JPH02127625A - 光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画像符号化装置 - Google Patents
光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画像符号化装置Info
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- JPH02127625A JPH02127625A JP28203288A JP28203288A JPH02127625A JP H02127625 A JPH02127625 A JP H02127625A JP 28203288 A JP28203288 A JP 28203288A JP 28203288 A JP28203288 A JP 28203288A JP H02127625 A JPH02127625 A JP H02127625A
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- optical
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- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/007—Transform coding, e.g. discrete cosine transform
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、画像圧縮符号化方式として広く用いられてい
る適応型離散コサイン変換（Ａ Ｄ ＣＴ）方式におけ
る主要演算である離算コサイン変換（ＤＣＴ）を高速に
実行する光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画
像符号化装置に関する。
る適応型離散コサイン変換（Ａ Ｄ ＣＴ）方式におけ
る主要演算である離算コサイン変換（ＤＣＴ）を高速に
実行する光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画
像符号化装置に関する。
適応型離散コサイン変換（ＡＤＣ：Ｔ）方式は、画像圧
縮符号化効率が高いこと、および主要な演算処理である
離散コサイン変換（ＤＣＴ）の高速アルゴリズムが発見
されていることから、静止画画像伝送用符号化方式とし
て使用されている。しかながら、最近では高精細度テレ
ビジョン（ＨＤＴＶ）のような画像の高精細化、高速高
帯域なディジタル通信回線の普及などから、その画像伝
送装置の高速化が一層求められており、これには画像圧
縮処理の高速化が必要で、適応型離数コサイン変換（Ａ
Ｄ ＣＴ）方式の主要演算である離散コサイン変換（
ＤＣＴ）の超高速化が要求されてい机 従来、離散コサイン変換（ＯＣＴ）の超高速化に関して
は、高速アルゴリズムの専用ＬＳＩ化とは別に、２次元
画像を非常に高速に実行できる光演算器の応用が検討さ
れている。すなわち、フーリエ変換などの直交変換が光
学的に高速に実行可能であることはよく知られており、
その１つとして、たとえば０ｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ、 ５０ 。
縮符号化効率が高いこと、および主要な演算処理である
離散コサイン変換（ＤＣＴ）の高速アルゴリズムが発見
されていることから、静止画画像伝送用符号化方式とし
て使用されている。しかながら、最近では高精細度テレ
ビジョン（ＨＤＴＶ）のような画像の高精細化、高速高
帯域なディジタル通信回線の普及などから、その画像伝
送装置の高速化が一層求められており、これには画像圧
縮処理の高速化が必要で、適応型離数コサイン変換（Ａ
Ｄ ＣＴ）方式の主要演算である離散コサイン変換（
ＤＣＴ）の超高速化が要求されてい机 従来、離散コサイン変換（ＯＣＴ）の超高速化に関して
は、高速アルゴリズムの専用ＬＳＩ化とは別に、２次元
画像を非常に高速に実行できる光演算器の応用が検討さ
れている。すなわち、フーリエ変換などの直交変換が光
学的に高速に実行可能であることはよく知られており、
その１つとして、たとえば０ｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ、 ５０ 。
１９８４ではフーリエ変換の実数部抽出を応用した光学
コサイン変換（ＯＣＴ）の実現法が提案されている。
コサイン変換（ＯＣＴ）の実現法が提案されている。
適応型離散コサイン変換（Ａ Ｄ ＣＴ）方式の主要演
算である離散コサイン変換（ＤＣＴ）のような直交変換
は、一般に膨大な計算斌を必要とし、高速画像伝送のた
めには大型計算機か特殊な専用計算機または演算器を用
いなければならない、したがって、このように画像符号
化装置は高価となる。
算である離散コサイン変換（ＤＣＴ）のような直交変換
は、一般に膨大な計算斌を必要とし、高速画像伝送のた
めには大型計算機か特殊な専用計算機または演算器を用
いなければならない、したがって、このように画像符号
化装置は高価となる。
一方、光演算に関しては、光学フーリエ変換が本来連続
的画像を処理する演算であるため、光学フーリエ変換を
応用した光学コサイン変換（ＯＣＴ）は、コサイン変換
を連続領域に拡張した離散コサイン変換（ＯＣＴ）と−
膜内には一致せず、離散的画像の処理には不向きである
。したがって、光学フーリエ変換を応用して離散コサイ
ン変換（ＤＣＴ）を実行させるためには、離散的入力画
像に対して何らかの前処理および、連続領域への近似が
必要となる。
的画像を処理する演算であるため、光学フーリエ変換を
