=  (52++) 、  9T 、  2L
:  ++++ M(IA)マ(2)−(肩゛、芯゛、
・・・・・・・・・・・・9゛3′いマ(3)−(父゛
r°、Ωf%3.・・・・・・・・・・・・船3わマ(
25B ) −(’12’:’ゝ、9゛7ζ・・・・・
・・・・・・g(:′:)。
T(1)=(52++), 9T, 2L
: +++++ M (IA) Ma (2) - (shoulder゛, core゛,
・・・・・・・・・・・・9゛3′ima(3)−(father゛r°, Ωf%3.・・・・・・・・・・・・Ship 3wama(
25B) −('12':'ゝ, 9゛7ζ...
・・・・・・g(:′:).

そしてベクトル量子化器11は原画像データXの組(X
l +  X2 +  x3・・・・・・・・・X36
)とベクトル要素(=、+;2+93・・・・・・・・
・936)が歪最小にて対応するベクトルマ(m)を求
め、このベクトルマ(m)を規定したベクトルの識別番
号mを示す符号化データDIIlを出力する。上記の歪
としては、例えば平均2乗誤差 が用いられる(本例ではに−38である)。このような
歪が最小となるベクトル?(m)を見つけるには、例え
ばすべてのベクトルに関してこの歪を演算してから歪最
小となるベクトルマ(m)を求めてもよいしくいわゆる
全探索形ベクトル量子化)、あるいは処理時間短縮化の
ために(歪が完全に最小とはならない場合があるが)2
進木探索形ベクトル量子化を実行してもよい。
Then, the vector quantizer 11 operates on a set of original image data X (X
l + X2 + x3・・・・・・X36
) and vector elements (=, +; 2+93...
- 936) determines the corresponding vector ma(m) with the minimum distortion, and outputs encoded data DIIl indicating the identification number m of the vector that defines this vector ma(m). As the above-mentioned distortion, for example, a mean squared error is used (in this example, it is -38). Which vector minimizes this kind of distortion? To find (m), for example, it is possible to calculate this distortion for all vectors and then find the vector ma(m) that minimizes the distortion (so-called exhaustive search vector quantization), or to shorten processing time. (although the distortion may not be completely minimized)2
An advanced tree search type vector quantization may also be performed.

本例においてベクトルマ(1)以下のベクトルf(2)
、マ(3)・・・・・・マ(25B )は、ベクトルマ
(1)と歪が少ない順に並べられている。つまり例えば
識別番号mのベクトル?(m)と識別番号(m+1)の
ベクトルマ(m+1)の歪は、ベクトルx(m)と識別
番号(m+2)のベクトルx (m+2)の歪より小さ
いものとなっている。この歪は、例えば上記の平均2乗
誤差等で規定すればよい。
In this example, vector f(2) less than or equal to vector ma(1)
, Ma(3) . . . Ma(25B) are arranged in descending order of distortion from vector Ma(1). In other words, for example, a vector with identification number m? The distortion of vector x(m+1) between vector x(m) and identification number (m+1) is smaller than the distortion of vector x(m+2) between vector x(m) and identification number (m+2). This distortion may be defined by, for example, the above-mentioned mean square error.

なお各ベクトル要素(Xi 、X2 、X3・・・・・
・・・・父36)を規定したベクトルから成る最適のコ
ードブックは、データ圧縮を行なう画像と同種のトレー
ニング画像を予め用意して、このトレーニング画像に基
づいて公知の手法によって求めることができる。
Note that each vector element (Xi, X2, X3...
The optimal codebook consisting of vectors that define the data compression method can be obtained by preparing in advance a training image of the same type as the image for which data compression is to be performed, and using a known method based on this training image.

前述のベクトル識別データDmは、本例では256のベ
クトルが区別できるものであればよいから、8bitで
表わせる。したがってこの場合、各画素の濃度スケール
が256レベルー8bit)であれば、8bitx36
(画素)の画像データが8bitで表わせることになる
から、データ圧縮率は1/36となる。
In this example, the vector identification data Dm described above can be expressed in 8 bits as long as 256 vectors can be distinguished. Therefore, in this case, if the density scale of each pixel is 256 levels - 8 bits, then 8 bits x 36
Since the image data of (pixel) can be represented by 8 bits, the data compression ratio is 1/36.

以上述べたベクトルの選択、ベクトル識別データDn+
の出力は、原画像データSが示す1枚の画像中のすべて
のブロックB1について行なわれる。
Vector selection and vector identification data Dn+ described above
The output is performed for all blocks B1 in one image indicated by the original image data S.

