JPS5921185A - Coding system of picture signal - Google Patents

Coding system of picture signal

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JPS5921185A
JPS5921185A JP57130569A JP13056982A JPS5921185A JP S5921185 A JPS5921185 A JP S5921185A JP 57130569 A JP57130569 A JP 57130569A JP 13056982 A JP13056982 A JP 13056982A JP S5921185 A JPS5921185 A JP S5921185A
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JP
Japan
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sequence
component
prediction error
bits
vertical
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JP57130569A
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Sumio Mori
森 澄夫
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To ensure the variable length coding with high efficiency, by combining the quantized values of sequences obtained by dividing an input picture with a Hadamard conversion. CONSTITUTION:Picture element signals x1-x4 are supplied to a Hadamard converter 10, and sequences H0a-H3a converted into frequency regions are supplied to an quantizing part 20. Quantizers 22, 23 and 24 deliver the sequence quantized value H2 of horizontal component, the sequence quantized value H1 of vertical component and the sequence quantized value H3 of slope component respectively. An estimator 30 performs a linear estimation to the sequence H0 of DC component and delivers an estimation error component DELTAH0. A comparator 41 consists of a PLA and designates the address of an ROM42 based on sequence quantized values H0, H1, H2 and H3. A code length data CL is read out of the ROM42 and then set to a counter 43. The contents of shift registers 44 and 45 are delivered in response to the count value of the counter 43.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、画像の狭帯域伝送又は蓄積を目的とした符
号化方式に関し、特にアダマール変換によって周波数領
域に変換した各シーケンスの量子化値を組合せることに
よって可変長符号化する方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a coding method for the purpose of narrowband transmission or storage of images, and in particular to a variable length code that combines quantized values of each sequence transformed into the frequency domain by Hadamard transform. Regarding the method of conversion.

画像の統訓的性質から冗長信号を除去することによって
、または視覚特性から不要な信号を除去することによっ
て、画像を能率良く伝送又は蓄積することが従来より広
く行なわれており、その処理手段の1つとして直交変換
符号化方式が知られている。この直交変換符号化方式は
 画像を互いに隣接する画素群で成る複数のブロックに
分割し、1ブロック内の画素群を直交変換によって周波
数領域に変換し、その変換出力である各周波数のスペク
トラムに偏りが存在することを利用して、その各スペク
トラムに適当な量子化レベルを配分し、つまり視覚的に
許容される範囲内で歪を与えることによって、情報量を
減らす方式である。直交変換の1つの方式であるアダマ
ール変換は、変換マトリクスが「1]及び「−1」を要
素としており、加算器だけで構成できるため回路が簡単
になる特長を有する。
It has been widely practiced in the past to efficiently transmit or store images by removing redundant signals due to their syntactic properties or by removing unnecessary signals due to their visual characteristics. An orthogonal transform encoding method is known as one of these methods. This orthogonal transform encoding method divides an image into multiple blocks consisting of groups of pixels adjacent to each other, transforms the groups of pixels within one block into the frequency domain by orthogonal transform, and biases the spectrum of each frequency that is the transform output. This method takes advantage of the existence of a spectrum and allocates an appropriate quantization level to each spectrum, that is, applies distortion within a visually permissible range, thereby reducing the amount of information. Hadamard transform, which is one method of orthogonal transform, has a transform matrix having "1" and "-1" as elements, and has the advantage that the circuit can be simplified because it can be configured with only adders.

ところで、アダマール変換によって周波数領域に変換さ
れたシーケンスはフーリエ変換における周波数軸に対応
するものであり、0次のシーケンスは直流成分の量を、
高次のシーケンスは高周波成分の量をそれぞれ表わすパ
ラメータとみなすことができる。このため、ブロック内
の原画素間の相関が強ければ、アダマール変換後の信号
のエネルギーは低次のシーケンスに集中することになる
By the way, the sequence transformed into the frequency domain by Hadamard transform corresponds to the frequency axis in Fourier transform, and the zero-order sequence represents the amount of DC component as
The higher-order sequences can be regarded as parameters each representing the amount of high-frequency components. Therefore, if the correlation between original pixels within a block is strong, the energy of the Hadamard-transformed signal will be concentrated in a low-order sequence.

一般的な画像では高周波成分のエネルギーが少ないので
、視覚的に許容される範囲内で量子化レベルのビット数
を減らすことができる。また、帯域圧縮を目的としたア
ダマール変換符号化方式は、特に低ビットレートの符号
化として有効であり、量子化による劣化を視覚的に目立
たないように分散することができる。すなわち、滑らか
な部分のノイズは目につきやすいが、急峻な変化のある
部分のノイズは目につきにくいといった視覚特性から、
量子化が容易に行なえるという利点がある。
In a typical image, high frequency components have little energy, so the number of bits at the quantization level can be reduced within a visually permissible range. Further, the Hadamard transform encoding method, which aims at band compression, is particularly effective as low bit rate encoding, and can disperse deterioration due to quantization so as not to be visually noticeable. In other words, due to the visual characteristic that noise in smooth areas is easily noticeable, noise in areas with steep changes is less noticeable.
It has the advantage that quantization can be easily performed.

しかしながら、歪による画質劣化を防ぎ、高能率な符号
化を行なうためにはプロックサイズを大きくする必要が
あり、それに併って回路量が増大し、高価な装置になっ
てしまう欠点がある。よって、この発明は上述の如き点
に鑑み、画像劣化を防ぐと共に、回路構成が簡単で高能
率な符号化を実現する画像信号の符号化方式を提供する
ことを目的としている。
However, in order to prevent deterioration of image quality due to distortion and to perform highly efficient encoding, it is necessary to increase the block size, which increases the amount of circuitry, resulting in an expensive device. Therefore, in view of the above-mentioned points, it is an object of the present invention to provide an image signal encoding method that prevents image deterioration, has a simple circuit configuration, and realizes highly efficient encoding.

