JPH03212084A - 帯域分割型ベクトル量子化方式 - Google Patents

帯域分割型ベクトル量子化方式

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JPH03212084A
JPH03212084A JP2007347A JP734790A JPH03212084A JP H03212084 A JPH03212084 A JP H03212084A JP 2007347 A JP2007347 A JP 2007347A JP 734790 A JP734790 A JP 734790A JP H03212084 A JPH03212084 A JP H03212084A
Authority
JP
Japan
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band
series
sequence
quantization
vector
Prior art date
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JP2007347A
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English (en)
Inventor
Kotaro Asai
光太郎 浅井
Hirobumi Nishikawa
博文 西川
Atsumichi Murakami
篤道 村上
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像信号系列を複数の帯域ごとの系列に分
割して、各系列における空間的同一位置にある画素をベ
クトル量子化する帯域分割型ベクトル量子化方式に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第6図は例えば、サブバンドコーディングモノクローム
アンド力ラーイメージズ(Sub−BandCodin
g  of  Monochrome  and  C
o1or  Images)+  アイイーイーイー 
トランザクシシ、′ズ オンサーキッツアラドシステム
ズ(IEEE Transactions onCir
cuits And Systems)第35巻第2号
(1988年)に示された符号化方式をブロック化して
示した構成図である。図において、■はディジタル化さ
れた画像信号系列、2は直交ミラーフィルタ(QMF 
; Quadrature Mirror Filte
r)による第1の帯域分割フィルタ、3は第1の帯域分
割フィルタ2によって分割された第1の低域系列、4は
同じく第1の高域系列、5は第1の低域系列3をさらに
QMFによって分割する第2の帯域分割フィルタ、7は
第2の帯域分割フィルタ5によって分割された第2の低
域系列、8は同じく第2の高域系列、6は第1の高域系
列4をさらにQMFによって分割する第3の帯域分割フ
ィルタ、9は第3の帯域分割フィルタ6によって分割さ
れた第3の低域系列、10は同じく第3の高域系列、1
1は第2の低域系列7を予測する予測信号系列、I2は
予測誤差を算出する減算器、13は予測誤差信号系列、
30は予測誤差信号系列13を量子化する第1の量子化
器、18は予測信号系列IIと第1の量子化出力34と
を加算して復号を行う加算器、19は復号された第2の
低域系列である復号系列、20は復号系列19から予測
信号系列11を形成する予測器、31は第2の高域系列
8を量子化する第2の量子化器、32は第3の低域系列
9を量子化する第3の量子化器、33は第3の高域系列
IOを量子化する第4の量子化器、34は第1の量子化
出力、35は第2の量子化出力、36は第3の量子化出
力、37は第4の量子化出力、38は第1の量子化出力
34、第2の量子化出力35、第3の量子化出力36お
よび第4の量子化出力37を多重化、するマルチプレク
サ、39は多重化系列、40は多重化系列39から第1
の量子化出力34、第2の量子化35、第3の量子化出
力36および第4の量子化出力37を分離するデマルチ
プレクサ、24は復号された第2の低域系列である復号
系列19と第2の量子化出力すなわち量子化された第2
の高域系列35とを合成する第2の帯域合成フィルタ、
25は第3の量子化出力すなわち量子化された第3の低
域系列36と第4の量子化出力すなわち量子化された第
3の高域系列37とを合成する第3の帯域合成フィルタ
、26は第2の帯域合成フィルタ24より得られる第1
の復号低域系列、27は第3の帯域合成フィルタ25よ
り得られる第1の復号高域系列、28は第1の復号低域
系列26と第1の復号高域系列27とを合成する第1の
