JPH02145078A - ベクトル量子化符号化伝送装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、入力した画像情報をブロック化して入力ベク
トルを生成し、該入力ベクトルのパターンである量子化
代表ベクトルを予め複数個記憶するコードブックから、
前記入力ベクトルに最も近似する代表ベクトルを選択し
、該代表ベクトルのインデックスデータを送信データと
するベクトル量子化符号化伝送装置に関する。

［従来の技術］ ベクトル量子化符号化伝送装置は、動画データを比較的
少ない情報量で伝送できることから、テレビ会議システ
ム又はテレビ電話システムに広く実用化されている。

以下、従来のベクトル量子化符号化伝送装置を図面に基
づいて説明する。

第２図は、「村上篤遺著、ベクトル量子化による画像高
能率符号化：　ＩＴ８５−６１　（電子通信学会）」に
示された従来のベクトル量子化符号化伝送装置の概略構
成図である。

同図に示されるように、ベクトル量子化符号化伝送装置
は通信回線にて接続されている。

そして、ベクトル量子化符号化伝送装置の送信部Ａの主
な構成は、コードブック（１ａ）とベクトル量子化符号
化部（２）であり、受信部Ｂの主な構成はコードブック
（１ｂ）とベクトル量子化復号化部（３）である。

なお、前記両コードブック（ｌａ）、　　（ｌｂ）は、
入力ベクトルのパターンを複数個代表ベクトルとして予
め記憶する固定型のコードブックである。

次に動作を説明する。

まず、テレビカメラ（図示せず）より送信画像情報を読
込み、該画像情報を画像上近接する位置にある画素をに
個ずつまとめてブロック化し、ｋこの画素レベルからな
るに次元入力ベクトルＸ（１００）を生成する。

そして、ベクトル量子化符号化部（２）は、前記入力ベ
クトルＸ（１００）と、ｎ個の量子化代表ベクトル［Ｙ
ｌ　　（１０１ａ）を順次読込み、次式のようなパター
ンマツチング処理を行なって、コードブック（２ａ）中
の量子化代表ベクトル（１０１ａ）から最も近似する量
子化代表ベクトルを選択し、そのインデックスデータを
送信情報（１０２）として出力する。

即ち、入力ベクトルをＸ−（Ｘｌ、Ｘ２．・・・Ｘ、）
とし、量子化代表ベクトルを′Ｌ１−〔Ｙｌ、。

Ｙ　　・・・’　”ｉｋ〕　とし、コードブックに記憶
され１２″ るｎ個の量子化代表ベクトルのセットを（Ｙ）−Ｃｙｌ
、Ｙ２　、　・・・、Ｙｎ）とすると、ベクトル量子化
符号化部（２）は入力ベクトルＸ（１００）と各量子化
代表ベクトルＹ、（但し、ｉ−１〜ｎ）（１０１ａ）と
の歪み値ｄ１を演算する。

ｄ　　−１１Ｘ−Ｙ　　１２− に Σ　（Ｘｊ−ＹＩｊ） 但し、ｉ−１，２，・・・、ｎ ・・・　（１） そして、前記算出された歪み値ｄ　１（ｔ−１〜ｎ）の
中から最も小さい歪み値ｄｍ１ｎを与える量子化代表ベ
クトルＭｓｆｎを選択する。

ｄ、１．　＝　［ｄｍｌｎ　＜　ｄｉ　、　ｆｏｒ　ａ
ｌｌ　Ｉ　］・・・　（２） 従って、ベクトル量子化符号化部（２）から、符号化デ
ータ（１０２）として、量子化代表ベクトル”−ｔｉ　
Ｉ　ｎを識別するためのインデックスデータｍｉｎが出
力される。

受信部Ｂは、前記符号化データ（１０２）を受信すると
、ベクトル量子化復化部（３）は、受信した符号化デー
タ（１０２）により与えられるインデックスｍｉｎに対
応する量子化代表ベクトルＬｌｎをコードブック（１ｂ
）から読み出して復号ベクトル又（１０３）として出力
する。