以下にこの発明を説明する。This invention will be explained below.

この発明は画像信号の符号化方式に関するものであり、
入力画像を画素群m(1、2)×n(≧2)で成る互い
に隣接したブロック群に分割し、各ブロック内の画素群
をアダマール変換によって周波数領域のシーケンスに変
換して後に量子化し、このシーケンス量子化値のうちの
少なくとも直流成分を線形予測して予測誤差成分に変期
すると共に、シーケンス量子化値を互いに比較すること
によりその組合せを複数個形成し、これら各組合せに対
応して予測誤差成分及び他のシーケンス量子化値を可変
長符号化するようにしたものである。
This invention relates to an image signal encoding method,
dividing the input image into a group of adjacent blocks consisting of a group of pixels m (1, 2) × n (≧2), converting the group of pixels in each block into a frequency domain sequence by Hadamard transform and then quantizing it; At least the DC component of this sequence quantized value is linearly predicted and transformed into a prediction error component, and a plurality of combinations thereof are formed by comparing the sequence quantized values with each other, and a plurality of combinations are formed corresponding to each of these combinations. The prediction error component and other sequence quantized values are variable-length encoded.

第1図は画像を2×2のブロックBij(i=1、2、
・・・、j=1、2、・・・)に分割した場合の様子を
示すものであり、画素1は走査ラインh、h+1・・・
で順次走査されるようになっている。そして、ブロック
Bijの画素1に対する画素信号(濃度信号)を図示の
如くx1、x2、x3、x4とすれば、正規化されたア
ダマール変換は2次又は4次のアダマール行列を用いて
次の(1)式のように表わすことができる。
Figure 1 shows an image divided into 2×2 blocks Bij (i=1, 2,
..., j=1, 2, ...), where pixel 1 is divided into scanning lines h, h+1, ...
It is designed to be scanned sequentially. Then, if the pixel signals (density signals) for pixel 1 of block Bij are x1, x2, x3, and x4 as shown in the figure, then the normalized Hadamard transform is calculated as follows ( 1) It can be expressed as follows.

ここにおいて、シーケンスH0、H1、H2、H3はそ
れぞれアダマール変換によって周波数領域へ変換された
4次の周波数成分に対応し、H0は直流成分シーケンス
を、H1は垂直成分シーケンスを、H2は水平成分シー
ケンスを、H3は傾斜成分シーケンスをそれぞれ示して
いる。なお、ブロックBijのi行における走査ライン
h、h+1を同時に走査して画素x1〜x4の画像情報
を読出しても良く、先ず走査ラインhを走査して画素x
1及び、x3の画像情報を一旦バッファメモリに記憶し
、その後に走査ラインh+1を走査した時に画像信号x
1〜x4を順に読出すようにしても良い。
Here, sequences H0, H1, H2, and H3 respectively correspond to fourth-order frequency components transformed into the frequency domain by Hadamard transform, H0 is a DC component sequence, H1 is a vertical component sequence, and H2 is a horizontal component sequence. , and H3 indicate the slope component sequences, respectively. Note that scanning lines h and h+1 in the i row of block Bij may be simultaneously scanned to read out the image information of pixels x1 to x4. First, scanning line h is scanned and pixel x
1 and x3 are temporarily stored in the buffer memory, and then when scanning line h+1 is scanned, the image signal x
1 to x4 may be read out in order.

ところで、一般的な画像では隣接する画素間の相関が強
いため、低次成分のエネルギーが高く、高次成分のエネ
ルギーが低く観測される。そして、各成分はそのエネル
ギーの大きさに応じた量子化レベルのビット数の配分を
受けることになるが、直流成分のエネルギーは他の成分
(垂直、水平、傾斜)に比べて特に大きいので、直流成
分のエネルギーを低くするような変換手法を採用するこ
とによって、高能率な符号化を実現する必要がある。
By the way, in a typical image, since there is a strong correlation between adjacent pixels, low-order components are observed to have high energy and high-order components have low energy. Then, each component will receive a distribution of the number of bits of the quantization level according to the magnitude of its energy, but since the energy of the DC component is particularly large compared to other components (vertical, horizontal, tilt), It is necessary to realize highly efficient encoding by adopting a conversion method that lowers the energy of the DC component.

このような変換手法として、アダマール変換によって得
られた各シーケンスを線形予測する方式が知られている
As such a conversion method, a method of linearly predicting each sequence obtained by Hadamard transform is known.

次に、この線形予測方式を説明する。Next, this linear prediction method will be explained.

線形予測方式はブロックサイズが1×n又は2×nのと
きに可能なものであり、今、ブロックサイズが第2図に
示すように2×nの例として、先ず水平方向に各ブロッ
ク毎にアダマール変換を施し、その後に垂直方向に各ブ
ロック毎に線形予測する場合を考える。そして、アダマ
ール変換によって得られた各シーケンスをHl0、Hl
1とし、便宜上第2図のように配置する。ただしl=0
、1、・・・、(n−1)である。
The linear prediction method is possible when the block size is 1 × n or 2 × n. Now, as an example where the block size is 2 × n as shown in Fig. 2, first, each block is Consider a case where Hadamard transform is applied and then linear prediction is performed for each block in the vertical direction. Then, each sequence obtained by Hadamard transformation is Hl0, Hl
1 and arranged as shown in FIG. 2 for convenience. However, l=0
, 1, ..., (n-1).

