JPH07296156A - 分散型画像処理システム - Google Patents

分散型画像処理システム

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JPH07296156A
JPH07296156A JP9215094A JP9215094A JPH07296156A JP H07296156 A JPH07296156 A JP H07296156A JP 9215094 A JP9215094 A JP 9215094A JP 9215094 A JP9215094 A JP 9215094A JP H07296156 A JPH07296156 A JP H07296156A
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JP
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frame
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JP9215094A
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Shinichi Tanaka
伸一 田中
Tomoaki Kawai
智明 河合
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同じフレームを重複して伸長処理する無駄を
省く。 【構成】 大容量の記憶装置20は圧縮動画像データを
記憶し、伸長処理装置22は指定されたフレームを伸長
処理する。高速アクセスの記憶装置24は、伸長された
動画像データを記憶する。伸長動画像データ管理装置2
6は、動画像処理装置28−1,・・・,28−mから
のフレーム要求に従い、要求されたフレームの伸長デー
タが記憶装置24に記憶済みかどうかを調べ、あれば、
要求元に転送し、無ければ、要求フレームの復元に必要
なフレームを記憶装置20から読み出して伸長処理装置
22で復元させ、伸長データ要求元に転送すると共に記
憶装置24に記憶する。装置26は、記憶装置24の記
憶データのアクセス時刻を管理し、記憶装置24に空き
容量が少ない又は無い場合、最も前にアクセスしたデー
タを記憶装置24から消去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分散型画像処理システ
ムに関し、より具体的には、フレーム間の相関を利用し
て圧縮された連続画像を複数のCPUで同時に処理する
分散型の画像処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】動画像の圧縮方式では、フレーム間の相
関を利用して、高い圧縮率を達成する。圧縮された動画
像を伸長する場合、一連のフレームを複数のプロセッサ
に割り振り、同時に処理することにより、伸長処理の高
速化を図ることができる。
【0003】ところが、例えば編集などを目的として、
あるフレームの圧縮画像データを伸長したい場合、、一
般に、そのフレームの圧縮に利用されたフレーム(通常
は時間的に前のフレーム)の伸長データが必要になる。
【0004】フレーム間相関を利用した高能率符号化を
繰り返すと、伝送エラーがフレーム間で伝搬することに
なるので、通常は、適当な間隔又はタイミングで、フレ
ーム内符号化されるフレームを配置する。従って、ある
フレームを伸長したい場合、そのフレームに先行するフ
レーム内符号化されたフレームまでを伸長(又は復号
化)しなければならない。
【0005】圧縮された動画像データを例えば画像表示
するために実時間で伸長したい場合には、時系列的に処
理すればよく、基本的には、伸長処理をビデオ・レート
より早く、具体的には30分の1秒内に実行できればよ
い。このためには、例えば、パイプラインを利用した専
用ハードウエアを使えばよい。
【0006】勿論、実時間である必要がない場合には、
動画像の圧縮データ全体を伸長してから、所望のフレー
ムを処理(例えば、編集)すればよい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、動画像データ
の全体を伸長するとなると、伸長後の画像データ量が膨