帯域合成フィルタ、29は復号画像信号系列である。
次に動作について説明する。画像信号系列lは第1の帯
域分割フィルタ2、第2の帯域分割フィルタ5および第
3の帯域分割フィルタ6によってそれぞれ2つの帯域に
含まれる系列に分割され、計4つの帯域に分割される。
QMFによって2分割された各帯域は帯域幅が1/2に
なるため、2:1のサブサンプルが施される。今、第1
の帯域分割フィルタ2を画像の垂直方向、第2の帯域分
割フィルタ5および第3の帯域分割フィルタ6を画像の
水平方向に適用するものとすると、これら2つの帯域分
割フィルタは2次元のQMFを構成する。このとき、原
画像がMXN画素であったとすると、 第2の低域・・・水平方向=低域/垂直方向=低域。
M/2 xN/2画素 第2の高域・・・水平方向=高域/垂直方向=低域。
M/2 xN/2画素 第3の低域・・・水平方向−低域/垂直方向=高域。
M/2 XN/2画素 第3の高域・・・水平方向=高域/垂直方向−高域。
M/2 XN/2画素 の4つの帯域に含まれる各小画像に分割される。
そして、分割された各画像を個別に符号化する。
第2の低域は4つの帯域の内で最も低い帯域であるため
相関が強く、この帯域内の画像に対して予測符号化を適
用することが有効である。第2の低域系列7をs、  
(t=1+2+・・・)で表すものとする。ここで、i
は信号系列の順序を表す番号である。さらに、予測信号
系列11をP =  (i =1.2+・・・)と表す
と、予測誤差信号系列13はs、−p。
と表される。これをε=  (1””L2+・・・)と
表すことにする。第1の量子化器30は予測誤差信号系
列ε、13を所定のレベル数の差分PCM (DPCM
)符号を用いて量子化する。量子化特性の一例を第7図
に示す。量子化されたDPCM信号系列である第1の量
子化出力34は量子化誤差を含んでいる。DPCM信号
系列である第1の量子化出力34を?x < i =1
121・・・)、量子化誤差をqNと表すと、 ε、=s、−p。
?、=ε=+(lx である。
加算器18によて予測信号系列P、11と第1の量子化
出力t、34とを加算して復号系列19が得られる。復
号系列19をSdi (i =1121・・・)とする
と、復号動作は次のように表される。
5at=P=+ft =34+qN 予測符号化の復号動作は送信側、受信側とも全く同一で
ある。
第2の高域系列8、第3の低域系列9、第3の高域系列
10の各信号系列は画像の変化分(高周波成分)を含ん
でいるので、直接PCM量子化する、このため、第2の
量子化器31第3の量子化器32および第4の量子化器
33が用いられる。
マルチプレクサ38は第1の量子化出力34、第2の量
子化出力35、第3の量子化出力36および第4の量子
化出力37を多重化した多重化系列39を送出する。
受信側では、デマルチプレクサ40は、多重化系列39
から第1の量子化出力34、第2の量子化出力35、第
3の量子化出力36および第4の量子化出力37を分離
する。送信側と同一の復号動作によって最も低い帯域の
復号系列19が得られる。
第2の帯域合成フィルタ24は復号系列19と第2の量
子化出力35とを合成し、第3の帯域合成フィルタ25
は第3の量子化出力36と第4の量子化出力37とを合
成する。各々の合成された系列は第1の帯域合成フィル
タ28において合成され、復号画像信号系列29が得ら
れる。また、帯域が合成される度に1:2の補間が行わ
れる。
第1の量子化器30、第2の量子化器31、第3の量子
化器32および第4の量子化器33において第7図に示
した量子化特性を使用した場合、MXN画素の画像を符
号化するために必要な情報量は、 10gz 16 X 4 X (M/2x N/2) 
= 4 M−N(bits)となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の帯域分割符号化方式は以上のように構成されてい
るので、複数の帯域における画素を個別に符号化してい
るために、符号化後の情報量を減らすには量子化レベル
数を減らす必要があり、その結果、画質劣化を生ずると
いう課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、量子化レベル数を極端に下げることなく、符号
化後の情報量を減らすことができる帯域分割型ベクトル
量子化方式を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る帯域分割型ベクトル量子化方式は、入力
した画像信号系列を帯域分割手段でn個(nは2以上の
整数)の周波数帯域成分に分割した後に、分割後の異な
る系列に含まれている各画素のうち空間的に同一位置に
あるn個の画素をまとめてベクトル量子化器でベクトル