そして、ブロックBi−1、jにおけるシーケンスHl
0′からブロックBijにおけるシーケンスHl0を、
次の(2)式に従って予測する。
Then, the sequence Hl in block Bi-1,j
0′ to the sequence Hl0 in block Bij,
Prediction is made according to the following equation (2).

Hl0=Hl0′−Hl1′−Hl1・・・・・・・・
・・・・(2)このときの予測誤差成分シーケンスΔH
l0をΔHl0=Hl0−Hl0 =Hl0−Hl0′+Hl1′+Hl1・・・・・・・
・・(3)とすれば、この予測誤差成分シーケンス△H
l0はブロック間の各画素の距離を最も短かくするもの
である。なお、シーケンスHl1は予測することなくそ
のまま伝送する。
Hl0=Hl0'-Hl1'-Hl1...
...(2) Prediction error component sequence ΔH at this time
l0 as ΔHl0=Hl0-Hl0 = Hl0-Hl0'+Hl1'+Hl1...
...(3), then this prediction error component sequence △H
l0 is the value that makes the distance between each pixel between blocks the shortest. Note that the sequence Hl1 is transmitted as is without any prediction.

ここで、アダマール変換によって得た各シーケンスを線
形予測した場合の効果を示すために、伝送すべき画像の
総エネルギーと比較しながら説明する。
Here, in order to show the effect of linearly predicting each sequence obtained by Hadamard transform, a comparison will be made with the total energy of the image to be transmitted.

メモリーレスガウス分布に従う画像xの分散をσ2x、
各シーケンスyの分散をσ2y、ブロックサイズをN、
一部のシーケンスに線形予測を用いた場合の分散をσ2
Δyとすれは、レート歪理論(Rate distor
tion theory)に基づき伝送エネルギーの絶
対値は平均値Paとして、それぞれ次のように与えられ
る。
The variance of the image x according to the memoryless Gaussian distribution is σ2x,
The variance of each sequence y is σ2y, the block size is N,
The variance when linear prediction is used for some sequences is σ2
Δy is based on the rate distortion theory (Rate distortion theory).
tion theory), the absolute value of the transmission energy is given as an average value Pa as follows.

又は そして、伝送エネルギーの相対値PrはPr=10lo
g10σ2−Pa・・・・・・・・・(6)となる。上
記(4)〜(6)式の計算から第3図に示すような結果
を得た。
Or, the relative value of transmission energy Pr is Pr=10lo
g10σ2-Pa (6). The results shown in FIG. 3 were obtained from calculations using equations (4) to (6) above.

この第3図において、特性Iは1次元、のアダマール変
換のブロックサイズに対応するパワーの変化を示すもの
であり、特性IIは2次元のアダマール変換のブロック
サイズに対応するパワーの変化を示すものであり、II
I及びIVはそれぞれ特性I及びIIを水平方向にアダ
マール変換すると共に、垂直方向に線形予測した場合の
特性を示している。
In this figure, characteristic I shows the change in power corresponding to the block size of the one-dimensional Hadamard transform, and characteristic II shows the change in power corresponding to the block size of the two-dimensional Hadamard transform. and II
I and IV indicate the characteristics when the characteristics I and II are respectively subjected to Hadamard transform in the horizontal direction and linearly predicted in the vertical direction.

なお、総エネルギーは35.2dBとなっている。これ
から明らかなように、特性I及びIIはいずれもブロッ
クサイズを大きくするに従って伝送エネルギーが小さく
なってい今のに対し、特性III及びIVはブロックサ
イズにほとんど関係なく一定の伝送エネルギー(約15
dB)となっている。このことは、伝送エネルギーの点
から見れは、ブロックサイズ4×1又は2×2を選び、
線形予測を行なうのが効率的であることを示している。
Note that the total energy is 35.2 dB. As is clear from this, in both Characteristics I and II, the transmission energy decreases as the block size increases, whereas in Characteristics III and IV, the transmission energy is constant (approximately 15
dB). From the perspective of transmission energy, this means that if you choose a block size of 4×1 or 2×2,
This shows that linear prediction is efficient.

このように水平方向にアダマール変換を行ない、垂直方
向に線形予測を行なうと効率的であることが分った。こ
の場合、前のブロックラインにおける全シーケンスを記
憶するためのバッファメモリが必要になるが、このバッ
ファメモリの容量を節約するために、ブロックサイズ2
×2を用いて水平方向にアダマール変換を行ない、同様
に水平方向に線形予測を行なうことが考えられ得る。こ
の場合、バッファメモリは4次のシーケンスを記憶する
容量かあれば良く、第1図のブロックBi、j−1及び
Bijのように、同一ブロックラインにおける前ブロッ
クBi、j−1の各シーケンスH0′、H1′、H2′
、H3′から現ブロックBijのシーケンスH0、H1
を予測することとなり、結局伝送すべきシーケンスは、
予測誤差成分シーケンス 及び水平成分シーケンスH2、傾斜成分シーケンスH3
となる。ここに、垂直成分シーケンスH1は既にブロッ
クBij内の和と差で構成されており伝送エネルギーも
直流成分シーケンスH0に比べ非常に小さいため、線形
予測してもその効果は少ない。つまり、シーケンスH1
と予測誤差成分ΔH1では伝送エネルギーの大きさにほ
とんど差がなく、シーケンスH0だけについて線形予測
を行ない、伝送すべきシーケンスをΔH0、H1、H2
及びH3とすれば良い。
It has been found that it is efficient to perform Hadamard transform in the horizontal direction and perform linear prediction in the vertical direction. In this case, a buffer memory is required to store the entire sequence in the previous block line, but in order to save the capacity of this buffer memory, the block size is 2.
It may be considered to perform Hadamard transform in the horizontal direction using ×2 and similarly perform linear prediction in the horizontal direction. In this case, the buffer memory only needs to have the capacity to store a fourth-order sequence, and like blocks Bi, j-1 and Bij in FIG. 1, each sequence H0 of the previous block Bi, j-1 on the same block line ', H1', H2'
, H3' to the sequence H0, H1 of the current block Bij
In the end, the sequence to be transmitted is
Prediction error component sequence, horizontal component sequence H2, slope component sequence H3
becomes. Here, since the vertical component sequence H1 is already composed of sums and differences within the block Bij and the transmission energy is much smaller than that of the DC component sequence H0, linear prediction has little effect. That is, sequence H1
There is almost no difference in the magnitude of the transmission energy between the prediction error component ΔH1 and the prediction error component ΔH1, so linear prediction is performed only for the sequence H0, and the sequence to be transmitted is determined by ΔH0, H1, H2.
and H3.