大になり、通常の大容量記憶装置でも、記憶し切れるか
どうかが問題になる。勿論、書き込み・読み出し速度も
問題になる。従って、このような方法は、現実的ではな
い。
【0008】また、複数のCPUで並列して処理する場
合に、あるフレームが必要となる度にそれぞれのCPU
が別個に伸長作業を行なっていたのでは、例えば、一度
伸長されたフレームが、利用される前に捨てられ、再び
伸長されるといったことが起こり、効率が悪い。特に、
時間的に接近したフレームの要求があった場合に、別々
のCPUが、それぞれの要求に応じて、重複する可能性
のあるフレームを相互に無関係に伸長処理することがあ
り、非常に効率が悪かった。
【0009】本発明は、このような問題点を解決する分
散型画像処理システムを提示することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る分散型画像
処理システムは、互いの相関を利用して圧縮された複数
画像を複数プロセッサによって並行して処理する分散型
画像処理システムであって、当該複数プロセッサの何れ
かによって処理された後の画像データを記憶する記憶手
段と、当該複数プロセッサのうち所定のプロセッサへの
データ処理要求を入力する入力手段と、当該入力手段に
より入力された処理要求に応じて当該記憶手段に記憶さ
れた処理後の画像データを読み出すデータ読出し手段と
を有することを特徴とする。
【0011】
【作用】上記手段により、例えば、複数プロセッサで動
画像を同時に処理する場合に、上記記憶手段に記憶され
た処理済みの動画像データを利用することで、同じフレ
ームを何度も伸長しなくて済むようになる。
【0012】また、上記記憶手段で未記憶領域がある間
は次々に記憶し、未記憶領域が無くなった場合には、使
われなかった時間が最も長かった一連のフレームを捨て
て、そこに格納することにより、扱うデータ量と比較し
てそれほどメモリ容量が大きくない記憶手段でも、伸長
済みの動画像データを効果的に記憶できる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0014】先ず、本発明の第1実施例を説明する。第
1実施例は、ハードウエアとしては、図1に示すよう
に、n個のCPU10−1,10−2,・・・,10−
nが、ハード・ディスク装置のような外部メモリ12、
RAM14及びROM16の接続するバス18に接続す
るマルチプロセッサ型の構成からなる。圧縮された動画
像データは外部メモリ12に記憶されている。伸長、編
集及び出力などの処理のプログラム・ソフトウエアが、
RAM14又はROM16に格納され、CPU10−
1,10−2,・・・10−nが、そのプログラム・ソ
フウエアに従って、動作する。処理に必要な各種の管理
テーブルはRAM14上に記憶される。この処理装置
が、他に、ディスプレイ、キーボード、マウス、及びそ
の他のデバイスを備えていてもよいことはいうまでもな
い。
【0015】本実施例が対象とする圧縮動画像データ
は、フレーム間の相関を利用して圧縮されたものであ
る。例えば、各フレームは前フレームとの差分データに
よって表現される。但し、最初のフレーム、および何ら
かの方法で決められた間隔のフレームは、そのフレーム
内で圧縮されているか、又は、圧縮されないベースバン
ドの信号からなる。他のフレームを参照せずに済むフレ
ームを基準フレームと呼ぶ。基準フレームでないフレー
ムを復元するには、先行する基準フレームまで戻り、順
次復元しなければならない。
【0016】図2は、本実施例の概略機能ブロック図を
示す。20は圧縮動画像データを記憶する記憶装置であ
り、図1の外部メモリ12上に確保される。圧縮動画像
データは、複数のフレームからなる連続した画像データ
である。一連の動画像が1つのファイルとして管理され
ても、複数のファイルになっていてもよい。複数の一連
の動画像が記憶されることもある。
【0017】伸長処理装置22は、バス18を介して入
力する他の装置からの要求に応じて、圧縮動画像データ
記憶装置20から必要な圧縮データを取り出し、伸長
(復元)する。伸長処理装置22により復元された画像
データは、伸長動画像データ記憶装置24に記憶され
る。伸長動画像データ記憶装置24は、高速にアクセス
できるのが望ましいので、図1のRAM14上に設定さ
