JP3627258B2 - ディジタル画像信号の高能率符号化および復号装置 - Google Patents
ディジタル画像信号の高能率符号化および復号装置 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、ディジタル画像信号を伝送する時に、伝送データ量を減少させるための高能率符号化装置および復号装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル画像信号の高能率符号化の一つとして、画素をサブサンプリングによって間引くことによって、伝送データ量を減少させるものがある。その一例は、MUSE方式における多重サブナイキストサンプリングエンコーディング方式である。このシステムでは、受信側で間引かれ、非伝送の画素を補間する必要がある。
【0003】
上述のように、注目画素の値を作成する時には、従来では、固定タップ、固定係数の補間フィルタを使用するのが普通であった。
【0004】
補間フィルタにより非伝送画素を補間する処理は、ある種の画像に対して有効であっても、動きのある画像や静止画像等の多種多様な種類の画像に関して、全体的に補間処理が効果的に発揮されるとはと限らない。その結果として、伝送画素および補間画素で構成される復元画像中に、「ぼけ」、動きの不自然さである「ジャーキネス」等が発生する問題があった。
【0005】
さらに、本願出願人の提案による特開昭63−48088号公報には、間引き画素を補間する時に、周辺の参照画素の平均値を計算し、平均値と各画素の値との大小関係に応じて、各画素を1ビットで表現し、(参照画素数×1ビット)のパターンに応じたクラス分けを行い、各クラスに関して予め学習によって決定された係数と周辺の複数画素の値との線形1次結合によって、補間値を作成することが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述の先に提案されている出願のものは、固定タップ、固定係数の補間フィルタを使用する時の問題点をかなり解決できる。しかしながら、サブサンプリングによって画素を間引くので、復元画像の解像度の劣化がある程度生じる。
【0007】
従って、この発明の目的は、各画素のレベル方向に関してサブサンプリングを行うことによって、解像度劣化が防止された高能率符号化装置および復号装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、各画素データがPビットのディジタル画像信号の伝送データ量を減少させるためのディジタル画像信号の高能率符号化装置において、
規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、
第1の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、
第2の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、
第1の画素データと少なくとも第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第1の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、
第2の画素データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第2の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、
第1および第2の符号化手段の出力データと、第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるための第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段と
からなるディジタル画像信号の高能率符号化装置である。
【0009】
請求項7に記載の発明は、規則的なパターンに従って、各画素がPビットのディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、第1の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第1のローカル復号手段と、第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第2のローカル復号手段と、第1の画素データと少なくとも第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第1の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、第2の画素データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第2の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、第1および第2の符号化手段の出力データと、第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるための第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段とからなる符号化装置と対応する復号装置であって、
第1および第2の符号化手段の出力データ、第1および第2の係数を受信するための受信手段と、
第1の符号化手段のMビットの出力データをPビットへ変換する第1の復号手段と、
第2の符号化手段のNビットの出力データをPビットへ変換する第2の復号手段と、
少なくとも第1の復号手段の出力データと第1の係数との積和演算を行い、第1の画像データの推定値を作成する第1の積和演算手段と、
少なくとも第2の復号手段の出力データと第2の係数との積和演算を行い、第2の画像データの推定値を作成する第2の積和演算手段と、
第1の画像データの推定値と第2の画像データの推定値とを合成し、復号データとして出力する画素合成手段と、
からなる高能率符号の復号装置である。
【0010】
請求項10記載の発明は、各画素データがPビットのディジタル画像信号の伝送データ量を減少させるためのディジタル画像信号の高能率符号化装置において、
規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、
第1の画像データ各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、
第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、
第1および第2の符号化手段の出力データまたは第1および第2のローカル復号手段の出力データを受け取って、複数の注目画素のそれぞれに対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するためのクラス分類手段と、
決定されたクラス毎に第1の画素データと少なくとも第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第1の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、