よって、以下ではこの例(ΔH0、H1、H2、H3)
を用いて説明する。
Therefore, in the following, this example (ΔH0, H1, H2, H3)
Explain using.

ブロックサイズ2×2を用い、画素群に水平方向にアダ
マール変換を施し、得られた各シーケンスを視覚的に許
容される範囲内で量子化し、その後に現ブロックの直流
成分H0を予測し、その予測誤差成分ΔH0を求め、シ
ーケンスΔH0、H1、H2及びH3を伝送するとする
Using a block size of 2x2, apply Hadamard transform to the pixel group in the horizontal direction, quantize each resulting sequence within a visually permissible range, then predict the DC component H0 of the current block, and It is assumed that the prediction error component ΔH0 is determined and the sequence ΔH0, H1, H2, and H3 is transmitted.

ここに、従来はこれらシーケンスΔH0、H1、H2及
びH3に対して適当な量子化レベルを与え、ビット数の
配分を行なって符号化するようにしている。たとえばシ
ーケンスΔH0、H1、H2、H3にそれぞれ7ピット
、5ビット、5ビット、3ビットを配分すれば、1ブロ
ックに対して合計20ビット(平均5ビット/画素)を
伝送又は蓄積するようになり、能率的な符号化とはいえ
ない。したがって、更に圧縮率を上げるためにはブロッ
クサイズを大きくする必要があり、このため回路が増大
するといった欠点もあった。
Conventionally, appropriate quantization levels are given to these sequences ΔH0, H1, H2, and H3, and the number of bits is allocated for encoding. For example, if 7 pits, 5 bits, 5 bits, and 3 bits are allocated to sequences ΔH0, H1, H2, and H3, respectively, a total of 20 bits (average 5 bits/pixel) will be transmitted or stored for one block. , it cannot be said to be efficient encoding. Therefore, in order to further increase the compression rate, it is necessary to increase the block size, which also has the disadvantage of increasing the number of circuits.

これに対し、この発明では各シーケンスの量子化値の組
合せによって、その組合せの発生確率に応じた可変長符
号化を行んうようにしており、これによって大巾なデー
タ圧縮を可能としている。
In contrast, in the present invention, variable-length encoding is performed depending on the probability of occurrence of the combination by combining the quantized values of each sequence, thereby making it possible to perform wide-ranging data compression.

次に示す表1は、標準的な画像を7ビット/画素でサン
プリングし、プロックサイズ2×2を用いて水平方向に
アダマール変換を行ない、得られたシーケンスH0a、
H1a、H2a、H3aそれぞれに適した量子化レベル
を与え、シーケンス量子化値としている。この量子化は
、画像の空間パワースペクトラムの中で視覚的に劣化を
生じない範囲で各周波数成分yに歪Dを許容することで
あり、このときの伝送に必要な情報量Rはレート歪理論
からR[ビット/画素] で与えられる。
Table 1 below shows the sequence H0a obtained by sampling a standard image at 7 bits/pixel and performing Hadamard transform in the horizontal direction using block size 2x2.
A suitable quantization level is given to each of H1a, H2a, and H3a, and these are used as sequence quantization values. This quantization allows distortion D to each frequency component y within the range that does not cause visual deterioration in the spatial power spectrum of the image, and the amount of information R required for transmission at this time is determined by the rate-distortion theory. It is given by R [bits/pixel].

画素信号x1〜x4が7ビット/画素で入力され、ブロ
ックサイズ2×2を用いた場合の正規化されたアダマー
ル変換の出力シーケンスH0a〜H3aは、最大8ビッ
ト必要となる。しかしながら、視覚的に許容される歪レ
ベルとして、シーケンスH0a、H1a、H2a及びH
3aに対してたとえばそれぞれ1ビット、2ビット、2
ビット及び3ピット相当のホワイトノイズを与えるよう
にしても良く、ここではシーケンスH0a〜H3aのそ
れぞれの最下位ビット(LSB)側へ1ビット、2ビッ
ト、2ビット、3ビット相当シフトすることによりビッ
ト圧縮し、量子化を行なうようにしている。この後、直
流成分シーケンスH0に対して前記量子化圧縮値を伸張
して線形予測を行ない、予測誤差成分ΔH0を得てから
シーケンス量子化値ΔH0、H1、H2及びH3の組合
せに基づき、組合せ番号C0〜C3を形成する。
When pixel signals x1 to x4 are input at 7 bits/pixel and a block size of 2×2 is used, the output sequence H0a to H3a of the normalized Hadamard transform requires a maximum of 8 bits. However, as visually acceptable distortion levels, the sequences H0a, H1a, H2a and H
For example, 1 bit, 2 bits, 2 bits for 3a, respectively.
It is also possible to provide white noise equivalent to bits and 3 pits, and here, the bits are shifted by 1 bit, 2 bits, 2 bits, and 3 bits to the least significant bit (LSB) side of each of the sequences H0a to H3a. It is compressed and quantized. After this, linear prediction is performed by expanding the quantized compressed value for the DC component sequence H0 to obtain a prediction error component ΔH0, and then a combination number is determined based on the combination of sequence quantized values ΔH0, H1, H2, and H3. Form C0 to C3.

