JPH03158070A - 高速画像デコーダ - Google Patents

高速画像デコーダ

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JPH03158070A
JPH03158070A JP2275490A JP27549090A JPH03158070A JP H03158070 A JPH03158070 A JP H03158070A JP 2275490 A JP2275490 A JP 2275490A JP 27549090 A JP27549090 A JP 27549090A JP H03158070 A JPH03158070 A JP H03158070A
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JP
Japan
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image
processing
pixel
decoder
value
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Application number
JP2275490A
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Inventor
Janet Mcwaid
ジャネット・マッウエイド
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Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
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Publication date
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/42—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90—Methods 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
    • H04N19/93—Run-length coding
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/44—Decoders specially adapted therefor, e.g. video decoders which are asymmetric with respect to the encoder
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/46—Embedding additional information in the video signal during the compression process

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Color Television Systems (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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像処理、特に圧縮画像データをデコードする
方法に関するものである。
本発明はここに特定の適用に対して例示された実施例に
関して述べられるが、本発明はそれに限定されないこと
を理解すべきである。当業者は技術的範囲内の付加的な
変更、適用および実施および本発明が有用な付加的な分
野を理解するであろう。
〔従来の技術］ 画像データ圧縮技術は画像データをエンコードし、少な
い記憶装置しか必要せず、オリジナル画像よりも狭い伝
送帯域幅を有する圧縮画像を提供する。故に、圧縮画像
はより簡単に伝送され蓄積される。−殻内に、圧縮され
る画像はその画像が°使用される前にオリジナル画像に
戻すようにデコードされなければならない。
データを圧縮するためにエンコードにする最も普通に利
用されている方法はコードを変換することである。この
エンコード法によれば、データはある係数を他のよりも
重く重み付けをし、少ない影響地点を破棄することを可
能にするような方法で変換される。このコード化方法の
例は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、分離コサイン、ウォ