れる。本実施例では、RAM14の記憶容量が限られる
ので、RAM14には、必要なフレームだけの伸長画像
データが記憶される。
【0018】伸長動画像データ管理装置26は、後述す
る図3に示すように、伸長動画像データ記憶装置24に
記憶すべき伸長済みフレームを管理すると共に、動画像
処理装置28−1,・・・,28−mからの要求に従
い、伸長処理装置22を制御する。伸長動画像データ管
理装置26の機能の詳細は後述する。
【0019】動画像処理装置28−1,・・・,28−
mは、実際の応用に応じて様々な処理を実行する。これ
らは、同一のCPU10−1,10−2,・・・,又は
10−nで実現してもよいが、異なるCPU10−1,
10−2,・・・,又は10−nで実現した方が効率的
である。
【0020】処理結果管理装置30は、動画像処理装置
28−1,・・・,28−mの処理結果をまとめて、1
つの動画像を生成する。動画像は順序関係が重要である
ので、複数の動画像処理装置28−1,・・・,28−
mから出力されるフレームを正しい順序関係にする必要
があり、処理結果管理装置30は、その機能を果たす。
【0021】伸長動画像データ管理装置26は、図3に
示すような管理テーブルにより、伸長動画像データ記憶
装置24の記憶データを管理する。その管理テーブルに
は項目として、フレーム列を特定するための番号(N
o.)、フレーム数、開始フレーム(フレームID又は
フレーム番号)、最終フレーム(フレームID又はフレ
ーム番号)、伸長動画像データ記憶装置24に記憶され
ている先頭アドレス、及び、連続したフレームが複数の
フレーム列で構成されている場合の次のフレーム列のN
o.(next)がある。
【0022】次に、図4及び図5を参照して、伸長動画
像データ管理装置26の動作を詳しく説明する。伸長動
画像データ管理装置26は、何れかの動画像処理装置2
8−1,・・・,28−mからフレーム要求が入力する
と、図4及び図5に示すフローに従った動作をスタート
する。フレーム要求が入力すると、開始フレーム番号を
変数SFに、フレーム数を変数NFにセットする(S
1)。そして、変数SFの内容をフレームidを示す変
数FIDにセットし、SF+NF−1で計算される最終
フレーム番号を変数LFにセットする(S2)。
【0023】FIDがLFより大きければ、処理すべき
フレームが存在しないので、終了する(S3)。
【0024】FIDがLF以下のとき(S3)、先ず、
FIDが示すフレーム以降が伸長動画像データ記憶装置
24に格納されているかどうかを確認し、格納されてい
るフレーム分を伸長動画像データ格納装置24から読み
出して、フレーム要求を出力した動画像処理装置28−
1,・・・,又は28−mに転送し、図3に示すテーブ
ルでの最終アクセス時刻を更新する。即ち、FIDがL
F以下のとき(S3)、先ず、FIDが示すフレームが
伸長動画像データ記憶装置24に格納されているかどう
かを確認し(S5)、格納されていれば(S4))、F
IDのフレームの伸長動画像データを伸長動画像データ
格納装置24から読み出して、フレーム要求を出力した
動画像処理装置28−1,・・・,又は28−mに転送
すると共に、図3に示すテーブルでの最終アクセス時刻
を更新する(S5)。FIDをインクリメントし(S1
5)、次のフレームが要求されたフレームの範囲内にあ
ることを確認してから(S3)、伸長動画像データ格納
装置24に格納済みか否かを調べる(S4)。
【0025】S3,S4,S5,S15により、動画像
処理装置28−1,・・・,28−mから要求されたフ
レーム範囲内で、伸長動画像データが伸長動画像データ
記憶装置24に格納されている分については、伸長動画
像データ記憶装置24から伸長動画像データが読み出さ
れる。これにより、無駄な伸長処理をせずにすむ。
【0026】要求されたフレーム範囲内で、伸長動画像
データが伸長動画像データ記憶装置24に格納されてい
る分について読み出した後、又は、要求されたフレーム
の伸長動画像データが全く伸長動画像データ記憶装置2
4に記憶されていない場合(S4)、以下のようにし
て、要求されたフレームの伸長に必要な1又は2以上の
先行するフレームを決定し、それらフレームの圧縮動画
像データを伸長して、フレーム要求した動画像処理装置