表1において、たとえば組合せ番号C1は、予測誤差成
分シーケンスΔH0だけが「1」又は「−1」の値をと
り、他のシーケンス量子化値H1〜H3が全て「0」の
値をとることを示しており、この組合せの発生確率が2
3.9%であることを意味している。また、±hはシー
ケンス量子化値が任意の値をとり得ることを示しており
、ブロックコードはブロック内の区切りを示すコードで
あり、各組合せの発生確率に差が少ないので全てのブロ
ックに2ビット割当てている。さらに、データコードは
組合せ番号C0に関しては何らデータを伝送せず、組合
せ番号C1に関しては正負符号Sのみを伝送し、組合せ
番号C2に関しては正負符号Sの後ろに6ビットのデー
タを送ることを示しており、組合せ番号C3に関しては
シーケンス量子化値H3、H2、H1、ΔH0にそれぞ
れ正負符号Sと共に3ビット、5ビット、5ビット、7
ビットを割当てて、シーケンス量子化値ΔH0〜H3の
組合せに応じた可変長符号データを伝送することを示し
ている。
In Table 1, for example, the combination number C1 indicates that only the prediction error component sequence ΔH0 takes a value of "1" or "-1", and the other sequence quantization values H1 to H3 all take a value of "0". The probability of occurrence of this combination is 2
This means that it is 3.9%. In addition, ±h indicates that the sequence quantization value can take any value, and the block code is a code that indicates a break within a block, and since there is little difference in the probability of occurrence of each combination, all blocks have two Bits are allocated. Furthermore, the data code indicates that no data is transmitted for the combination number C0, only the plus/minus sign S is transmitted for the combination number C1, and 6 bits of data is sent after the plus/minus sign S for the combination number C2. As for combination number C3, sequence quantized values H3, H2, H1, ΔH0 are respectively 3 bits, 5 bits, 5 bits, 7 bits with plus/minus sign S.
This shows that bits are allocated to transmit variable length code data according to the combination of sequence quantization values ΔH0 to H3.

したがって、伝送する符号長は、組合せ番号C0の場合
は2ビット、組合せ番号C1の場合は3ビット、組合せ
番号C2の場合は9ビット、組合せ番号C3の場合は2
2ビットである。なお、組合せ発生確率は、ポートレー
ト等の空間周波数の低い画像、風景写真のような空間周
波数の高い画像等を種々テストし、平均的に求めたもの
である。
Therefore, the code length to be transmitted is 2 bits for combination number C0, 3 bits for combination number C1, 9 bits for combination number C2, and 2 bits for combination number C3.
It is 2 bits. Note that the combination occurrence probability is determined as an average by testing various images with low spatial frequency such as portraits, images with high spatial frequency such as landscape photographs, etc.

このように、可変長符号を与えることによって効率的な
符号化を実現することが可能となる。なお、シーケンス
量子化値の確率分布はラプラス分布に似ており、各シー
ケンス量子化値に可変長符号を与えることも考えられる
が、この場合、最も短かい符号長を各シーケンスに与え
ても合計4ビット/ブロックになる。しかしながら、表
1のように組合せに対応して符号化するようにすれば、
最も短かい符号長で2ビット/ブロックであり、その発
生頻度が25.5%も存在することから、この発明の符
号化方式が非常に効率的であることは明らかである。
In this way, by providing variable length codes, it is possible to realize efficient encoding. Note that the probability distribution of sequence quantization values is similar to the Laplace distribution, and it is possible to give a variable length code to each sequence quantization value, but in this case, even if the shortest code length is given to each sequence, the total 4 bits/block. However, if you encode the combinations as shown in Table 1,
Since the shortest code length is 2 bits/block and its occurrence frequency is 25.5%, it is clear that the encoding method of the present invention is very efficient.

以上のように、画像の空間スペクトラムの中で量子化時
に与えた歪レベル以下のデータは伝送せずに捨て、表1
の例ではシーケンス量子化値H3、H2、H1、ΔH0
に対してそれぞれ3ビット、5ビット、5ビット、7ビ
ットに圧縮して伝送するようにしており、平均伝送情報
量が2.1ビット/画素となり、極めて効率的な符号化
方式であるととが分る。
As mentioned above, data below the distortion level given during quantization in the spatial spectrum of the image is discarded without being transmitted, and Table 1
In the example, the sequence quantization values H3, H2, H1, ΔH0
The encoding method is compressed to 3 bits, 5 bits, 5 bits, and 7 bits, respectively, and transmitted, and the average amount of transmitted information is 2.1 bits/pixel, making it an extremely efficient encoding method. I understand.