ルシューハダマード、およびラドン変換である。
変換コード化は典型的にいくつかの問題を生じる。変換
を計算する計算時間は画像における画素の数と共に指数
的に増加する。大きな画像に対して、もし特に実時間の
再構成が必要ならば、これは非常にコストがかかり、手
間取る処理を導く可能性がある。さらに欠点は四角形ま
たは長方形範囲にわたって最も優秀な変換を行うことで
ある。
画像データが規定された形状の１つにおいて表示されな
いと、それを一致させるように０で埋め込まれるが、０
は計算の複雑性を低下させない。さらに、通常の変換方
法の多くは記憶装置の集中的適用に有用であるような十
分な圧縮を提供しない。
加えて、これらの変換方法のいくつかは正確な圧縮画像
を提供しない。
エンコード技術による画像データの圧縮は種々の適用に
利用される。例えば、高鮮明度テレビジョン（ＨＤＴＶ
）システムは現在の米国テレビジョンシステム（ＮＴＳ
Ｃ標準を使用している）よりもより高い帯域幅を必要と
する。ＨＤＴＶシステムを構成するための提案された方
法は帯域幅の要求を減少させるように一般的に画像圧縮
の形式を含む。衛星システムは画像データ圧縮が使用さ
れる別の区域である。衛星利用の費用および限定された
使用可能な衛星の数により、画像データ圧縮は衛星シス
テムに対する負担の縮小に重要である。画像データ圧縮
はまた典型的に大きい記憶要求を減少させるのを助ける
ために飛行訓練システムにも有用である。ＨＤＴＶシス
テム、衛星通信および飛行シミュレータは典型的に高速
データ圧縮演算法を必要とする。なぜなら、そのシステ
ムは実時間に近く動作しなければならない。したがって
、現在の変換方法が十分な正確性および圧縮を提供する
場合であっても、これらの方法は一般的に通常のハード
ウェアと共に使用するのに十分な速さで行われない。
現在の変換方法と異なって、ラン長エンコードおよび量
子化のような局部的オペレータは上記の適用に対して十
分な速さで動作する。しかし、局部的オペレータは一般
的に必要な圧縮率を提供しない。
［発明の解決すべき課題］ ポアッソン画像処理ｃｐ　ｐ　ｐ＞演算法は上記の問題
を解決するためにヒユーズエアクラフト社によって開発
された。ＰＰＰ演算法は優良な圧縮率および正確な再構
成と共に高速データ圧縮を提供する（　１９８５年１２
月から１９８７年ｌθ月付のヒユーズエアクラフト社に
よるＡＣＭＰ　ＤＡＴＡ　ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮの最
終報告参照）。ポアッソン方法は２次元におけるラン長
エンコードをシミュレートする局部演算である。
ポアッソン方法は高速データ圧縮演算法を提供するが、
反復ノ＼−ドウエア減圧構成は開示されない。多くの適
用、特に実時間適用は反復ノ＼−ドウエア構成によって
のみ達成されることができる速度を必要とする。したが
って、ボア・ノソン画像処理演算法を使用してデコード
された画像の反復／１−ドウエアエンコードに対する高
速方法または技術が必要である。
［発明の解決のための手段］ 前記のような技術上の必要性は本発明の高速画像デコー
ダによって解決される。デコーダはポアッソン画像処理
演算法を使用してエンコードされた圧縮画像から再構成
された画像を生成する。本発明は圧縮画像をラン長デコ
ードするラン長デコーダと、ラン長デコーダによって各
画素出力を反復的に処理する検索表を含む処理回路と、
再構成された画像を蓄積するフレームメモリと、フレー
ムメモリから連続する反復処理に対する検索表Ｃ二面像
データを与えるフィードＩくツク路とを含む。
フレームメモリから再構成された画像は特定の適用によ
って必要されるようにデイスプレィに示され或いはさら
に処理されることができる。
［実施例］ 第１図は本発明の高速画像デコーダ２０を使用するビデ
オシステムｌＯの簡略ブロック図を示す。ビデオシステ
ムｌＯは画像器１２によって受けられた画像を圧縮し、
デイスプレィ２２に示すために本発明の高速画像デコー
ダ２０を使用して圧縮画像をデコードする。ビデオシス
テムｌＯは画像器１２、ポアッソン圧縮回路１４、送信
機ｌＢ１受信機１８、本発明の高速画像デコーダ２０お
よびデイスプレィ２２を含む。
ビデオシステム１０は衛星システム、高解像度テレビジ
ョン（ＨＤＴＶ）システム、飛行シミュレータまたは画
像圧縮が有効な任意の他のシステムの１部分である。
画像器１２は１シーンを示し、ポアッソン圧縮回路に画
像を与える。画像器１２は前方観察赤外（ＦＬＩＲ）カ
メラまたは本発明の技術的範囲から逸脱することのない
任意の他の型の画像器のようなカメラである。ポアッソ