決定されたクラス毎に第2の画素データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第2の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量のクラスに対応した第2の係数を求める第2の係数発生手段と、
第1および第2の符号化手段の出力データと、第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるためのクラス毎の第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段と
からなるディジタル画像信号の高能率符号化装置である。
【0011】
請求項15記載の発明は、規則的なパターンに従って、各画素がPビットのディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、第1の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第1のローカル復号手段と、第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第2のローカル復号手段と、第1および第2の符号化手段の出力データまたは第1および第2のローカル復号手段の出力データを受け取って、注目画素に対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するための第1のクラス分類手段と、第1のクラス分類手段によって決定されたクラス毎に第1の画素データと少なくとも第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第1の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、決定されたクラス毎に第2の画素データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する第2の画素データと、注目画素に対応する出力データの近傍の画素および第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、第1および第2の符号化手段の出力データと、第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるためのクラス毎の第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段とからなる符号化装置と対応する復号装置であって、
第1および第2の符号化手段の出力データ、第1および第2の係数を受信するための受信手段と、
第1の符号化手段のMビットの出力データをPビットへ変換する第1の復号手段と、
第2の符号化手段のNビットの出力データをPビットへ変換する第2の復号手段と、
第1および第2の符号化手段の出力データまたは第1および第2の復号手段の出力データを受け取って、注目画素に対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するための第2のクラス分類手段と、
少なくとも第1の復号手段の出力データと第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第1の係数との積和演算を行い、第1の画像データの推定値を作成する第1の積和演算手段と、
少なくとも第2の復号手段の出力データと第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第2の係数との積和演算を行い、第2の画像データの推定値を作成する第2の積和演算手段と、
第1の画像データの推定値と第2の画像データの推定値とを合成し、復号データとして出力する画素合成手段と、
からなる高能率符号の復号装置である。
【0012】
【作用】
所定のパターンに従ってディジタル画像信号の画素を第1および第2の画素に分離する。第1および第2の画素が間引かれるのではなく、そのビット数が少なくされる。そして、第1および第2の画素に関して、元のビット数の値を求める時に、誤差の二乗が最小となるような係数が生成され、この係数が伝送される。受信側では、係数と伝送画素データとを用いた線形1次結合によって、第1および第2の画素の値を形成する。その結果、復号誤差を減少でき、良好な復元画像が作成できる。
【0013】
【実施例】
この発明の理解を容易とするために、まず、係数の生成について、図1を参照して説明する。図1は、この発明による符号化と係数の生成のためのモデルの一例を示すものである。T1、T2、T3は、時間的に連続する3フレームを示す。各フレームでは、五の目格子パターンでもって、全画素が第1および第2の画素に分離される。フレーム間では、五の目格子パターンの位相が相補的とされている。一例として、入力ディジタル画像信号の各画素の量子化ビット数Pは、8である。
【0014】
図1中、第1の画素が○および◎で表され、第2の画素が×および△で表され、クラス分けに使用する伝送画素が◎および△で表される。つまり、(25×3−1=74)画素中の8画素がクラス分けにも使用される参照画素である。第1の画素がM(≦8)ビットに変換され、第2の画素がN(<M)ビットに変換される。なお、この発明では、クラス分けは、必須のものではないが、以下の一実施例では、クラス分けを行なうものである。
【0015】
フレームT2に含まれる注目画素(+で示される)を例えばnタップの線形1次結合モデルで表す。より具体的には、図1に示すように、フレームT1、T2、T3から空間的に同一位置の(5×5)の領域をそれぞれ切り出す。3個の領域によって一つの3次元ブロックが構成される。以下により詳細に説明するように、フレームT2の中央の注目画素がn個の周辺画素と係数の線形1次結合モデルで表され、線形1次結合で表現されるデータの実データに対する誤差の二乗が最小となるように、係数が最小二乗法で決定される。一例として、1フレームまたは1フィールドで各クラスの1組の係数が決定され、符号化画素データと係数が送信される。
【0016】
図1に示す時空間モデルにおいて、3個の領域を含むブロック内には、合計で75個の画素が含まれる。この画素中で注目画素以外であって、n個のものの値をxi (i=1,2,・・・,n)とする。ここでは、上述のように、第1および第2の画素がそれぞれMビット、Nビットへ変換されているが、係数を決定する時には、Pビットへローカル復号されたデータを使用する。そして、伝送画素のそれぞれに乗じられる係数は、w1 〜wn と規定される。従って、フレームT2の注目画素の値をyとすると、この値を伝送画素と係数の線形1次結合xi wi で表現する。すなわち、フレームT2の中央位置の値yは、このようにnタップの周辺画素の線形1次結合w1 x1 +w2 x2 +・・・+wn xn によって表される。この線形1次結合モデルにおける係数wi については、実際の値と線形1次結合で表される値との誤差の二乗が最小になるものが求められる。
【0017】