次に、この発明による符号化方式を表1に従って実現す
る具体的な回路例を第4図及び第5図に示して説明する
と、走査ラインによって読出された画素信号x1〜x4
はアダマール変換器10に入力され、周波数領域に変換
されたシーケンスH0a〜H3aが量子化部20に入力
され、量子化部20を構成する量子化器22で量子化さ
れた水平成分のシーケンス量子化値H2、量子化器23
で量子化された垂直成分のシーケンス量子化値H1、量
子化器23で量子化された傾斜成分のシーケンス量子化
値H3はそれぞれ後段の可変長符号変換回路40に入力
される。また、量子化器21の出力である直流成分のシ
ーケンス量子化値H0はシーケンス量子化値H2と共に
第5図に示すような予測器30に入力され、予測器30
で予測された予測誤差成分シーケンスΔH0が可変長符
号化回路40に入力される。なお、量子化器21〜24
はそれぞれパラレルシフタ又はシフトレジスタで構成さ
れており、アダマール変換器10で変換されたシーケン
スH0a〜H3aに対して、それぞれ適したピット数だ
け下位ビット側に同時にシフトするようになっており、
たとえばシーケンスH0aに対しては1ビット、シーケ
ンスH1aに対しては2ビット、シーケンスH2aに対
しては2ビット、シーケンスH3aに対しては3ビット
だけそれぞれ下位ビット側にシフトするようになってい
る。また、予測器30の伸張器31はたとえばパラレル
シフタで構成されており、入力される直流成分のシーケ
ンス量子化値H0と水平成分のシーケンス量子化値H2
とのレベルが異なるために、水平成分シーケンスH2の
レベルを変えて両者のレベルを一致させるようにしてお
り、遅延回路32及び33はそれぞれ1ブロック分だけ
時間的に遅延させるためのものである。
Next, a specific example of a circuit for realizing the encoding method according to the present invention according to Table 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The pixel signals x1 to x4 read out by the scanning line
is input to the Hadamard transformer 10, and the sequence H0a to H3a transformed into the frequency domain is input to the quantization unit 20, and the horizontal component sequence quantization is performed by the quantizer 22 constituting the quantization unit 20. Value H2, quantizer 23
The sequence quantization value H1 of the vertical component quantized by the quantizer 23 and the sequence quantization value H3 of the slope component quantized by the quantizer 23 are respectively input to the variable length code conversion circuit 40 at the subsequent stage. Further, the sequence quantized value H0 of the DC component, which is the output of the quantizer 21, is inputted to the predictor 30 as shown in FIG. 5 together with the sequence quantized value H2.
The prediction error component sequence ΔH0 predicted by is input to the variable length encoding circuit 40. Note that the quantizers 21 to 24
are each composed of a parallel shifter or a shift register, and simultaneously shift the sequence H0a to H3a converted by the Hadamard converter 10 to the lower bit side by an appropriate number of pits, respectively.
For example, the sequence H0a is shifted by 1 bit, the sequence H1a by 2 bits, the sequence H2a by 2 bits, and the sequence H3a by 3 bits. Further, the expander 31 of the predictor 30 is composed of, for example, a parallel shifter, and includes a sequence quantized value H0 of the input DC component and a sequence quantized value H2 of the horizontal component.
Since the levels are different from each other, the level of the horizontal component sequence H2 is changed to match the levels of the two, and the delay circuits 32 and 33 are each used to delay the time by one block.

一方、可変長符号化回路40はPLA(Plogram
nableLogic Array)で構成された比較
器41を有しており、この比較器41で判別された組合
せ番号C0〜C3がROM(Read Only Me
mory)42にアドレス信号として入力される。そし
て、ROM42から読出された符号長CLがカウンタ4
3にセットされ、ブロックコードBCがシフトレジスタ
45にセットされる。カウンタ43に符号長CLがセッ
トされると信号Pがセット状態になり、クロックパルス
CPによってダウンカウントを開始し、カウンタ43が
0になった時信号Pはリセット状態になる。信号Pがセ
ット状態にあるとき、クロックパルスCPおよび信号P
はANDゲート46を介してシフト信号SSをシフトレ
ジスタ44へ送る。ここで、シフトレジスタ44、45
はパラレル−イン/シリアル−アウト型のシフトレジス
タである。また、量子化部20からの水平成分シーケン
スH2、垂直成分シーケンスH1、傾斜成分シーケンス
H3および予測器30からの予測誤差成分シーケンスΔ
H0がシフトレジスタ44へ入力されるようになってお
り、シフトレジスタ44からシフト出力されるシフトデ
ータはプロックコードBCを記憶しているシフトレジス
タ45に入力され、シフトレジスタ45の出力はシリア
ル−イン/パラレル−アウト型のレジスタ48に入力さ
れる。レジスタ48は一定長のビット数が入力されると
全体が並列に読み出され、バッファメモリ49に一旦記
憶された後、画像信号PDとして他の装置へ伝送された
り、蓄積されるようになっている。
On the other hand, the variable length encoding circuit 40 uses PLA (Program
The combination numbers C0 to C3 determined by the comparator 41 are stored in a ROM (Read Only Me
42 as an address signal. Then, the code length CL read from the ROM 42 is counted by the counter 4.
3, and the block code BC is set in the shift register 45. When the code length CL is set in the counter 43, the signal P goes into the set state, starts counting down by the clock pulse CP, and when the counter 43 reaches 0, the signal P goes into the reset state. When signal P is in the set state, clock pulse CP and signal P
sends the shift signal SS to the shift register 44 via the AND gate 46. Here, shift registers 44, 45
is a parallel-in/serial-out type shift register. Also, the horizontal component sequence H2 from the quantization unit 20, the vertical component sequence H1, the slope component sequence H3, and the prediction error component sequence Δ from the predictor 30
H0 is input to the shift register 44, the shift data shifted out from the shift register 44 is input to the shift register 45 which stores the block code BC, and the output of the shift register 45 is input to the serial input. /parallel-out type register 48. When a certain number of bits is input to the register 48, the entire bit is read out in parallel, and after being temporarily stored in the buffer memory 49, it is transmitted to another device or stored as an image signal PD. There is.

パッファメモリ49は実時間処理のときに入出力間の時
間軸の変動を吸収するための、つまり時間軸を補正する
ためのものであり、必要に応じて付加される。
The puffer memory 49 is for absorbing fluctuations in the time axis between input and output during real-time processing, that is, for correcting the time axis, and is added as necessary.