応用した光学コサイン変換（ＯＣＴ）は、コサイン変換
を連続領域に拡張した離散コサイン変換（ＯＣＴ）と−
膜内には一致せず、離散的画像の処理には不向きである
。したがって、光学フーリエ変換を応用して離散コサイ
ン変換（ＤＣＴ）を実行させるためには、離散的入力画
像に対して何らかの前処理および、連続領域への近似が
必要となる。
また、既提案の光学コサイン変換（ＯＣＴ）方式を実現
させるためには、光学系が複雑になり、演算速度・精度
の低下などに問題がある一方で。
させるためには、光学系が複雑になり、演算速度・精度
の低下などに問題がある一方で。
被変換画像が離散的画像の場合、光学フーリエ変換と離
散コサイン変換の定義の相違から被変換画像に含まれる
画素数を追加しなければならない。
散コサイン変換の定義の相違から被変換画像に含まれる
画素数を追加しなければならない。
本発明の目的は、適応型離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）
方式を用いた画像符号変換における主要演算であり、適
応型離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）演算速度のネックと
なりつる離散コサイン変換（ＯＣＴ）の直接的な演算が
可能となるように光学フーリエ変換を応用した、高性能
、小型、動作安定な光離散コサイン変換演算器、及びそ
れを組み込んだ画像符号化装置を実現することにある。
方式を用いた画像符号変換における主要演算であり、適
応型離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）演算速度のネックと
なりつる離散コサイン変換（ＯＣＴ）の直接的な演算が
可能となるように光学フーリエ変換を応用した、高性能
、小型、動作安定な光離散コサイン変換演算器、及びそ
れを組み込んだ画像符号化装置を実現することにある。
本発明の光離散コサイン変換演算器は、電気的信号で入
力される画像情報に関し、画素を追加して２次元光信号
に変換すると共に、その結果の光画像情報について空間
連続的２次元光信号に変換する電気光変換部と、上記空
間連続的２次元光信号を入射し、光学的に２次元フーリ
エ変換を実行して２次元フーリエ変換結果の実数部を抽
出する第１光学系と、上記第１光学系からの２次元フー
リエ変換結果の実数部である２次元光信号を入射し、光
学的に上記２次元フーリエ変換結果の実数部からコサイ
ン項を抽出する第２光学系と、上記第２光学系からの離
散コサイン変換に相当する２次元光信号を電気的信号に
変換する光電気変換部とからなる。
力される画像情報に関し、画素を追加して２次元光信号
に変換すると共に、その結果の光画像情報について空間
連続的２次元光信号に変換する電気光変換部と、上記空
間連続的２次元光信号を入射し、光学的に２次元フーリ
エ変換を実行して２次元フーリエ変換結果の実数部を抽
出する第１光学系と、上記第１光学系からの２次元フー
リエ変換結果の実数部である２次元光信号を入射し、光
学的に上記２次元フーリエ変換結果の実数部からコサイ
ン項を抽出する第２光学系と、上記第２光学系からの離
散コサイン変換に相当する２次元光信号を電気的信号に
変換する光電気変換部とからなる。
また、画像符号化装置は、上記光離散コサイン変換演算
器と制御部を備え、制御部は、前記光離散コサイン変換
演算器への電気的画像情報の供給、離散コサ°イン変換
演算結果情報の取り込み、及び該離散コサイン変換演算
結果情報の符号化処理を実行することを特徴とする。
器と制御部を備え、制御部は、前記光離散コサイン変換
演算器への電気的画像情報の供給、離散コサ°イン変換
演算結果情報の取り込み、及び該離散コサイン変換演算
結果情報の符号化処理を実行することを特徴とする。
電気光変換部は、電気的信号で入力される画像情報に関
し、２次元光信号に変換し、さらに以後の光学処理に必
要な画素数まで画素を追加し、その結果の光画像情報に
対して画素構造に基く高空間周波数情報成分を除去し、
空間連続的２次元光信号に変換する。第１光学系は、該
空間連続的２次元光信号を２つに分割し、一方について
２次元フーリエ変換を実行し、他方については光軸に関
して１８０°回転させて２次元フーリエ変換を実行し、
これら２つの２次元フーリエ変換結果を重ね合わせて２
次元フーリエ変換の実数部を抽出する。第２光学系は、
該２次元フーリエ変換の実数部である２次元光信号に関
し、逆フーリエ変換を実行し、その結果の２次元光信号
を２つに分割し、一方については２次元フーリエ変換を
実行し、他方については所定の１座標軸に関して線対称
移動した結果に対して２次元フーリエ変換を実行し、こ
れら２つの２次元フーリエ変換結果を重ね合わせて、離
散コサイン変換に相当する結果を抽出する。光電気変換
部は該離散コサイン変換に相当する２次元光信号を電気
的に変換する。
し、２次元光信号に変換し、さらに以後の光学処理に必
要な画素数まで画素を追加し、その結果の光画像情報に
対して画素構造に基く高空間周波数情報成分を除去し、
空間連続的２次元光信号に変換する。第１光学系は、該
空間連続的２次元光信号を２つに分割し、一方について
２次元フーリエ変換を実行し、他方については光軸に関
して１８０°回転させて２次元フーリエ変換を実行し、
これら２つの２次元フーリエ変換結果を重ね合わせて２
次元フーリエ変換の実数部を抽出する。第２光学系は、
該２次元フーリエ変換の実数部である２次元光信号に関
し、逆フーリエ変換を実行し、その結果の２次元光信号
を２つに分割し、一方については２次元フーリエ変換を
実行し、他方については所定の１座標軸に関して線対称
移動した結果に対して２次元フーリエ変換を実行し、こ