このベクトル識別データDewが示すベクトル識別番号
の分布状態は、画像1枚に関して例えば第6図図示のよ
うなものとなる。つまり本例では6×6−36画素毎に
1つのベクトル識別番号が定められる。そして前述した
通り、これらのベクトル識別番号は、互いに近いブロッ
クBIはど高い相関性を持つものとなる。このようなベ
クトル識別番号を示すデータDfflは、第1図図示の
ように直交変換回路13に入力される。このデータDl
uは直交変換回路13において、−例として2次元直交
変換を受ける。この2次元直交変換は第6図に示すよう
に、隣接するpXQのブロックB1を1つのブロックB
2として、各ブロックB2毎に行なわれる。なおこの第
6図には、3X3−9のブロックB1を1つのブロック
B2とした例を示しである。
The distribution state of vector identification numbers indicated by this vector identification data Dew is as shown in FIG. 6, for example, for one image. That is, in this example, one vector identification number is determined for every 6x6-36 pixels. As described above, these vector identification numbers have a high correlation among blocks BI that are close to each other. Data Dffl indicating such a vector identification number is input to the orthogonal transform circuit 13 as shown in FIG. This data Dl
In the orthogonal transformation circuit 13, u undergoes two-dimensional orthogonal transformation, for example. This two-dimensional orthogonal transformation transforms adjacent pXQ blocks B1 into one block B, as shown in FIG.
2, it is performed for each block B2. Note that FIG. 6 shows an example in which a 3×3-9 block B1 is used as one block B2.

この直交変換としては、例えば前述のアダマール変換が
用いられる。このアダマール変換は、その変換マトリク
スが+1と−1のみからなるので、他の直交変換に比べ
ればより簡単な変換回路によって実行されうる。また周
知の通り2次元直交変換は1次元直交変換に縮退するこ
とができる。つまり上記2次元ブロックB2内のPXQ
個のコードブック識別データDmに対して縦方向に1次
元直交変換をかけ、さらに、得られたPXQ個の変換デ
ータに対して横方向に1次′元直交変換をかけることに
よって2次元直交変換が行なわれる。なお、縦方向、横
方向の変換の順序は逆であってもよい。
As this orthogonal transformation, for example, the aforementioned Hadamard transformation is used. Since the Hadamard transform has a transform matrix consisting of only +1 and -1, it can be executed by a simpler transform circuit compared to other orthogonal transforms. Furthermore, as is well known, two-dimensional orthogonal transformation can be reduced to one-dimensional orthogonal transformation. In other words, PXQ in the above two-dimensional block B2
A one-dimensional orthogonal transformation is applied to the codebook identification data Dm in the vertical direction, and a two-dimensional orthogonal transformation is performed by applying a one-dimensional orthogonal transformation in the horizontal direction to the obtained PXQ transformed data. will be carried out. Note that the order of vertical and horizontal conversion may be reversed.

上記の2次元直交変換によって得られた変換データYm
は、各ブロックB2内で、上記直交変換の基になった関
数(例えばアダマール変換にあってはWalsh関数、
フーリエ変換にあ)ては三角関数等)のシーケンシ−順
に縦横方向に並べられる。
Transformed data Ym obtained by the above two-dimensional orthogonal transformation
In each block B2, the function that is the basis of the orthogonal transformation (for example, the Walsh function in the case of Hadamard transform,
In Fourier transform, they are arranged vertically and horizontally in the sequential order of trigonometric functions, etc.

このように並べられた変換データYIIlは、第1図図
示の通り公知の符号化回路14に送られて符号化(量子
化)されるが、前述の通りこの変換データYmは特定成
分にエネルギーが集中しているから、このエネルギーが
高い成分には比較的長い符号長を与え、一方エネルギー
が低い成分には比較的短い符号長を与えるか、あるいは
切り捨てることにより、ブロックB2内りの必要なビッ
ト数が低減され、データ圧縮が達成される。
The transformed data YIIl arranged in this way is sent to a known encoding circuit 14 and encoded (quantized) as shown in FIG. Since the energy components are concentrated, the necessary bits in block B2 are given relatively long code lengths to the components with high energy, while components with low energy are given relatively short code lengths or are truncated. number is reduced and data compression is achieved.

このようにして符号化されたベクトル識別番号を示すデ
ータf (m)は、記録再生装置15において例えば光
ディスクや磁気ディスク等の記録媒体(画像ファイル)
に記録される。上記の通りこのデータf (m)は、ベ
クトル量子化と直交変換符号化により原画像データSに
対して大幅な圧縮がなされているから、光ディスク等の
記録媒体には、大量の画像が記録されうるようになる。
The data f (m) indicating the encoded vector identification number is stored in the recording/reproducing device 15 on a recording medium (image file) such as an optical disk or a magnetic disk.
recorded in As mentioned above, this data f (m) has been significantly compressed with respect to the original image data S by vector quantization and orthogonal transform encoding, so a large amount of images can be recorded on a recording medium such as an optical disk. It becomes wet.