この未定係数wi を決定するために、入力画像を空間方向(水平方向および垂直方向)に2画素ずつずらした時の図1に示すブロックの伝送画素の値xi (i=1,・・・,n)と補間対象である注目画素の実際の値yj (j=1,・・・,m)をそれぞれ代入した線形1次結合の式を作成する。例えば1フレームに対して1組の係数を求める時には、1フレームの画像に対して、ブロックの切り出しを2画素ずつシフトすることによって、非常に多くの式、すなわち、1フレームの画素数(=m)の連立方程式(観測方程式と称する)が作成される。n個の係数を決定するためには、最低で(m=n)の連立方程式が必要である。方程式の個数mは、補間精度の問題と処理時間との兼ね合いで適宜選定できる。観測方程式は、
XW=Y (1)
である。ここでX、W、Yは、それぞれ下記のような行列である。
【0018】
【数1】
【0019】
係数wとして、実際の値との誤差を最小にするものを最小二乗法により求める。このために、観測方程式の右辺に残差行列Eを加えた下記の残差方程式を作成する。すなわち、最小二乗法において、残差方程式における残差行列Eの要素の二乗、すなわち二乗誤差が最小になる係数行列Wを求める。
【0020】
【数2】
【0021】
次に、残差方程式(3)から係数行列Wの各要素wi の最確値を見いだすための条件は、ブロック内の画素に対応するm個の残差をそれぞれ二乗してその総和を最小にする条件を満足させればよい。この条件は、下記の式(4)により表される。
【0022】
【数3】
【0023】
n個の条件を入れてこれを満足する係数行列Wの要素である未定係数w1 ,w2 ,・・・,wn を見出せばよい。従って、残差方程式(3)より、
【0024】
【数4】
【0025】
となる。式(4)の条件をi=1,2,・・・,n)について立てれば、それぞれ
【0026】
【数5】
【0027】
が得られる。式(3)と式(6)から、下記の正規方程式が得られる。
【0028】
【数6】
【0029】
正規方程式(7)は、丁度、未知数の数がn個だけある連立方程式である。これにより、最確値たる各未定係数wi を求めることができる。正確には、式(7)における、wi にかかるマトリクスが正則であれば、解くことができる。実際には、Gauss−Jordanの消去法(別名、掃き出し法)を用いて未定係数wi を求めている。このようにして、非伝送画素の補間のための係数が1フレームでクラス毎に1組確定し、この係数が伝送される。
【0030】
上述のように係数を決定する時に、補間の対象である注目画素を含む部分的画像の特徴を反映したクラス分けがなされる。このクラス分けとしては、参照される画素の値を使用することが考えられる。しかしながら、各画素の値が8ビットの時に、8個の参照画素の場合で、クラス数が264となり、クラス数が非常に多くなる。この問題を解決するために、参照画素のビット数を圧縮符号化により減少させる。クラス分けの他の方法は、注目画素が含まれる小領域の相関が強い方向を検出し、その方向に応じたクラスを規定しても良い。
【0031】
図2は、この発明の一実施例の全体的なブロック図である。入力端子1からのディジタル画像データが画素分離回路2に供給され、図1に示すようなパターンに従って、入力画素が第1および第2の画素へ分離される。第1の画素データがビット数をより少ないビット数へ変換するためのエンコーダ3aに供給される。エンコーダ3aにおいて、各画素のビット数が8ビットからM(<8)ビットへ変換される。第2の画素データがエンコーダ3bに供給される。エンコーダ3bにおいて、各画素のビット数がN(<M)ビットへ変換される。
【0032】
エンコーダ3a、3bの一例は、本願出願人の提案にかかるダイナミックレンジに適応した符号化(ADRC)のエンコーダである。ADRCは、ブロック毎に画素の最大値および最小値を検出し、その差であるダイナミックレンジを求め、ダイナミックレンジに適応した量子化ステップで、最小値または最大値を除去した後の画素データを量子化するものである(特開昭61−144989号公報参照)。画像の局所的相関からブロック内の画素データを元の量子化ビット数(例えば8ビット)より少ないビット数M(例えば4ビット)で量子化しても、画像の劣化を抑えることができる。
【0033】
エンコーダ3a、3bでなされる符号化のより簡単な例は、各8ビットの最下位ビットまたは最下位ビットからの数ビットを除去するものである。エンコーダ3a、3bの出力が出力端子5a、5bに伝送コードとして、それぞれ取り出され、また、ローカルデコーダ4a、4bに供給される。ローカルデコーダ4a、4bによって、8ビットに復号されたデータが形成される。
【0034】
エンコーダ3a、3bからの符号化データがクラス分類回路6に供給される。クラス分類回路6は、上述のように、注目画素の周辺の参照画素を使用して、注目画素を含む小領域の特徴(レベル分布、相関の強い方向等)に対応するクラスを指示する例えば8ビットのインデックスを発生する。参照画素として、第1および第2の画素を使用しているので、エンコーダ3a、3bの出力がクラス分類回路6に供給される。
【0035】
クラス分けのための参照画素は、エンコーダ3a、3bの出力としているが、これに限らず、ローカルデコーダ4a、4bの出力データを使用しても良い。クラス分類回路6からのインデックスと、注目画素の実データと、ローカルデコーダ4a、4bからの復号データが最小二乗法の演算回路7aに供給される。同様に、最小二乗法の演算回路7bに対して、インデックスと、注目画素の実データと、ローカルデコーダ4a、4bからの復号データが供給される。
【0036】
最小二乗法の演算回路7a、7bのそれぞれは、xi として復号データを用い、また、注目画素データの実際の値を用い、上述の最小二乗法のアルゴリズムによって、例えば1フレームで1組の係数wi を決定する。演算回路7a、7bからの係数が出力端子8a、8bに取り出される。伝送画素の符号化出力(コード)と係数とが図示しないが、フレーム化回路、チャンネル変調回路等を介して伝送路へ送出される。伝送路は、通信回線、磁気記録/再生プロセス等である。
【0037】
送信されるデータは、1フレーム内のビット数がMビット、Nビットへ少なくされたコードと2組の係数である。この係数の情報量は、1フレームあたりのコードの情報量に比べて無視しうるものである。従って、各画素のビット数を少なくすることによって、伝送データ量を減少できる。
【0038】
図3は、図2の符号化回路と対応する復号回路を示す。受信データは、図示しないが、チャンネル復調、フレーム分解等の処理を受け、21a、21bで示す入力端子にコードが供給され、22a、22bで示す入力端子に係数が供給される。Mビットのコードが圧縮符号化のデコーダ23aに供給され、8ビットのデータに復号される。Nビットのコードが圧縮符号化のデコーダ23bに供給され、8ビットのデータに復号される。
【0039】
入力端子21a、21bからのコードは、クラス分類回路26にも供給される。クラス分類回路26は、符号化回路中のクラス分類回路6と同一のクラス分けを行い、インデックスを発生する。若し、符号化の際に、復号データを使用してクラス分けがなされている時には、デコーダ23a、23bの出力データを使用してクラス分けがなされる。このインデックスが推定値生成回路24a、24bに供給される。推定値生成回路24aおよび24bのそれぞれに対して、デコーダ23aおよび23bの出力、入力端子22aおよび22bからの係数も供給される。