れら２つの２次元フーリエ変換結果を重ね合わせて、離
散コサイン変換に相当する結果を抽出する。光電気変換
部は該離散コサイン変換に相当する２次元光信号を電気
的に変換する。
水先離散コサイン変換演算器は、光信号の伝播する間に
演算が完了するため、極めて高速であり、かつ、安価な
光学部分で構成される。したがって、該光離散コサイン
変換演算器を組み込んだ画像符号化処理は安価であると
共に、電気的な信号処理部分が軽減され、適応型離散コ
サイン変換（ＡＤｃ’ｒ）を高速に実行することができ
る。
演算が完了するため、極めて高速であり、かつ、安価な
光学部分で構成される。したがって、該光離散コサイン
変換演算器を組み込んだ画像符号化処理は安価であると
共に、電気的な信号処理部分が軽減され、適応型離散コ
サイン変換（ＡＤｃ’ｒ）を高速に実行することができ
る。
以下、本発明の一実施例について図面により説明する。
第１図は本発明による光離散コサイン変換演算器の一実
施例の構成図であり、電気光変換部１ｏ、光学系２０及
び３０、光電気変換部５０に大別される。電気光変換部
１０は、画素ごとに離散的である電気的２次元画像信号
（２次元ディジタル画像信号）Ｊ、ＯＯを入力し、以後
の光学フーリエ変換を応用した光離散コサイン変換処理
に必要な画素数まで画素を追加して、空間連続的２次元
光信号１０４に変換する部分である。第１光学系２０は
空間連続的２次元信号１０４を入力し、２次元フーリエ
変換の実数部に相当する光信号１０９を出力する部分で
ある。第２光学系３０は２次元フーリエ変換の実数部で
ある２次元光信号１０９を入力し、コサイン項に相当す
る光信号１１６を出力する部分である。光電気変換部５
０は離散コサイン変換結果の２次元光信号１１６を入力
し、電気的信号２０１に変換する部分である。以下、第
１図の動作を詳述する。
施例の構成図であり、電気光変換部１ｏ、光学系２０及
び３０、光電気変換部５０に大別される。電気光変換部
１０は、画素ごとに離散的である電気的２次元画像信号
（２次元ディジタル画像信号）Ｊ、ＯＯを入力し、以後
の光学フーリエ変換を応用した光離散コサイン変換処理
に必要な画素数まで画素を追加して、空間連続的２次元
光信号１０４に変換する部分である。第１光学系２０は
空間連続的２次元信号１０４を入力し、２次元フーリエ
変換の実数部に相当する光信号１０９を出力する部分で
ある。第２光学系３０は２次元フーリエ変換の実数部で
ある２次元光信号１０９を入力し、コサイン項に相当す
る光信号１１６を出力する部分である。光電気変換部５
０は離散コサイン変換結果の２次元光信号１１６を入力
し、電気的信号２０１に変換する部分である。以下、第
１図の動作を詳述する。
光源１１は円偏光のコヒーレント光１０１を発射し、等
分布強度の光で２次元空間光変調器１２を照明している
。該２次元空間光変調器１２に電気的２次元ディジタル
画像信号１００を入力することにより、光源１１からの
等分布強度の光１０１が該入力画像信号１００で変調さ
れた光信号１０２を得る。この光信号１０２に対して、
２次元空間光変調器１２のたとえば第２図（ａ）に示す
ような正方形の各画素を４分割する第２図（ｂ）のよう
なマスク１３を、２次元空間光変調器１２に密着させる
ように配置する。この結果、マスク１３を通過した光信
号１０３には、離散コサイン変換（ＤＣＴ）演算に必要
となるサンプル点が含まれる。なお、２次元空間光変調
器１２に、入力画像の１画素を４画素で表現する２次元
空間光変調器を用いることで、マスク１３を使用しない
で。
分布強度の光で２次元空間光変調器１２を照明している
。該２次元空間光変調器１２に電気的２次元ディジタル
画像信号１００を入力することにより、光源１１からの
等分布強度の光１０１が該入力画像信号１００で変調さ
れた光信号１０２を得る。この光信号１０２に対して、
２次元空間光変調器１２のたとえば第２図（ａ）に示す
ような正方形の各画素を４分割する第２図（ｂ）のよう
なマスク１３を、２次元空間光変調器１２に密着させる
ように配置する。この結果、マスク１３を通過した光信
号１０３には、離散コサイン変換（ＤＣＴ）演算に必要
となるサンプル点が含まれる。なお、２次元空間光変調
器１２に、入力画像の１画素を４画素で表現する２次元
空間光変調器を用いることで、マスク１３を使用しない
で。
電気的２次元ディジタル入力画像信号１００の画素数が
拡張された光信号１０３を得るようにしてもよい。次に
、上記光信号１０３に対して、レンズ１４でフーリエ変
換を、レンズ１６で逆フーリエ変換を実行するが、レン
ズ１４の焦点面に２次元空間光変調器１２の画素構造に
基づく高空間周波数情報成分を除去し、光信号１０３を
空間連続的光信号に変換する公知の光学的低域通過フィ
ルタ１５を配置する。この結果、マスク１３を通過した
離散的光信号１０３は疑似的アナログ光信号１０４に変
換される。
拡張された光信号１０３を得るようにしてもよい。次に
、上記光信号１０３に対して、レンズ１４でフーリエ変
換を、レンズ１６で逆フーリエ変換を実行するが、レン
ズ１４の焦点面に２次元空間光変調器１２の画素構造に
基づく高空間周波数情報成分を除去し、光信号１０３を
空間連続的光信号に変換する公知の光学的低域通過フィ
ルタ１５を配置する。この結果、マスク１３を通過した
離散的光信号１０３は疑似的アナログ光信号１０４に変
換される。
離散コサイン変換（ＤＣＴ） を光学フーリエ変換を用
いて実行するには、光学フーリエ変換結果から実数部を
抽出し、さらにサイン項を消去することでコサイン変換
部を抽出すればよい。即ち、離散コサイン変換（ＤＣＴ
）は、入力２次元画像ｆ”（ｋ、Ｑ）に対し、その画像
のコサイン変換パワースペクトルＦ”（ｕ、ｖ）として