量子化するように構成したものである。
(作 用) この発明におけるベクトル量子化器は、異なる帯域にお
ける信号系列の中の空間的には同し位置にある画素をま
とめて量子化することにより、量子化損失を低減させる
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、14は第2の低域系列7、第2の高域系列
8、第3の低域系列9および第3の高域系列10を入力
して、それぞれの系列中の空間的に同一位置にある画素
をまとめてベクトル量子化を行い、ベクトルインデック
ス15を出力するベクトル量子化符号化器(ベクトル量
子化器)、16はベクトル量子化結果を示すベクトルイ
ンデックス15を入力して、ベクトルインデックス15
に対応した量子化レベルを出力するベクトル量子化復号
化器、50は量子化された第2の低域系列、52は量子
化された第2の高域系列、53は量子化された第3の低
域系列、54は量子化された第3の高域系列であり、そ
の他のものは同一符号を付して第6図に示したものと同
一のものである。なお、本実施例では、帯域分割手段は
3つの帯域分割フィルタ2,5.6で実現されていて、
画像信号系列lは4つの系列に分割される。
次に動作について説明する。画像信号系列1は第1の帯
域分割フィルタ2および第2の帯域分割フィルタ5およ
び第3の帯域分割フィルタ6によって各々2つの帯域に
含まれる系列に分割され、計4つの系列に分割される。
QMFによって2分割された各帯域は帯域幅が1/2に
なるため、2:1のサブサンプルが施される。第1の帯
域分割フィルタ2を画像の垂直方向、第2の帯域分割フ
ィルタ5および第3の帯域分割フィルタ6を画像の水平
方向に適用するものとする。このとき、原画像(MXN
画素)に対して、 第2の低域・・・水平方向=低域/垂直方向=低域M/
2 XN/2画素 第2の高域・・・水平方向=高域/垂直方向−低域M/
2 xN/2画素 第3の低域・・・水平方向−低域/垂直方向=高域M/
2 xN/2画素 第3の高域・・・水平方向=高域/垂直方向=高域。
M/2 XN/2画素 の4つの帯域に含まれる各小画像への分割が行われる。
そして、ベクトル量子化符号化器14は、各系列7.8
,9.10の中の空間的に同じ位置にある画素をま、と
めてベクトル量子化を行い、ベクトルインデックス15
を出力する。
また、第2の低域は4つの帯域の内で最も低い帯域であ
るため相関が強く、予測符号化を適用することが有効で
ある。今、第2図に示すように、第2の低域におけるあ
る画素を符号化するものとする。このとき、第2の高域
、第3の低域および第3の高域において空間的に同じ位
置にある画素を考える。以下、説明のため、第2の低域
をLL、第2の高域をHL、第3の低域をLF(、第3
の高域をHHと表すことにする。符号化しようとするL
L上の画素が画像の平坦部であった場合、LLにおける
予測誤差は小さい。同時に、HL、LHHHに属する画
素は高域なので、平坦部では小さい値をとる。一方、符
号化しようとする画素が画像の変化部分であった場合、
LLにおける予測誤差は大きくなる。同時に、HL、L
H,HHに属する画素は何らかの小さくはない値をとる
。このように、低域骨における画素の変化と高域分の画
素には相関がある。従って、第2の低域系列7について
予測符号化を行った上でベクトル量子化を適用するとさ
らに符号化の効率は向上する。
第3図はこのような考え方に基づいて構成された帯域分
割型ベクトル量子化方式を示すブロック図である。ここ
で、LLに対応している第2の低域系列7をLL= (
1=1 + 2+・・・)で表すものとする。iは信号
系列の順序を表す番号である。さらに、予測信号系列1
1を Pi(i =1.2.・・・)と表すと、予測誤
差信号系列13はLL、−、P、と表される。これをε
=  (i=t+ 21・・・)と表すことにする。ま
た、HLに対応している第2の高域系列8をHL8、L
Hに対応している第3の低域系列9をLH,、HHに対
応している第3の高域系列lOをHH,で表す。同じi
を持つ画素は空間上の同じ位置に対応するものとする。
ベクトル量子化符号化器14はε、、HL□。
LH,、HH,をまとめてベクトルとして扱い、出力ベ
クトルの中から最も近いものを決定し、出力ベクトルの
ベクトルインデックス15を出力する。出力ベクトル群
の一例を第4図に示す。
ベクトル量子化復号化器16は、ベクトルインデックス
15に対応する出力ベクトルを出力する。
出力ベクトルは量子化された予測誤差系列51、量子化
された第2の高域系列52、量子化された第3の低域系
列53、量子化された第3の高域系列54より成る。加
算器18によって予測信号系列P、11と量子化された