従って、ベクトル量子化方法を適用すれば、例えば４Ｘ
４画素を１ブロツクとした時、１６画素分の情報をイン
デックスデータ長で伝送することが可能であり、ベクト
ル量子化を適用しない場合の（１６Ｘ画素レベルのビッ
ト長）の情報量と比べて大幅な情報圧縮が可能なことが
理解できる。

なお、前記コードブック（ｌａ）、（ｌｂ）に記憶され
る量子化代表ベクトル［Ｙｌは、該装置にて符号化伝送
される画像情報を予測し、例えばテレビ会議システムに
用いられる場合は、人物画像と背景画像とからなるトレ
ーニングシーケンス画像の入力ベクトルをクラスタリン
グし、最適化することにより生成され、記憶される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のベクトル量子化符号化伝送装置は、以上のように
構成されているので、ベクトルの次元数が高い場合、予
めコードブック内に記憶されている有限個の量子化代表
ベクトルを、全ての情報源入力ベクトルに対して完全に
最適化することが困難であり、特異な入力ベクトルにお
いて生じる過度の量子化誤差を軽減するという課題があ
った。

すなわち、量子化代表ベクトルは、トレーニングシーケ
ンス画像からクラスタリングにより最適化され生成され
るため、送信画像がトレーニングシーケンス画像と近似
する場合は、量子化効率が良く量子化誤差も小さいとい
う利点を有するが、他の画像（トレーニングシーケンス
画像と異なる画像、特に特異な入力ベクトルが発生する
画像）送信の際には符号化効率が悪く量子化誤差も大き
くなるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、特異な人力ベクトルに対しても量子化誤差を十分小
さくできるベクトル量子化符号化伝送装置を提供するこ
とを目的とする。

［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、各量子化代表ベ
クトルの選択頻度を計測し、該計測結果に応じて、高選
択頻度の量子化代表ベクトルから順に短い符号長のイン
デックスデータを割当てる符号割当て制御を行なうとと
もに、ベクトル量子化時に選択された量子化代表ベクト
ルと入力ベクトルとの最小歪み値をベクトル更新用閾値
と比較し、前記最小歪み値が閾値より大きいときに入力
ベクトルを低選択頻度の量子化代表ベクトルと書き替え
、更新識別情報、インデックスデータ、及び更新代表ベ
クトルを送信する符号化制御部と、受信した更新識別情
報に基づき受信側コードブックの量子化代表ベクトルの
書き替えを行なうとともに、受信したインデックスデー
タがら量子化代表ベクトルの選択頻度を計測し、該計測
結果に基づいて、高選択頻度の量子化代表ベクトルがら
順に短いインデックスデータを割り当てる復号化制御部
と、を設け、送信画像に応じてコードブック内の量子化
代表ベクトルのインデックスデータ及び量子化代表ベク
トル値を更新するものである。

［作用］ 本発明に係るベクトル量子化符号化伝送装置は、最小ひ
ずみが設定されたベクトル更新用閾値よりも大きいとき
は、その人力ベクトルが伝送されるとともに、新しい量
子化代表ベクトルとして、コードブック内で選択頻度の
低い量子化ベクトルと書き換えられ記憶され、以後のベ
クトル量子化処理に利用される。

また、選択頻度に応じて、選択頻度の高い量子化代表ベ
クトルはど短い符号長のインデックスデータが割り当て
られるので、量子化効率が向上する。

［実施例コ 以下、本発明に係るベクトル量子化符号化伝送装置の好
適な一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本実施例によるベクトル量子化符号化伝送装
置の概略構成を示すブロック図である。