（１）式で定義されている。こ〜でｘ−ｙ座標およびｕ
−ｖ座標はそれぞれ直交座標系である。
いて実行するには、光学フーリエ変換結果から実数部を
抽出し、さらにサイン項を消去することでコサイン変換
部を抽出すればよい。即ち、離散コサイン変換（ＤＣＴ
）は、入力２次元画像ｆ”（ｋ、Ｑ）に対し、その画像
のコサイン変換パワースペクトルＦ”（ｕ、ｖ）として
（１）式で定義されている。こ〜でｘ−ｙ座標およびｕ
−ｖ座標はそれぞれ直交座標系である。
Ｎ
たゾし、Ｃ（ｗ）＝１／Ｖ２ （ｗ＝０）。
＝１ （％＋：１，２．・・・Ｎ−１）（１）式
で、ｘ ＝に／２Ｎ、 ｙ ＝１／２Ｎとおいて、Ｎ−
）Ｏ）とし、ｆ’（ｋ、Ｑ）をｆ （Ｘｔｙ）と書き換
えると（１）式を（２）式のように連続領域に拡張する
ことができる。
で、ｘ ＝に／２Ｎ、 ｙ ＝１／２Ｎとおいて、Ｎ−
）Ｏ）とし、ｆ’（ｋ、Ｑ）をｆ （Ｘｔｙ）と書き換
えると（１）式を（２）式のように連続領域に拡張する
ことができる。
Ｆ ”（ｕ、ｖ）＝１．６・Ｃ（ｕ）・Ｃ（ｖ） ｆ
ｆ ｆ（ｘ、ｙ）［ｅｏｓ２πｕｘ−ｃｏｓ２πｖｙ］
ｄｘｄｙ。
ｆ ｆ（ｘ、ｙ）［ｅｏｓ２πｕｘ−ｃｏｓ２πｖｙ］
ｄｘｄｙ。
二Ｎでは、簡単のために（２）式の右辺の定数１６・Ｃ
（ｕ）・Ｃ（ｖ）を省略し、（３）式を光学フーリエ変
換から導出する。定数の処理については後述する。
（ｕ）・Ｃ（ｖ）を省略し、（３）式を光学フーリエ変
換から導出する。定数の処理については後述する。
Ｆ （ｕ、ｖ）＝ ｆ ｆ ｆ（ｘ、ｙ）［ｃｏｓ２ｘ
ｕｘ ｃｏｓ２πｖｙ］ｄｘｄｙ、 （３）まず、
第１光学系２０で光学フーリエ変換の実数部を抽出する
手順について説明する。
ｕｘ ｃｏｓ２πｖｙ］ｄｘｄｙ、 （３）まず、
第１光学系２０で光学フーリエ変換の実数部を抽出する
手順について説明する。
画像ｆ（スｐｙ）のフーリエ変換は、フーリエ変換パワ
ースペクトルを７ （ｕｌＶ）−ｊを虚数単位として（
４）式で表わされる。そこで、（４）式の虚数項を消去
するオペレーションを光学的に実行する。
ースペクトルを７ （ｕｌＶ）−ｊを虚数単位として（
４）式で表わされる。そこで、（４）式の虚数項を消去
するオペレーションを光学的に実行する。
：Ｆ（ｕ、ｖ）＝ ｆ ／ ｆ （ｘｔｙ） ｅｘｐ
［ｊ２π（ｕｘ＋ｖｙ）］ ｄｘｄｙ＝ ｆ ｆ ｆ
（ｘ、ｙ） ｅｏｓ２ｚ （ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ＋
ｊ ｆ ｆ ｆ （ｘ、ｙ） ５ｉｎ２π（ｕｘ＋ｖｙ
）ｄｘｄｙ、 （４）連続的光信号１０４で表
わされる２次元画像は偏光ビームスプリッタ２１で２つ
の同一画像１０５．１０６に分けられる。Ｓ偏光の画像
１０６はフーリエ変換レンズ２２でフーリエ変換され、
この結果はフーリエ面（偏光フィルタ２８の位置）にパ
ワースペクトル１０７ （：ｉ””（ｕ、ｖ）とする
）として得られる。一方、Ｐ偏光の画像１０５は２次元
画像１０４を所定の座標原点に関して点対称移動させる
変換手段２６を通過しながらフーリエ変換レンズ２３で
フーリエ変換され、この結果は同じは前記フーリエ面に
パワースペクトル１０８（：ｉ’−−（ｕ、ｖ）とする
）として得られる。
［ｊ２π（ｕｘ＋ｖｙ）］ ｄｘｄｙ＝ ｆ ｆ ｆ
（ｘ、ｙ） ｅｏｓ２ｚ （ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ＋
ｊ ｆ ｆ ｆ （ｘ、ｙ） ５ｉｎ２π（ｕｘ＋ｖｙ
）ｄｘｄｙ、 （４）連続的光信号１０４で表
わされる２次元画像は偏光ビームスプリッタ２１で２つ
の同一画像１０５．１０６に分けられる。Ｓ偏光の画像
１０６はフーリエ変換レンズ２２でフーリエ変換され、
この結果はフーリエ面（偏光フィルタ２８の位置）にパ
ワースペクトル１０７ （：ｉ””（ｕ、ｖ）とする
）として得られる。一方、Ｐ偏光の画像１０５は２次元
画像１０４を所定の座標原点に関して点対称移動させる
変換手段２６を通過しながらフーリエ変換レンズ２３で
フーリエ変換され、この結果は同じは前記フーリエ面に
パワースペクトル１０８（：ｉ’−−（ｕ、ｖ）とする
）として得られる。
上記フーリエ変換レンズ２２．２３の焦点距離は同一で
あることから、画像１０５，１０６のフーリエ変換パワ
ースペクトル１０８，１０７のそれぞれのｕ−ｖ座標軸
および前記フーリエ面が一致するようにミラー２４．２
５を配置する。この際、変換手段２６は、その内部の光
路長により、フーリエ変換パワースペクトル１０８，１
０７をフーリエ面に一致させることにも寄与する。なお
。
あることから、画像１０５，１０６のフーリエ変換パワ
ースペクトル１０８，１０７のそれぞれのｕ−ｖ座標軸
および前記フーリエ面が一致するようにミラー２４．２
５を配置する。この際、変換手段２６は、その内部の光
路長により、フーリエ変換パワースペクトル１０８，１
０７をフーリエ面に一致させることにも寄与する。なお
。
フーリエ変換パワースペクトル１０８，１０７は互いに
直交する偏光であるから干渉を起こさない。
直交する偏光であるから干渉を起こさない。
フーリエ変換パワースペクトル１０８，１０７はそれぞ
れ（５）、 （６）式で表わされる。たりしＰ偏光に対
してはνベクトルを、Ｓ偏光に対してはｇベクトルを付
けて表現する。
れ（５）、 （６）式で表わされる。たりしＰ偏光に対
してはνベクトルを、Ｓ偏光に対してはｇベクトルを付
けて表現する。
１”Ｃｕ＋ｖ）＝Ｗ ｆ ／ ｆ （ｘｔｙ） ｅ
ｘｐ ［ｊ２ｉ （ｕｘ＋ｖｙ）］ ｄｘｄｙ＝
’Ｅ３ ｆ ｆ ｆ （ｘ、ｙ） ｃｏｓ２ｉ （ｕｘ
＋ｖｙ）ｄｘｄｙ＋−Ｎｊｆｆｆ（ｘ、ｙ）ｓｉｎ２π