28−1,・・・,28−mに転送する。
【0027】即ち、S4の後、先ず、伸長済みのフレー
ムが伸長動画像データ記憶装置24に見つかるか、又は
直前の基準フレームに到達するまで(S7,S9)、フ
レームを逆登る(S11)。即ち、変数SFIDに一つ
前のフレームのidをセットし(S5)、SFIDで示
されるフレームが伸長動画像データ記憶装置24に格納
されているかどうかを調べ(S7)、格納されていなけ
れば、SFIDで示されるフレームが基準フレームか否
かを調べ(S9)、基準フレームでも無ければ、SFI
Dをデクリメントし(S11)、S7に戻る。
【0028】SFIDのフレームの伸長動画像データが
が伸長動画像データ記憶装置24にあれば(S7)、伸
長動画像データ記憶装置24から、SFIDで示される
フレームの伸長動画像データを伸長処理装置22に転送
し、FID迄のフレームの圧縮動画像データを圧縮動画
像データ記憶装置20から伸長処理装置22に順次読み
出して、復元する(S8)。これにより、FIDのフレ
ームが復元される。S8で復元した(SFID+1)の
フレームを開始フレーム、FIDのフレームを最終フレ
ームとするフレーム列に対して、新たな整理No.を付
けて、図3に示す構造の管理テーブルに登録する。SF
IDのフレームが属するフレーム列のnext欄に、新
たに登録したフレーム列の番号を登録する。さらに、両
方のフレーム列の最終アクセスの時刻を更新する。管理
装置26は、復元されたFIDのフレームを、フレーム
要求を発生した動画像処理装置28−1,・・・,又は
28−mに転送する。
【0029】SFIDのフレームが基準フレームのとき
(S9)、SFIDのフレームからFIDのフレームま
での動画像データを圧縮動画像データ記憶装置20から
伸長処理装置22に読み出し、SFIDからFIDまで
のフレーム列を復元する(S10)。そして、SFID
のフレームを開始フレーム、FIDのフレームを最終フ
レームとするフレーム列に対して新たなNo.を付け
て、図3に示す構造の管理テーブルに登録し、最終アク
セスの時刻をセットする。管理装置26は、復元された
FIDのフレームを、フレーム要求を発生した動画像処
理装置28−1,・・・,又は28−mに転送する。
【0030】S8又はS10の実行後、FIDの内容を
SFIDにセットすると共にFIDをインクリメントし
(S12)、指定されたフレーム数NFを順次、復元す
る。即ち、FIDがLF以下であれば(S13)、SF
IDのフレームからFIDのフレームまでの動画像デー
タを圧縮動画像データ記憶装置20から伸長処理装置2
2に読み出し、SFIDからFIDまでのフレーム列を
復元する(S14)。そして、復元されたフレームの伸
長動画像データを、SFIDの属するフレーム列に順
次、追加登録する。即ち、図3に示す管理テーブルで、
最終フレームidを更新し、最終アクセス時刻を更新す
る。このフレーム列は現在伸長登録中のフレーム列であ
り、伸長しながら記憶装置24の連続領域に書き込まれ
る。従って、S8又はS10とS14で記憶装置24に
書き込まれたフレームのデータは、先頭アドレスが分か
っていれば、アクセスできる。FIDのフレームの伸長
された動画像データは、フレーム要求を発生した動画像
処理装置28−1,・・・,又は28−m部に転送され
る。
【0031】S14の後、S12に戻り、FIDがLF
を越えれば(S13)、終了する。
【0032】なお、S5,S8及びS10で、新たに伸
長した動画像データを伸長動画像データ記憶装置24を
書き込もうとして、記憶装置24に空きが無い又は少な
い場合、最終アクセス時刻の最も古いフレーム列のデー
タを消去してそこに書き込むか、又は、直接、上書きす
る。
【0033】上記実施例では、未伸長のフレームが一旦
見つかると、それ以降のフレーム(最初の未伸長フレー
ムを伸長するために必要な1又は複数のフレームを含
む。)を全て伸長することになるが、途中で伸長済みの
フレームがある場合、それを利用できた方が好ましい場
合もある。そのような場合に対応できるようにするに
は、例えば、S13とS14の間に、S4,S5と同様
の処理を挿入し、S5に対応する処理の実行後に、S1
2に戻る様にすればよい。
【0034】上記実施例では、伸長動画像データを記憶
装置24の連続領域に格納するとしたが、本発明は、必