同図に示されるように、本実施例装置の送信部Ａは、各
量子化代表ベクトルＹｔを随時書き込み読み出し可能な
コードブック（１１ａ）と、入力ベクトルＸ（１００）
に最も近似する量子化代表ベクトルのインデックスデー
タｍ１ｎ（１１２ａ）と最小歪み値ｄ　　　（１１２ｂ
）を出力するベクｈｉｎ トル量子化符号化部（１２）と、インデックスデータｍ
１ｎ（１１２ａ）よりコードブック（１１ａ）内の各量
子化代表ベクトルの選択頻度を求め、前記最小歪み値ｄ
　　　（１１２ｂ）とベクトル更ｎ 新用閾値Ｔｈとを比較して最小歪み値ｄｌ１１ｎが前記
閾値Ｔｈより大きいときには入力ベクトルＸと選択頻度
の低い量子化代表ベクトルＹＪ！とを書き替えるととも
に、各量子化代表ベクトルのインデックスデータを選択
頻度に応じて割り付ける符号化制御部（１３）と、から
なり、受信部Ｂは、受信した符号化データ（１１３）か
らインデックスデータ制御信号（２００ｂ）、更新代表
ベクトル（２１０ｂ）を再生する復号化制御部（１４）
と、再生する量子化代表ベクトルのインデックスＹＩｉ
ｎ（１１５）を復号化する復号化制御部（１５）と、か
らなっている。

次に動作について説明する。

従来と同様に生成された入力ベクトルλ（１００）は、
ベクトル量子化符号化部（１２）に供給されると同時に
、符号化制御部（１３）へ供給される。

そして、ベクトル量子化符号化部（１２）は、前記コー
ドブック（１１ａ）を用いて従来と同様に、入力ベクト
ルＸ（１００）に最も近似する代表ベクトルＸｔｓ　１
　ｎのインデックスデータｍ１ｎ（１１２ａ）と最小歪
み値ｄ　　　（１１２ｂ）を符号化制御部（１３）へ送
出する。

次に、符号化制御部（１３）は、前記最小歪み値ｄ　　
　（１１２ｂ）と任意に設定されたペクトル更新用閾値
Ｔｈとの大小比較を行ない、比較結果に従って以下の２
通りの処理をなう。

（イ）ｄｌ、、＜Ｔｈのとき 処理識別信号“０″と前記インデックスデータｍ１ｎ（
１１２ａ）を符号化データ（１１３）として出力して受
信側Ｂに伝送するとともに、該インデックスデータｍ１
ｎ（１１２ａ）の選択度数に“＋１”加算する。

（ロ）ｄ、ｎ＞Ｔｈのとき コードブック（ｌｌａ）内で選択度数の一番低い量子化
代表ベクトルのインチ・ノクスｌを求めら、前記入力ベ
クトルλ（１００）を新しい量子化代表ベクトルｘｌと
する。

そして、処理識別信号“１°と前記インデックスデータ
ｌと前記新しい量子化代表ベクトルＸ、！とを符号化デ
ータ（１１３）として出力するとともに、コードブック
（ｌｌａ）内の該インデックス１の量子化代表ベクトル
Ｙｉ令前記入力ベクトルＸと書き換え、該インデックス
ｌの選択度数を“１”とする。

上記の処理を繰り帰し実行していくことにより、最小歪
み値ｄ　　　（１１２ｂ）が閾値Ｔｈを超えａ＋Ｉｎ たときの入力ベクトルＸ（１００）が、コードブック（
ｌｌａ）内で選択頻度の低い量子化代表ベクトルＸ１と
書き換えられ、コードブック（１１ａ）が入力画像に対
応して更新される。

また、コードブック（１１ａ）内の各量子化代表ベクト
ルの選択頻度に基づき、頻度の高い順に並べ換えるため
のインデックス制御信号（２００ａ）が符号化制御部（
１３）から出力され並べ換えられる。該符号割当時には
、頻度の高い量子化代表ベクトルはど短い符号が割り当
てられる。

復号化制御部（１４）では、伝送された符号化データ（
１１３）から復号された処理識別信号により、以下の２
通りの処理を行なう。

（イ″）処理識別信号が“Ｏ′のとき 符号化データ（１１３）より再生する量子化代表ベクト
ルのインデックスデータｍ１ｎ（１１４ａ）を復号化し
、ベクトル量子化復号化部（１５）にて、該インデック
スデータｍｉｎに対応するベクトル量子化代表Ｌｉｎ（
１１５）をコードブック（ｌｌｂ）から読み出して復号
ベクトル（１１４ａ）として出力するとともに、該イン
デックスデータｍ１ｎ（１１４ｂ）の選択度数に“＋１
′加算する。