（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （ｓ）７−−（ｕ、ｙ
）＝ ？ ｆ ｆ ｆ （−ｘ、−ｙ） ｅｘｐ［
ｊ２ｚ （ｕ（−ｘ）＋ｖ（−ｙ））］ ｄｘｄｙ”
Ｔｊ ｆ ｆ ｆ （−ｘ、−ｙ） ｅｘｐ［−ｊ２π
（ｕｘ＋ｖｙ）］ ｄｘｄｙ＝ ｆ ｆ ｆ ｆ （−
ｘ、−ｙ） ｃｏｓ２π（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙｆｊ／
ｆｆ（ｘｔｙ）ｓｉｎ２７ｃ（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、
（６）ニジで、ｆ（ｘｔｙ） ＝ ｆ（−ｘ＋−
ｙ）であるから、前記フーリエ面における７”（ｕ、ｖ
）と７−（ｕ、ｖ）の重ね合わせによって（７）式が得
られる。
ｘｐ ［ｊ２ｉ （ｕｘ＋ｖｙ）］ ｄｘｄｙ＝
’Ｅ３ ｆ ｆ ｆ （ｘ、ｙ） ｃｏｓ２ｉ （ｕｘ
＋ｖｙ）ｄｘｄｙ＋−Ｎｊｆｆｆ（ｘ、ｙ）ｓｉｎ２π
（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （ｓ）７−−（ｕ、ｙ
）＝ ？ ｆ ｆ ｆ （−ｘ、−ｙ） ｅｘｐ［
ｊ２ｚ （ｕ（−ｘ）＋ｖ（−ｙ））］ ｄｘｄｙ”
Ｔｊ ｆ ｆ ｆ （−ｘ、−ｙ） ｅｘｐ［−ｊ２π
（ｕｘ＋ｖｙ）］ ｄｘｄｙ＝ ｆ ｆ ｆ ｆ （−
ｘ、−ｙ） ｃｏｓ２π（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙｆｊ／
ｆｆ（ｘｔｙ）ｓｉｎ２７ｃ（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、
（６）ニジで、ｆ（ｘｔｙ） ＝ ｆ（−ｘ＋−
ｙ）であるから、前記フーリエ面における７”（ｕ、ｖ
）と７−（ｕ、ｖ）の重ね合わせによって（７）式が得
られる。
：ｉ’” （ｕ、ｖ）＋７；−−（ｕ、ｖ）＝ （ｐ＋
Ｋ ） ｆ ｆ ｆ （ｘ、ｙ）ｃｏｓ２ π（ｕｘ
＋ｖｙ）ｄｘｄｙ。
Ｋ ） ｆ ｆ ｆ （ｘ、ｙ）ｃｏｓ２ π（ｕｘ
＋ｖｙ）ｄｘｄｙ。
”ｊ（ｐ−ｆ）・ｆｆｆ（ｘｔｙ）ｓｉｎ２π（ｕｘ＋
ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （７）１〜（ｕ、ｖ）と：Ｆ−（
１１，Ｖ）を重ね合わせた結果を、フーリエ面において
所定の角度に設定した偏光フィルタ２８を通過させると
、フーリエ変換の実数部分が直線偏光の光信号１０９と
して抽出される。
ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （７）１〜（ｕ、ｖ）と：Ｆ−（
１１，Ｖ）を重ね合わせた結果を、フーリエ面において
所定の角度に設定した偏光フィルタ２８を通過させると
、フーリエ変換の実数部分が直線偏光の光信号１０９と
して抽出される。
この実数部分を（８）式で：ｔ’Ｒ（ｕ、ｖ）とおく。
Ｒｅ１ｊ””（ｕ、ｖ）＋：ｉ’−−（ｕ、ｖ）］＝（
ｐ＋ｆ） ｆ ／ｆ（ｘ、ｙ）ｅｏｓ２ｉ（ｕｘ＋ｖｙ
）ｄｘｄｙ。
ｐ＋ｆ） ｆ ／ｆ（ｘ、ｙ）ｅｏｓ２ｉ（ｕｘ＋ｖｙ
）ｄｘｄｙ。
＝：ｒ’Ｒ（ｕ、ｖ） （８）次に
、第２光学系３ｏで光学フーリエ変換の実数部分からコ
サイン項のみを、すなわちコサイン変換の定義式である
（３）式の右辺部分を抽出する手順について説明する。
、第２光学系３ｏで光学フーリエ変換の実数部分からコ
サイン項のみを、すなわちコサイン変換の定義式である
（３）式の右辺部分を抽出する手順について説明する。
連続的２次元光画像信号１０４のフーリエ変換の実数部
に相当する光信号１０９がミラー３１で反射し、波長板
３２を通過すると、Ｃ（ｐ、ｓ）を定数として（９）式
の：Ｆ ＡＲＣで表わされる円偏光の光信号１１０に変
換される。この光信号１１０はミラー３３で反射された
後、後焦点面をフーリエ面（偏光フィルタ２８の位置）
に合わせたフーリエ変換レンズ３４によってｆ’（ｘｔ
ｙ）で表わされる光信号１１１に逆フーリエ変換される
。
に相当する光信号１０９がミラー３１で反射し、波長板
３２を通過すると、Ｃ（ｐ、ｓ）を定数として（９）式
の：Ｆ ＡＲＣで表わされる円偏光の光信号１１０に変
換される。この光信号１１０はミラー３３で反射された
後、後焦点面をフーリエ面（偏光フィルタ２８の位置）
に合わせたフーリエ変換レンズ３４によってｆ’（ｘｔ
ｙ）で表わされる光信号１１１に逆フーリエ変換される
。
ＦＲＣ（ｕ、ｖ）＝Ｃ（ｐ、ｓ）ｆ／ｆ（ｘ、ｙ）ｃｏ
ｓ２π（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （９）逆フーリエ
変換結果の光信号１１１は偏光ビームスプリッタ３５で
２つの同一画像１１２，１１３に分けられる。Ｓ偏光の
画像１１３はフーリエ変換レンズ３６でフーリエ変換さ
れ、この結果はフーリエ面（偏光フィルタ４２の位置）
にパワースペクトル１１４ （Ｆ’ＲＣ（ｕ、ｖ）とす
る）として得られる。一方、Ｐ偏光の画像１１２はＵ座
標に関して線対称移動させる変換手段４０を通過しなが
らフーリエ変換レンズ３７でフーリエ変換され、その結
果は同じくフーリエ面（偏光フィルタ４２の位置にパワ
ースペクトル１１５ （７’ＲＣ（ｕ、−ｖ）とする）
として得られる。
ｓ２π（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （９）逆フーリエ
変換結果の光信号１１１は偏光ビームスプリッタ３５で
２つの同一画像１１２，１１３に分けられる。Ｓ偏光の
画像１１３はフーリエ変換レンズ３６でフーリエ変換さ
れ、この結果はフーリエ面（偏光フィルタ４２の位置）