ずしもこのような格納方法に限定されない。分散配置さ
れても、分散するデータのアドレスを厳密に管理できる
限り、読み出し速度の低下の問題はあるが、実質的な意
味での支障は存在しない。分散配置したデータを連続領
域に再配置する技術は周知であり、適当なタイミング、
例えば、動画像処理装置28−1,・・・,28−mか
らの要求の途絶えたタイミング又は、処理能力に余裕が
できた時点で、この再配置処理を実行すればよい。
【0035】以上では、伸長に必要なフレームまでしか
伸長しなかったが、基準フレームから次の基準フレーム
までを一つの単位として扱うようにしてもよい。この方
が管理が全般的に楽になる。
【0036】図6を参照して、この場合の伸長動画像デ
ータ管理装置26の動作を詳細に説明する。伸長動画像
データ管理装置26は、先の動作と同様に、何れかの動
画像処理装置28−1,・・・,又は28−mからのフ
レーム要求に応じて、次のように動作する。即ち、何れ
かの動画像処理装置28−1,・・・,又は28−mか
らのフレーム要求に応じて、開始フレームを変数SF
に、フレーム数を変数NFにセットする(S21)。フ
レームidを示す変数FIDに変数SFの内容を、最終
フレームを示す変数LFに(SF+NF−1)をセット
する(S22)。
【0037】FIDがLF以下かどうかを調べ(S2
3)、FIDがLFより大きければ終了する。FIDが
LF以下の場合(S23)、FIDで示されるフレーム
が伸長動画像データ記憶装置24に記憶されているかど
うかを調べる(S24)。
【0038】FIDで示されるフレームが伸長動画像デ
ータ記憶装置24に記憶されているとき(S24)、F
IDの後の基準フレームを探して、そのフレーム番号を
変数NBFにセットし(S25)、FIDのフレームか
ら(NBF−1)のフレームまでの伸長動画像データを
伸長動画像データ記憶装置24から読み出して、フレー
ム要求を発生した動画像処理装置28−1,・・・,又
は28−mに転送し、図3に示すテーブルの最終アクセ
スの時刻を更新する(S26)。
【0039】FIDで示されるフレームが伸長動画像デ
ータ記憶装置24に記憶されていないとき(S24)、
FIDのフレームが基準フレームかどうかを調べる(S
27)。
【0040】FIDのフレームが基準フレームの場合
(S27)、FIDの後の基準フレームを探して、その
フレーム番号を変数NBFにセットし(S28)、FI
Dのフレームから(NBF−1)のフレームまでの圧縮
動画像データを圧縮動画像データ記憶装置20から読み
出して伸長処理装置22により伸長し、その伸長動画像
データをフレーム要求を発生した動画像処理装置28−
1,・・・,又は28−m部に転送すると共に、図3に
示す管理テーブルに新たな番号を付けて、伸長動画像デ
ータ記憶装置24に記憶する(S29)。即ち、開始フ
レームidをFID、最終フレームidをNBF−1と
する。
【0041】FIDのフレームが基準フレームでない場
合(S27)、FIDの前の基準フレームの番号を変数
BFに、後の基準フレームの番号を変数NBFにセット
し(S30)、BFのフレームから(NBF−1)のフ
レームまでの圧縮動画像データを圧縮動画像データ記憶
装置20から読み出して伸長処理装置22により復元
し、その結果の伸長動画像データを、フレーム要求を発
生した動画像処理装置28−1,・・・,28−mに転
送すると共に、図3に示す管理テーブルに新たな番号を
付けて、伸長動画像データ記憶装置24に記憶する(S
31)。即ち、開始フレームidをBF、最終フレーム
idをNBF−1とする。
【0042】S26,S29又はS31の後、NBFと
LFを比較し(S31)、NBFがLFよりも大きい場
合には終了し、NBFがLF以下の場合には、NBFの
値をFIDにセットしてS24に戻る(S33)。
【0043】このようにして、伸長処理装置22での伸
長処理、及び伸長動画像データ記憶装置24への記憶
が、基準フレームで区切られたフレーム列を単位とする
ようになり、種々の管理が容易になる。
【0044】メモリを共有するマルチプロセッサ構成で
本実施例を説明したが、本発明は、例えば、図7に示す
ように、ネットワーク100に複数のコンピュータ(処
理装置)102が接続された分散型データ処理システム