【0040】
推定値生成回路24a、24bは、復号データと係数との線形1次結合によって、第1および第2の画素に関して8ビットの値(推定値)を生成する。推定値生成回路24a、24bのそれぞれの出力が画素合成回路25に供給される。画素合成回路25は、第1および第2の画素を元の位置関係で合成し、出力端子27に復号画像データが得られる。デコーダ23a、23bによって、8ビットの復号データが得られているが、係数と周辺の復号データの線形1次結合によって作成された推定値は、復号データに比してより誤差が少ないものである。
【0041】
なお、図2および図3の構成では、入力画像データを使用してリアルタイムで係数を決定しているが、予め学習によって係数を決定することもできる。その場合には、異なる絵柄の画像を使用して、汎用性のある係数が決定され、これが固定係数としてメモリに格納される。注目画素の補間のための復号回路にこのメモリが設けられ、メモリ中の固定係数が使用される。さらに、学習で決定された固定係数をメモリに格納し、このメモリの係数を実際に伝送する入力画像データから決定された係数で更新する構成も可能である。
【0042】
クラス分類回路6の一例を図4に示す。入力端子41a、41bから選択回路42にエンコーダ3a、3bのそれぞれの出力が供給される。選択回路42は、クラス分類に使用する第1および第2の画素の符号化データを選択し、選択された符号化データが1ビットADRC回路43aおよび43bにそれぞれ供給される。
【0043】
1ビットADRC回路43a、43bは、適当な大きさのブロックの最大値および最小値の差(ダイナミックレンジDR)を検出し、各データをダイナミックレンジDRで割算し、その商を0.5と比較し、これが0.5より小のときには`0’ 、これが0.5以上のときには、`1’ の出力を発生する。すなわち、入力データが1ビットの出力に変換される。
【0044】
1ビットADRC回路43a、43bのそれぞれの出力がシフトレジスタ44a、44bにおいて直列並列変換される。シフトレジスタ44a、44bからの合計8ビットがレジスタ45に取り込まれ、レジスタ45の出力に8ビットのインデックスが発生する。8ビットのインデックスにより28 の数のクラスが指示される。
【0045】
なお、クラス分けのために、空間的に注目画素の近傍の画素のみでなく、前フレームおよび後フレームの空間的に同一位置の画素をも参照するようにしても良い。また、クラス分けのための圧縮符号化としては、1ビットADRC以外に、ベクトル量子化、DPCM等を使用することができる。
【0046】
次に、図5を参照して最小二乗法の演算回路7aについて説明する。演算回路7bは、演算回路7aと同一の構成である。図5に示すように、エンコーダ3aの出力信号が供給され、時空間モデルを構成するデータ、すなわち、注目画素の実データyと線形1次結合に使用するデータxi を同時化するための時系列変換回路31が設けられている。時系列変換回路31からのデータが乗算器アレー32に供給される。乗算器アレー32に対して加算メモリ33が接続される。インデックスがデコーダ35に供給され、デコーダ35からのクラス情報が加算メモリ33に供給される。これらの乗算器アレー32および加算メモリ33は、正規方程式生成回路を構成する。
【0047】
乗算器アレー32は、各画素同士の乗算を行ない、加算メモリ33は、乗算器アレー32からの乗算結果が供給される加算器アレーとメモリアレーとで構成される。図6は、乗算器アレー32の具体的構成である。図6において、その一つを拡大して示すように、四角のセルが乗算器を表す。乗算器アレー32において各画素同士の乗算が行われ、その結果が加算メモリ33に供給される。
【0048】
乗算器アレー32の乗算結果が供給される加算メモリ33は、図7に示すように、加算器アレー33aとメモリ(またはレジスタ、以下同様)アレー33bとからなる。クラスの個数と等しい個数のメモリアレー33bの並列回路が加算器アレー33aに対して接続されている。インデックスデコーダ35からの出力(クラス)に応答して一つのメモリアレー33bが選択される。また、メモリアレー33bの出力が加算器アレー33aに帰還される。これらの乗算器アレー32、加算器アレー33a、メモリアレー33bによって積和演算がなされる。インデックスによって決定されるクラス毎にメモリアレーが選択されて、積和演算の結果によってメモリアレーの内容が更新される。
【0049】
前述の正規方程式(7)のwi にかかる積和演算の項を見ると、右上の項を反転すると、左下と同じものとなる。従って、(7)式を斜めに分割し、上側の三角形部分に含まれる項のみを演算すれば良い。この点から乗算器アレー32、加算器アレー33a、メモリアレー33bは、図6および図7に示すように、上側の三角形部分に含まれる項を演算するのに必要とされる、乗算セルあるいはメモリセルを備えている。
【0050】
以上のようにして、入力画像が到来するに従って積和演算が行われ、正規方程式が生成される。クラス毎の正規方程式の各項の結果は、クラスとそれぞれ対応するメモリアレー33bに記憶されており、次に、この正規方程式の各項が掃き出し法のCPU演算回路34に計算される。CPUを用いた演算によって正規方程式(連立方程式)が解かれ、最確値である係数が求まる。この係数が出力される。
【0051】
復号のために設けられる、推定値生成回路24aは、第1の画素の推定値を作成するためのものであり、図8は、その一例の構成である。推定値生成回路24aと24bとは、同一の構成である。40で示す係数メモリは、例えば1フレーム毎に各クラスの係数組を記憶し、インデックスデコーダ36からのクラス情報により選択された係数組を出力する。この係数組w1 〜wn がレジスタをそれぞれ介して乗算器371 〜37n にその一方の入力として供給される。乗算器371 〜37n の他方の入力としては、時系列変換回路38によりまとめられた復号画素データx1 〜xn が供給される。乗算器371 〜37n の出力が加算器39で加算される。加算器39からは、注目画素の推定値y(=x1 w1 +x2 w2 +・・・・+xn wn )が得られる。
【0052】
入力画像データを第1の画素と第2の画素に分離するためのパターンとしては、図1に示すものに限定されない。図9に示すように、水平方向に1画素毎に第1の画素および第2の画素に分離するパターン、あるいは垂直方向に1ライン毎に第1の画素および第2の画素に分離するパターン等を使用することができる。さらに、連続する2フレームの中の一方のフレームの画素を第1の画素として扱い、その他方のフレームの画素を第2の画素として扱うこともできる。
【0053】
さらに、上述の例は、求める未定係数を1フレームに1組としたが、画像の局所的な特徴に応じて空間内で細分化し、1フレームに複数組の係数を求め、これを伝送しても良い。よりさらに、階層構造の補間を可能とする係数を伝送するようにしても良い。
【0054】
次に、図10および図11を参照してこの発明の他の実施例について説明する。上述の一実施例は、伝送されるコードと係数とを用いて、8ビットの復号値を予測するものである。他の実施例は、誤差成分のみを予測するものである。