にパワースペクトル１１４ （Ｆ’ＲＣ（ｕ、ｖ）とす
る）として得られる。一方、Ｐ偏光の画像１１２はＵ座
標に関して線対称移動させる変換手段４０を通過しなが
らフーリエ変換レンズ３７でフーリエ変換され、その結
果は同じくフーリエ面（偏光フィルタ４２の位置にパワ
ースペクトル１１５ （７’ＲＣ（ｕ、−ｖ）とする）
として得られる。
上記フーリエ変換レンズ３７．３６の焦点距離は同一で
あることから１画像１１２，１１３のフーリエ変換パワ
ースペクトル１１５，１１４のそれぞれのｕ−ｖ座標軸
および前記フーリエ面が一致するようにミラー３８．３
９を配置する。この際、変換手段４０はその内部の光路
長により、フーリエ変換スペクトル１１５，１１４をフ
ーリエ面に一致させることにも寄与する。なお、フーリ
エ変換スペクトル１１５，１１４は互いに直交する偏光
であるから干渉を起さない。
あることから１画像１１２，１１３のフーリエ変換パワ
ースペクトル１１５，１１４のそれぞれのｕ−ｖ座標軸
および前記フーリエ面が一致するようにミラー３８．３
９を配置する。この際、変換手段４０はその内部の光路
長により、フーリエ変換スペクトル１１５，１１４をフ
ーリエ面に一致させることにも寄与する。なお、フーリ
エ変換スペクトル１１５，１１４は互いに直交する偏光
であるから干渉を起さない。
さて、フーリエ変換パワースペクトル１１４゜１１５は
それぞれ（１０）、 （１１）式で表わされる６たゾし
Ｐ偏光に対しては芦ベクトルを、Ｓ偏光に対しては７ベ
クトルを付けて表現する。
それぞれ（１０）、 （１１）式で表わされる６たゾし
Ｐ偏光に対しては芦ベクトルを、Ｓ偏光に対しては７ベ
クトルを付けて表現する。
：ｉｒ’ＲＣ（ｕ、ｖ）＝ ”ｔ ｆ ｆ ｆ ’（
ｘ、ｙ）ｃｏｓ２π（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ。
ｘ、ｙ）ｃｏｓ２π（ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ。
＋ ｊ ？ ｆ ｆ ｆ ’（ｘ、ｙ）ｓｉｎ２π（
ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （１０）：
Ｆ’ＲＣ（ｕ、ｖ） ＝ ｐ ｆ ｆ ｆ ’（ｘ、ｙ
）ｃｏｓ２π（ｕｘ−ｖｙ）ｄｘｄｙ。
ｕｘ＋ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （１０）：
Ｆ’ＲＣ（ｕ、ｖ） ＝ ｐ ｆ ｆ ｆ ’（ｘ、ｙ
）ｃｏｓ２π（ｕｘ−ｖｙ）ｄｘｄｙ。
＋ ｊ ｐ ｆ ｆ ｆ ’（ｘ、ｙ）ｓｉｎ２ｓ （
ｕｘ−ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （１１）こ５で、前記
フーリエ面における：ｉ”ＲＣ（ｕ、ｖ）とｐ ’ＲＣ
（ｕ、−ｖ）の重ね合わせにより（１２）式を得ること
ができる。
ｕｘ−ｖｙ）ｄｘｄｙ、 （１１）こ５で、前記
フーリエ面における：ｉ”ＲＣ（ｕ、ｖ）とｐ ’ＲＣ
（ｕ、−ｖ）の重ね合わせにより（１２）式を得ること
ができる。
３”ＲＣ（ｕ、ｖ）÷：ｉ”ＲＣ（ｕ、−ｖ）＝ｆｌ”
Ｆ）ｆ／ ｆ ’（ｘｖｙ）［ｃｏｓ２ｚｕｘ−ｃｏｓ
２π］ｖｙｄｘｄｙ＋ｊｆｌ−ｐ）／／ｆ’（ｘ＋ｙ）
［５ｉｎ２πｕｘ−ｓｉｎ２π］ｖｙｄｘｄｙ、 （
１２）７’ＲＣ（ｕ、ｖ）および７’ＲＣ（ｕ、−ｖ）
を重ね合わせた結果を、前記フーリエ面において所定の
角度に設定した偏光フィルタ４２を通過させると、フー
リエ変換の実数部分が（１３）式のように直線偏光の光
信号１１６として抽出される。 （１３）式の右辺は、
求めるコサイン変換の定義式である（３）式の定数倍で
ある。
Ｆ）ｆ／ ｆ ’（ｘｖｙ）［ｃｏｓ２ｚｕｘ−ｃｏｓ
２π］ｖｙｄｘｄｙ＋ｊｆｌ−ｐ）／／ｆ’（ｘ＋ｙ）
［５ｉｎ２πｕｘ−ｓｉｎ２π］ｖｙｄｘｄｙ、 （
１２）７’ＲＣ（ｕ、ｖ）および７’ＲＣ（ｕ、−ｖ）
を重ね合わせた結果を、前記フーリエ面において所定の
角度に設定した偏光フィルタ４２を通過させると、フー
リエ変換の実数部分が（１３）式のように直線偏光の光
信号１１６として抽出される。 （１３）式の右辺は、
求めるコサイン変換の定義式である（３）式の定数倍で
ある。
Ｒｅ［ブ’ＲＣ（ｕ、ｖ）＋：ｉ”ＲＣ（ｕ、−ｖ）］
＝＜？；”Ｋ）ｆ ｆ ｆ ’（ｘ、ｙ） ｃｏｓ２７
ｃｕｘ−ｃｏｓ２πｖｙｄｘｄｙ、 （１３）光
電気変換部５０では、（１３）式の右辺に相当するパワ
ースペクトルの光信号１１６を、光電変換素子からなる
２次元光電変換器５１が受光し、離散コサイン変換に相
当する２次元電気信号２００を出力する。なお、第１図
では、偏光フィルタ４２と光電変換器５１は離して示さ
れているが、光電変換器５１は、実際には偏光フィルタ
４２に密着するように配置される。
＝＜？；”Ｋ）ｆ ｆ ｆ ’（ｘ、ｙ） ｃｏｓ２７
ｃｕｘ−ｃｏｓ２πｖｙｄｘｄｙ、 （１３）光
電気変換部５０では、（１３）式の右辺に相当するパワ
ースペクトルの光信号１１６を、光電変換素子からなる
２次元光電変換器５１が受光し、離散コサイン変換に相
当する２次元電気信号２００を出力する。なお、第１図
では、偏光フィルタ４２と光電変換器５１は離して示さ
れているが、光電変換器５１は、実際には偏光フィルタ
４２に密着するように配置される。
次に、コサイン変換定義式の定数および一連の光演算の
結果に付随して呪われる定数の処理について述べる。数
式上で現われる定数等に対して、前記定数を補填または
相殺する適当な空間フィルタを２次元光電変換器５１に
密着して設置するか。
結果に付随して呪われる定数の処理について述べる。数
式上で現われる定数等に対して、前記定数を補填または