画像再生に際して上記データf (m)は記録媒体から
読み出され、復号器1Bにおいて前記変換データYII
lに復号される。この変換データYmは逆変換回路17
に送られて、前記2次元直交変換に対する逆変換を受け
る。それによりベクトル識別番号を示すデータDraが
復元される。画像データを間接的に示すこのベクトル識
別データDmは、復号器18において再構成データX゛
に変換される。
During image reproduction, the data f(m) is read out from the recording medium, and converted into the converted data YII in the decoder 1B.
It is decoded to l. This conversion data Ym is supplied to the inverse conversion circuit 17
and undergoes an inverse transformation to the two-dimensional orthogonal transformation. As a result, data Dra indicating the vector identification number is restored. This vector identification data Dm, which indirectly indicates image data, is converted into reconstructed data X' in the decoder 18.

すなわち復号器18は、入力されたベクトル識別データ
Da+が示すベクトルをメモリ12に記憶されているコ
ードブックから読み出し、そのベクトルに規定されてい
るベクトル要素(xl、X2 + X3・・・・・・マ
36)のそれぞれを、1つのブロックB1に関する再構
成データX° として出力する。
That is, the decoder 18 reads the vector indicated by the input vector identification data Da+ from the codebook stored in the memory 12, and calculates the vector elements (xl, X2 + X3... 36) as reconstructed data X° regarding one block B1.

この再構成データX°は、合成回路19に送られ、そこ
でブロック81単位のデータから画像1枚挙位のデータ
に変換される。この変換を受けた後の画像データS′は
、原画像データSに対しては僅かな歪を有するだけで、
はぼ等しいものとなっており、最終的に画像再生装置2
0に送られる。この画像再生装置20においては、上記
画像データS。
This reconstructed data X° is sent to the synthesis circuit 19, where it is converted from data for each block 81 to data for one image. The image data S' after undergoing this conversion has only a slight distortion with respect to the original image data S,
are almost the same, and finally the image reproducing device 2
Sent to 0. In this image reproducing device 20, the above-mentioned image data S.

に基づいて、原画像データSが担持していた原画像とほ
ぼ同等の画像が再生される。
Based on this, an image substantially equivalent to the original image carried by the original image data S is reproduced.

なお、以上説明した実施例においては、ベクトル量(1
)との歪が小さい順に並べたベクトルに対して順次2.
3.4・・・・・・256なるベクトル識別番号を設定
しているが、ある所定のベクトル量に256なる識別番
号を与えてT (256)とし、該ベクトル量(25B
 )との歪が小さい順に並べた各ベクトルに対して順次
255.254.253・・・・・・3.2.1なるベ
クトル識別番号を設定するようにしてもよい。また各ベ
クトル量に識別番号を与えて並べる上で規準となる所定
のベクトルは、コードブックに規定されていないベクト
ルとしても構わない。
In addition, in the embodiment described above, the vector quantity (1
) for the vectors arranged in descending order of distortion.
3.4... A vector identification number of 256 is set, but if a certain predetermined vector quantity is given an identification number of 256 and set to T (256), then the vector quantity (25B
) may be sequentially set with vector identification numbers of 255.254.253...3.2.1 for each vector arranged in descending order of distortion. Further, the predetermined vector that serves as a standard for assigning an identification number to each vector quantity and arranging them may be a vector that is not specified in the codebook.