予測誤差系列51とを加算して復号系列I9が得られる
。上記の復号動作は送信側、受信側とも全く同一である
受信側において、第2の帯域合成フィルタ24は、復号
系列19と量子化された第2の高域系列52とを合成し
、第3の帯域合成フィルタ25は量子化された第3の低
域系列53と量子化された第3の高域系列54とを合成
する。各々合成された系列は第1の帯域合成フィルタ2
8において合成され、復号画像信号系列29が得られる
。帯域が合成される度、1:2の補間が行われる。
そして、第4図に示した量子化特性を使用した場合、M
XN画素の画像を符号化するために必要な情報量は、 1ogz 16 X (M/2x N/2) = M−
N (bi ts)となる。
なお、上記実施例では帯域を4分割したものを示したが
、複数の帯域に分割すれば4個でなくともよい。
また、上記実施例では低域の予測誤差系列51とそれ以
外の系列52.53.54とをまとめてベクトル量子化
する場合について説明したが、例えば予測誤差系列51
以外の系列52,53.54だけをまとめてベクトル量
子化してもよい。この場合の構成図を第5図に示す、こ
の場合には、ベクトル量子化符号化器14は、第2の高
域系列8、第3の低域系列9および第3の高域系列10
を入力してベクトルインデックス15を出力する。そし
て、マルチプレクサ55は、ベクトルインデックス15
と第1の量子化出力34とを多重化して多重化系列56
を出力する。
受信側では、′憧ルチプレクサ57が多重化系列56を
ベクトルインデックス15と第1の量子化出力34とに
分離する。そして、ベクトル量子化復号化器16は、第
2の高域系列52、第3の低域系列53および第3の高
域系列54を出力し、加算器18は復号系列19を出力
する。
また、第3図または第5図に示した方式では、第2の低
域系列7のみに予測符号化を施したが、それ以外の系列
8,9.10にも予測符号化を施してもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、帯域分割型ベクトル
量子化方弐を、帯域分割手段で画像信号系列を複数の帯
域ごとの系列に分割し、これらの系列に含まれている画
素のうち空間的に同一位置にある画素をまとめてベクト
ル量子化器でベクトル量子化するように構成したので、
量子化レベル数を下げずに情報量を低減させることがで
きるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による帯域分割型ベクトル
量子化方式を示す構成図、第2図は符号化動作を説明す
るための説明図、第3図はこの発明の他の実施例による
帯域分割型ベクトル量子化方式を示す構成図、第4図は
ベクトル量子化特性の一例を示す特性図、第5図はこの
発明のさらに他の実施例による帯域分割型ベクトル量子
化方式を示す構成図、第6図は従来の帯域分割型符号化
方式を示す構成図、第7図は第6図に示した量子化器の
特性の一例を示す特性図である。 2は第1の帯域分割フィルタ、5は第2の帯域分割フィ
ルタ、6は第3の帯域分割フィルタ、14はベクトル量
子化符号化器、16はベクトル量子化復号化器、20は
予測器、24は第2の帯域合成フィルタ、25は第3の
帯域合成フィルタ、28は第1の帯域合成フィルタ、3
0は第1の量子化器、55はマルチプレクサ、57はデ
マルチプレクサ。 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. 画像信号系列を複数の帯域ごとに分割する帯域分割手段
    と、前記複数の帯域ごとの系列に含まれている画素のう
    ち空間的に同一位置にある画素をブロック化してベクト
    ル量子化するベクトル量子化器とを備えた帯域分割型ベ
    クトル量子化方式。
JP2007347A 1990-01-17 1990-01-17 帯域分割型ベクトル量子化方式 Pending JPH03212084A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0630401A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像データ圧縮装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS=1988 *

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JPH0630401A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像データ圧縮装置

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