ン圧縮回路１４は上記の最終報告について述べられたよ
うな技術において知られているポアッソン画像処理（ｐ
　ｐ　ｐ）演算法を使用する。ＰＰＰ演算法はオリジナ
ル画像によって必要とされるよりも少ないメモリおよび
狭い伝送帯域幅を必要とする圧縮画像を生成するために
使用される。
ＰＰＰ演算法では、圧縮は全体の画像に対する第１の局
部演算処理によって行われ、その結果をエンコードする
ラン長によって行われる。局部演算は中心画素およびそ
の中心画素に対して上、下、右、左側の画素を含むアレ
イにおけるウィンドにおいて実行される。中心画素は乗
算値によって乗算され、上、下、右、左側の画素の合計
は乗算の結果から減算される。その結果の絶対値がしき
い値よりも少ないならば、中心画素は０で置換される。
或いは、中心画素は左側に位置される。したがって、第
２図のサンプル画像の中心画素Ｆの場合における式は以
下の通りである（４の乗算値に対して）。
１４　＊　Ｆ−（Ｂ＋Ｊ＋Ｃ＋Ｅ）　　ｌ　＜　Ｌ、き
い値　　　Ｅｌ］このとき、画素ＦをＯと表示し、そう
でなければ画素Ｆを保存する。
式の結果の絶対値がしきい値より大きいとき、中心画素
は周囲の画素と十分に異なる。画素値を蓄積することは
重要である。中心画素は上、下、右、左側の１以上の画
素を有さない特別の場合において、それは失った周囲画
素を得るために再構成される。例えば、中心画素として
第２図の画素Ａを処理すると、式は以下の通りである。
４　＊　−Ａ（Ａ＋Ｅ＋Ｂ＋Ａ）　　ｌ　＜　Ｉ、きい
値　　　［２〕このとき、画素Ｆを０と表示し、そうで
なければ画素Ｆを保存する。
中心画素がすでに０であり、その結果の絶対値がしきい
値より大きいとき、画素は１で置換される。１は最も小
さい灰色スケール値を表示するものであるから選択され
る。１は中心画素値を保存するために必要である。好ま
しい実施例として、４は乗算値として選択される。当業
者は他の乗算値が本発明の技術的範囲から逸脱すること
なく選択されることを認識するであろう。
−度、局部演算が全体の画像で実行されると、超過した
しきい値に対する強度の分散アレイはラン長エンコード
される。ラン長エンコードは典型的に強度値および回数
を示す関連する数を有するアレイを設け、異なる強度値
を有する画素が遭遇する前に特定の強度値は繰返される
。故に、同じ強度値を有する画素の各水面グループは２
つの数で表示されることが可能である。ＰＰＰ演算法の
結果は短い期間で与えられる圧縮画像であることがわか
った。ＰＰＰ演算法のしきい値のために選択された値は
達成された圧縮の量に影響を与える。
大きいしきい値は局部演算においてより多くの０を生成
し、したがって非常に圧縮画像をラン長エンコードに生
成する。好ましい実施例では、３２がしきい値として選
択される。当業者は他のしきい値が本発明の技術的範囲
から逸脱することなく選択されることを認識するであろ
う。
圧縮回路１４からの圧縮画像は圧縮画像を受信機１８に
送信する送信機１Ｇに供給される。当業者は送信機１Ｂ
が衛星送信機または圧縮画像をシステムの第２の部分に
送信するシステム内の他の回路である。さらに、受信機
１８は衛星受信機または圧縮画像をシステムの第１の部
分から受信するシステム内の他の回路である。当業者は
特定の適用に必要されるように送信機１６および受信機
１８を有するビデオシステムｌＯを設計するであろう。
圧縮画像は本発明の高速画像デコーダ２０に供給される
。高速画像デコーダ２０は画像器１２によりオリジナル
に観察された画像と類似である再構成された画像を生成
するために圧縮画像をデコードする。当業者は再構成さ
れた画像がデイスプレィ２２に表示され、或いは本発明
の技術的範囲から逸脱することなく特定の適用に必要さ
れるように処理されることを認識するであろう。
第３図は本発明の高速画像デコーダ２０の好ましい実施
例の例示的構成を示す。画像デコーダ２０はラン長デコ
ーダ２３と、画像処理検索表２４により構成された処理
回路と、フレームメモリ２４と、フィードバックパス２
８とを含む。高速画像デコーダ２０はオリジナル画像を
再構成するために圧縮画像をｊｆ！１のラン長デコード
し、反復的演算を処理することによって演算する。
受信機１８からの圧縮画像は出力として画素値の希薄に
されたアレイを設けるために圧縮画像をラン長デコード
するラン長２３に対する入力である。
ラン長デコーダ２３はソフトウェア工程またはテキサス
インスツルメンツ社のＴ　Ｍ　Ｓ　３１０フアミリのよ
うなデジタル信号処理集積回路を使用することによって
構成される。当業者は他のラン長デコーダの構成が本発
明の技術的範囲から逸脱することなく行われることを認
識するであろう。