【0055】
図10は、他の実施例の符号化装置を示し、これは、一実施例の符号化装置(図2)と全体として類似している。最小二乗法の演算回路7aに対して、クラス分類回路6からのインデックスと、減算回路9aの出力と、ローカルデコーダ4a、4bからの復号データとが供給される。他方の最小二乗法の演算回路7bに対して、クラス分類回路6からのインデックスと、減算回路9bの出力と、ローカルデコーダ4a、4bからの復号データとが供給される。
【0056】
減算回路9aは、注目画素の実データとローカルデコーダ4aの復号出力との誤差を計算し、減算回路9bは、注目画素の実データとローカルデコーダ4bの復号出力との誤差を計算する。図3の画素配列のモデルにおいて、+の画素値を推定するための係数を決定する場合、周辺の画素の復号値を使用する。減算回路9aは、実際の値をym とし、ローカルデコード値をym ´とすると、次の差分値δym を発生する。
δym =ym −ym ´
【0057】
最小二乗法の演算回路7aは、この差分値を周辺の画素の復号値xmiと係数の線形1次結合で表す。すなわち、
δym =Σwi ×xmi
そして、上述の(2)式におけるベクトルYの要素が〔δy1 δy2 ・・・・δym 〕とされ、最小二乗法により係数wi が決定される。
【0058】
図11は、図10の符号化装置に対応する復号装置を示す。受信されたコードがデコーダ23a、23bにより復号される。これらのデコーダ23a、23bの復号出力が推定値生成回路24a、24bに供給される。推定値生成回路24aには、クラス分類回路26からのインデックスと、デコーダ23a、23bの復号出力と、入力端子22aからの係数とが供給される。推定値生成回路24bには、クラス分類回路26からのインデックスと、デコーダ23a、23bの復号出力と、入力端子22bからの係数とが供給される。
【0059】
推定値生成回路24a、24bは、復号出力と係数との線形1次結合によって、推定値(ここでは、差分値δym )を発生する。推定値生成回路24aからの推定値とデコーダ23aの復号出力とが加算回路28aに供給され、加算回路28aの出力に第1の画素データの復号出力が得られる。同様に、推定値生成回路24bからの推定値とデコーダ23bの復号出力とが加算回路28bに供給され、加算回路28bの出力に第2の画素データの復号出力が得られる。これらの復号出力が画素合成回路25において合成され、出力端子27に復号画像データが得られる。
【0060】
この発明の他の実施例は、復号出力から誤差分のみを推定するので、復号値を直接予測する一実施例と比較して、推定の精度をより高くすることが可能である。
【0061】
なお、上述の一実施例と同様に、注目画素が図3中の×(または△)の画素の位置にある場合と、これが○(または◎)の画素の位置にある場合とのそれぞれに関して、別々に係数の計算がなされる。
【0062】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明は、伝送画素と非伝送画素とに分離するのと異なり、少ないビット数に変換された画素も伝送するので、復号画像の解像度の劣化を防止することができる。また、この発明は、線形1次結合で補間するための最適な係数を送信側で求めているので、補間フィルタを用いるのと比較して、復元画像の品質を良好とできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用できる画素の分離パターンの一例とクラス分類に使用する画素を説明するための略線図である。
【図2】この発明が適用された高能率符号化装置の一例のブロック図である。
【図3】図2に示される高能率符号化の復号装置のブロック図である。
【図4】クラス分類回路の一例のブロック図である。
【図5】最小二乗法の演算回路の一例のブロック図である。
【図6】最小二乗法の演算回路に含まれる乗算器アレーを説明するための略線図である。
【図7】最小二乗法の演算回路に含まれる加算器アレーおよびメモリアレーを説明するための略線図である。
【図8】復号装置に含まれる推定値生成回路の一例のブロック図である。
【図9】この発明を適用できる画素の分離パターンの他の例を説明するための略線図である。
【図10】この発明が適用された高能率符号化装置の他の例のブロック図である。
【図11】図10に示される高能率符号化の復号装置のブロック図である。
【符号の説明】
2 画素分離回路
3a、3b エンコーダ
4a、4b ローカルデコーダ
6 クラス分類回路
7a、7b 最小二乗法の演算回路
9a、9b 復号値の誤差を検出する減算回路
23a、23b デコーダ
24a、24b 推定値生成回路
Claims (17)
- 各画素データがPビットのディジタル画像信号の伝送データ量を減少させるためのディジタル画像信号の高能率符号化装置において、
規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、
上記第1の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、
上記第2の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、
上記第1の画素データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記第1の係数を求める第1の係数発生手段と、
上記第2の画素データと少なくとも上記第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるための上記第1の係数および上記第2の係数とを伝送する伝送手段と
からなるディジタル画像信号の高能率符号化装置。 - 請求項1に記載の符号化装置において、
上記第1および第2の係数発生手段は、
1フレーム又は1フィールド毎に上記連立方程式を立てて、上記第1および第2の係数を求めることを特徴とする高能率符号化装置。 - 請求項1に記載の符号化装置において、
上記第1の係数発生手段における上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値は、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素と複数の上記第1の係数との線形1次結合で求められ、
上記第2の係数発生手段における上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第2の係数の積和演算で求められる値は、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素と複数の上記第2の係数との線形1次結合で求められることを特徴とする高能率符号化装置。 - 各画素データがPビットのディジタル画像信号の伝送データ量を減少させるためのディジタル画像信号の高能率符号化装置において、
規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、
上記第1の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、