（口′）処理識別信号が“１″のとき 符号化データ（１１３）より新しい量子化代表ベクトル
（２１０）と該新しい量子化代表ベクトルと書き換えら
れるコードブック内の量子化代表ベクトルのインデック
スデータｌを復号化し、コードブック（ｌｌｂ）の更新
を行い、新しい量子化代表ベクトル（２１０）が復号ベ
クトル（１１４ａ）として出力するとともに、該インデ
ックスデータｌの選択度数を“１″とする。

上記の処理を繰り返し実行することにより、コードブッ
ク（ｆｌｂ）が更新され、また、復号化制御部（１４）
から符号化制御部（１３）と同様にコードブック（ｌｌ
ｂ）内の各量子化代表ベクトルの選択頻度に基づき出力
される符号割り当てせ制御信号（２１０ｂ）により選択
頻度の高い順に並べ換えられる。

従って、符号化側と復号化側のコードブックの整合性を
はかることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ベクトル量子化時の
最小歪み値に基づき、該入力ベクトルを新しい量子化代
表ベクトルとして、コードブック内で、選択頻度の低い
量子化代表ベクトルと書き換え、送信画像に応じてコー
ドブックを更新するので、量子化誤差が軽減され、品質
が向上する。

また、符号割当において、選択頻度の高いものほど短い
符号長のインデックスデータが割り当てられるので、符
号化効率も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるベクトル量子化器の
構成を示すブロック図、第２図は従来のベクトル量子化
器の構成を示すブロック図である。 図において、（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）は随時書込み読出
し可能なコードブック、（１２）はベクトル量子化符号
化部、（１３）は符号化制御部、（１４）は復号化制御
部、（１５）はベクトル量子化復号化部、（１００）は
入力ベクトルＸ、（１１１ａ）は複数個の量子化代表ベ
クトル［Ｙ］、（１１２ａ）は選択量子化代表ベクトル
のインデックスｍｉ　ｎ、（１１２ｂ）は最小歪み値ｄ
　　　、（２１０）は符号割当て制御信号であｉｎ る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を・示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （外　２名） 手 続 補 正 書（自発底 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、補正の内容 １、事件の表示 特願昭 ６３−２９８７２４号 ３、補正をする者 代表者　志 岐 守 哉 ４、代理人 住所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 以 上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像信号を読込み、画像上近接する位置にある画素を所
   定数ずつブロック化し、入力ベクトルを生成出力する前
   処理部と、 入力ベクトルのパターンであって、所定のインデックス
   データが付された量子化代表ベクトルを予め複数個記憶
   するコードブックと、 コードブックから前記入力ベクトルに最も近似する量子
   化代表ベクトルを選択し、該量子化代表ベクトルのイン
   デックスデータを画像送信データとして出力するベクト
   ル量子化符号化部と、を含むベクトル量子化符号化伝送
   装置において、各量子化代表ベクトルの選択頻度を計測
   し、該計測結果に応じて、高選択頻度の量子化代表ベク
   トルから順に短い符号長のインデックスデータを割当て
   る符号割当て制御を行なうとともに、ベクトル量子化時
   に選択された量子化代表ベクトルと入力ベクトルとの最
   小歪み値をベクトル更新用閾値と比較し、前記最小歪み
   値が閾値より大きいときに入力ベクトルを低選択頻度の
   量子化代表ベクトルと書き替え、更新識別情報、インデ
   ックスデータ、及び更新代表ベクトルを送信する符号化
   制御部と、 受信した更新識別情報に基づき受信側コードブックの量
   子化代表ベクトルの書き替えを行なうとともに、受信し
   たインデックスデータから量子化代表ベクトルの選択頻
   度を計測し、該計測結果に基づいて、高選択頻度の量子
   化代表ベクトルから順に短いインデックスデータを割り
   当てる復号化制御部と、 を設け、送信画像に応じてコードブック内の量子化代表
   ベクトルのインデックスデータ及び量子化代表ベクトル
   値を更新することを特徴とするベクトル量子化符号化伝
   送装置。