さらに、上記の実施例ではベクトル量子化に際して2次
元画像データを、隣接するMXN画素からなる矩形範囲
についてのデータ毎にブロック分けしているが、このブ
ロック分けのために抽出する画素範囲の形状は矩形に限
らず、例えば第7および8図に示すような形状としても
よい。これらの図において、マス目1つが1画素を示し
、実線で囲まれた部分がブロック分けのために抽出され
る画素範囲を示している。これら第7および8図に示し
たように、ブロック分けの範囲が互いに入り組むように
すると、矩形範囲の画素を抽出してブロック分けする場
合に比べて、再構成画像においてブロック歪(ブロック
境界部において濃度段差が生じること)が目立ち難くな
るという効果がi)られる。
Furthermore, in the above embodiment, when performing vector quantization, the two-dimensional image data is divided into blocks for each rectangular range of data consisting of adjacent MXN pixels, but the shape of the pixel range extracted for this block division is The shape is not limited to a rectangle, but may be shaped as shown in FIGS. 7 and 8, for example. In these figures, each square represents one pixel, and the portion surrounded by solid lines represents the pixel range extracted for block division. As shown in Figures 7 and 8, if the ranges of block division are intertwined with each other, block distortion (at block boundaries) will occur in the reconstructed image, compared to the case where pixels in a rectangular range are extracted and divided into blocks. This has the effect of i) making it less noticeable that density steps (occurrence) are less noticeable.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の画像データの圧縮方法
によれば、従来のベクトル量子化による画像データ圧縮
方法に比べてより一層のデータ圧縮が達成されるので、
特に高階調の医用画像等を記録する場合には記録媒体に
記録できる画像量が大幅に高められ、また画像の伝送に
適用された場合には、データ伝送路の大幅な縮小や伝送
時間短縮の効果か得られる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the image data compression method of the present invention, even more data compression is achieved compared to the conventional image data compression method using vector quantization.
In particular, when recording high-gradation medical images, etc., the amount of images that can be recorded on a recording medium is greatly increased, and when applied to image transmission, it is possible to significantly reduce the data transmission path and shorten the transmission time. You can get some effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明方法を実施する装置の概略構成を示すブ
ロック図、 第2.3図および4図は本発明に係る直交変換を説明す
る説明図、 第5図は本発明に係る画像データのブロック分けを説明
する説明図、 第6図は本発明に係るベクトル識別データのブロック分
けを説明する説明図、 第7および8図はそれぞれ、本発明における画像データ
のブロック分けの別の例を示す説明図である。 10・・・ブロック変換回路  11・・・ベクトル量
子化器12・・・メモリ(コードブック)13・・・直
交変換回路14・・・符号化回路     15・・・
記録再生装置16.18・・・復号器     17・
・・逆変換回路19・・・合成回路      20・
・・画像再生装置Dm・・・ベクトル識別データ f (m)・・・直交変換符号化されたベクトル識別デ
ータ X・・・原画像データ    X゛・・・再構成データ
第2図 第3図 x(1) 第4図 yンM、Nl
Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an apparatus for carrying out the method of the present invention, Figs. 2.3 and 4 are explanatory diagrams explaining orthogonal transformation according to the present invention, and Fig. 5 is an image data according to the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the division of vector identification data into blocks according to the present invention, and FIGS. 7 and 8 each illustrate another example of the division of image data into blocks according to the present invention. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Block transformation circuit 11... Vector quantizer 12... Memory (codebook) 13... Orthogonal transformation circuit 14... Encoding circuit 15...
Recording and reproducing device 16.18...Decoder 17.
... Inverse conversion circuit 19 ... Synthesis circuit 20.
...Image reproduction device Dm...Vector identification data f (m)...Orthogonal transform encoded vector identification data X...Original image data X゛...Reconstructed data Fig. 2 Fig. 3 x (1) Figure 4 yn M, Nl

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2次元画像データを相近接するK個の画素に関するデー
タ毎のブロックB_1に分割し、 予めK個のベクトル要素を規定して作成した相異なる複
数のベクトルからなるコードブックの中で、前記ブロッ
クB_1の各々内の画像データの組に対し最小歪にて対
応するベクトルを選択し、この選択されたベクトルを示
す番号を各ブロックと対応させて符号化するベクトル量
子化による画像データの圧縮方法において、 前記番号を、所定ベクトルに対するコードブック内の各
ベクトルの歪が大きいほど大あるいは小となるように規
定しておき、 各ブロックB_1毎に選択された前記番号の集合データ
を、隣接するブロックB_1どうしでまとめて標本数J
毎のブロックB_2に分割し、 このブロックB_2毎の前記集合データに対して直交変
換をかけ、 この変換によって得られた変換データをそれぞれ固有の
符号長で符号化することを特徴とするベクトル量子化に
よる画像データの圧縮方法。
[Scope of Claims] Two-dimensional image data is divided into blocks B_1 each containing data related to K pixels that are close to each other, and in a codebook consisting of a plurality of different vectors created by defining K vector elements in advance. Then, a vector corresponding to the set of image data in each of the blocks B_1 with the minimum distortion is selected, and a number indicating the selected vector is encoded in correspondence with each block. Image data is obtained by vector quantization. In the compression method, the number is defined to be larger or smaller as the distortion of each vector in the codebook with respect to a predetermined vector is larger, and the aggregate data of the number selected for each block B_1 is Number of samples J for adjacent blocks B_1
Vector quantization characterized by dividing the set data into each block B_2, applying orthogonal transformation to the set data for each block B_2, and encoding the transformed data obtained by this transformation with each unique code length. Image data compression method.
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