上記分離手段からの第1の画像データと上記第1のローカル復号手段の出力データから第1の誤差データを生成する第1の誤差データ生成手段と、
上記第2の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変 換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、
上記分離手段からの第2の画像データと上記第2のローカル復号手段の出力データから第2の誤差データを生成する第2の誤差データ生成手段と、
上記第1の誤差データ生成手段からの第1の誤差データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第1の係数の線形1次結合で求められる誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記第1の係数を求める第1の係数発生手段と、
上記第2の誤差データ生成手段からの第2の誤差データと少なくとも上記第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第2の係数の線形1次結合で求められる誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるための上記第1の係数および上記第2の係数とを伝送する伝送手段と
からなるディジタル画像信号の高能率符号化装置。 - 請求項1に記載の符号化装置において、
上記第1の係数発生手段は、上記第1の係数を求める際に、さらに、上記第2のローカル復号手段の出力データを使用して上記連立方程式を立て、
上記第2の係数発生手段は、上記第2の係数を求める際に、さらに、上記第1のローカル復号手段の出力データを使用して上記連立方程式を立てることを特徴とする高能率符号化装置。 - 請求項1に記載の高能率符号化装置において、
上記第1および第2の係数発生手段は、リアルタイムで係数を求めることを特徴とする装置。 - 規則的なパターンに従って、各画素がPビットのディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、上記第1の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第1のローカル復号手段と、上記第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第2のローカル復号手段と、上記第1の画素データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記第1の係数を求める第1の係数発生手段と、上記第2の画素データと少なくとも上記第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるための上記第1の係数および上記第2の係数とを伝送する伝送手段とからなる符号化装置と対応する復号装置であって、
上記第1および第2の符号化手段の出力データ、上記第1および第2の係数を受信するための受信手段と、
上記第1の符号化手段のMビットの出力データをPビットへ変換する第1の復号手段と、
上記第2の符号化手段のNビットの出力データをPビットへ変換する第2の復号手段と、
少なくとも上記第1の復号手段の出力データと第1の係数との積和演算を行い、上記第1の画像データの推定値を作成する第1の積和演算手段と、
少なくとも上記第2の復号手段の出力データと第2の係数との積和演算を行い、上記第2の画像データの推定値を作成する第2の積和演算手段と、
上記第1の画像データの推定値と上記第2の画像データの推定値とを合成し、復号データとして出力する画素合成手段と、
からなる高能率符号の復号装置。 - 請求項7に記載の復号装置において、
上記第1の係数発生手段における上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値は、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素と複数の上記第1の係数との線形1次結合で求められ、
上記第2の係数発生手段における上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第2の係数の積和演算で求められる値は、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素と複数の上記第2の係数との線形1次結合で求められ、
上記第1の積和演算手段は、
少なくとも上記第1の復号手段の出力データと第1の係数データを受け取って、線形1次結合によって、上記第1の画像データの推定値を作成し、
上記第2の積和演算手段は、
少なくとも上記第2の復号手段の出力データと第2の係数データを受け取って、線形1次結合によって、上記第2の画像データの推定値を作成することを特徴とする復号装置。 - 規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、上記第1の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、上記分離手段からの第1の画像データと上記第1のローカル復号手段の出力データから第1の誤差データを生成する第1の誤差データ生成手段と、上記第2の画素データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、上記分離手段からの第2の画像データと上記第2のローカル復号手段の出力データから第2の誤差データを生成する第2の誤差データ生成手段と、上記第1の誤差データ生成手段からの第1の誤差データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第1の係数の線形1次結合で求められる誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記第1の係数を求める第1の係数発生手段と、上記第2の誤差データ生成手段からの第2の誤差データと少なくとも上記第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変 換すべき注目画素に対応する上記第2の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第2の係数の線形1次結合で求められる誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるための上記第1の係数および上記第2の係数とを伝送する伝送手段とからなるディジタル画像信号の符号化装置と対応する復号装置であって、
上記第1および第2の符号化手段の出力データ、上記第1および第2の係数を受信するための受信手段と、
上記第1の符号化手段のMビットの出力データをPビットへ変換する第1の復号手段と、
上記第2の符号化手段のNビットの出力データをPビットへ変換する第2の復号手段と、
少なくとも上記第1の復号手段の出力データと第1の係数との積和演算によって線形1次結合を行い、上記第1の画像データの誤差データを作成する第1の積和演算手段と、
少なくとも上記第2の復号手段の出力データと第2の係数との積和演算によって線形1次結合を行い、上記第2の画像データの誤差データを作成する第2の積和演算手段と、