でも実施できる。104はデータ・サーバである。動画
像データ記憶装置20は、データ・サーバ104として
配置されてもよいが、処理装置102の何れかに又は複
数の処理装置102に分散して配置されてもよい。圧縮
動画像データが各処理装置102に分散しておかれる場
合、どのデータがどの処理装置に置かれているかを何ら
かの方法で管理しておく必要があることは言うまでもな
い。
【0045】図7に示すシステム構成では、伸長動画像
データ記憶装置24を、、必要に応じて何れかの処理装
置102が独自に管理しても、特定の処理装置102が
一括して管理するようにしてもよい。
【0046】本実施例では、圧縮された画像データは複
数フレームの画像データとしたが、本発明は、このよう
な画像データに限らず、静止画像であってもよく、動画
像に限定されない。
【0047】本発明におけるプロセッサは、CPUでな
くてもよく、DSPと呼ばれるプロセッサでもよい。
【0048】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、複数のプロセッサで画像を同時に
処理する場合に、同じ画像を何度も伸長しなくて済むよ
うになる。同じ画像を繰り返しアクセスするような用途
で、特に効果がある。
【0049】また、伸長された一連の画像は、一時的に
保持する記憶手段に記憶領域の余裕がある間は次々に記
憶し、記憶領域に空きがなくなった場合には、使われな
かった時間が最も長かった一連の画像を捨てて、そこに
格納することにより、扱うデータ量と比較してそれほど
メモリ容量が大きくない記憶手段でも、伸長済みの動画
像データを効果的に記憶できる。
【0050】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施例のハードウエア構成の一例である。
【図2】 本実施例の概略機能ブロック図である。
【図3】 伸長画像データの管理テーブルの構造図であ
る。
【図4】 伸長画像データ管理装置26の第1の動作例
のフローチャートの一部である。
【図5】 伸長画像データ管理装置26の第1の動作例
のフローチャートの一部である。
【図6】 伸長画像データ管理装置26の第2の動作例
のフローチャートの一部である。
【図7】 本発明の別のハードウエア構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
10−1,10−2,・・・,10−n:CPU 12:外部メモリ 14:RAM 16:ROM 18:バス 20:圧縮動画像データ記憶装置 22:伸長処理装置 24:伸長動画像データ記憶装置 26:伸長動画像データ管理装置 28−1,・・・28−m:動画像処理装置 30:処理結果管理装置 100:ネットワーク 102:コンピュータ(処理装置) 104:データ・サーバ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いの相関を利用して圧縮された複数画
    像を複数プロセッサによって並行して処理する分散型画
    像処理システムであって、当該複数プロセッサの何れか
    によって処理された後の画像データを記憶する記憶手段
    と、当該複数プロセッサのうち所定のプロセッサへのデ
    ータ処理要求を入力する入力手段と、当該入力手段によ
    り入力された処理要求に応じて当該記憶手段に記憶され
    た処理後の画像データを読み出すデータ読出し手段とを
    有することを特徴とする分散型画像処理システム。
  2. 【請求項2】 上記記憶手段は、未記憶領域がある際に
    は、処理された一連のフレームの画像データを記憶し、
    未記憶領域が無くなると、記憶済みであって、最も長い
    時間、読み出されないフレーム画像データを消去する請
    求項1に記載の分散型画像処理システム。
  3. 【請求項3】 前記処理は、圧縮された連続画像を伸長
    する処理である請求項1に記載の分散型画像処理システ
    ム。
  4. 【請求項4】 前記互いの相関を利用して圧縮された複
    数画像は、複数フレームの動画像データである請求項1
    に記載の分散型画像処理システム。
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