このような構成において、2走査ラインの同時読出し、
または1走査ラインの読出しと1走査線分の遅延とで読
出された画素信号x1〜x4がアダマール変換器10に
入力されると、これら画素信号x1〜x4が周波数領域
のシーケンスH0a〜H3aに変換されて量子化部20
に入力される。そして、量子化部20の量子化器21は
シーケンスH0aを1ビットだけ下位側にシフトし、量
子化器22はシーケンスH2aを2ビットだけ下位側に
シフトし、同様に量子化器23はシーケンスH1aを2
ビットだけ下位側にシフトし、量子化器23はシーケン
スH3aを3ビットだけ、下位側にシフトする。ここで
、いずれも上位ビット側からは正・負の符号がシフトさ
れてくる。このようにして得られたシーケンス量子化値
H0〜H3のうち、H1〜H3を可変長符号化回路40
の比較器41に入力すると共に、シフトレジスタ44に
入力する。そして、直流成分シーケンスH0は予測器3
0に入力され、この予測器30で水平成分シーケンスH
2と共に予測誤差シーケンスΔH0を形成し、この予測
誤差シーケンスΔH0を比較器41に入力すると共に、
シフトレジスタ44に入力する。ここに、比較器41は
PLAでプログラミング構成されており、入力されるシ
ーケンス量子化値△H0、H1、H2、H3の値に基づ
いて前述の表1に従った組合せ番号C0〜C3を判別し
、組合せ番号C0〜C3のいずれか1つを2値信号たと
えば“1”とする。たとえば予測誤差シーケンスΔH0
が「1」で、他のシーケンスH1〜H3がいずれも「0
」の場合には、組合せ番号C1のみが“1”となり、他
の組合せ番号C0及びC2、C3はいずれも“0”とな
っている。
In such a configuration, simultaneous reading of two scanning lines,
Alternatively, when the pixel signals x1 to x4 read out by one scanning line and one scanning line delay are input to the Hadamard transformer 10, these pixel signals x1 to x4 are converted into frequency domain sequences H0a to H3a. quantization unit 20
is input. Then, the quantizer 21 of the quantization unit 20 shifts the sequence H0a to the lower side by 1 bit, the quantizer 22 shifts the sequence H2a to the lower side by 2 bits, and similarly the quantizer 23 shifts the sequence H0a to the lower side by 2 bits. 2
The quantizer 23 shifts the sequence H3a by 3 bits to the lower order side. Here, positive and negative signs are shifted from the upper bit side. Of the sequence quantized values H0 to H3 obtained in this way, H1 to H3 are assigned to the variable length encoding circuit 40.
The signal is input to the comparator 41 and also to the shift register 44. Then, the DC component sequence H0 is calculated by the predictor 3.
0, and in this predictor 30 the horizontal component sequence H
2 to form a prediction error sequence ΔH0, input this prediction error sequence ΔH0 to the comparator 41, and
It is input to the shift register 44. Here, the comparator 41 is configured with PLA programming, and determines the combination numbers C0 to C3 according to the above-mentioned Table 1 based on the input sequence quantized values ΔH0, H1, H2, and H3. , one of the combination numbers C0 to C3 is a binary signal, for example "1". For example, the prediction error sequence ΔH0
is "1", and all other sequences H1 to H3 are "0".
”, only the combination number C1 is “1”, and the other combination numbers C0, C2, and C3 are all “0”.

こうして、比較器41で判別された組合せ番号C0〜C
3がROM42に入力されると、ROM42はこの組合
せ番号C0〜C3の“1”をアドレス信号として、該当
アドレスに記憶されている符号長データCLおよびブロ
ックコードBCを読出し、この符号長データCLをカウ
ンタ43にセットすると共に、ブロックコードBCをシ
フトレジスタ45にセットする。したがって、たとえば
組合せ番号C2が判別されてROM42に入力されると
、ROM42から符号長「9」がカウンタ43にセット
され、かつシフトレジスタ45に「10」がセットされ
、カウンタ43のカウントダウンに対応してシフトレジ
スタ44および45の内容をシフト出力する。したがっ
て、シフトレジスタ48には「10」以下9ビットが入
力されることになる。また、比較器41が組合せ番号C
0と判別した場合には、カウンタ43には符号長「2」
がセットされ、かつシフトレジスタ45に「00」がセ
ットされることになり、シフトレジスタ48には「00
」だけが入力される。このようにしてシフトレジスタ4
8に直列に入力されたデータは、並列に変換されてたと
えば8ピット単位でバッファメモリ49に記憶され、時
間軸の補正を行なった後に画像信号PDとして出力され
る。かくして、第4図及び第5図の回路によれば前述の
表1に従った画像信号の伝送又は蓄積を実現することか
できる。
In this way, the combination numbers C0 to C determined by the comparator 41
3 is input to the ROM 42, the ROM 42 uses "1" of the combination numbers C0 to C3 as an address signal to read out the code length data CL and block code BC stored in the corresponding address, and reads out the code length data CL. The block code BC is set in the counter 43 and the block code BC in the shift register 45. Therefore, for example, when the combination number C2 is determined and input to the ROM 42, the code length "9" is set from the ROM 42 to the counter 43, and "10" is set to the shift register 45, corresponding to the countdown of the counter 43. The contents of shift registers 44 and 45 are shifted out. Therefore, nine bits below "10" are input to the shift register 48. Also, the comparator 41 selects the combination number C.
If it is determined that the code length is 0, the code length “2” is stored in the counter 43.
is set, and "00" is set in the shift register 45, and "00" is set in the shift register 48.
” is entered. In this way, shift register 4
The data inputted in series to 8 is converted into parallel data and stored in a buffer memory 49 in units of, for example, 8 pits, and after time axis correction is output as an image signal PD. Thus, according to the circuits of FIGS. 4 and 5, it is possible to realize the transmission or storage of image signals according to Table 1 above.