上記第1の復号手段の出力データと上記第1の積和演算手段の誤差データを加算する第1の加算手段と、
上記第2の復号手段の出力データと上記第2の積和演算手段の誤差データを加算する第2の加算手段と、
上記第1の加算手段からの出力データと上記第2の加算手段からの出力データとを合成し、復号データとして出力する画素合成手段と、
からなる高能率符号の復号装置。 - 各画素データがPビットのディジタル画像信号の伝送データ量を減少させるためのディジタル画像信号の高能率符号化装置において、
規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、
上記第1の画像データ各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、
上記第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データまたは上記第1および第2のローカル復号手段の出力データを受け取って、複数の注目画素のそれぞれに対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するためのクラス分類手段と、
上記決定されたクラス毎に上記第1の画素データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、
上記決定されたクラス毎に上記第2の画素データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第2の係数の積和演算で求められる値との誤 差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記クラスに対応した第2の係数を求める第2の係数発生手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるためのクラス毎の上記第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段と
からなるディジタル画像信号の高能率符号化装置。 - 請求項10に記載の高能率符号化装置において、
上記第1および第2の係数発生手段は、リアルタイムで係数を求めることを特徴とする装置。 - 請求項10に記載の符号化装置において、
上記第1の係数発生手段における上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値は、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素と複数の上記第1の係数との線形1次結合で求められ、
上記第2の係数発生手段における上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素と複数の上記第2の係数との積和演算で求められる値は、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の複数の画素と複数の上記第2の係数との線形1次結合で求められることを特徴とする高能率符号化装置。 - 各画素データがPビットのディジタル画像信号の伝送データ量を減少させるためのディジタル画像信号の高能率符号化装置において、
規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、
上記第1の画像データ各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、
上記分離手段からの第1の画像データと上記第1のローカル復号手段の出力データから第1の誤差データを生成する第1の誤差データ生成手段と、
上記第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、
上記分離手段からの第2の画像データと上記第2のローカル復号手段の出力データから第2の誤差データを生成する第2の誤差データ生成手段と
上記第1および第2の符号化手段の出力データまたは上記第1および第2のローカル復号手段の出力データを受け取って、複数の注目画素のそれぞれに対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するためのクラス分類手段と、
上記決定されたクラス毎に上記第1の誤差データ生成手段からの第1の誤差データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第1の係数の線形1次結合で作成される誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、
上記決定されたクラス毎に上記第2の誤差データ生成手段からの第2の誤差データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第2の係数の線形1次結合で作成される誤差値との誤差 を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記クラスに対応した第2の係数を求める第2の係数発生手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるためのクラス毎の上記第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段と
からなるディジタル画像信号の高能率符号化装置。 - 請求項10に記載の符号化装置において、
上記第1の係数発生手段は、
上記第1の係数を求める際に、さらに、上記第2のローカル復号手段の出力データを使用して上記連立方程式を立て、
上記第2の係数発生手段は、
上記第2の係数を求める際に、さらに、上記第1のローカル復号手段の出力データを使用して上記連立方程式を立てることを特徴とする高能率符号化装置。 - 規則的なパターンに従って、各画素がPビットのディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、上記第1の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第1のローカル復号手段と、上記第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するために第2のローカル復号手段と、上記第1および第2の符号化手段の出力データまたは上記第1および第2のローカル復号手段の出力データを受け取って、注目画素に対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するための第1のクラス分類手段と、上記第1のクラス分類手段によって決定されたクラス毎に上記第1の画素データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第1の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、上記決定されたクラス毎に上記第2の画素データと少なくとも上記第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の画素データと、上記注目画素に対応する上記出力データの近傍の画素および上記第2の係数の積和演算で求められる値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第2の係数を求める第2の係数発生手段と、上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるためのクラス毎の上記第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段とからなる符号化装置と対応する復号装置であって、