相殺する適当な空間フィルタを２次元光電変換器５１に
密着して設置するか。
あるいは該２次元光電変換器５１からの出力電気信号２
００に対して後述の制御部内で電気的にフィルタリング
を行う。
００に対して後述の制御部内で電気的にフィルタリング
を行う。
以上により、電気的な２次元入力画像信号１００に対す
る離散コサイン変換（ＤＣＴ）が達成される。
る離散コサイン変換（ＤＣＴ）が達成される。
第３図に、第１図の光離散コサイン変換演算器を組み込
んだ画像符号化装置の概略ブロック図を示す。本画像符
号化装置は、第１図の如き構成の光離散コサイン変換演
算器４００と制御部５００からなる。第３図では省略し
たが、制御部５００は外部の画像情報記憶手段とインタ
フェース３００を介して結ばれている。
んだ画像符号化装置の概略ブロック図を示す。本画像符
号化装置は、第１図の如き構成の光離散コサイン変換演
算器４００と制御部５００からなる。第３図では省略し
たが、制御部５００は外部の画像情報記憶手段とインタ
フェース３００を介して結ばれている。
適応型離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）方式は。
画像のサブブロック分割、コサイン変換、正規化、量子
化、および符号化の一連の処理を経て実行される画像符
号化方式である。これらの処理のうち、光離散コサイン
変換演算器４００は、離散コサイン変換の処理を受は持
つ。制御部５００は、画像のサブブロック分割、正規化
、量子化および符号化を実行し、適応型離遠コサイン変
換（ＡＤＣＴ）を完結させる。
化、および符号化の一連の処理を経て実行される画像符
号化方式である。これらの処理のうち、光離散コサイン
変換演算器４００は、離散コサイン変換の処理を受は持
つ。制御部５００は、画像のサブブロック分割、正規化
、量子化および符号化を実行し、適応型離遠コサイン変
換（ＡＤＣＴ）を完結させる。
まず、制御部５００は外部情報記憶手段内の符号化を行
う画像データについて、ｍＸｍ画素、たとえば８Ｘ８ま
たは１６Ｘ１６画素のサブブロックに分割し、該サブブ
ロックごとにインタフェース３００を介して抽出する。
う画像データについて、ｍＸｍ画素、たとえば８Ｘ８ま
たは１６Ｘ１６画素のサブブロックに分割し、該サブブ
ロックごとにインタフェース３００を介して抽出する。
この画像データのサブブロックが、電気的２次元画像信
号１００として制御部５００より光離散コサイン変換演
算器４００に供給される。光離散コサイン変換演算器４
００では、画素数がｍ Ｘ ｍ個のサブブロックを２次
元光信号に変換し、さらに画素数を２ ｍ Ｘ ２ ｍ
まで拡張して離散コサイン変換（ＤＣＴ）を光学的に高
速処理し、結果を電気的信号２００として制御部５００
に返す。制御部５００は、光離散コサイン変換演算器４
００から離散コサイン変換結果の電気的信号２００を受
は取り、正規化、電子化、符号化を行って適応型離散コ
サイン変換（八〇ＣＴ）を完結し、結果の画像圧縮符号
化信号をインタフェース３００を介して外部情報記憶手
段に送出する。１つのサブブロックに対する処理が終了
すると、制御部５００は次のサブブロックを抽出し、以
下、上記の一連の動作を画像データ１面の符号化が完了
するまで繰り返す。この制御部５００での処理は、本質
的に従来と何ら変る所がない。
号１００として制御部５００より光離散コサイン変換演
算器４００に供給される。光離散コサイン変換演算器４
００では、画素数がｍ Ｘ ｍ個のサブブロックを２次
元光信号に変換し、さらに画素数を２ ｍ Ｘ ２ ｍ
まで拡張して離散コサイン変換（ＤＣＴ）を光学的に高
速処理し、結果を電気的信号２００として制御部５００
に返す。制御部５００は、光離散コサイン変換演算器４
００から離散コサイン変換結果の電気的信号２００を受
は取り、正規化、電子化、符号化を行って適応型離散コ
サイン変換（八〇ＣＴ）を完結し、結果の画像圧縮符号
化信号をインタフェース３００を介して外部情報記憶手
段に送出する。１つのサブブロックに対する処理が終了
すると、制御部５００は次のサブブロックを抽出し、以
下、上記の一連の動作を画像データ１面の符号化が完了
するまで繰り返す。この制御部５００での処理は、本質
的に従来と何ら変る所がない。
以上詳述したように、本発明の光離散コサイン変換演算
器は、光信号の伝播する間に離散コサイン変換演算が完
了するため、きわめて高速であり、かつ安価な光学部品
で構成される。したがって、水先離散コサイン変換演算
器を使用することにより、適応型離散コサイン（ＡＤＣ
Ｔ）方式の画像符号変換において、電気的な演算処理の
負担を軽減し、高速な画像伝送装置を安価に実現できる
。
器は、光信号の伝播する間に離散コサイン変換演算が完
了するため、きわめて高速であり、かつ安価な光学部品
で構成される。したがって、水先離散コサイン変換演算
器を使用することにより、適応型離散コサイン（ＡＤＣ
Ｔ）方式の画像符号変換において、電気的な演算処理の
負担を軽減し、高速な画像伝送装置を安価に実現できる
。
第１図は本発明の光離散コサイン変換演算器の一実施例
の構成図、第２図は画素追加手段の説明図、第３図は第
１図の光離散コサイン変換演算を組み込んだ画像符号化
装置の概略ブロック図である。 １０・・・電気光変換部、 ２０・・・光学フーリエ
変換結果の実数部を抽出する第１光学系。 ３０・・・光学フーリエ変換結果の実数部からコサイン
項を抽出する第２光学系、 ５０・・・光電気変換部、 １００・・・電気的入力信
号、 ２００・・・電気的出力信号、 ４００・・・光離散コサイン変換演算器。 ５００・・・制御部。
の構成図、第２図は画素追加手段の説明図、第３図は第
１図の光離散コサイン変換演算を組み込んだ画像符号化