デコーダ２３からの希薄にされたアレイは乗ｎ鎖および
右、左、上、下側および中心画素値を表示する検索表２
４の各ワードにより検索表２４に負荷される。第４図は
検索表２４のワード長が３２ビツトである場合における
検索表２４の典型的な構成を示す。
検索表２４の型が本発明の技術的範囲から逸脱すること
なく変化することを当業者は明らかであろう。
例えば、検索表２４は注文設計または購入されたもので
よい。画像技術は各入力が３２とットワードである場合
に２５６人力を有する検索表を有するＦＸ１００画像処
理ボードを製造する。ビクサー画像処理システムもまた
２５６人力を有するが、各入力は４８ビツトワードであ
る。当業者は希薄にされたアレイの各画素が負荷する前
の検索表２４のワード長に適用するように量をふやすこ
とを認識するであろう。
検索表２４が付加された後、中心画素値がゼロでない検
索表２４の全ワードは処理によって変更されないように
マスクされる。マイクロプロセッサまたはその他の回路
網は検索表２４を負荷し、どの画素値がゼロでないかを
決定して検索表２４のマスク入力によりこれらの画素を
マスクするために使用されてもよい。さらに、当業者は
、検索表２４が自動的に負荷され、適切なワードをマス
クするように構成されていることを認識するであろう。
検索表２４が負荷され、適切なワードがマスクされた後
に、検索表２４はデータ処理の準備ができる。
マスクされたワードに対して、中心画素は変化されず、
したがって出力は中心画素自身である（ビットフィール
ド１）。マスクされないワードに対して、出力は以下の
ように表される。
（（クビットフィールド２＋ビットフィールド３十ビッ
トフィールド４＋ビットフィールド５　）十ビットフィ
ールド６）−ビットフィールド１）＊過剰緩和定数　　
　　　　　　　　　　　［３］過剰緩和定数は少しの反
復により処理データを所望の出力に近づかせるように定
められる。過剰緩和定数が１に等しく設定された場合、
最適な最終出力画像によりマスクされないワードを満た
すためにさらに反復が行われる。好ましい実施例におい
て、過剰緩和定数は１．５である。当業者は、本発明の
技術的範囲を逸脱することなく過剰緩和定数として別の
値が使用されてもよいことを認識するであろう。検索表
２４の各ワードの出力はフレームメモリ２Ｂへの入力で
あり、新しい中心画素値を表す。フレームメモリ２６は
再構成された画像を形成するために中心画素値を蓄積す
る。
全ての圧縮画像が１度の処理反復を終えた後、ＰＰＰ演
算法を制御するために使用されるマイクロプロセッサま
たは他の回路網は、次の処理反復に対してラン長デコー
ダ２３からでなくフィードバックパス２８を通してフレ
ームメモリ２Ｂからの検索表２４を負荷する。次の反復
期間中、検索表２４の中の、ゼロでない中心画素を含ん
でいたために最初の処理反復でマスクされたワードだけ
が再度処理によりマスクされる。したがって、複数の反
復後に再構成された画像は元の画像の鮮明さに近付く。
好ましい実施例において、一般に６度の反復が適切な鮮
明さを得るために十分な処理である。当業者は、再構成
画像に対して所望される鮮明さを得るために要求される
適切な反復数を実行するであろう。
フレームメモリ２Ｂの出力は、オペレータによる観察の
ためにデイスプレィに送られる。このデイスプレィ上で
観察される再構成画像は、要求される処理反復数を決定
するために使用されてもよい。
その代りとして、画像表示は複数の反復が実行されるま
で遅延されてもよい。当業者は、フレームメモリ２Ｂの
出力が本発明の技術的範囲を逸脱することなく別の処理
のための別の画像回路網に送られてもよいことを認識す
るであろう。
以上、本発明は特定の適用に対する特定の実施例を参照
して説明された。当業者は本発明の技術的範囲内におけ
る付加的な修正、適用および実施例を認識するであろう
。
したがって、本発明の技術的範囲内におけるこのような
付加的な修正、適用および実施例は全て添付された特許
請求の範囲によってカバーされるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の高速画像デコーダを使用するビデオシ
ステムの簡略ブロック図を示す。 第２図は本発明の高速画像デコーダのｔｒ算を示すのに
使用するサンプル画像を示す。 第３図は本発明の高速画像デコーダの好ましい実施例の
例示的構成を示す。 第４図は本発明の高速画像デコーダの検索表のデータワ
ードに対する典型的な構成を示す。 １０・・・ビデオシステム、１４・・・ポアッソン圧縮
回路、１Ｂ・・・送信機、１８・・・受信機、２０・・
・画像デコーダ、２２・・・デイスプレィ、２３・・・