上記第1および第2の符号化手段の出力データ、上記第1および第2の係数を受信するための受信手段と、
上記第1の符号化手段のMビットの出力データをPビットへ変換する第1の復号手段と、
上記第2の符号化手段のNビットの出力データをPビットへ変換する第2の復号手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データまたは上記第1および第2の復号手段の出力データを受け取って、注目画素に対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するための第2のクラス分類手段と、
少なくとも上記第1の復号手段の出力データと上記第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第1の係数との積和演算を行い、上記第1の画像データの推定値を作成する第1の積和演算手段と、
少なくとも上記第2の復号手段の出力データと上記第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第2の係数との積和演算を行い、上記第2の画像データの推定値を作成する第2の積和演算手段と、
上記第1の画像データの推定値と上記第2の画像データの推定値とを合成し、復号データとして出力する画素合成手段と、
からなる高能率符号の復号装置。 - 請求項15に記載の復号装置において、
上記第1の積和演算手段は、
少なくとも上記第1の復号手段の出力データと上記第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第1の係数データを受け取って、線形1次結合によって、上記第1の画像データの推定値を作成し、
上記第2の積和演算手段は、
少なくとも上記第2の復号手段の出力データと上記第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第2の係数データを受け取って、線形1次結合によって、上記第2の画像データの推定値を作成することを特徴とする復号装置。 - 規則的なパターンに従って、ディジタル画像信号の2次元画素配列を少なくとも第1および第2の画素データに分離するための分離手段と、上記第1の画像データ各画素におけるレベル方向のビット数をM(≦P)ビットに変換するための第1の符号化手段および上記第1の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第1のローカル復号手段と、上記分離手段からの第1の画像データと上記第1のローカル復号手段の出力データから第1の誤差データを生成する第1の誤差データ生成手段と、上記第2の画像データの各画素におけるレベル方向のビット数をN(<M)ビットに変換するための第2の符号化手段および上記第2の符号化手段の出力データをPビットに変換するための第2のローカル復号手段と、上記分離手段からの第2の画像データと上記第2のローカル復号手段の出力データから第2の誤差データを生成する第2の誤差データ生成手段と、上記第1および第2の符号化手段の出力データまたは上記第1および第2のローカル復号手段の出力データを受け取って、複数の注目画素のそれぞれに対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するための第1のクラス分類手段と、上記決定されたクラス毎に上記第1の誤差データ生成手段からの第1の誤差データと少なくとも上記第1のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第1の係数を用いて連立方程式を立て、MビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第1の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第1の係数の線形1次結合で作成される誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の第1の係数を求める第1の係数発生手段と、上記決定されたクラス毎に上記第2の誤差データ生成手段からの第2の誤差データと少なくとも第2のローカル復号手段の出力データと共に、未知数である第2の係数を用いて連立方程式を立て、NビットからPビットへ変換すべき注目画素に対応する上記第2の誤差データと、上記注目画素に対応する上記出力データの空間的および/または時間的に近傍の複数の画素および複数の上記第2の係数の線形1次結合で作成される誤差値との誤差を最小にするように上記連立方程式を解くことによって、ビット数を変換したことによって削減された情報量よりも小さい情報量の上記クラスに対応した第2の係数を求める第2の係数発生手段と、上記第1および第2の符号化手段の出力データと、上記第1および第2の符号化手段の出力データの復号誤差を減少させるためのクラス毎の上記第1の係数および第2の係数とを伝送する伝送手段とからなるディジタル画像信号の符号化装置と対応する復号装置であって、
上記第1および第2の符号化手段の出力データ、上記第1および第2の係数を受信するための受信手段と、
上記第1の符号化手段のMビットの出力データをPビットへ変換する第1の復号手段と、
上記第2の符号化手段のNビットの出力データをPビットへ変換する第2の復号手段と、
上記第1および第2の符号化手段の出力データまたは上記第1および第2の復号手段の出力データを受け取って、注目画素に対して、空間的および/または時間的に近傍の複数の参照画素の特徴に基づいて、クラスを決定するための第2のクラス分類手段と、
少なくとも上記第1の復号手段の出力データと上記第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第1の係数との積和演算によって線形1次結合を行い、上記第1の画像データの推定値を作成する第1の積和演算手段と、
上記第1の復号手段の出力データと上記第1の積和演算手段の出力データを加算する第1の加算手段と、
少なくとも上記第2の復号手段の出力データと上記第2のクラス分類手段によって決定されたクラスに対応する第2の係数との積和演算によって線形1次結合を行い、上記第2の画像データの推定値を作成する第2の積和演算手段と、
上記第2の復号手段の出力データと上記第2の積和演算手段の出力データを加算する第2の加算手段と、
上記第1の加算手段の出力と上記第2の加算手段の出力とを合成し、復号データとして出力する画素合成手段と、
からなる高能率符号の復号装置。
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