なお、第4図の実施例ではアダマール変換器10の後段
には説明上割算器11〜14を挿入して「1/2」する
ようにしているが、量子化部20で「1/2」の演算を
行なうようにするのが一般的である。また、量子化量2
1〜24は量子化特性を画像の空間周波数に応じてi適
応的に変化することなく、固定的に考えるならば省略す
ることができることは容易に理解できる。さらに、アダ
マール変換のブロックサイズが本実施例のように小さい
とき、一般に高周波成分に相当する傾斜成分は画面全体
からみれば視覚的に殆んど劣化を与えないので、回路構
成上第4図におけるH3a、H3を得る回路は最初から
省略しておくことも可能である。
In the embodiment shown in FIG. 4, the dividers 11 to 14 are inserted after the Hadamard transformer 10 for the purpose of explanation to "1/2", but the quantization section 20 ” is generally performed. Also, the quantization amount 2
It is easy to understand that 1 to 24 can be omitted if the quantization characteristics are fixed and not adaptively changed according to the spatial frequency of the image. Furthermore, when the block size of the Hadamard transform is small as in this example, the slope component corresponding to the high frequency component generally causes almost no visual deterioration when viewed from the entire screen. It is also possible to omit the circuits for obtaining H3a and H3 from the beginning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の詳細な説明するための図、第2図は
この発明に用いる線形予測方式を説明するための図、第
3図はブロックサイズとアダマール変換の関係を説明す
るための図、第4図及び第5図はこの発明方式を適用し
た一実施例を示す回路構成図である。 1・・・画素、10・・・アダマール変換器、21〜2
4、・・・量子化器、30・・・予測器、31・・・伸
張器、32、33・・・遅延回路、40・・・可変長符
号化回路、41・・・比較器、42・・・ROM、43
・・・カウンタ、44、45、48・・・シフトレジス
タ、49・・・バッファメモリ。
Fig. 1 is a diagram for explaining the details of this invention, Fig. 2 is a diagram for explaining the linear prediction method used in this invention, and Fig. 3 is a diagram for explaining the relationship between block size and Hadamard transform. , FIG. 4, and FIG. 5 are circuit configuration diagrams showing an embodiment to which the method of the present invention is applied. 1... Pixel, 10... Hadamard transformer, 21-2
4... quantizer, 30... predictor, 31... decompressor, 32, 33... delay circuit, 40... variable length encoding circuit, 41... comparator, 42 ...ROM, 43
...Counter, 44, 45, 48...Shift register, 49...Buffer memory.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、入力画像を画素群m(1、2)xn(≧2)で成る
互いに隣接したブロック群に分割し、前記各ブロック内
の画素群をアダマール変換によって周波数領域のシーケ
ンスに変換して後に量子化し、このシーケンス量子化値
のうちの少なくとも直流成分を線形予測して予測誤差成
分に変換すると共に、前記シーケンス量子化値を互いに
比較することによりその組合せを複数個形成し、これら
各組合せに対応して前記予測誤差成分及び前記他のシー
ケンス量子化値を可変長符号化するようにしたことを特
徴とする画像信号の符号化方式。 2、入力画像を画素群2×2で成る互いに隣接したブロ
ック群に分割すると共に、水平方向にブロック毎のアダ
マール変換を行なうことによって周波数領域の直流成分
シーケンス、垂直成分シーケンス、水平成分シーケンス
及び傾斜成分シーケンスを得、前記直流成分シーケンス
又は垂直成分シーケンスの少なくとも一方を水平方向に
線形予測して直流予測誤差成分、垂直予測誤差成分を得
、前記直流予測誤差成分と、前記垂直予測誤差成分又は
垂直成分シーケンスと、前記水平成分シーケンスと、前
記傾斜成分シーケンスとの量子化値を互いに比較するこ
とによりその組合せを複数個形成し、これら各組合せに
対応して前記直流予測誤差成分、前記垂直予測誤差成分
又は垂直成分シーケンス、前記水平成分シーケンス及び
傾斜成分シーケンスを可変長符号化するようにしたこと
を特徴とする画像信号の符号化方式。
[Claims] 1. Divide an input image into a group of adjacent blocks consisting of a pixel group m(1, 2) x n (≧2), and transform the pixel group in each block into a frequency domain sequence by Hadamard transform. and then quantize it, linearly predict at least the DC component of this sequence quantized value and convert it into a prediction error component, and form a plurality of combinations by comparing the sequence quantized values with each other. , the prediction error component and the other sequence quantized value are variable-length encoded in correspondence with each of these combinations. 2. Divide the input image into adjacent blocks of 2×2 pixels and perform Hadamard transform for each block in the horizontal direction to generate a DC component sequence, a vertical component sequence, a horizontal component sequence, and a gradient in the frequency domain. obtain a component sequence, linearly predict at least one of the DC component sequence or the vertical component sequence in the horizontal direction to obtain a DC prediction error component and a vertical prediction error component, and the DC prediction error component and the vertical prediction error component or vertical By comparing the quantized values of the component sequence, the horizontal component sequence, and the gradient component sequence, a plurality of combinations thereof are formed, and the DC prediction error component and the vertical prediction error are calculated correspondingly to each of these combinations. 1. A method for encoding an image signal, characterized in that a component or a vertical component sequence, the horizontal component sequence, and the tilt component sequence are variable-length encoded.
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