装置の概略ブロック図である。 １０・・・電気光変換部、 ２０・・・光学フーリエ
変換結果の実数部を抽出する第１光学系。 ３０・・・光学フーリエ変換結果の実数部からコサイン
項を抽出する第２光学系、 ５０・・・光電気変換部、 １００・・・電気的入力信
号、 ２００・・・電気的出力信号、 ４００・・・光離散コサイン変換演算器。 ５００・・・制御部。
Claims (2)
- （１）電気的信号で入力される画像情報に関し、画素を
追加して２次元光信号に変換すると共に、その結果の光
画像情報について空間連続的２次元光信号に変換する電
気光変換部と、 上記空間連続的２次元光信号を入射し、光学的に２次元
フーリエ変換を実行して２次元フーリエ変換結果の実数
部を抽出する第１光学系と、上記第１光学系からの２次
元フーリエ変換結果の実数部である２次元光信号を入射
し、光学的に上記２次元フーリエ変換結果の実数部から
コサイン項を抽出する第２光学系と、 上記第２光学系からの離散コサイン変換に相当する２次
元光信号を電気的信号に変換する光電気変換部とからな
ることを特徴とする光離散コサイン変換演算器。 - （２）前記請求項（１）の光離散コサイン変換演算器と
制御部を備え、制御部は、前記光離散コサイン変換演算
器への電気的画像情報の供給、離散コサイン変換演算結
果情報の取り込み、及び該離散コサイン変換演算結果情
報の符号化処理を実行することを特徴とする画像符号化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28203288A JPH02127625A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画像符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28203288A JPH02127625A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画像符号化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02127625A true JPH02127625A (ja) | 1990-05-16 |
Family
ID=17647284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28203288A Pending JPH02127625A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 光離散コサイン変換演算器及びそれを用いた画像符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02127625A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0577258A3 (en) * | 1992-05-27 | 1994-09-28 | Sharp Kk | Picture compressing and restoring system and record pattern forming method for a spatial light modulator |
| WO2001078261A3 (en) * | 2000-04-10 | 2002-02-07 | Jtc 2000 Dev Delaware Inc | Ofdm modem with an optical processor |
| US7012749B1 (en) | 1999-05-19 | 2006-03-14 | Lenslet Ltd. | Optical processing |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP28203288A patent/JPH02127625A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0577258A3 (en) * | 1992-05-27 | 1994-09-28 | Sharp Kk | Picture compressing and restoring system and record pattern forming method for a spatial light modulator |
| US5537492A (en) * | 1992-05-27 | 1996-07-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Picture compressing and restoring system and record pattern forming method for a spatial light modulator |
| US7012749B1 (en) | 1999-05-19 | 2006-03-14 | Lenslet Ltd. | Optical processing |
| US7194139B1 (en) | 1999-05-19 | 2007-03-20 | Lenslet Ltd. | Image compression |
| WO2001078261A3 (en) * | 2000-04-10 | 2002-02-07 | Jtc 2000 Dev Delaware Inc | Ofdm modem with an optical processor |
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