ラン長デコーダ、２４・・・検索表、２Ｂ・・・フレー
ムメモリ、２８・・・フィードバックパス。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ポアッソン画像処理演算法を使用してエンコード
    された圧縮画像から再構成された画像を生成する迅速な
    画像デコーダにおいて、 画像値の希薄にされたアレイを形成するために前記圧縮
    画像をラン長デコードするラン長デコーダ手段と、 前記再構成画像を生成するために、前記希薄にされたア
    レイの各画素を反復的に処理する処理手段と、 前記再構成画像を蓄積し、連続的な処理反復のために前
    記処理手段へのフィードバックパスを設けるフレームメ
    モリ手段とを具備していることを特徴とする画像デコー
    ダ。
  2. （２）前記ラン長デコーダ手段はラン長デコードを実行
    する特別目的集積回路である請求項１記載の画像デコー
    ダ。
  3. （３）前記ラン長デコーダ手段はソフトウェアで構成さ
    れたラン長デコーダである請求項１記載の画像デコーダ
    。
  4. （４）前記処理手段は前記画素の値がゼロでない場合に
    前記希薄にされたアレイの各画素の値である第１の値を
    出力し、乗算値により処理されて分割された画素の上、
    下、左および右側における画素の加算結果である第２の
    値を出力し、その後処理された画素の値を減算する検索
    表手段を含む請求項１記載の画像デコーダ。
  5. （５）前記検索表は画像処理検索表回路である請求項４
    記載の画像デコーダ。
  6. （６）前記処理手段はさらに前記再構成画像の最終的な
    変形を生成するために必要な前記反復数を減少するよう
    に過剰緩和定数により前記第２の値を乗算する手段を含
    む請求項４記載の画像デコーダ。
  7. （７）前記検索表はゼロでない値により前記希薄にされ
    たアレイの前記画素を処理からマスクするビットマスク
    手段を含む請求項４記載の画像デコーダ。
  8. （８）前記乗算値は前記ポアッソン画像処理演算法を使
    用して前記圧縮画像をエンコードする際に使用された乗
    算値対応する請求項４記載の画像デコーダ。
  9. （９）画像をデジタル化するためのデジタル化手段と、 圧縮画像を生成するように前記画像をエンコードするポ
    アッソンエンコード手段と、 ビデオシステムの第２の部分に前記圧縮画像を伝送する
    伝送手段と、 前記伝送手段から前記圧縮画像を受信する受信手段と、 再構成画像を生成するように前記圧縮画像をデコードす
    る迅速なデコーダ手段と、 前記再構成画像を表示する表示手段とを含むビデオシス
    テム。
  10. （１０）画像値の希薄にされたアレイを形成するために
    前記圧縮画像をラン長デコードするラン長デコーダ手段
    と、 前記再構成画像を生成するために前記希薄にされたアレ
    イの各画素を反復的に処理する処理手段と、 前記再構成画像を蓄積し、連続的な処理反復のために前
    記処理手段へのフィードバックパスを設けるフレームメ
    モリ手段とを含む請求項９記載のビデオシステム。
  11. （１１）（ａ）希薄にされたアレイを形成するために前
    記圧縮画像をラン長デコードし、 （ｂ）画素の上、下、右および左側における希薄にされ
    たアレイからの画素の値および乗算値により検索表を負
    荷し、 （ｃ）前記画素の値がゼロでない場合に処理から前記画
    素をマスクし、 （ｄ）前記画素がゼロでない画素ならば、前記画素の値
    を出力し、 （ｅ）前記乗算器によって分割された前記画素の上、下
    、左および右側における画素値の加算結果を出力し、次
    に前記画素値を減算し、 （ｆ）フレームメモリに前記出力を蓄積し、（ｇ）画像
    の所望する品質が得られるまで連続的な処理を反復する
    ために前記検索表に前記出力をフィードバックするステ
    ップを含むポアッソン画像処理演算法を使用してエンコ
    ードされた圧縮画像をデコードする方法。
JP2275490A 1989-10-16 1990-10-16 高速画像デコーダ Pending JPH03158070A (ja)

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EP (1) EP0423690A3 (ja)
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